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    醫療美容

    醫用海波管的自動化精密激光加工

    來源:Coherent高意激光2023-04-17 我要評論(0 )   

    海波管是一種薄金屬管,在許多現代醫療手段中使用。全自動工作站激光加工是制造這種精密醫療產品的優選方法之一,能夠保證必要的精度、產量和產能。借助針對應用優化的...

    海波管是一種薄金屬管,在許多現代醫療手段中使用。全自動工作站激光加工是制造這種精密醫療產品的優選方法之一,能夠保證必要的精度、產量和產能。借助針對應用優化的軟件,該工藝可以變得簡單且非常高效。


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    海波管:一項拯救生命的技術

    微創手術具有許多優勢,在許多此類醫療手段中,都要使用海波管(有時稱為導絲)這一關鍵設備。這些海波管需要小而柔韌,才能進入人體血管。而且它們需要是中空的,以便控制工具或輸送藥物。


    海波管必須滿足許多復雜的要求。其邊緣必須無毛刺,而且其所包含的材料應柔軟且易于消毒。其遠端設計可以是簡單的切口,也可以是復雜的微加工部件。為了能夠可靠運行,海波管在承受一定扭矩時應具有柔韌性,并且必須能夠承受扭結和推動。


    金屬海波管通過其管壁上的切口圖案獲得柔韌性。間斷螺旋圖案是實現柔韌性的方法之一。切口長度和切口間距決定了管的剩余剛度。


    “ 切口精度對于確保海波管在手術過程中正確工作至關重要。

    海波管的精確高效加工

    通常,海波管采用先進的激光技術進行加工。激光系統必須執行不同的任務,例如在金屬管壁上或壁內打標、切割和鉆孔。目前,主要采用中等功率光纖激光器執行這些任務。所有邊緣必須無毛刺,這可能需要在進行激光加工后進行一些后處理。


    然而,越來越多的用戶現在選擇飛秒激光器,而不是光纖激光器。這種超短脈沖(USP)激光將其能量快速積聚到材料中,導致熱量無法擴散,并且在材料蒸發的過程中極大限度縮小熱影響區域。因此,USP 激光器能夠產生相對光滑的邊緣,而后處理水清洗通常就足夠了。但反過來,USP 激光器雖然非常精確,但速度比光纖激光器要慢一些。


    圖 1 顯示了使用 Coherent StarCut Tube 加工的海波管樣品。出于演示目的,使用了同時配有光纖激光器和飛秒激光器的 StarCut Tube Hybrid。僅配備光纖激光器或飛秒激光器的 StarCut Tube SL 也可以完成該任務,同時占用空間更小。


    “ 樣品從外徑為 0.7 mm 的不銹鋼管上切下。該管的壁厚為 100 μm。

    在左端切掉了一個稱為削皮的部分。在削皮內切出了一個小測試切口。此外,海波管上還打標了兩個黑色環。這三個步驟均使用 Monaco 飛秒激光器執行。

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    圖 1:使用 Coherent StarCut Tube Hybrid 制作的海波管樣品,外徑為 0.7 mm


    下一步,一個長長的間斷式螺旋被刻入管壁。對于此工藝,系統切換到此混合工作站的第二個激光源:功率適中的Coherent StarFiber。螺旋圖案是“即時”切割的,即在管子不斷高速移動時切割。在這個過程中,每次切割開始時都會精確地觸發激光計時。


    圖 2 顯示的是光纖激光加工的效果。海波管的軸有兩種典型樣式:間斷式螺旋或所謂的砌磚樣式。砌磚樣式由平行的間斷切口組成,類似于磚墻上的石頭。典型的海波管長約 1.5 m,使用動態切割程序可以非常快速地處理海波管的較長部分。該樣品的周期時間僅為 35 s。


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    圖 2:Coherent StarFiber 光纖激光器以磚砌圖案(左)或斷續螺旋(右)進行動態切割,切口寬度小于 20 μm


    易于使用的動態激光切割軟件


    Coherent StarCut Tube 的用戶界面專為輕松加工小批量和大批量醫療器械產品而開發。Cagila 軟件經過優化,可輕松編程處理程序。為了加快工作流程,其中集成了一些附加功能,例如頻閃功能。此功能支持在管材切割過程中自動生成斷續螺旋設計或磚砌圖案


    “ 頻閃是 StarCut Tube 系統的附加功能,可實現“動態”觸發激光,而不會產生導致穿孔的延遲。

    觸發信號輸出與旋轉軸位置同步生成。因此,激光器的開關命令延遲和抖動都降至非常低的水平。可以使用基于表格的輸入或從導入的 CAD 數據生成螺旋或磚砌設計的幾何形狀,然后就可以自動加工。同時可以納入后處理功能,例如在定義距離后自動重新夾緊,以及開始后或最終切斷位置之前添加額外的彎頭。



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    圖 3:Coherent StarCut Tube SL 可以配備光纖或飛秒激光器,且相比市場同類產品,其占用空間非常小 (2,200 mm×760 mm)。可配備多個進料和卸料模塊,實現全自動加工


    占用空間小的自動化加工


    醫療器械通常在成本高昂的潔凈室中制造。相比同類激光機,Coherent StarCut Tube SL 占用的空間更小,很大限度減少了寶貴的潔凈室空間使用量。


    StarCut Tube 可以配置為手動加工和自動加工,并且可以配備光纖激光器、飛秒激光器或同時配備兩者。可以添加多個進料器和卸料器模塊,以獲得全自動解決方案例如,機器可以使用 StarFeed S,自動裝載外徑小至 0.3 mm的血栓切除導管等管材。其他管材裝載模塊可容納直徑 1 到 20 mm、長度為 3 m的管材,從而實現完全自動化生產,無需任何手動操作。


    StarCut Tube 可以采用 StarFiber 激光器,其可調節脈沖寬度為 10~50 μs,或者采用十分先進的 USP 激光器 Monaco,其脈沖寬度小于 350 fs。光纖激光器非常適合切割較厚材料和管材,因為在切割這類材料時,速度非常重要。飛秒激光器更適合切割極薄部件或精密部件,對于這些部件而言,表面光潔度非常重要,并且必須避免熱副作用。


    “ 激光加工精度優于+/- 5 μm。事實上,飛秒激光加工的產品的邊緣質量非常好,通常不需要進行電解拋光等后處理。

    該機器可以處理管狀基材(直徑最大為 30 mm)和平板基材,因此具備更高的實用性和價值。該機器可進行 2 軸、3 軸或 4 軸作業。


    該軟件經過優化,易于操作,并可以實現快速加工。不同操作員可以根據其熟練程度獲得不同的訪問權限。工藝和工件參數可以記錄,以便進行追溯。在混合系統中,機器可以在使用一個 CNC 文件的同一作業中的兩個激光器之間進行切換。對于全自動加工,有一個專用模塊可用于自動發短信;每當出現問題或工作完成時,它都會向操作員發送一條短信。


    Coherent StarCut Tube 能夠在很大程度上提高加工靈活性且占用空間小在需要時,可以通過使用多功能軟件和以機械方式集成不同激光源,實現高精度和高產量該設備專為小批量和大批量醫療設備部件的自動化生產而設計,可以提供自動進料和下料選件。

    “ Coherent 的應用專家匯集了超過 25 年的醫療產品制造專業知識。

    客戶可以通過不同的方式受益于這種經驗。例如,他們可以寄送樣品進行測試和工藝開發。同時我們也為所有技能水平的操作員提供定期培訓,以便分享專業知識。


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