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醫(yī)療美容

醫(yī)用海波管的自動(dòng)化精密激光加工

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

海波管是一種薄金屬管,在許多現(xiàn)代醫(yī)療手段中使用。全自動(dòng)工作站激光加工是制造這種精密醫(yī)療產(chǎn)品的優(yōu)選方法之一,能夠保證必要的精度、產(chǎn)量和產(chǎn)能。借助針對應(yīng)用優(yōu)化的...

海波管是一種薄金屬管,在許多現(xiàn)代醫(yī)療手段中使用。全自動(dòng)工作站激光加工是制造這種精密醫(yī)療產(chǎn)品的優(yōu)選方法之一,能夠保證必要的精度、產(chǎn)量和產(chǎn)能。借助針對應(yīng)用優(yōu)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(xiàng)拯救生命的技術(shù)

微創(chuàng)手術(shù)具有許多優(yōu)勢,在許多此類醫(yī)療手段中,都要使用海波管(有時(shí)稱為導(dǎo)絲)這一關(guān)鍵設(shè)備。這些海波管需要小而柔韌,才能進(jìn)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(fù)雜的要求。其邊緣必須無毛刺,而且其所包含的材料應(yīng)柔軟且易于消毒。其遠(yuǎn)端設(shè)計(jì)可以是簡單的切口,也可以是復(fù)雜的微加工部件。為了能夠可靠運(yùn)行,海波管在承受一定扭矩時(shí)應(yīng)具有柔韌性,并且必須能夠承受扭結(jié)和推動(dòng)。


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(shí)現(xiàn)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(shù)過程中正確工作至關(guān)重要。

海波管的精確高效加工

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


然而,越來越多的用戶現(xiàn)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(dǎo)致熱量無法擴(kuò)散,并且在材料蒸發(fā)的過程中極大限度縮小熱影響區(qū)域。因此,USP 激光器能夠產(chǎn)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(shí)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(wù),同時(shí)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(gè)稱為削皮的部分。在削皮內(nèi)切出了一個(gè)小測試切口。此外,海波管上還打標(biāo)了兩個(gè)黑色環(huán)。這三個(gè)步驟均使用 Monaco 飛秒激光器執(zhí)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(gè)長長的間斷式螺旋被刻入管壁。對于此工藝,系統(tǒng)切換到此混合工作站的第二個(gè)激光源:功率適中的Coherent StarFiber。螺旋圖案是“即時(shí)”切割的,即在管子不斷高速移動(dòng)時(shí)切割。在這個(gè)過程中,每次切割開始時(shí)都會(huì)精確地觸發(fā)激光計(jì)時(shí)。


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(dòng)態(tài)切割程序可以非??焖俚靥幚砗2ü艿妮^長部分。該樣品的周期時(shí)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(xù)螺旋(右)進(jìn)行動(dòng)態(tài)切割,切口寬度小于 20 μm


易于使用的動(dòng)態(tài)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(yī)療器械產(chǎn)品而開發(fā)。Cagila 軟件經(jīng)過優(yōu)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(dòng)生成斷續(xù)螺旋設(shè)計(jì)或磚砌圖案。


“ 頻閃是 StarCut Tube 系統(tǒng)的附加功能,可實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)”觸發(fā)激光,而不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致穿孔的延遲。

觸發(fā)信號(hào)輸出與旋轉(zhuǎn)軸位置同步生成。因此,激光器的開關(guān)命令延遲和抖動(dòng)都降至非常低的水平??梢允褂没诒砀竦妮斎牖驈膶?dǎo)入的 CAD 數(shù)據(jù)生成螺旋或磚砌設(shè)計(jì)的幾何形狀,然后就可以自動(dòng)加工。同時(shí)可以納入后處理功能,例如在定義距離后自動(dòng)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(chǎn)品,其占用空間非常小 (2,200 mm×760 mm)??膳鋫涠鄠€(gè)進(jìn)料和卸料模塊,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加工


占用空間小的自動(dòng)化加工


醫(yī)療器械通常在成本高昂的潔凈室中制造。相比同類激光機(jī),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(dòng)加工和自動(dòng)加工,并且可以配備光纖激光器、飛秒激光器或同時(shí)配備兩者。可以添加多個(gè)進(jìn)料器和卸料器模塊,以獲得全自動(dòng)解決方案例如,機(jī)器可以使用 StarFeed S,自動(dòng)裝載外徑小至 0.3 mm的血栓切除導(dǎo)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(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化生產(chǎn),無需任何手動(dòng)操作。


StarCut Tube 可以采用 StarFiber 激光器,其可調(diào)節(jié)脈沖寬度為 10~50 μs,或者采用十分先進(jìn)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?yàn)樵谇懈钸@類材料時(shí),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(yōu)于+/- 5 μm。事實(shí)上,飛秒激光加工的產(chǎn)品的邊緣質(zhì)量非常好,通常不需要進(jìn)行電解拋光等后處理。

該機(jī)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(shí)用性和價(jià)值。該機(jī)器可進(jìn)行 2 軸、3 軸或 4 軸作業(yè)。


該軟件經(jīng)過優(yōu)化,易于操作,并可以實(shí)現(xiàn)快速加工。不同操作員可以根據(jù)其熟練程度獲得不同的訪問權(quán)限。工藝和工件參數(shù)可以記錄,以便進(jìn)行追溯。在混合系統(tǒng)中,機(jī)器可以在使用一個(gè) CNC 文件的同一作業(yè)中的兩個(gè)激光器之間進(jìn)行切換。對于全自動(dòng)加工,有一個(gè)專用模塊可用于自動(dòng)發(fā)短信;每當(dāng)出現(xiàn)問題或工作完成時(shí),它都會(huì)向操作員發(fā)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(shí),可以通過使用多功能軟件和以機(jī)械方式集成不同激光源,實(shí)現(xiàn)高精度和高產(chǎn)量。該設(shè)備專為小批量和大批量醫(yī)療設(shè)備部件的自動(dòng)化生產(chǎn)而設(shè)計(jì),可以提供自動(dòng)進(jìn)料和下料選件。

“ Coherent 的應(yīng)用專家匯集了超過 25 年的醫(yī)療產(chǎn)品制造專業(yè)知識(shí)。

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


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