Die meisten medizinischen Geräte, insbesondere wiederverwendbare, bestehen aus einer Art Edelstahl. Die Laserschneidtechnologie für diese rostfreien Stähle ist weithin bekannt und weit verbreitet. Faserlaser mit Nanosekundenpuls sind die Hauptwahl für die Herstellung von Edelstahlprodukten, da diese Laser eine höhere Geschwindigkeit und einen höheren Durchsatz bieten können. Femtosekunden (fs)-Laser werden nur zum Schneiden sehr dünner Seewellenröhren, Komponenten mit filigranen Details oder Anwendungen verwendet, die die hervorragende Kantenqualität solcher Laser erfordern.
Das Schneiden anderer „Nischen“-Metalle, die in der Herstellung medizinischer Geräte (MDM) verwendet werden, stellt oft andere Herausforderungen dar, aber die Vielseitigkeit des Laserschneidens bietet fast immer hervorragende Lösungen. Sehen wir uns an, wie/warum Metall-Laserschneiden auf drei völlig unterschiedliche Metallarten angewendet werden kann: Magnesium, Nickel-Titan-Legierung und Platin (sowie Gold).
Femtosekunden-Laserschneiden von Magnesiumträgern
Allein in den Vereinigten Staaten werden Patienten jedes Jahr mehr als 2 Millionen Stents implantiert. Das Laserschneiden, insbesondere das Femtosekunden-Laserschneiden, ist die ideale Wahl für die Herstellung dieser Stützen, da es die erforderliche Kantenqualität einfach bereitstellen und den Bedarf an mechanischer oder chemischer Nachbearbeitung erheblich reduzieren kann. Wichtig ist auch, dass vollintegrierte Automaten das 3D-Schneiden von Rohrzuschnitten vereinfachen. Diese Maschinen unterstützen das Nassschneiden, was dazu beiträgt, dass die Rückwand beim Schneiden sehr dünner Rohre nicht thermisch geschädigt wird.
Da die Stentstelle manchmal wieder Blöcke bilden und eine Gefäßobstruktion verursachen kann, was zu einer Restenose führt, hat sich in den letzten Jahren die Anwendung von bioabsorbierbaren Stents zur Lösung dieses Problems immer weiter verbreitet. Das früheste bioabsorbierbare Gerüst wurde aus organischen Substanzen wie Polymilchsäure (PLLA) hergestellt. Zuerst wurde ein grüner Pikosekundenlaser verwendet, aber das Ergebnis war nicht ideal. Daher wurde der Femtosekundenlaser schnell angenommen und zum De-facto-Standard. Danach entwickelten die Forscher einen Stent aus resorbierbarem Metall (Magnesium) als weiteres alternatives Material. Die thermischen Eigenschaften von Magnesium führen dazu, dass die Faserlaserbearbeitung ein ungewöhnliches Problem erzeugt, das heißt, die Schnittfläche erzeugt kleine Metalltröpfchen. Diese Tröpfchen müssen durch mechanische Reinigung entfernt werden. Dies kann jedoch die dünnen Säulen beschädigen, die in vielen Stützkonstruktionen erforderlich sind; Diese Nachbehandlung kann zu einer Ausbeute von nur 50 Prozent führen. Daher ist der Femtosekundenlaser wieder zur Standard-Schneidtechnologie geworden.
Faserlaserschneiden von Ni-Ti-Legierungen
Nickel-Titan-Legierung oder „Memory Metal“ hat besondere Eigenschaften wie Superelastizität und Formgedächtnis. Diese Eigenschaften verleihen ihm bestimmte Vorteile, die in einigen verschiedenen implantierbaren Instrumenten und Operationen, einschließlich TAVR, verwendet werden können.
Gegenwärtig haben die meisten seiner rohrförmigen Produkte aus Nickel-Titan-Legierungen einen Durchmesser im Bereich von 3-6 mm. Das Faserlaserschneiden kann ihnen gleichzeitig einen guten Durchsatz und eine gute Kantenqualität bieten. Die Schnittgenauigkeit ist ein Problem, das bei der Auswahl von Maschinen mit hoher Stabilität und Wiederholbarkeit berücksichtigt werden muss.
Erosionsschneiden von Platin
In den meisten der heutigen Anwendungen zur Herstellung medizinischer Geräte sind die idealen Laserschneidverfahren in der Regel das Faserlaserschneiden und das Femtosekundenlaserschneiden. Einige wenige Hersteller verwenden jedoch stattdessen ein neues Verfahren namens "Erosionsschneiden". Das Unternehmen nutzt diese Technologie als kostengünstige Alternative zum Femtosekunden-Laserschneiden, um Produkte herzustellen, darunter medizinische und biotechnologische Anwendungen und platinbasierte Komponenten, die in Brennstoffzellen verwendet werden.
„Die traditionelle Schneidmethode ist nicht für dünne Teile geeignet, da zu viel Hitze erzeugt wird und sie winzige Strukturen mit einem Gewicht von nur wenigen Gramm nicht tragen kann. Erosionsschneiden kann diese Probleme vermeiden.“ Beim Erosionsschneiden wird die schnelle Galvanometer-Scanning-Technologie verwendet, die normalerweise zum Markieren verwendet wird. Tatsächlich ist die anfängliche Verwendung ein 20-W-Faserlaser, ein System, das häufiger zum Abschließen von Markierungs-/Gravurvorgängen verwendet wird.
„Beim Erosionsschneiden wird nicht nur ein Durchgang eines fokussierten Lasers zum Schneiden verwendet, sondern mindestens Dutzende, manchmal sogar Tausende von wiederholten Lasern, die mehrere Mikrometer Material gleichzeitig abtragen. Aber dank Hochgeschwindigkeits-Galvanometern bis zu Tausenden von Operationen kann in wenigen Minuten abgeschlossen werden. Diese einzigartige Technologie ist tatsächlich auf fast jedes Metall und andere härtere Materialien (z. B. Keramik) anwendbar.
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