Kombinace lepšího výkonu/ceny těchto laserů a rostoucí poptávky po jejich vynikající kvalitě řezání v menších lékařských přístrojích je hnací silou jejich rozšíření.

Vláknové lasery již několik let dominují aplikacím řezání a vrtání v průmyslu výroby zdravotnických prostředků díky své relativně nízké ceně, škálovatelnému výkonu a vysoké spolehlivosti. Femtosekundové lasery nabízejí jasnou výhodu, pokud jde o kvalitu řezu, ale dlouhou dobu si zajišťovaly jen malý podíl na trhu. To se však najednou poměrně rychle mění. Podívejme se, co je příčinou tohoto dramatického růstu podílu na trhu ve srovnání s vláknovými lasery.

Femtosekundové lasery - lepší a jemnější řezy

Jedinečná kombinace výhod femtosekundových (fs) laserů pro zpracování materiálů je známá již dlouho. U tradičních laserů, jako je vláknový, je většina interakcí s materiálem fototermická, což vede ke vzniku tepelně ovlivněné zóny (HAZ). V přesných aplikacích to omezuje minimální velikost prvků, které lze čistě opracovat bez roztavení, může to způsobit nepřijatelné funkční nebo kosmetické poškození a často to vyžaduje mechanické následné zpracování (např. odjehlování, ruční leštění nebo vystružování). Naproti tomu fs laser poskytuje řádově kratší pulzy s mnohem vyšším špičkovým výkonem, které okamžitě odpaří materiál dříve, než se teplo dostane do dílu. Toto chladnější a přesnější řezání umožňuje vytvářet menší prvky bez otřepů, takže není nutné broušení ani leštění. Metoda navíc funguje na téměř libovolném materiálu, včetně dílů ze smíšených materiálů, jako jsou vrstvy polymeru a kovu - viz obrázek.

Obrázek: Femtosekundové lasery mohou řezat prakticky jakýkoliv materiál se skvělou kvalitou hran a bez přetavování materiálu.

Miniaturní zařízení s jemnějšími detaily

Velkou hnací silou, která v poslední době způsobuje zvýšené rozšíření fs laserového obrábění, je poptávka po lékařských přístrojích (např. periferní stenty, hypoinvazivní trubice, minimálně invazivní nástroje atd.), které se vyznačují menšími součástmi s tenčími stěnami a zvýšeným počtem řezaných detailů. Vidíme to zejména na poptávce po strojích nakonfigurovaných pro řezání geometrií trubek, jak je uvedeno na obrázku výše. Kromě toho je sekundárním faktorem také používání náročnějších a dražších materiálů. Příkladem jsou hořčíkové bioabsorbovatelné stenty, u nichž může následné zpracování po vláknových laserech snížit výtěžnost až na 50 %, ale řezání fs laserem žádné následné zpracování nepotřebuje. K této technologii směřují i další průmyslová odvětví (např. výroba displejů/elektroniky), což představuje další poptávku na trhu, která dále motivuje výrobce laserů k vývoji pokročilých fs laserů a strojů.

Pokroky v oblasti fs laserů - vyšší výkon, nižší náklady na watt

Femtosekundové lasery skutečně dosáhly nové úrovně vyspělosti z hlediska výkonu, hospodárnosti a spolehlivosti. Výkon je obzvláště důležitým výkonnostním parametrem, protože přímo určuje propustnost. Příkladem fs laserů nové generace je řada Coherent Monaco, u níž se maximální výkon postupně zvýšil z méně než 20 W na více než 60 W v časovém rozpětí, které pokrývá prodejní graf. Náklady na jeden watt u většiny femtosekundových laserů v poslední době také klesly. Tyto lasery tak mohou poskytovat vyšší výkon spolu s nižšími náklady na díl. První modely Monaco již několik let pracují v náročném výrobním prostředí 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, což podtrhuje vyšší spolehlivost fs laserů, která dále přispívá k nižším celkovým nákladům na vlastnictví. Spolu s úsporami nákladů plynoucími z eliminace mechanických kroků následného zpracování to rozhodně vedlo k ekonomickému zlomu u několika úloh přesného řezání.

Zefektivněné, automatizované stroje

Většina lidí, kteří vyrábějí lékařské přístroje, samozřejmě nechce laser, ale spíše kompletní laserový stroj. A poslední částí obrázku je dostupnost pokročilých fs laserových strojů se zjednodušenou automatizovanou manipulací s díly a kontrolou. Jejich součástí je také snadno použitelný software, který nevyžaduje rozsáhlé školení ani odborné znalosti. To uživateli poskytuje flexibilitu při rychlém přepínání mezi malými dávkami různých zařízení nebo při provádění dlouhých bezobslužných sérií dílů s větším objemem. Příkladem je řada ExactCut od společnosti Coherent, která obsahuje náš nejnovější obslužný software: Coherent Laser FrameWork.

Sečteno a podtrženo: Vlákno, fs laser, nebo obojí?

Jednou z největších otázek pro každého, kdo si dnes v oblasti MDM pořizuje nový stroj, je volba mezi fs nebo vláknovým laserem. Hlavní zbývající výhodou vláknového laseru je možnost řezat rychleji a řezat silnější díly díky vyššímu dostupnému výkonu. U tenčích dílů se však výhody výkonu a rychlosti často snižují kvůli nutnosti snížit opakovací frekvenci a zabránit kumulativnímu tepelnému poškození. Závěr je tedy takový, že optimální typ laseru skutečně závisí na specifikách aplikace.

To je důvod, proč jsou nejnovější laserové stroje pro řezání lékařských přístrojů nyní k dispozici s možností volby fs nebo vláknového laseru, případně jako hybridní varianta s oběma lasery. Díky této druhé možnosti mohou uživatelé plynule přepínat mezi lasery, a to i v rámci jedné zakázky, kdy mohou existovat řezy, které lze provést úsporněji vláknovým laserem oproti fs laseru, a naopak.

Přečtěte si více o tom, jak hybridní laser Coherent StarCut Tube pomohl společnosti Motion Dynamics využít laserové řezání pro neurologické sestavy.