レーザーによる材料加工は、その高精度、高速、高品質により、事実上あらゆる材料、用途、産業で使用されている。ファイバーレーザは、その統合の容易さと信頼性により、広く採用されています。しかし、万能なファイバーレーザーは存在しません。パルス持続時間やパルスエネルギーのようなレーザーパラメータは、形状の品質に劇的な影響を与えます。
プラスチックやポリマーの切断、溶接、マーキングには、従来のレーザー加工ソリューションには特有の課題があります。これは特に精密医療機器に当てはまり、最大限の機器性能と患者の安全性を確保するために高品質の機能が要求されます。
熱による溶融やその他の小さな欠陥は、医療機器メーカーにとって特に問題となる。その結果、多くのメーカーは、過剰な熱を避けながらこれらの重要なポリマー部品を作成する「コールドプロセッシング」を提供する超高速レーザーに注目しています。
超高速レーザーの仕組み
超短パルスレーザーとも呼ばれる超高速パルスレーザーは、フェムト秒またはピコ秒単位で測定される極めて短い集光パルスを発します。これらの超高速パルスは、レーザーエネルギーがターゲット材料と1兆分の1秒から1兆分の1秒の間だけ相互作用することを意味し、連続波加工と比較して与えられる熱を大幅に低減します。
超高速レーザは、周囲の材料に熱影響を与えることなく、非常に高いピーク出力を提供します。超高速パルスの持続時間により、部品形状を取り囲む材料に熱が拡散する時間が大幅に制限されます。その結果、個々のパルスが極めて少量の材料を蒸気として除去する一方、実質的に熱影響部を生じさせない「コールド・アブレーション」が実現します。
超高速レーザーとナノ秒レーザーの比較
ナノ秒レーザは、10億分の1秒単位で測定されるレーザ・エネルギーのパルスを放出します。連続波レーザや準連続波レーザと比較して、ナノ秒レーザは、フォイルカッティングや一部のマイクロ溶接作業などの多くの精密アプリケーションにおいて、大幅に向上した品質を提供します。しかし、ナノ秒レーザ加工は、超高速レーザに比べ、ターゲット材料への熱影響がかなり大きい。この熱影響はほとんどの用途で許容できますが、精密医療機器では過剰な熱は避けなければなりません。
(A） ナノ秒レーザーで加工されたポリカーボネートブラインドディスクのエッジに過剰な溶融が見られる。
(B）超高速レーザーを用いたポリカーボネートブラインドディスク加工機のエッジ部。
過剰な熱は、繊細なポリマーの溶融、発泡、炭化、燃焼を引き起こし、精密な医療機器を使用不能にします。そのため、超高速レーザーは、医療用チューブ、カテーテル、監視装置用センサーなど、さまざまな医療機器への使用が着実に増加しています。
超高速レーザー加工の利点は、熱影響部の減少にとどまりません。超高速レーザーの高いピーク出力は、UDIのトレーサビリティとコンプライアンスに不可欠な永久UDIマークの作成を可能にします。さらに、超高速レーザーは、切断幅や穴の大きさなど、医療機器の特徴の精度や大きさを比類なく制御できます。これにより、エンジニアは、優れた曲げ特性などの性能向上のためにポリマー部品設計を最適化することができます。
医療機器レーザーソリューションの開始
適切な超高速レーザーとレーザープロセスを選択することは、医療機器アプリケーションの品質とスループットを最大化するために極めて重要です。幸いなことに、IPG のレーザー溶接のエキスパートがお手伝いいたします。サンプルをお送りいただくか、当社のグローバル・アプリケーション・ラボにお越しいただくか、またはお客様のアプリケーションについてお知らせください。
