Laserowa obróbka materiałów jest wykorzystywana w praktycznie każdym materiale, zastosowaniu i branży ze względu na wysoką precyzję, szybkość i jakość. Lasery światłowodowe są powszechnie stosowane ze względu na łatwość integracji i niezawodność. Nie ma jednak czegoś takiego jak uniwersalny laser włóknowy - parametry lasera, takie jak czas trwania impulsu i energia impulsu, mają ogromny wpływ na jakość cech.
Cięcie, spawanie i znakowanie tworzyw sztucznych i polimerów może stanowić wyjątkowe wyzwanie dla tradycyjnych rozwiązań obróbki laserowej. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku precyzyjnych urządzeń medycznych, które wymagają wysokiej jakości cech, aby zapewnić maksymalną wydajność urządzenia i bezpieczeństwo pacjenta.
Topnienie i inne drobne niedoskonałości spowodowane wysoką temperaturą stanowią szczególny problem dla producentów urządzeń medycznych. W rezultacie wielu z nich zwraca się w stronę ultraszybkich laserów, które oferują "obróbkę na zimno" w celu stworzenia tych krytycznych elementów polimerowych przy jednoczesnym uniknięciu nadmiernego ciepła.
Jak działają ultraszybkie lasery?
Ultraszybkie lasery impulsowe, zwane również laserami o ultrakrótkich impulsach, emitują niezwykle krótkie impulsy skupionego światła mierzone w femtosekundach lub pikosekundach. Te ultraszybkie impulsy oznaczają, że energia lasera oddziałuje z materiałem docelowym przez zaledwie bilionowe lub kwadrylionowe części sekundy, znacznie zmniejszając ilość wydzielanego ciepła w porównaniu z przetwarzaniem fali ciągłej.
Ultraszybkie lasery zapewniają wyjątkowo wysoką moc szczytową bez wywoływania efektów termicznych na otaczających materiałach. Ultraszybki czas trwania impulsu znacznie ogranicza czas dostępny na dyfuzję ciepła do materiału otaczającego element części. Rezultatem jest "zimna ablacja", w której pojedyncze impulsy usuwają niezwykle małą objętość materiału w postaci pary, praktycznie nie tworząc strefy wpływu ciepła.
Lasery ultraszybkie a lasery nanosekundowe
Lasery nanosekundowe emitują impulsy energii laserowej mierzone w miliardowych częściach sekundy. W porównaniu do laserów o fali ciągłej i quasi-ciągłej, lasery nanosekundowe oferują znacznie wyższą jakość w wielu precyzyjnych zastosowaniach, takich jak cięcie folii i niektóre operacje mikrospawania. Jednakże, nanosekundowa obróbka laserowa nadal ma znacznie większy wpływ termiczny na materiały docelowe niż ultraszybkie lasery. Chociaż ten wpływ termiczny jest akceptowalny w większości zastosowań, należy unikać nadmiernego ciepła w precyzyjnych urządzeniach medycznych.
(A ) Krawędź ślepej tarczy z poliwęglanu obrabianej laserem nanosekundowym, która wykazuje nadmierne topnienie.
(B) Krawędź poliwęglanowej tarczy zaślepiającej wykonanej ultraszybkim laserem, która praktycznie się nie topi.
Nadmiar ciepła może powodować topnienie, pienienie, karbonizację i spalanie wrażliwych polimerów, sprawiając, że precyzyjne urządzenia medyczne stają się bezużyteczne. W związku z tym ultraszybkie lasery są coraz częściej stosowane w różnych urządzeniach medycznych, w tym w rurkach medycznych, cewnikach i czujnikach do monitorowania sprzętu.
Korzyści płynące z ultraszybkiej obróbki laserowej wykraczają poza redukcję stref wpływu ciepła. Wysoka moc szczytowa ultraszybkich laserów umożliwia tworzenie trwałych oznaczeń UDI o krytycznym znaczeniu dla identyfikowalności i zgodności z UDI. Dodatkowo, ultraszybkie lasery oferują niezrównaną kontrolę nad precyzją i rozmiarem cech urządzeń medycznych, takich jak szerokość cięcia i rozmiar otworu. Pozwala to inżynierom zoptymalizować projekty części polimerowych pod kątem lepszej wydajności, takiej jak doskonała charakterystyka zginania.
Rozpoczęcie pracy z rozwiązaniem laserowym dla urządzeń medycznych
Wybór odpowiedniego ultraszybkiego lasera i procesu laserowego ma kluczowe znaczenie dla maksymalizacji jakości i wydajności w zastosowaniach związanych z urządzeniami medycznymi. Na szczęście eksperci IPG w dziedzinie spawania laserowego są gotowi do pomocy. Rozpoczęcie pracy jest proste - wyślij nam próbkę, odwiedź jedno z naszych globalnych laboratoriów aplikacyjnych lub po prostu opowiedz nam o swojej aplikacji.
