Волоконные лазеры с их относительно низкой стоимостью, масштабируемой мощностью и высокой надежностью в течение многих лет доминировали в области резки и сверления в производстве медицинского оборудования. Фемтосекундные лазеры предлагают значительные преимущества с точки зрения качества резки, но имеют долгую историю...
Волоконные лазеры с их относительно низкой стоимостью, масштабируемой мощностью и высокой надежностью в течение многих лет доминировали в области резки и сверления в производстве медицинского оборудования. Фемтосекундные лазеры предлагают большие преимущества с точки зрения качества резки, но долгое время они конкурировали лишь за небольшую долю рынка. Однако, как видно из графика, данные о продажах систем для резки труб Coherent указывают на внезапное и чрезвычайно быстрое изменение этой ситуации. Давайте посмотрим, что движет резким ростом доли рынка фемтосекундных лазеров по сравнению с волоконными лазерами.
Давно известно, что использование фемтосекундных (fs) лазеров для обработки материалов дает несколько уникальных преимуществ. В обычных лазерах, таких как волоконные лазеры, большинство взаимодействий материалов являются фототермическими, что создает зону термического влияния (ЗТВ). В прецизионных приложениях это ограничивает минимальный размер деталей, которые могут быть обработаны чисто без плавления, может привести к неприемлемым функциональным или косметическим повреждениям, а также часто требует дополнительной механической обработки (например, удаления заусенцев, ручной полировки или развертывания). Напротив, фемтосекундные лазеры обеспечивают импульсы, которые могут быть на несколько порядков короче и имеют гораздо более высокую пиковую мощность, что позволяет мгновенно испарять материал до того, как тепло будет передано детали. Этот разрез является более точным и относительно холодным, позволяя производить более мелкие детали без отходов повторного литья и, следовательно, без необходимости шлифовки или полировки. Кроме того, этот метод подходит для деталей, изготовленных практически из любого материала, в том числе из смешанных материалов, таких как полимерно-металлические покрытия.
Миниатюрные устройства с более мелкими деталями (например, рамки)
Растущий рыночный спрос на медицинские устройства с более мелкими компонентами с более тонкими стенками и большим количеством режущих деталей (например, периферические стенты, гиппокамп, минимально инвазивные инструменты и т. д.) в значительной степени способствовал недавнему увеличению доли рынка фемтосекундной лазерной обработки. Мы видели, что это особенно справедливо для устройств, сконфигурированных для геометрии резки труб, таких как показанное выше. Кроме того, использование более сложных и дорогих материалов также является важным движущим фактором. Примером могут служить биорассасывающиеся стенты из магния, где постобработка после обработки волоконным лазером может снизить их выход до 50 процентов, в то время как фемтосекундная лазерная резка не требует постобработки. Другие отрасли промышленности (например, производство дисплеев/электроники) постепенно внедряют эту технологию, создавая дополнительный рыночный спрос, который побуждает производителей лазеров разрабатывать усовершенствованные фемтосекундные лазерные системы и машины.
Куда продвигаются фемтосекундные лазеры - Более высокая мощность, более низкая стоимость за ватт
Фактически, фемтосекундные лазеры достигли совершенно нового уровня зрелости с точки зрения производительности, экономичности и надежности. Мощность является особенно важным параметром производительности, поскольку она напрямую определяет объемы производства, а серия Coherent Monaco является частью нового поколения фемтосекундных лазеров, максимальная мощность которых непрерывно увеличивалась с менее чем 20 Вт до более чем 60 Вт в течение периода времени, охватываемого график продаж. Стоимость ватта большинства фемтосекундных лазеров также недавно снизилась. В результате эти лазеры могут не только помочь увеличить производительность, но и снизить стоимость одной детали. Более ранние модели Monaco использовались в течение нескольких лет в сложных производственных условиях, работающих круглосуточно и без выходных, что свидетельствует о более высокой надежности фемтосекундных лазеров, что, в свою очередь, помогает снизить общую стоимость владения. В сочетании с экономией средств, достигнутой за счет исключения этапов механической постобработки, это может быть очень рентабельным для некоторых задач точной резки.
Модернизированные автоматизированные машины
Это правда, что большинству производителей медицинского оборудования нужен не просто лазер, а полноценная лазерная система. Последним шагом в реализации этого видения является вывод на рынок передовых фемтосекундных лазеров. Фемтосекундные лазеры обеспечивают оптимизированную автоматизированную обработку и мониторинг деталей, а также простое в использовании программное обеспечение, которое не требует обширного обучения или опыта для начала работы. Это дает пользователям возможность быстро переключаться между различными машинами небольшими партиями или запускать большие объемы компонентов без присмотра в течение длительных периодов времени. Примером этого является серия станков Coherent StarCut Tube, в которых используется новое операционное программное обеспечение: программное обеспечение для лазерной резки Coherent framework.
Все сводится к следующему: что выбрать: волоконный лазер или фемтосекундный лазер, или и то, и другое?
Сегодня для всех, кто занимается производством медицинского оборудования, одной из основных проблем при покупке нового оборудования является выбор между фемтосекундным лазером и волоконным лазером. Волоконные лазеры также имеют большое преимущество, заключающееся в том, что они могут резать быстрее и резать более толстые детали из-за их более высокой доступной мощности. Однако для более тонких деталей преимущество в мощности и скорости часто значительно снижается из-за необходимости уменьшать частоту повторения и избегать накопления тепловых повреждений. Таким образом, в конечном итоге выбор наиболее подходящего лазера действительно зависит от конкретного сценария применения.
Из-за этого для новых лазеров, используемых для резки медицинских устройств, теперь можно выбрать либо фемтосекундный лазер, либо волоконный лазер, либо даже их комбинацию. При последнем варианте пользователи могут легко переключаться между двумя лазерами даже при выполнении отдельных заданий, поскольку бывают ситуации, когда резка с помощью волоконного лазера может быть более экономичной, чем с помощью фемтосекундного лазера (и наоборот).
