醫療設備是具有高附加值的產(chan) 品,在質量方麵要求嚴(yan) 格,通常要求采用挑戰性的工業(ye) 製造工藝。基於(yu) 這些原因,超快激光器在醫療設備製造領域獲得大量應用。
最著名的應用是支架製造。支架是一種由金屬或聚合物製造而成的假體(ti) 。它可用於(yu) 擴張術,使得在血管或腔體(ti) 狹窄或閉塞的情況下血液能夠流入閉塞的動脈。激光切割支架的質量優(you) 良且功能多樣,現今是支架及其輔助工具的主要製造工藝。
典型的支架是采用激光束切割其框架的小型管道,因此管道的性能與(yu) 彈簧相似,可以防止手術之後動脈收縮。取決(jue) 於(yu) 型號和製造商而定,支架的直徑從(cong) 1.2毫米至3.5毫米不等,壁厚為(wei) 0.10毫米至0.25毫米。可以考慮三種不同的支架:
● 采用金屬、不鏽鋼(80%)或鎳鈦合金(即含有鎳和鈦金屬的、可以記憶形狀的合金,20%)製造的簡單支架。
● 金屬支架加上某些活性物質,以防通道再次出現狹窄的情況。采用“幾步洗脫”在支架上添加活性物質,以提高支架的耐用性。通過支架上的微型貯液囊或者塗層來執行洗脫。這些支架占據了每年實際支架手術的主要份額(大於(yu) 75%)。
● 最近出現的生物可吸收支架,一般采用PLLA(聚乳酸)聚合物製造。這些產(chan) 品也可添加活性物質。使用時,支架緩慢降解並在動脈愈合之後逐漸融於(yu) 血液之中,這一過程需要幾個(ge) 月或者多達一年或兩(liang) 年的時間。近來,生物可吸收聚合物支架已經通過CE認證,可在歐洲使用。
由於(yu) 生物可吸收支架采用聚合物製造,這種材料對於(yu) 熱效應極其敏感,采用長脈衝(chong) 激光進行機加工時,不能保證足夠好的質量,而且切割工藝會(hui) 產(chan) 生熱量,因此需要采用超快激光加工工藝製造這些支架,以達到優(you) 質的製造效果。
另一方麵,如今采用長脈衝(chong) 激光加工金屬支架,脈寬通常為(wei) s或ns級別。
激光切割技術的應用始於(yu) 管道,僅(jin) 僅(jin) 是支架製造工藝中的一部分。其它工藝包括修邊、機械延展和熱處理、電拋光、消毒和殺菌以及包裝。根據激光的用途,激光切割期間在管道內(nei) 使用水流做濕切割。輔助氣體(ti) 也可以提高整體(ti) 的切割質量。通常,切割寬度為(wei) 10 至20 m,精確度為(wei) 5 m,切割速度為(wei) 5 mm/s。
後期加工步驟占據著製造總成本中的大部分。由於(yu) 超快激光器光束切割金屬的質量優(you) 於(yu) 長脈衝(chong) 激光,因此,後期加工階段成本大幅降低。
製造總成本包括攤銷激光器投資、激光器工作成本以及後期加工成本。超快激光器的投資成本一般高於(yu) 其它技術。但是,它們(men) 的工作成本低,還可以大幅降低後期加工成本。另外,由於(yu) 激光器功率和重複率持續改進,這將大幅增加加工產(chan) 量。
所有這些因素推動了超快激光器在支架製造中的應用大量增長,這種趨勢在未來幾年中還將繼續。
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