激光器被廣泛用于醫療器械制造領域,各種不同的激光器類型適用于不同的加工工藝,包括激光打標、焊接、切割等。每種工藝對應特定的加工需求,并且各種新應用還在不斷涌現。
接下來就和楚天激光•中谷聯創一起來看下激光加工技術在醫療器械制造領域的應用。
激光打標:用于產品信息標記和溯源
激光打標是在設備上永久性地標記公司標識和產品信息的一種很好的方式,以確保產品的可追溯性。激光打標是一種直接零件打標(DPM)工藝,激光靈活的加工方式可以輕松地創建唯一的設備標識符(UDI)、公司標識和有關設備使用的文本、圖形等信息。激光打標被廣泛用于醫療和牙科設備,例如用于接骨螺釘的打標,以及裝載心臟起搏器、聽覺植入物、人工晶體和內窺鏡工具等精密電子器件的容器外殼的打標。
楚天激光•中谷聯創核酸檢測試劑卡激光打標樣品
適合激光打標的工業激光器,根據波長、激光介質或脈沖持續時間,可分為紫外激光器、綠光激光器、光纖激光器、二氧化碳(CO2)激光器和超短脈沖(USP)激光器。材料特性、打標類型及相應的質量要求,決定著哪種光源是最佳選擇。
激光焊接:用于精密復雜零件的微焊接
醫療器械通常是一些手持工具或是小型部件,它們經常在手術中使用或是被植入到人體內。將這些部件連接在一起的焊縫,對患者的健康至關重要。因此,需要嚴格控制焊縫質量,這就要求可重復的激光脈沖、較小的光斑直徑以及激光能量能穿透材料被有效吸收。一般將穿透深度和焊點尺寸小于1mm的焊接工藝,叫做激光微焊接。激光微焊接通常用于心臟起搏器、手術刀片、內窺鏡儀器和電池等產品的精密焊接。
激光微焊接可分為兩種類型:點焊和縫焊。醫用管、細彈簧電觸頭、掛鉤組件、醫用導絲和醫用海波導線等需要點焊工藝。點焊工藝需要將激光能量精確地輸送到焊點處,因此需要合適的激光光斑。
縫焊是用來密封人體植入設備的方法,可以使用脈沖Nd:YAG激光器或CW激光器實現。具體采用哪種激光器,由焊接件的幾何形狀或材料對熱的敏感性決定。
激光切割:用于人體可植入設備和手術工具的切割
在醫療器械領域,激光切割最常用于制造管狀產品,如植入式支架、內窺鏡和關節鏡工具、柔性軸、針頭、導管和海波管,以及扁平用具,如夾子、框架及網篩結構等。這些設備對實現先進的外科手術、改善數百萬患者的健康和生活質量至關重要。
醫療器械的激光切割通常需要使用加壓輔助氣體,一般是氧氣、氬氣或氮氣,氣體隨著光束同軸流動。用于切割的激光源,可以選擇微秒、納秒光纖激光器,或者脈寬為百飛秒量級的USP激光器。光纖激光器因其價格低廉、光束質量好、易于與光纖集成傳輸而得到廣泛應用。
光纖激光器擅長切割較厚的金屬,如不銹鋼、鈦、鈷鉻和鎳鈦合金等,切割厚度可達0.5~3mm。
因此,光纖激光器成為切割手術鋸、刀片和具有軟軸的大型手術鉆的理想選擇。然而,由于光纖激光切割是一個熱加工過程,零件在切割后通常會出現毛刺、浮渣和熱影響區,因此需要使用后加工清洗技術,如翻滾、去毛刺和電解拋光等,對加工后的產品進行拋光、清洗后才能使用。
在醫療器械的制造中,激光器已經廣泛應用于激光打標、焊接、切割等工藝過程。為每種加工工藝選擇合適的激光器,對實現預期的加工效果和穩定的重復性非常重要。因此,對工藝基礎的全面理解,為推動醫療器械領域的創新開啟了新機會。