海波管是一種薄金屬管，在許多現(xiàn)代醫(yī)療手段中使用。全自動工作站激光加工是制造這種精密醫(yī)療產(chǎn)品的優(yōu)選方法之一，能夠保證必要的精度、產(chǎn)量和產(chǎn)能。借助針對應(yīng)用優(yōu)化的軟件，該工藝可以變得簡單且非常高效。

海波管：一項拯救生命的技術(shù)

微創(chuàng)手術(shù)具有許多優(yōu)勢，在許多此類醫(yī)療手段中，都要使用海波管（有時稱為導(dǎo)絲）這一關(guān)鍵設(shè)備。這些海波管需要小而柔韌，才能進(jìn)入人體血管。而且它們需要是中空的，以便控制工具或輸送藥物。

海波管必須滿足許多復(fù)雜的要求。其邊緣必須無毛刺，而且其所包含的材料應(yīng)柔軟且易于消毒。其遠(yuǎn)端設(shè)計可以是簡單的切口，也可以是復(fù)雜的微加工部件。為了能夠可靠運(yùn)行，海波管在承受一定扭矩時應(yīng)具有柔韌性，并且必須能夠承受扭結(jié)和推動。

金屬海波管通過其管壁上的切口圖案獲得柔韌性。間斷螺旋圖案是實(shí)現(xiàn)柔韌性的方法之一。切口長度和切口間距決定了管的剩余剛度。

切口精度對于確保海波管在手術(shù)過程中正確工作至關(guān)重要。

海波管的精確高效加工

通常，海波管采用先進(jìn)的激光技術(shù)進(jìn)行加工。激光系統(tǒng)必須執(zhí)行不同的任務(wù)，例如在金屬管壁上或壁內(nèi)打標(biāo)、切割和鉆孔。目前，主要采用中等功率光纖激光器執(zhí)行這些任務(wù)。所有邊緣必須無毛刺，這可能需要在進(jìn)行激光加工后進(jìn)行一些后處理。

然而，越來越多的用戶現(xiàn)在選擇飛秒激光器，而不是光纖激光器。這種超短脈沖（USP）激光將其能量快速積聚到材料中，導(dǎo)致熱量無法擴(kuò)散，并且在材料蒸發(fā)的過程中極大限度縮小熱影響區(qū)域。因此，USP 激光器能夠產(chǎn)生相對光滑的邊緣，而后處理水清洗通常就足夠了。但反過來，USP 激光器雖然非常精確，但速度比光纖激光器要慢一些。

圖 1 顯示了使用 Coherent StarCut Tube 加工的海波管樣品。出于演示目的，我們使用了同時配有光纖激光器和飛秒激光器的 StarCut Tube Hybrid。僅配備光纖激光器或飛秒激光器的 StarCut Tube SL 也可以完成該任務(wù)，同時占用空間更小。

樣品從外徑為 0.7 mm 的不銹鋼管上切下。該管的壁厚為 100 µm。

在左端切掉了一個稱為削皮的部分。在削皮內(nèi)切出了一個小測試切口。此外，海波管上還打標(biāo)了兩個黑色環(huán)。這三個步驟均使用 Monaco 飛秒激光器執(zhí)行。

圖 1：使用 Coherent StarCut Tube Hybrid 制作的海波管樣品，外徑為 0.7 mm

下一步，一個長長的間斷式螺旋被刻入管壁。對于此工藝，系統(tǒng)切換到此混合工作站的第二個激光源：功率適中的Coherent StarFiber。螺旋圖案是“即時”切割的，即在管子不斷高速移動時切割。在這個過程中，每次切割開始時都會精確地觸發(fā)激光計時。

圖 2 顯示的是光纖激光加工的效果。海波管的軸有兩種典型樣式：間斷式螺旋或所謂的砌磚樣式。砌磚樣式由平行的間斷切口組成，類似于磚墻上的石頭。典型的海波管長約 1.5 m，使用動態(tài)切割程序可以非�？焖俚靥幚砗２ü艿妮^長部分。該樣品的周期時間僅為 35 s。

圖 2：Coherent StarFiber 光纖激光器以磚砌圖案（左）或斷續(xù)螺旋（右）進(jìn)行動態(tài)切割，切口寬度小于 20 µm

易于使用的動態(tài)激光切割軟件

Coherent StarCut Tube 的用戶界面專為輕松加工小批量和大批量醫(yī)療器械產(chǎn)品而開發(fā)。Cagila 軟件經(jīng)過優(yōu)化，可輕松編程處理程序。為了加快工作流程，其中集成了一些附加功能，例如頻閃功能。此功能支持在管材切割過程中自動生成斷續(xù)螺旋設(shè)計或磚砌圖案。

頻閃是 StarCut Tube 系統(tǒng)的附加功能，可實(shí)現(xiàn)“動態(tài)”觸發(fā)激光，而不會產(chǎn)生導(dǎo)致穿孔的延遲。

觸發(fā)信號輸出與旋轉(zhuǎn)軸位置同步生成。因此，激光器的開關(guān)命令延遲和抖動都降至非常低的水平�？梢允褂没�于表格的輸入或從導(dǎo)入的 CAD 數(shù)據(jù)生成螺旋或磚砌設(shè)計的幾何形狀，然后就可以自動加工。同時可以納入后處理功能，例如在定義距離后自動重新夾緊，以及開始后或最終切斷位置之前添加額外的彎頭。

圖 3：Coherent StarCut Tube SL 可以配備光纖或飛秒激光器，且相比市場同類產(chǎn)品，其占用空間非常小 (2,200 mm×760 mm)�？膳鋫涠鄠�進(jìn)料和卸料模塊，實(shí)現(xiàn)全自動加工

占用空間小的自動化加工

醫(yī)療器械通常在成本高昂的潔凈室中制造。相比同類激光機(jī)，Coherent StarCut Tube SL 占用的空間更小，很大限度減少了寶貴的潔凈室空間使用量。

StarCut Tube 可以配置為手動加工和自動加工，并且可以配備光纖激光器、飛秒激光器或同時配備兩者�？梢蕴砑佣鄠�進(jìn)料器和卸料器模塊，以獲得全自動解決方案。例如，機(jī)器可以使用 StarFeed S，自動裝載外徑小至 0.3 mm的血栓切除導(dǎo)管等管材。其他管材裝載模塊可容納直徑 1 到 20 mm、長度為 3 m的管材，從而實(shí)現(xiàn)完全自動化生產(chǎn)，無需任何手動操作。

StarCut Tube 可以采用 StarFiber 激光器，其可調(diào)節(jié)脈沖寬度為 10～50 µs，或者采用十分先進(jìn)的 USP 激光器 Monaco，其脈沖寬度小于 350 fs。光纖激光器非常適合切割較厚材料和管材，因?yàn)樵谇懈钸@類材料時，速度非常重要。飛秒激光器更適合切割極薄部件或精密部件，對于這些部件而言，表面光潔度非常重要，并且必須避免熱副作用。

激光加工精度優(yōu)于+/- 5 µm。事實(shí)上，飛秒激光加工的產(chǎn)品的邊緣質(zhì)量非常好，通常不需要進(jìn)行電解拋光等后處理。

該機(jī)器可以處理管狀基材（直徑最大為 30 mm）和平板基材，因此具備更高的實(shí)用性和價值。該機(jī)器可進(jìn)行 2 軸、3 軸或 4 軸作業(yè)。

該軟件經(jīng)過優(yōu)化，易于操作，并可以實(shí)現(xiàn)快速加工。不同操作員可以根據(jù)其熟練程度獲得不同的訪問權(quán)限。工藝和工件參數(shù)可以記錄，以便進(jìn)行追溯。在混合系統(tǒng)中，機(jī)器可以在使用一個 CNC 文件的同一作業(yè)中的兩個激光器之間進(jìn)行切換。對于全自動加工，有一個專用模塊可用于自動發(fā)短信；每當(dāng)出現(xiàn)問題或工作完成時，它都會向操作員發(fā)送一條短信。

Coherent StarCut Tube 能夠在很大程度上提高加工靈活性且占用空間小。在需要時，可以通過使用多功能軟件和以機(jī)械方式集成不同激光源，實(shí)現(xiàn)高精度和高產(chǎn)量。該設(shè)備專為小批量和大批量醫(yī)療設(shè)備部件的自動化生產(chǎn)而設(shè)計，可以提供自動進(jìn)料和下料選件。

Coherent 的應(yīng)用專家匯集了超過 25 年的醫(yī)療產(chǎn)品制造專業(yè)知識。

客戶可以通過不同的方式受益于這種經(jīng)驗(yàn)。例如，他們可以寄送樣品進(jìn)行測試和工藝開發(fā)。同時我們也為所有技能水平的操作員提供定期培訓(xùn)，以便分享專業(yè)知識。

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