大多數(shù)醫(yī)療器械，特別是可重復(fù)使用的醫(yī)療器械都是由某種類型的不銹鋼制成的。針對這些不銹鋼的激光切割技術(shù)已廣為人知并得到廣泛應(yīng)用。采用納秒脈沖的光纖激光器是制造不銹鋼產(chǎn)品的主要選擇，因?yàn)檫@些激光器能夠提供更快的速度和更高的吞吐量。飛秒 (fs) 激光器僅用于切割非常薄的海波管、具有精致細(xì)節(jié)的部件，或者需要此類激光器提供的卓越邊緣質(zhì)量的應(yīng)用場合。

切割醫(yī)療器械制造 (MDM) 中使用的其他“小眾”金屬通常會帶來一些不同的挑戰(zhàn)，但激光切割的多功能性幾乎總能提供出色的解決方案。讓我們來看看激光切割如何／為什么能夠應(yīng)用于三種完全不同的金屬類型：鎂、鎳鈦合金和鉑（以及金）。

鎂支架的飛秒激光切割

僅在美國，每年就有超過 200 萬個支架被植入患者體內(nèi)。激光切割，特別是飛秒激光切割，是制造這些支架的理想選擇，因?yàn)樗�可以輕松提供所需的邊緣質(zhì)量，極大限度減少對機(jī)械和/或化學(xué)后處理的需求。同樣重要的是，完全集成的自動化機(jī)器簡化了管狀坯料的 3D 切割。這些機(jī)器支持濕式切割，這有助于確保在切割非常細(xì)的管材時(shí)，后壁不會遭受熱損傷。

由于支架部位有時(shí)會重新形成斑塊和造成血管阻塞，導(dǎo)致再狹窄問題，近年來，可解決該問題的生物可吸收支架的應(yīng)用越來越廣泛。最早的生物可吸收支架是用聚乳酸 (PLLA) 等有機(jī)物制成的。最初使用的是綠光皮秒激光，但結(jié)果并不理想，因此，飛秒激光很快得到采用，并成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。之后科研人員開發(fā)出可吸收金屬（鎂）支架作為另一種替代材料。鎂的熱特性意味著光纖激光加工會產(chǎn)生一個不尋常的問題，即切割表面會產(chǎn)生小金屬液滴。這些液滴需要通過機(jī)械清潔法去除。但這有可能損壞許多支架設(shè)計(jì)中所需的細(xì)支柱；這種后處理可能會導(dǎo)致成品率只有 50%。因此，飛秒激光再次成為標(biāo)準(zhǔn)切割技術(shù)。

鎳鈦合金的光纖激光切割

鎳鈦合金或“記憶金屬”具有超彈性和形狀記憶等特殊性質(zhì)。這些特性使其具有一定的優(yōu)越性，通�？梢杂糜诎�括 TAVR 在內(nèi)的一些不同的可植入器械和手術(shù)中。臺灣高雄的里特材料科技公司 (NIT) 是一家卓越的鎳鈦記憶合金線供應(yīng)商，也是醫(yī)療器械等應(yīng)用領(lǐng)域成品部件的合同制造商。他們也是臺灣地區(qū)唯一的鎳鈦合金制造公司。

圖1：Coherent 的 StarCut Tube 可以配置為提供不同的激光選項(xiàng)（光纖和／或飛秒），以滿足切割具有挑戰(zhàn)性的材料的需求。

目前，其大多數(shù)鎳鈦合金管狀產(chǎn)品的直徑都在 3-6 mm 范圍內(nèi)。然而，他們已經(jīng)開始生產(chǎn)直徑小至 0.56 mm 的鎳鈦合金管。

“里特材料正在努力讓客戶相信鎳鈦合金是一種適用于許多應(yīng)用場合的優(yōu)質(zhì)材料，我們非常了解這種新材料，因此可以提供卓越成效。我們敢這樣說，主要是因?yàn)槲覀冇心芰�交付具有卓越精度和邊緣質(zhì)量的零件。”陳怡安，里特材料副總經(jīng)理。

當(dāng)里特材料將激光切割技術(shù)引入公司內(nèi)部時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)光纖激光切割可以同時(shí)為他們提供很好的吞吐量和邊緣質(zhì)量。切割精度是選擇具有高穩(wěn)定性和可重復(fù)性機(jī)器時(shí)需要考慮的問題，這就是他們選擇帶有花崗巖切割底座的 StarCut Tube 的原因。

圖2：今天，許多支架是通過切割可吸收聚合物制成的，能夠解決再狹窄問題。

鉑的侵蝕切割

在當(dāng)今的大多數(shù)醫(yī)療器械制造應(yīng)用中，理想的激光切割方法通常不外乎光纖激光切割和飛秒激光切割。但少數(shù)制造商改為使用一種稱為“侵蝕切割”的新工藝。ES Precision（英國 Kingston Bagpuize）是采用這種方法的先行者。該公司將這種技術(shù)用作飛秒激光切割的低成本替代，用于制造包括醫(yī)療和生物技術(shù)應(yīng)用以及燃料電池中使用的鉑基部件在內(nèi)的產(chǎn)品。

“傳統(tǒng)的納秒激光切割方法不適用于薄零件，因?yàn)橹車�產(chǎn)生的熱量過多，而且無法支撐僅數(shù)克重的微小結(jié)構(gòu)。侵蝕切割可以避免這些問題。”Andy May，ES Precision（英國 Kingston Bagpuize）

圖3：鎳鈦合金因其特殊的特性（超彈性和形狀記憶）而越來越多地應(yīng)用于植入體。圖片由 NIT Co. Ltd. 提供

侵蝕切割利用的是通常用于打標(biāo)的快速振鏡掃描技術(shù)。事實(shí)上，ES Precision 最初使用的是配備 20 W 光纖激光器的相干公司 PowerLine F20，這是一套較常用于完成打標(biāo)／內(nèi)雕操作的系統(tǒng)。

“侵蝕切割不是只用一通聚焦激光進(jìn)行切割，而是至少包括數(shù)十，有時(shí)甚至數(shù)千通重復(fù)激光，每次燒蝕幾微米的材料。但是得益于高速振鏡，幾分鐘內(nèi)就能夠完成高達(dá)數(shù)千通操作。這種獨(dú)特的工藝實(shí)際上適用于幾乎任何金屬以及其他更堅(jiān)硬的材料（如陶瓷）”Andy May，ES Precision（英國 Kingston Bagpuize）。

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