펨토초 레이저를 사용한 MDM 절단에 대한 급증하는 관심
이러한 레이저의 향상된 성능/비용과 소형 의료 기기에서 우수한 절단 품질에 대한 증가하는 요구가 결합하여 강력한 활용을 주도하고 있습니다.
2022년 10월 18일, Coherent
그림 1. 파이버 레이저 및 펨토초 레이저 기반 Coherent 튜브 절단기의 상대적 시스템 수익.
파이버 레이저는 상대적으로 저렴한 비용, 확장 가능한 전력 및 높은 신뢰성 때문에 의료기기 제조 산업에서 절삭 및 드릴링 응용 분야를 꽤 오랫동안 지배해 왔습니다. 펨토초 레이저는 절단 품질 측면에서 분명한 이점을 제공하지만 오랫동안 시장에서 작은 점유율을 차지했습니다. 그러나 이는 그림에서 요약한 것처럼 Coherent 튜브 절단 시스템의 판매 수치에서 알 수 있듯이 매우 빠르게 변화하고 있습니다. 무엇이 파이버 레이저와 비교하여 시장 점유율의 극적인 성장을 주도하고 있는지 살펴보겠습니다.
펨토초 레이저 – 더 우수하고 미세한 절단
재료 가공에 펨토초(fs) 레이저를 사용하는 독특한 장점 조합은 오랫동안 알려져 왔습니다. 섬유와 같은 전통적인 레이저의 경우 대부분의 재료 상호 작용은 광열로 인해 열 영향 영역(HAZ)이 발생합니다. 정밀 응용 분야에서 이는 용융 없이 깨끗하게 가공될 수 있는 형상의 최소 크기를 제한하고, 허용할 수 없는 기능적 또는 외관적 손상을 야기할 수 있으며, 종종 기계적 후처리(예: 디버링, 수동 연마 또는 리밍)가 필요합니다. 대조적으로, fs 레이저는 열이 부품으로 전도되기 전에 즉시 재료를 기화시키는 훨씬 더 높은 피크 전력으로 훨씬 더 짧은 펄스를 제공합니다. 이렇게 더 차갑고 정밀한 절단을 통해 재주조 파편 없이 더 작은 형상을 생성할 수 있으므로 연삭이나 연마가 필요하지 않습니다. 또한 이 방법은 폴리머/금속 층과 같은 혼합 재료 부품을 포함하여 거의 모든 재료에 적용됩니다. 그림을 참조하십시오.
그림 2. 펨토초 레이저는 우수한 모서리 품질로 재주조 재료가 없는 거의 모든 재료를 절단할 수 있습니다.
더 미세한 디테일이 있는 소형 장치(예: 스트럿)
최근 fs 레이저 가공의 도입을 증가시키는 큰 동인은 절단 디테일 수가 증가하고 더 작고 더 얇은 벽 구성 요소를 특징으로 하는 의료 기기(예: 주변 스텐트, 하이포 튜브, 최소 침습 도구 등)에 대한 수요입니다. 위의 그림과 같이 튜브 절단 형상에 맞게 구성된 기계에 대한 수요가 특히 그러하다는 것을 알 수 있습니다. 또한 더 도전적인 재료와 더 비싼 재료를 사용하는 것도 이차적인 동인입니다. 섬유 레이저 후 후처리가 수율을 50%까지 낮출 수 있지만 fs 레이저 절단은 후처리가 필요하지 않은 마그네슘 생체 흡수성 스텐트가 한 예입니다. 다른 산업(예: 디스플레이/전자 제품)도 이 기술로 이동하고 있으며, 이는 레이저 제조업체가 고급 FS 레이저 및 기계를 개발하도록 장려하는 추가적인 시장 수요를 제공합니다.
Fs 레이저의 발전 - 더 높은 전력, 더 낮은 와트당 비용
실제로 펨토초 레이저는 성능, 경제성 및 신뢰성 측면에서 새로운 차원의 성숙도에 도달했습니다. 전력은 처리량을 직접 결정하기 때문에 특히 중요한 성능 매개변수입니다. 차세대 fs 레이저의 예로는 Coherent Monaco 시리즈가 있는데, 판매 차트에 포함된 기간 동안 최대 출력이 20W 미만에서 60W 이상으로 연속적으로 증가했습니다. 대부분의 펨토초 레이저의 와트당 비용도 최근에 떨어졌습니다. 따라서 이러한 레이저는 부품당 비용을 낮추면서 더 높은 처리량을 제공할 수 있습니다. 초기 Monaco 모델은 몇 년 동안 24/7의 까다로운 생산 환경에서 작동되어 fs 레이저의 향상된 안정성을 강조하여 전체 소유 비용을 낮추는 데 기여했습니다. 이로써 기계적 후처리 단계를 제거함으로써 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 여러 정밀 절단 작업에서 경제적인 전환점이 되었습니다.
간소화된 자동화 기계
물론 의료 기기를 만드는 대부분의 사람들은 레이저를 원하지 않고 완전한 레이저 기계를 원합니다. 그리고 그림의 마지막 부분은 간소화된 자동 부품 처리 및 검사 기능을 갖춘 고급 fs 레이저 기계의 사용 가능성입니다. 여기에는 광범위한 교육이나 전문 지식이 필요하지 않은 사용하기 쉬운 소프트웨어도 포함됩니다. 이를 통해 사용자는 서로 다른 장치의 작은 배치 간에 신속하게 전환하거나 더 큰 용량의 구성 요소를 장시간 무인 실행할 수 있는 유연성을 얻을 수 있습니다. 한 예는 최신 운영 소프트웨어를 통합한 Coherent의 StarCut Tube 시리즈입니다. Coherent Laser FrameWork.
결론: 파이버, fs 레이저 또는 둘 다?
오늘날 MDM에서 새로운 기계를 구입하는 사람들에게 가장 큰 질문 중 하나는 fs와 파이버 레이저 중 하나를 선택하는 것입니다. 파이버 레이저의 나머지 주요 장점은 더 높은 가용 전력으로 인해 더 빠르게 절단하고 더 두꺼운 부품을 절단할 수 있다는 것입니다. 그러나 더 얇은 부품의 경우 반복률을 낮추고 누적 열 손상을 방지해야 하기 때문에 출력 및 속도 이점이 감소하는 경우가 많습니다. 따라서 결론은 최적의 레이저 유형은 실제로 애플리케이션 세부 사항에 따라 다르다는 것입니다.
이것이 의료 기기 절단을 위한 최신 레이저 기계가 이제 fs 또는 파이버 레이저를 선택하거나 두 레이저가 모두 포함된 하이브리드 옵션으로 제공되는 이유입니다. 이 후자의 옵션을 사용하면 사용자는 파이버 대 fs 레이저로 더 경제적으로 만들 수 있는 절단이 있을 수 있는 단일 작업에서도 레이저 간을 원활하게 전환할 수 있습니다.
Coherent StarCut Tube 하이브리드가 Motion Dynamics에서 신경학적 하위 어셈블리에 레이저 절단을 활용하는 데 어떻게 도움이 되었는지 자세히 알아보십시오.
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