Fiberlasers, met hun relatief lage kosten, schaalbare kracht en hoge betrouwbaarheid, domineren al vele jaren snij- en boortoepassingen in de productie-industrie voor medische hulpmiddelen. Femtosecondelasers bieden aanzienlijke voordelen op het gebied van snijkwaliteit, maar hebben een lange...
Fiberlasers, met hun relatief lage kosten, schaalbare kracht en hoge betrouwbaarheid, domineren al vele jaren snij- en boortoepassingen in de productie-industrie voor medische hulpmiddelen. Femtosecondelasers bieden grote voordelen op het gebied van snijkwaliteit, maar hebben lange tijd slechts gestreden om een klein marktaandeel. Zoals de grafiek laat zien, wijzen de verkoopcijfers voor Coherent buissnijsystemen echter op een plotselinge en extreem snelle verschuiving in deze situatie. Laten we eens kijken naar wat de dramatische groei van het marktaandeel voor femtosecondelasers ten opzichte van fiberlasers veroorzaakt.
Het is al lang bekend dat het gebruik van femtoseconde (fs) lasers voor materiaalverwerking verschillende unieke voordelen biedt. Bij conventionele lasers zoals fiberlasers zijn de meeste materiaalinteracties fotothermisch, waardoor een door warmte beïnvloede zone (HAZ) ontstaat. Bij precisietoepassingen beperkt dit de minimumafmetingen van onderdelen die schoon kunnen worden bewerkt zonder te smelten, kan dit leiden tot onaanvaardbare functionele of cosmetische schade en vereist het vaak ook mechanische nabehandeling (bijv. ontbramen, handmatig polijsten of ruimen). Daarentegen leveren femtoseconde lasers pulsen die enkele ordes van grootte korter kunnen zijn en een veel hoger piekvermogen hebben, waardoor het materiaal onmiddellijk kan verdampen voordat warmte wordt overgedragen op het onderdeel. Deze snede is nauwkeuriger en relatief koeler, waardoor kleinere onderdelen worden geproduceerd zonder opnieuw gegoten puin en dus zonder slijpen of polijsten. Bovendien is deze methode geschikt voor onderdelen van vrijwel elk materiaal, inclusief gemengde materialen zoals polymeer/metaalcoatings.
Geminiaturiseerde apparaten met fijnere details (bijv. Frames)
De groeiende marktvraag naar medische hulpmiddelen met kleinere, dunnerwandige componenten en meer snijdetails (bijv. perifere stents, hippocampus, minimaal invasieve instrumenten, enz.) heeft sterk bijgedragen aan de recente toename van het marktaandeel voor femtoseconde laserverwerking. We hebben gezien dat dit met name het geval is voor apparaten die zijn geconfigureerd voor het snijden van buizen, zoals hierboven weergegeven. Daarnaast is ook het gebruik van moeilijkere en duurdere materialen een belangrijke drijfveer. Een voorbeeld zijn magnesium bioabsorbeerbare stents, waarbij nabewerking na verwerking met een fiberlaser hun opbrengst met wel 50 procent kan verminderen, terwijl bij femtoseconde lasersnijden geen nabewerking nodig is. Andere industrieën (bijv. beeldschermen/elektronica) passen deze technologie geleidelijk toe, waardoor er een extra marktvraag ontstaat die laserfabrikanten ertoe aanzet om geavanceerde femtoseconde lasersystemen en -machines te ontwikkelen.
Waar femtosecondelasers oprukken - Hoger vermogen, lagere kosten per watt
Femtosecondelasers hebben zelfs een geheel nieuw niveau van volwassenheid bereikt op het gebied van prestaties, economie en betrouwbaarheid. Vermogen is een bijzonder belangrijke prestatieparameter, omdat het rechtstreeks de productievolumes bepaalt, en de Monaco-serie van Coherent maakt deel uit van een nieuwe generatie femtosecondelasers die hun maximale vermogen voortdurend hebben verhoogd van minder dan 20 W naar meer dan 60 W gedurende de periode die wordt bestreken door de verkoopgrafiek. De kosten per watt van de meeste femtosecondelasers zijn onlangs ook gedaald. Als gevolg hiervan kunnen deze lasers niet alleen helpen de doorvoer te verhogen, maar ook de kosten per onderdeel verlagen. Eerdere Monaco-modellen worden al enkele jaren gebruikt in veeleisende 24/7-productieomgevingen, wat de grotere betrouwbaarheid van femtosecondelasers benadrukt, wat op zijn beurt helpt de totale eigendomskosten te verlagen. Gecombineerd met de kostenbesparingen die worden gerealiseerd door het elimineren van mechanische nabewerkingsstappen, kan dit zeer kosteneffectief zijn voor sommige precisiesnijtaken.
Gestroomlijnde geautomatiseerde machines
Het is waar dat de meeste fabrikanten van medische hulpmiddelen niet alleen een laser willen, maar een compleet lasersysteem. De laatste stap in het realiseren van deze visie is de introductie van geavanceerde femtosecondelasers op de markt. Femtoseconde lasers zorgen voor een gestroomlijnde geautomatiseerde afhandeling en bewaking van onderdelen, samen met gebruiksvriendelijke software waarvoor geen uitgebreide training of expertise nodig is om aan de slag te gaan. Dit geeft gebruikers de flexibiliteit om snel te schakelen tussen verschillende machines in kleine batches of om componenten met een hoog volume lange tijd onbeheerd te laten draaien. een voorbeeld hiervan is de StarCut Tube-machineserie van Coherent, waarin nieuwe besturingssoftware is ingebouwd: de frameWork-lasersoftware van Coherent.
Het komt hierop neer: moet ik kiezen voor een fiberlaser of een femtosecondelaser, of beide?
Vandaag de dag is een van de grootste uitdagingen voor iedereen die werkzaam is in de productie van medische hulpmiddelen bij de aanschaf van een nieuwe machine de keuze tussen een femtosecondelaser en een fiberlaser. Fiberlasers hebben ook het grote voordeel dat ze sneller kunnen snijden en dikkere delen kunnen snijden vanwege hun hogere beschikbare vermogen. Voor dunnere onderdelen wordt het voordeel van kracht en snelheid echter vaak sterk verminderd vanwege de noodzaak om de herhalingsfrequentie te verminderen en geaccumuleerde thermische schade te voorkomen. Dus uiteindelijk hangt de keuze van welke laser het meest geschikt is echt af van het specifieke toepassingsscenario.
Hierdoor is het voor de nieuwe lasers die worden gebruikt om medische hulpmiddelen te snijden, nu mogelijk om te kiezen voor een femtosecondelaser of een fiberlaser, of zelfs een combinatie van beide. Met de laatste optie kunnen gebruikers naadloos schakelen tussen de twee lasers, zelfs bij individuele taken, omdat er situaties zijn waarin snijden met een fiberlaser voordeliger kan zijn dan met een femtosecondelaser (en vice versa).
