I laser a fibra, con il loro costo relativamente basso, la potenza scalabile e l'elevata affidabilità, hanno dominato per molti anni le applicazioni di taglio e perforazione nell'industria manifatturiera dei dispositivi medici. I laser a femtosecondi offrono vantaggi significativi in termini di qualità di taglio, ma hanno una lunga storia di...
I laser a fibra, con il loro costo relativamente basso, la potenza scalabile e l'elevata affidabilità, hanno dominato per molti anni le applicazioni di taglio e perforazione nell'industria manifatturiera dei dispositivi medici. I laser a femtosecondi offrono grandi vantaggi in termini di qualità del taglio, ma per molto tempo hanno gareggiato solo per una piccola quota di mercato. Tuttavia, come mostra il grafico, i dati di vendita dei sistemi di taglio tubi Coherent indicano un cambiamento improvviso ed estremamente rapido di questa situazione. Diamo un'occhiata a ciò che sta guidando la drammatica crescita della quota di mercato dei laser a femtosecondi rispetto ai laser a fibra.
È noto da tempo che l'uso di laser a femtosecondi (fs) per la lavorazione dei materiali offre diversi vantaggi unici. Con i laser convenzionali come i laser a fibra, la maggior parte delle interazioni tra i materiali sono fototermiche, il che crea una zona termicamente alterata (ZTA). Nelle applicazioni di precisione, ciò limita la dimensione minima delle parti che possono essere lavorate in modo pulito senza fondersi, può portare a danni funzionali o estetici inaccettabili e spesso richiede anche un lavoro di post-trattamento meccanico (ad es. sbavatura, lucidatura manuale o alesatura). Al contrario, i laser a femtosecondi forniscono impulsi che possono essere diversi ordini di grandezza più brevi e hanno una potenza di picco molto più elevata, consentendo l'evaporazione istantanea del materiale prima che il calore venga trasferito alla parte. Questo taglio è più preciso e relativamente più freddo, producendo parti più piccole senza residui di rifusione e quindi senza necessità di smerigliatura o lucidatura. Inoltre, questo metodo è adatto per parti realizzate praticamente con qualsiasi materiale, compresi materiali misti come rivestimenti polimerici/metallici.
Dispositivi miniaturizzati con dettagli più fini (ad es. cornici)
La crescente domanda del mercato di dispositivi medici con componenti più piccoli, con pareti più sottili e maggiori dettagli di taglio (ad es. stent periferici, ippocampo, strumenti minimamente invasivi, ecc.) ha contribuito notevolmente al recente aumento della quota di mercato per la lavorazione laser a femtosecondi. Lo abbiamo visto particolarmente vero per i dispositivi configurati per le geometrie di taglio del tubo come quello mostrato sopra. Inoltre, anche l'uso di materiali più impegnativi e costosi è un importante fattore trainante. Un esempio sono gli stent bioriassorbibili in magnesio, in cui la post-elaborazione dopo la lavorazione con laser in fibra può ridurne la resa fino al 50%, mentre il taglio laser a femtosecondi non richiede la post-elaborazione. Altri settori (ad es. display/elettronica) stanno gradualmente adottando questa tecnologia, creando un'ulteriore domanda di mercato che spinge ulteriormente i produttori di laser a sviluppare sistemi e macchine laser a femtosecondi avanzati.
Dove stanno avanzando i laser a femtosecondi - Maggiore potenza, minor costo per watt
Infatti, i laser a femtosecondi hanno raggiunto un livello completamente nuovo di maturità in termini di prestazioni, economicità e affidabilità. La potenza è un parametro prestazionale particolarmente importante, in quanto determina direttamente i volumi di produzione, e la serie Monaco di Coherent fa parte di una nuova generazione di laser a femtosecondi che hanno aumentato continuamente la loro potenza massima da meno di 20 W a più di 60 W nell'arco di tempo coperto da il grafico delle vendite. Anche il costo per watt della maggior parte dei laser a femtosecondi è recentemente diminuito. Di conseguenza, questi laser possono non solo contribuire ad aumentare la produttività, ma anche ridurre il costo per pezzo. I modelli Monaco precedenti sono stati utilizzati per diversi anni in ambienti di produzione impegnativi 24 ore su 24, 7 giorni su 7, evidenziando la maggiore affidabilità dei laser a femtosecondi, che a sua volta aiuta a ridurre il costo totale di proprietà. In combinazione con i risparmi sui costi realizzati eliminando le fasi di post-elaborazione meccanica, questo può essere molto conveniente per alcune attività di taglio di precisione.
Macchine automatiche semplificate
È vero che la maggior parte dei produttori di dispositivi medici desidera non solo un laser, ma un sistema laser completo. Il passo finale nella realizzazione di questa visione è l'introduzione sul mercato di laser a femtosecondi avanzati. I laser a femtosecondi consentono una gestione e un monitoraggio automatizzati semplificati delle parti, insieme a un software di facile utilizzo che non richiede formazione o esperienza approfondite per iniziare. Ciò offre agli utenti la flessibilità di passare rapidamente da una macchina all'altra in piccoli lotti o di eseguire componenti ad alto volume incustoditi per lunghi periodi di tempo. un esempio di ciò è la serie di macchine StarCut Tube di Coherent, che incorpora un nuovo software operativo: il software laser frameWork di Coherent.
Si riduce a questo: dovrei scegliere un laser a fibra o un laser a femtosecondi o entrambi?
Oggi, per chiunque operi nel settore della produzione di dispositivi medici, una delle principali sfide nell'acquisto di una nuova macchina è decidere tra un laser a femtosecondi e un laser a fibra. I laser a fibra hanno anche il grande vantaggio di essere in grado di tagliare più velocemente e tagliare parti più spesse grazie alla loro maggiore potenza disponibile. Tuttavia, per le parti più sottili, il vantaggio di potenza e velocità è spesso notevolmente ridotto a causa della necessità di ridurre la frequenza di ripetizione ed evitare danni termici accumulati. Quindi, in ultima analisi, la scelta del laser più appropriato dipende molto dallo specifico scenario applicativo.
Per questo motivo, per i nuovi laser utilizzati per tagliare i dispositivi medici, è ora possibile scegliere un laser a femtosecondi o un laser a fibra, o anche un mix di entrambi. Con quest'ultima opzione, gli utenti possono passare senza soluzione di continuità tra i due laser, anche su singoli lavori, in quanto vi sono situazioni in cui il taglio con un laser a fibra può essere più economico che con un laser a femtosecondi (e viceversa).
