MÁY CẮT LASER SỬ DỤNG CHO CÁC VẬT LIỆU KHÓ CHẾ TẠO THIẾT BỊ Y TẾ – GIẢM CHI PHÍ, TĂNG NĂNG SUẤT

Cắt laser được ứng dụng trong chế tạo các thiết bị y tế, thiết bị cực kỳ nhỏ, những thiết bị dùng để cứu người nên đòi hỏi chất lượng, độ tin cậy phải đạt yêu cầu trong suốt quá trình chế tạo.

Nhờ vào khả năng cắt các kim loại đặc biệt, cắt laser đã thành công vượt qua những thách thức trong sản xuất thiết bị y tế đối với các vật liệu kim loại mỏng, giòn, khó gia công và có chi phí cao.

Thép không gỉ là vật liệu chủ yếu được sử dụng trong hầu hết các thiết bị y tế, đặc biệt là các thiết bị tái sử dụng. Sử dụng công nghệ cắt laser được biết đến và áp dụng rộng rãi để cắt các loại thép này. Trong đó, các laser fiber với xung nanosecond thường là lựa chọn hàng đầu cho sản phẩm làm từ inox, nhờ vào tốc độ cắt nhanh và hiệu suất cao của chúng. Trong khi đó, các laser femtosecond (fs) chỉ được sử dụng khi cần cắt các ống mỏng, các bộ phận có chi tiết tinh xảo hoặc khi yêu cầu chất lượng cạnh biên tốt hơn, như một lợi ích quan trọng của loại laser này.

Cắt các loại kim loại “đặc thù” khác nhau được sử dụng trong sản xuất thiết bị y tế thường đối mặt với các thách thức riêng biệt, tuy nhiên, công nghệ cắt laser vẫn mang lại một giải pháp đa dụng và tối ưu. Dưới đây là cách mà nó được áp dụng cho ba loại kim loại/hợp kim khác nhau: magie, nitinol, platinum, (và vàng).

CẮT CÁC STENT MAGNESIUM BẰNG LASER FEMTOSECOND

Chỉ tính riêng ở Hoa Kỳ, hàng năm có hơn 2 triệu stent được cấy ghép. Trong quá trình tạo ra những chiếc stent này, máy cắt laser, đặc biệt là cắt laser femtosecond, được chọn làm phương pháp lý tưởng. Cắt laser femtosecond cho phép dễ dàng đạt được chất lượng cạnh biên cần thiết, giảm thiểu nhu cầu xử lý cơ và hóa học sau khi cắt. Điều quan trọng nhất là hệ thống máy tích hợp và tự động đã đơn giản hóa quy trình cắt 3D cho các ống rỗng. Những máy này hỗ trợ cả cắt ướt, đây là một phương pháp hữu ích để bảo vệ bề mặt phía sau khỏi hư hại nhiệt khi cắt các ống có đường kính rất nhỏ.

Trong những năm gần đây, việc sử dụng stent có khả năng phân hủy đã tăng lên nhằm giải quyết vấn đề tái phát mảng xơ vữa, vì các stent truyền thống đôi khi trở thành điểm tái tạo mảng xơ vữa và gây tắc động mạch. Một số ví dụ đầu tiên của loại stent này được tạo ra từ chất hữu cơ như axit polylactic (PLLA). Ban đầu, cắt laser picosecond green được sử dụng, nhưng kết quả không đạt tối ưu và cắt laser femtosecond nhanh chóng trở thành công nghệ cắt laser tiêu chuẩn. Sau đó, các stent kim loại (như magnesium) có khả năng tái hấp thụ để làm vật liệu thay thế. Tuy nhiên, tính năng nhiệt của magnesium gây khó khăn trong quá trình xử lý bằng laser fiber, dẫn đến việc hình thành các hạt kim loại nhỏ trên bề mặt cắt. Những hạt này cần được loại bỏ bằng phương pháp cơ khí (đánh bóng). Điều này có thể gây gãy các thanh chống mỏng yêu cầu trong nhiều thiết kế stent, và sản lượng sau quá trình xử lý này thường thấp chỉ đạt khoảng 50%. Vì vậy, một lần nữa, công nghệ cắt laser femtosecond trở thành phương pháp cắt tiêu chuẩn được ưa chuộng.

Cắt ống stent lấy huyết khối đặt trong động mạch bằng máy cắt laser Starcut Tube SL

CẮT NITINOL BẰNG LASER FIBER

Nitinol, hay còn được gọi là “kim loại định hình”, có những đặc tính đặc biệt như siêu đàn hồi và khả năng ghi nhớ hình dạng. Những đặc tính này đã làm cho Nitinol trở thành một kim loại nổi bật và được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị và quy trình cấy ghép, bao gồm cấy ghép van tim không cần phẫu thuật (TAVR). Công ty Nitinol Innovative Technology (NIT), đặt tại Kaohsiung, Đài Loan, là một nhà cung cấp hàng đầu về dây Nitinol và là nhà sản xuất theo hợp đồng các thành phần hoàn thiện cho thiết bị y tế và các ứng dụng khác. NIT cũng là công ty duy nhất tại Đài Loan chuyên sản xuất Nitinol.

Hình 1: Máy cắt laser StarCut Tube từ Coherent có thể được cấu hình với các tùy chọn laser khác nhau (fiber hoặc fs) để phù hợp với nhu cầu cắt các vật liệu có độ thử thách cao.

Hiện tại, phần lớn các sản phẩm ống nitinol của NIT có đường kính trong khoảng 3-6 mm. Tuy nhiên, họ đã thành công trong việc làm việc với các ống nitinol có đường kính nhỏ hơn, chỉ khoảng 0,56 mm. Yi-An Chen, Giám đốc quản lý sản phẩm tại NIT, chia sẻ: “Chúng tôi đang nỗ lực thuyết phục khách hàng rằng nitinol là vật liệu tuyệt vời cho nhiều ứng dụng. Chúng tôi hiểu rõ về vật liệu này và đảm bảo mang đến các kết quả tốt nhất. Những lập luận này phụ thuộc rất nhiều vào khả năng của chúng tôi trong việc cung cấp các bộ phận với độ chính xác cao và chất lượng vượt trội.” Khi NIT bắt đầu nghiên cứu công nghệ cắt laser trong nội bộ, họ đã phát hiện ra rằng sử dụng laser fiber mang lại sự kết hợp lý tưởng giữa hiệu suất cao và chất lượng cạnh tốt. Tuy vấn đề về độ chính xác cắt đặt ra thách thức về việc lựa chọn một máy cắt laser có độ ổn định và độ chính xác lặp lại cao, vì vậy họ đã chọn máy cắt laser StarCut Tube với bàn cắt bằng đá granite để đảm bảo chất lượng và độ chính xác cắt tối ưu.

Cắt laser siêu chính xác trên vật liệu thép không gỉ và nitinol thể hiện được lợi ích của laser một cách rõ nét và tầm quan trọng trong ngành y tế khi có sự xuất hiện của công nghệ laser.

Hình 2: Ngày nay, nhiều stent được cắt từ các polyme có thể tái hấp thu để giải quyết triệu chứng tái hẹp.

CẮT PLATINUM BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÀO MÒN

Trong lĩnh vực sản xuất thiết bị y tế hiện nay, sự lựa chọn phổ biến giữa laser fiber và laser femtosecond thường được coi là phương pháp tối ưu. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất đã bắt đầu áp dụng một quy trình mới được gọi là bào mòn. ES Precision (Kingston Bagpuize, Anh Quốc) là một trong những công ty tiên phong trong việc sử dụng phương pháp này. Họ sử dụng bào mòn như một phương pháp thay thế có chi phí thấp hơn so với laser femtosecond cho việc sản xuất các thành phần dựa trên platinum trong lĩnh vực y tế, công nghệ sinh học và nhiên liệu pin. Người sáng lập kiêm giám đốc Andy May cho biết: “Phương pháp cắt laser có bước sóng nanosecond thông thường không phù hợp với các thành phần mỏng vì gây ra quá nhiều nhiệt ngoại vi và không thể xử lý các cấu trúc nhỏ chỉ nặng vài gam. Phương pháp bào mòn có thể giải quyết những vấn đề này một cách hiệu quả.”

Hình 3: Nitinol ngày càng được sử dụng cho các cấy ghép vì tính chất đặc biệt của nó – độ đàn hồi siêu và khả năng nhớ hình. Hình ảnh được cung cấp bởi NIT Co. Ltd.

Bào mòn laser sử dụng công nghệ quét nhanh bằng đầu quét laser galvo, thường được áp dụng cho các ứng dụng khắc. ES Precision đã chọn sử dụng hệ thống Coherent PowerLine F20, trang bị laser fiber công suất 20 watt – hệ thống sử dụng cho công việc khắc và khắc sâu. Andy May giải thích: “Thay vì chỉ cắt bằng một lần chiếu tia laser hội tụ, quá trình bào mòn bao gồm hàng chục, và thậm chí hàng nghìn lần chạy lặp lại, mỗi lần gỡ bỏ đi một số micron vật liệu. Nhờ sự hiệu quả của đầu quét tốc độ cao, hàng nghìn đường chuyền có thể được thực hiện chỉ trong vài phút.” Ông cũng nhấn mạnh rằng phương pháp độc đáo này có thể được áp dụng cho hầu hết các loại kim loại cũng như các vật liệu cứng khác như gốm sứ.

Hệ thống cắt laser StarCut Tube của Coherent đáp ứng nhu cầu ngày càng cao đối với các dịch vụ sản xuất thẻ hợp đồng cho các thành phẩm được tạo ra từ Nitinol.

MỘT SỐ MÁY CẮT CÓ LIÊN QUAN TẠI NAMSON LASER

Dưới đây là một số máy cắt laser, máy khắc laser của Namson Laser có thể ứng dụng trong lĩnh vực y tế. Cùng tham khảo ngay nhé!

>>>Xem Máy cắt khắc laser CO2 Namson PowerMARK C Series

>>>Xem máy khắc laser fiber PowerMARK F Series

>>>Xem máy khắc laser UV PowerMARK U Series

Namson Laser là đơn vị sản xuất máy laser công nghiệp và cung cấp máy laser công nghiệp từ nhiều thương hiệu uy tín trên Thế Giới. Chúng tôi cam kết mang đến cho khách hàng sản phẩm chính hãng, chất lượng và dịch vụ hỗ trợ tận tình.

Liên hệ ngay đến Namson Laser qua số hotline 0909 961 715 hoặc nhắn tin trực tiếp đến FANPAGE NAMSON LASER để được đội ngũ tư vấn hỗ trợ tận tình mọi vấn đề có liên quan nhé!