白皮书
激光切割手术用海波管
综述
海波管是一种薄金属管，广泛应用于现代医疗领域。全自动工作站激光加工是制造这种精密医疗产品的首选工艺，能够确保必要的精度、产量和产能。借助针对应用优化的软件，该工艺操作简便且效率极高。
海波管：一项拯救生命的科技
微创手术具有诸多优势，在许多此类医疗手段中，都需要使用海波管（有时称为导丝）这一关键设备。这些海波管需要小而柔韧，才能进入人体血管。而且它们需要是中空的，以便控制工具或输送药物。
海波管必须满足诸多复杂要求。其边缘必须无毛刺，且所含材料应柔软且易于消毒。其远端设计可为简单的切口，亦可为复杂的微加工部件。为确保可靠运行，海波管在承受特定扭矩时应具备柔韧性，并必须能够承受扭结和推力。
金属海波管通过其管壁上的切口图案获得柔韧性。间断螺旋图案是实现柔韧性的方法之一。切口长度和切口间距决定了管的剩余刚度。切口精度对于确保海波管在手术中正确工作至关重要。
切口精度对于确保海波管在手术中正确工作至关重要。
海波管的精确高效加工
通常，海波管采用先进的激光技术进行加工。激光系统必须执行不同的任务，例如在金属管壁上或壁内进行标记、切割和钻孔。目前，主要采用中等功率的光纤激光器执行这些任务。所有边缘必须无毛刺，这可能需要在激光加工后进行一些后处理。
然而，越来越多的用户现在选择飞秒激光器，而不是光纤激光器。 这种超短脉冲（USP）激光器能将能量快速聚焦于材料内部，使热量无法扩散，并在材料蒸发过程中最大限度缩小热影响区。因此USP激光器可形成相对平滑的边缘，通常仅需水清洗即可完成后处理。但反过来说，USP激光器虽然精度极高，其加工速度却比光纤激光器稍慢。
图1展示了使用Coherent高意StarCut Tube加工的海波管样品。为演示目的，我们采用了同时配备光纤激光器和飞秒激光器的StarCut Tube Hybrid。仅配备光纤激光器或飞秒激光器的StarCut Tube SL同样能完成此任务，且占用空间更小。
样品是从一根外径为 0.7 mm 的不锈钢管上切下来的。该管的壁厚为 100 µm。在左端切除了一部分，称为“削皮”。在削皮内部切出了一道小测试切口。此外，在海波管上还标记了两个黑色环。这三个步骤均使用 Coherent 高意的Monaco 。
“样品是从一个外径为 0.7 mm 的不锈钢管中切出来的。该管的壁厚为 100 µm。”
图1展示了使用Coherent高意StarCut Tube加工的海波管样品。为演示目的，我们采用了同时配备光纤激光器和飞秒激光器的StarCut Tube Hybrid。仅配备光纤激光器或飞秒激光器的StarCut Tube SL同样能完成此任务，且占用空间更小。
样品是从外径为 0.7 mm 的不锈钢管上切下的。该管的壁厚为 100 µm。在左端切除了一部分，称为削皮。在削皮内切出了一条小测试切口。此外，在海波管上还标记了两个黑色环。这三个步骤均使用 Coherent 高意的Monaco 。
图 1：使用 Coherent 高意 StarCut Tube Hybrid 制作的海波管样品。外径为 0.7 毫米。
接下来，管壁上被刻出了一条长长的间断式螺旋纹路。在此工序中，系统切换至该混合工作站的第二个激光源：功率适中的CoherentPowerLine 。螺旋图案是在管材高速移动的过程中“即时”切割形成的。在此过程中，每次切割开始时都会精确地触发激光计时。
图 2 展示了光纤激光加工的效果。海波管的轴部存在两种典型样式： 间断式螺旋或称砌砖样式。砌砖样式由平行间断切口构成，形似砖墙上的石块排列。典型海波管长约1.5米，采用动态切割程序可高效处理较长管段。该样品的周期时间仅为35秒。
图 2：高意 PowerLine 光纤激光器采用砖砌图案（左）或间断螺旋（右）进行动态切割，切口宽度小于 20 µm。
易于使用的即时激光切割软件
高意 Tube 的用户界面专为轻松加工小批量和大批量的医疗器械产品而开发。Cagila 软件经过优化，可轻松编程处理工艺流程。为了加快工作流程，其中集成了若干附加功能，例如“Strobe”功能。该功能支持在管材切割过程中自动生成断续螺旋图案或砖砌图案。
"Strobe"是StarCut Tube系统的附加功能，可实现激光的"即时"触发，避免产生导致穿孔的延迟。触发信号输出与旋转轴位置同步生成。因此，激光器的开关命令延迟和抖动均降至极低水平。可通过表格输入（参见图3）或从导入的CAD数据生成螺旋或砖砌设计的几何形状。 随后即可自动加工几何形状。可集成后处理功能，例如在设定距离后自动重新夹紧，以及在起始位置或最终切断位置前添加额外弯头。
图 3：控制软件中的频闪几何形状生成器能够轻松生成螺旋或砖砌结构。
Strobe 是 StarCut Tube 系统的附加功能，可实现激光的“即时”触发，而不会产生导致穿孔的延迟。
图 4：高意 Tube SL 可配备光纤或飞秒激光器，且在同类产品中占地面积最小（2,200 毫米 × 760 毫米）。可配备多个进料和出料模块，实现全自动加工。
“......飞秒激光加工的产品边缘质量非常出色，通常无需进行电解抛光等后续处理。”
占地面积小的自动化加工
医疗器械通常在造价高昂的洁净室中制造。高意 StarCut Tube SL 是同类激光机中占地面积最小的机型，最大限度地节省了宝贵的洁净室空间。
StarCut Tube 可配置为手动加工和自动加工，并可配备光纤激光器、飞秒激光器或同时配备两者。可添加多个进料器和卸料器模块，以实现全自动解决方案。 例如，借助 StarFeed S 模块，设备可自动装载外径小至 0.3 毫米的取栓导管等各类导管。其他导管装载模块支持直径 1 毫米至 20 毫米、长度达 3 米的导管，实现全自动无人值守生产。
StarCut Tube 可采用Coherent（高意）PowerLine 调节脉冲宽度为10-50微秒；也可采用Monaco小于350飞秒。光纤激光器非常适合切割较厚的材料和管材，因为在切割此类材料时，速度至关重要。 飞秒激光器则更适合切割极薄部件或精密部件，对于这些部件而言，表面光洁度至关重要，且必须避免热副作用。
激光加工精度优于±5微米。事实上，飞秒激光加工的产品边缘质量极佳，通常无需进行电解抛光等后处理。该设备可处理管状基材（最大直径30毫米）和平板基材，因此具备更高的实用性和价值。该设备支持2轴、3轴或4轴作业。
该软件经过优化，操作简便，可实现快速加工。不同操作员可根据其熟练程度获得不同访问权限。工艺和工件参数可记录存档，便于追溯。 在混合系统中，机器可在同一作业中使用一个CNC文件在两台激光器之间切换。全自动加工配备专用模块实现短信自动发送功能：每当出现问题或作业完成时，系统都会向操作员发送短信通知。
总结
高意 StarCut Tube 设备能够极大提升加工灵活性，且占地面积小。必要时，可通过使用多功能软件并机械集成不同激光源，实现高精度和高产量。该设备专为医疗器械零部件的小批量和大批量自动化生产而设计，可提供自动进料和下料选项。
高意 超过25年的医疗产品制造专业经验。客户可以通过多种方式从中受益。例如，他们可以寄送样品进行测试和工艺开发。我们为从初学者到专业级别的操作人员提供定期培训，以分享专业知识。