برش لیزری یک فناوری ایده آل برای برش های ویژه و مخصوص است که در ساخت ابزارهای پزشکی به کار گرفته می شود. با مجموعه پویان فرم فلز خوارزمی همراه باشید تا اطلاعات بیشتری در رابطه با دستگاه ها و تکنولوژی لیزر به دست بیاورید.

مزایای برش لیزری

سیستم برش لیزری برای ابزارهای پزشکی

مقایسه با تکنولوژی های دیگر

فناوری حرکت پنج محوره

ادغام سیستم در پویان فرم فلز خوارزمی

 

 

 

تکنولوژی این فرصت را در اختیار علم پزشکی قرار داده تا ابزارهای لازم و مخصوص عمل جراحی به راحتی ساخته شوند. برش لیزری دقیق یک فناوری ایده آل برای برش های ویژه و مخصوص است که در ساخت ابزارها و اجزای پزشکی به کار گرفته می شود.
در اینجا اصطلاح «ابزارهای با دقت برای جراحی» به تمامی ابزار تیز اشاره دارد که در بخشی از اجزایشان یک بخش تیز و یا طرح مخصوص دارند که درست ساختن آن ظرافت می خواهند و فقط به دست برش لیزری دقیق ایجاد می شود.
از ابزارهای جراحی مورد استفاده در بریدن و بافت برداری گرفته تا سوزن های دارای نوک متفاوت و تجهیزات متنوع آندوسکوپی انعطاف پذیر، همه و همه توسط برش لیزری ساخته می شوند که این تکنیک باعث شده سرعت و کیفیت نسبت به روش های برش قدیمی بسیار بالاتر برود.
علاوه بر این، فناوری های جدید برش لیزری که در حال عرضه به بازار هستند، دارای یک بسته میله 5 محوره هستند که به طراح این امکان را می دهند مصولات متنوعی در طرح ها و شکل های مختلف تولید کنند و این یک مزیت بزرگ به حساب می آید.

کلید موفقیت در استفاده از برش لیزری، ترکیب حرکات برای رسیدن به نتایجی موفق است. این فرآیند شامل: حرکت، لیزر، نرم افزار و ابزار است که برای رسیدن به محصول نهایی مورد نظر، باید با هم کار کنند.

 

 

شکل 1. برش لیزری فیبر با کمک گاز

 

 

مزایای برش لیزری

برای کار بر روی لوله‌های کوچک که باید با دقت بالا بریده شوند، انتخاب برش لیزری بهتر است زیرا نور لیزری مورد استفاده در این روش هیچ گونه تماس فیزیکی ندارد و هیچ تماسی با ماده و عنصر ایجاد نمی کند. از مزایای برش لیزری این است که نه باعث کشیده شدن، خم شدن و یا انعطاف اجباری عنصر می شود که در روش های دیگر این یک مشکل بزرگ بود زیرا به محصول نهایی آسیب می رساند اما در برش لیزری چنین نیست.
همچنین با کنترل دقیق دمای منطقه کار، ورودی حرارتی کمتری را ارائه می دهد. این نکته از این جهت مهم است که قطعات کوچک به سرعت داغ می شوند. اگر چنین نبود، امکان داشت عناصر بیش از حد گرم شوند و یا تغییر شکل دهند.
برش با لیزر تا حدود 25 میکرون قابلیت زوم و ریز برندگی دارد که این رقم حدود ¼ از عرض یک تار موی انسان می شود! این وضعیت باعث می شود اتلاف ماده به حداقل برسد زیرا برش و فرم دهی با دقت و ظرافت بسیار بالایی انجام می شود.
فن آوری برش لیزری بر عرض پالس، قدرت و نقطه مورد هدف کنترل بسیار خوبی دارد. از آنجا که در برش لیزری، ماده و عنصر هیچ تماسی با دستگاه برقرار نمی کند، می توان به آن هر شکل و اندازه ای داد. از برش لیزر برای ایجاد اشکال منحصر به فرد استفاده می شود. در جدول صفحه 20، مزایای اصلی فناوری برش لیزری ذکر شده است.

 

 

سیستم برش لیزری برای ابزارهای پزشکی

نوع فن آوری و تکنولوژی ای که اغلب برای ساخت لوله ها و قطعات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد، برش لیزر فیبری با گاز است؛ یعنی برش لیزری با کمک گاز کواکسیال که اکثرا گاز اکسیژن است، انجام می شود.

گرچه اکثرا از اکسیژن استفاده می کنیم اما در شرایطی که ضخامت لوله کمتر از 0.0001 اینچ باشد و یا وقتی که کیفیت برش مورد نیاز بسیار بالا نباشد، می توان پس از فیلتر روغن، از گازهای مخصوص هم استفاده کرد که در فروشگاه ها موجودند.

این فناوری برای فولادهای ضد زنگ (سری 300 و 400، 17-4، 17-7) و MP35N (آلیاژ فولاد کبالت-کروم) و نیتینول مورد استفاده قرار می گیرد. این روش برای هر دو برش در محور (90 درجه تا سطح) و خارج از محور (زاویه دار تا سطح) قابل استفاده است.
با برش لیزری می توان یک سطح و لایه از مواد را هم برداشت و هم زمان وقتی مواد در حال ذوب شدن هستند، یک نازل گاز به قطر 0.02 اینچ که با گاز کواکسیال کار می کند، به صورت خیلی سریع مواد مذاب را از بین می برد که این در حیطه تمیزکاری، امتیاز بزرگی به حساب می آید. از دیگر ویژگی های مورد نظر، این است که با استفاده از این چرخه مداوم، ماده ذوب شده سریعا جایگزین می شود. فاصله بین لیزر و مواد باید دقیقا رعایت شود.

 

 

شکل 2. نمایی نزدیک از بستن یک دستگاه برش لیزری

O2 در واقع دو هدف دارد:

مواد مذاب را از بین می برد و همچنین به عنوان یک عنصر گرمایشی عمل می کند زیرا این ماده به واسطه آن گرم می شود. واکنش گرمای ناشی از وجود O2 تا حدود 30 تا 50 درصد انرژی گرمایشی را به منطقه برش داده شده اضافه می کند. همچنین گاز کواکسیال مورد استفاده، یک عامل اصلی در افزایش سرعت و کیفیت برش است.

شکل 1، برش لیزری فیبر با کمک گاز را نشان می دهد.

شکل 2 هم نمایی نزدیک از یک برش لیزر واقعی است.

برکسی پوشیده نیست که برش لیزری با گاز، بالاترین کیفیت برش و تعیین خطوط برش را ایجاد می کند. هدف اصلی سازندگان ابزارها و اجزای لوله پزشکی، رعایت ابعاد و جزئیات است. دقت ابعادی برای اندازه گیری کیفیت برش بسیار مهم است.
عرض برش با برش لیزری می تواند بسیار ظریف و کوچک باشد و حتی به کمتر از 0.001 اینچ و ابعاد دقیق 0.0005 برسد که خارق العاده است. این میزان دقت برای تولید برخی از ابزارهای برش بسیار مفید است. در برش گاهی سطح ناهموار هم ایجاد می شود که در این برش، این سطح به حداقل و یا هیچ می رسد و به میزان قابل توجهی، میزان پردازش مورد نیاز را کاهش می دهد.

شکل 3 کیفیت برش معمولی و بدون پردازش لبه ها را نشان می دهد و این اثباتی بر عالی بودن کیفیت برش لیزری است.

 

 

مقایسه با تکنولوژی های دیگر

سرعت و دقت برش لیزری با فناوری پیشرفته EDM مقایسه می شود. برای به دست آوردن همان برش با کیفیت بالا، EDM به چهار بخش احتیاج دارد که همین چهار بخش، روند کار را به میزان قابل توجهی کند می کند. از طرف مثبت اگر نگاه کنیم، EDM اجازه می دهد تا فرآیند برش و پردازش در چند بخش ادامه دار باشد.
اگر بخواهیم جزئی تر بررسی کنیم، عرض برش های تولید شده توسط دستگاه برش لیزری، به اندازه 0.001 اینچ می رسد، در حالی که در دستگاه EDM، این میزان در حدود 0.004 اینچ است. متاسفانه سایز و اندازه ساخت با EDM محدود است و وضوح آن به خوبی تکنولوژی برش لیزری نیست.
در روش EDM، نمی توان تمام اشکال هندسی را به خوبی درآورد و فقط چند نوع شکل بهتر درمی آیند. به عنوان مثال لوله های نامتقارن تولید می شود که اگر سوراخی در لوله وجود داشته باشد که از هر دو طرف عبور نکند، مشکلاتی ایجاد می شود.
در واقع ممکن است یک سوراخ در این طرف لوله، با سوراخ دیگر در آن طرف لوله، یکی نباشد. این موضوع هم برش با این دستگاه را شبیه دستگاه برش پنیر می کند که پر از ناهماهنگی و ناموزونی است... شکل 4 مقایسه کیفیت کم EDM و کیفیت بالای لیزر را نشان می دهد.

 

 

شکل 3. کیفیت برش معمولی بدون پردازش لبه ها

مساله نهایی و اصلی هم فضای اشغالی است که مخصوصا در کارخانه هایی که فضا اهمیت دارد و کم است، مهم محسوب می شود. یک دستگاه EDM معمولی می تواند به بزرگی 10 تا 12 فوت مربع باشد، در حالی که یک سیستم برش لیزری 5 تا 6 فوت مربع است.
یکی دیگر از فناوری های موجود هم ECM است که رسانایی الکتریکی مواد را از طریق سنگ زنی با یک چرخ سنگ زنی، از بین می برد. ECM یک روش برش سریع است که از کیفیتی مشابه EDM به حساب می آید. با ECM، الکترولیت مورد استفاده باید دفع شود زیرا ممکن است برای مصرف کننده ایجاد خطر کند. در ECM، انعطاف پذیری مواد تولید شده بسیار کمتر از برش لیزری است.
سومین فناوری موجود، واترجت است که با استفاده از آب و با سرعت و فشار زیاد، به فلز شکل داده می شود. برش های ایجاد شده توسط واترجت، بسیار محدود هستند و نمی توان هر شکلی را ایجاد کرد. البته که فقط می توان تقارن را در این روش ایجاد کرد و به غیر از آن، مزیت دیگری ندارد.

 

 

 

 

فناوری حرکت پنج محوره

ظهور و ارائه ابزارهای جدید جراحی غیر تهاجمی به بازار، این امکان را فراهم کرده اشکال خلاقانه و منحصر به فردی ایجاد شود. در واقع هرچه امکان ایجاد اشکال هندسی بیشتر باشد، شانس تولید محصولات جدید بیشتر است. از طرفی امکان نگه داشتن یک قسمت در یک ماشین و ایجاد برش های پیچیده، به طراحان این آزادی را می دهد تا اشکال هندسی مهیجی را تولید کنند.

یکی از فناوری های ارائه شده در این راستا، سیستم برش لیزری با 5 محوره از میاچی یونیتک است. در این روش لیزر و حرکت دستگاه باهم کنترل می شود و ادغام این دو جنبه یک ساختار، یک محصول طبیعی و عالی ایجاد می کند.

برش لیزری با حرکت 5 محوره، از سه محور خطی و دو محور چرخشی تشکیل شده است. این مجموعه منحصر به فرد، به مهندسان اجازه می دهد تا انعطاف پذیری بالایی در انتخاب بهترین برش داشته باشند و محدود نباشند. در این روش مهندسان پویان فلز می توانند ترکیبی از هماهنگی را ایجاد کنند؛ به عنوان مثال طراح هان پویان فلز ممکن است چهار محور را روی یک قسمت و دیگری را روی قسمت دیگری متمرکز کنند که این در نهایت به تولید محصول بهتر منجر می شود.

 

 

ادغام سیستم در پویان فرم فلز خوارزمی

برش لیزری برای ابزارها و اجزای پزشکی فواید زیادی دارد اما در واقع دستیابی به آنها به ادغام صحیح نیاز دارد. طراح ها باید یک سیستم کامل را توسعه دهند که در آن حرکت، برش لیزر، کنترل نرم افزار و ابزار دقیق به صورت صحیح کار کند و در یک ساختار کلی ادغام شود تا نتیجه ای مطابق انتظار به دست بیاید.

قرار دادن قطعات در کنار هم می تواند یک چالش باشد و بسیاری از شرکت ها و کارخانه ها را وسوسه کند که با قرار دادن این قطعات، یک محصول جدید تولید کنند اما بدون یکپارچگی و ادغام سیستم ها، رسیدن به این خواسته اصلا ممکن نیست.

میاچی که صاحب امتیاز تولید این نوع فن آوری است، با خریداری لیزر از OEM و ادغام آن به یک سیستم کامل، این تکنولوژی را به شکل کنونی درآورده است. اضافه کردن برش لیزری به قابلیت جوشکاری لیزری که در حال حاضر برای علامت گذاری / حکاکی یک احتیاج ویژه است، به طراحان اجازه می دهد با راحتی بیشتری به تولید محصولات جدیدتر و با قابلیت های بهتر برای عرضه به فروشگاه ها بپردازند. این قابلیت ها به تمام احتیاجات پاسخ می دهد و برای تمامی نیازها از جمله ساخت محصولات خانگی یا شرکتی، مثل یک موهبت به حساب می آید.