高精度、高质量： 先进激光技术成为医疗器械加工利器

随着人口老龄化的加剧，以及人们对健康生活水平的要求不断提高，医疗器械行业呈现动态增长趋势。医疗器械厂商也在寻找可以帮助其产品提升加工品质的方法，以实现高精度、高质量的加工需求。

通快激光致力于为医疗器械行业提供更优质的激光解决方案超过20年。其可达微米级的聚焦光斑可以使更高精度、更微小产品的加工得以实现。并且通快可针对医疗器械端不同的材质匹配最佳吸收率的光源，以此覆盖从金属到高分子复合材料的精密加工。就激光可实现的功能，通快已经针对医疗器械端的耐腐蚀表面标记、表面处理、精密焊接、精密切割等积累了广泛经验。

耐腐蚀激光表面标记

由于美国和欧盟引入了UDI标准（Unique Device Identification，唯一设备标识），医疗行业在产品可追溯性方面面临更高的要求。对于外科医用钢材而言，这意味着要创建清晰易读而且耐腐蚀的标记，即使在经过多次清洁与消毒循环之后也可以在后续的日常临床工作中保持其高质量水平。由于其物理特性，使用超短脉冲激光的“深黑打标”非常适合加工黑色哑光、无腐蚀的标记，这种标记将在临床使用中长时间保持稳定清晰。正确的激光参数对于获得理想的结果是必须的，适当的后处理工艺可以达到更好的效果。

使用超短脉冲激光（脉冲持续时间在皮秒与飞秒范围内）打标具备更大的工艺窗口和良好的耐腐蚀性。因此“深黑打标”工艺是在外科医用钢材制成的医疗器械与组件上进行标记的理想选择，也适用于其他类似的标记应用。其最主要优点是使用超短脉冲激光在极短时间内与材料进行相互作用，通过极低热量输入在材料表面形成微结构，即激光诱导的周期性表面结构（LIPSS）或纳米波纹，由于它们对入射光的影响而产生极高的对比度与良好的清晰度。

● 深黑抗腐蚀打标带来表面改性
首先，一般的标记表面会形成一层薄氧化膜。而使用超短激光脉冲打标会在表面上留下充足的铬（大约5到50个原子层），将氧化膜替换为铬（“自我修复”）， 这意味着它保持了耐腐蚀性，例如以亚铬酸盐或铬铁尖晶石的形式存在。因此即使经过1000多次的腐蚀测试，深黑标记也不会显示出由于腐蚀引起的任何损伤，并且保持清晰可见。

其次，使用扫描电子显微镜可观测到精细的、周期性均匀的波纹结构。这些纳米结构（LIPSS）最小化了直接反射（陷光效应）并散射了光。因此LIPSS完成了一个对比度极高的哑光标记。

再次，通过与传统短脉冲激光（ns）在单点状态下的对比，可以直观的看到超短脉冲的激光在产品表面没有热效应产生。不像ns激光产生无规则的类火山口状态，会导致更多的游离铬析出，降低标记部位的耐腐蚀性。

使用两种脉宽的激光器进行表面标记后的耐腐蚀与附着力程度进行综合对比后，采用ps/fs深黑打标的器件，在DIN EN ISO 13402先进行煮沸试验，接着在林格溶液（含0.9％氯化钠的盐酸）中浸泡24小时后，其表面状态明显优于使用短脉冲激光器的器件。

激光表面处理

使用通快的激光器既可以对金属表面镀层以光束匀化的方式做加工处理。其独有的高能量密度，以及针对激光能量的精准控制，可以在保证不伤及基材的前提下进行表面处理。如针对牙科领域的牙床或科瓦合金部件。

除此之外，通快的短脉冲激光器还可以支持针对介入医疗中的导丝绝缘外皮进行精准去除。相比传统的机械去皮，使用激光可以保证对金属基材的完全无损伤，且去除之后可以做到金属丝材表面完全无残留。

随着脑机接口等植入物器械逐步进入临床验证领域。通快的超短脉冲激光器可以在植入体内部的FPC精密软箔部件上实现几百纳米深度的激光精准划线，以实现电极之间的导通。通快激光的光束点可以缩小到几十微米，且整个划线路径不会产生额外热影响及边缘毛刺，能最大限度地保证导通路径的畅通，并确保不发生短路。

激光精密焊接

医疗器械端的产品需要在保持高质量焊后强度的基础上兼顾最小的热量输入，这样才可以满足产品在临床使用时不会有生锈的风险。通快激光以其独有的热输入控制技术，可以在50℃下实现针对起搏器器件的密封环焊，同时保证精准的熔深控制，以达到产品绝对密封的需求。

不仅如此，针对更小直径、更薄壁厚的注射针等器件，通快激光可以实现保证内流道畅通前提下的精密焊接，其焊后扭力完全可以达到临床使用的要求。

通快激光的技术优势在于不仅能保证同种金属之间通过激光产生有效连接，还包括异种金属间的有效熔接，可以通过激光参数的动态调整以实现有效的精密焊接。

以泌尿系统取石网篮为例，传统的工艺采用铆接或填钎料的方式进行连接。使用通快的解决方案可以做到Niti合金与不锈钢之间的直接自熔焊，且焊后强度完全不弱于前者工艺。这样在保证连接强度的情况下减少第三种材料介质的参与，以实现更好的生物相容性。

针对确不相熔的材质之间的连接，通快也有成熟的解决方案。针对介入医疗领域广泛使用的显影环，其使用需要和后端的丝材进行有效连接的前提下才能实现高效的介入治疗。而铂铱合金材质的显影环与后端NiTi/SUS等材质的导丝无法通过直接的自熔产生有效连接。目前业界传统以人工电烙铁上锡的方式做过渡，但因为人工操作的不可控导致的良品率低以及效率低下的问题一直成为行业痛点。

通快激光搭载的激光锡焊的方式，可以从自动化设备的整体解决方案端来解决此痛点。通过搭载到激光器端的同轴影像，可以精准控制植锡球位置，且通过激光加热的锡球可以保证植入位置精准前提下焊点的一致性，从而在大幅提高良率的前提下兼顾产品的出品一致性。

激光精密切割

通快在医疗器械端的精密切割得益于在超短脉冲激光的积累，通快有覆盖红外、绿光、紫外波段的全部ps/fs类激光器的解决方案，能实现针对镍钛及高分子聚合物支架的精密切割，保证在高速状态下实现高质量产出。另外针对一些常用的医用电极类基材切割（如PET等），通快的超短脉冲激光器可以做到保证切割效率基础上的最小熔边。

机型解决方案

● 激光打标及表面处理
针对耐腐蚀打标和表面处理的应用需求，通快可提供整套的TruMark Station 7000系统，系统内可以灵活配置X/Y/Z及A/D旋转轴，以适应客户端不同产品的表面加工需求。另外激光器内部可以灵活配置同/旁轴影像检测系统，以实现对客户端产品的精准定位，实现高精度的加工需求。

● 激光精密焊接
通快的整套激光焊接系统TruLaser Station 7000可以搭配可±120°调节的B轴准直式焊接头，搭配旋转轴一起以实现针对复杂焊接路径的实时定位捕捉，以保证高质量的焊接，同时可供选择的振镜式焊接头可以在搭配同轴视觉的基础上实现高效率的焊接工艺。整个系统可以匹配机械手实现柔性上下料，并且多轴联动的运动控制系统可以实现针对异形等复杂产品的高精度焊接。

来源：通快激光

来源：荣格-《医疗设备商情》

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