El futuro de la microfabricación láser en los mercados de dispositivos médicos

1 de octubre de 2019 Por contenido patrocinado

Tecnologías de microfabricación láser y su impacto en la fabricación de dispositivos médicos La microfabricación láser es una recopilación de tecnologías desarrolladas para abordar una demanda cada vez mayor de fabricación a microescala en los mercados de dispositivos médicos y diagnóstico avanzado. Estas tecnologías incluyen ablación por láser, corte por láser, perforación por láser y soldadura por láser.

Cada tecnología aborda la necesidad común de los fabricantes de dispositivos médicos de fabricar dispositivos médicos a microescala en metales o polímeros. La ventaja de utilizar un láser sobre los procesos mecánicos tradicionales incluye la ausencia de contacto con las piezas, la capacidad de funciones a escala micrométrica y un aporte mínimo de calor. Estas ventajas combinadas permiten que se produzca la miniaturización en múltiples aplicaciones de dispositivos médicos con un camino directo desde la creación de prototipos hasta la producción.

Este artículo proporciona detalles sobre las tecnologías de microfabricación láser y su aplicación a dispositivos médicos.

La ablación con láser ha sido un proceso beneficioso para la microfabricación avanzada de aplicaciones de dispositivos médicos porque ofrece una amplia gama de compatibilidad de materiales, lo que da como resultado una escala diversa de productos.

La ablación con láser continúa ganando popularidad y demanda a medida que los ingenieros de I+D comprenden sus beneficios en la miniaturización de dispositivos.

Ejemplos de aplicaciones de dispositivos médicos:

Ablación con láser 3-D

Un ejemplo es la ablación tridimensional, que fue un proceso desarrollado para satisfacer las necesidades no satisfechas de los clientes en el mercado neurovascular.

DesafíoUn cliente necesitaba una pieza metálica diez veces más pequeña de lo que podía proporcionar un proceso de mecanizado CNC suizo.

Solución

Consulte las figuras 2 y 3 para ver ejemplos de aplicaciones de ablación tridimensional.

Otra aplicación única de la ablación por láser es el pelado de cables con láser. Este proceso implica la eliminación del revestimiento exterior para exponer la capa subyacente o el alambre metálico central.

Desafío En la figura 4, mostramos secciones transversales de un alambre recubierto multicapa ideal (I) y un alambre real con problemas (exagerados) de no concentricidad (II). Las capas de recubrimiento son más gruesas en algunos lugares y más delgadas en otros lugares alrededor del cable. Si pelamos el cable con láser en un proceso de bucle abierto (es decir, entregando el mismo número de pulsos en todas las ubicaciones de rotación), entonces el resultado final es un cable pelado desigual y no uniforme con capas de recubrimiento restantes, así como una posibilidad de núcleo. daños en los cables en algunos lugares de rotación (III, IV).

Solución Para garantizar la eliminación del 100% de cada capa de recubrimiento y minimizar la incursión no deseada en la siguiente capa, Resonetics desarrolló y patentó un control de proceso de circuito cerrado único llamado ASSURE End PointDetection™. Al monitorear la columna de plasma en el punto de ablación, cuya firma discrimina entre materiales de capas posteriores y detecta la presencia y el tipo de material restante, el láser puede encenderse y apagarse para evitar profundizar demasiado en las secciones más delgadas del recubrimiento del alambre o eliminarlas demasiado. poco en las secciones más gruesas (V, VI).

El principal beneficio de ASSURE End PointDetection™ es que los cables recubiertos se pueden pelar de manera uniforme y consistente, independientemente de la variación inevitable del recubrimiento del cable de un lote a otro o incluso dentro del mismo carrete.

El corte por láser suele utilizar un láser Nd:YAG o de fibra. Además de utilizar estos láseres, Resonetics también ha desarrollado un corte por láser ultrarrápido (picosegundos y femtosegundos) para eliminar la entrada de calor, lo que minimiza el procesamiento de piezas posteriores.

El corte por láser ultrarrápido se puede utilizar para varios tipos de metales y polímeros con beneficios que incluyen; sin zona afectada por el calor, bordes cortados limpios y sin rebabas.

Consulte las figuras 6 y 7 para ver ejemplos de aplicaciones de corte por láser.

Ejemplos de aplicaciones de dispositivos médicos:

Aplicaciones y avances para la industria de dispositivos médicos

Los hipotubos cortados con láser (LCT) del proceso PRIME™ tienen muchas ventajas sobre los métodos tradicionales de fabricación de catéteres (como la construcción de espirales trenzadas). A continuación se detallan los beneficios clave de los componentes del catéter LCT cortado con láser PRIME™:

Personalización: Un beneficio clave de LCT sobre la construcción de catéter tradicional es la capacidad de personalizar completamente la geometría de la pieza para satisfacer las demandas clínicas del catéter. Por ejemplo, si está diseñando un catéter con una rigidez significativa en el extremo proximal pero requiere flexibilidad uniaxial en el extremo distal, esto puede ser difícil de lograr con una técnica tradicional de trenzado/enrollado.

Transferencia de par: LCT normalmente emplea corte interrumpido que permite flexibilidad pero mantiene una conexión monolítica desde los extremos proximal a distal del catéter. Esta conexión directa garantiza una buena respuesta de par cuando el dispositivo funciona in vivo.

Resistencia a las torceduras: Una ventaja adicional del aspecto monolítico es la resistencia optimizada a las torceduras. A medida que los dispositivos se vuelven más flexibles, tienen inherentemente un mayor riesgo de doblarse al insertarse/propagarse a través de la anatomía. El proceso PRIME™ permite el diseño de flexibilidad y optimización de la resistencia a las torceduras sin sacrificar la funcionalidad.

Ovalidad: Un desafío con los catéteres trenzados/en espiral es el aplanamiento u ovalidad a medida que se mueven a través de una anatomía difícil. Dado que LCT es monolítico, no colapsa mientras propaga una anatomía tortuosa. Esto es fundamental al pasar dispositivos adicionales a través del diámetro interior del catéter.

Perfil bajo: Los catéteres basados ​​en LCT pueden comenzar con un tubo de pared relativamente delgada (hasta <0,0005 pulgadas) manteniendo al mismo tiempo los requisitos de resistencia del catéter. Nuevamente, los beneficios monolíticos de la LCT permiten un espesor de pared reducido del catéter, lo que abre espacio para dispositivos más grandes que pasan a través del diámetro interno.

Resonetics también ha desarrollado avances en el corte de nitinol mediante tecnología láser ultrarrápida. El nitinol se utiliza ampliamente para la fabricación de implantes y componentes de catéteres y es sensible al aporte de calor térmico. La Figura 9 a continuación muestra una pieza de nitinol cortada con láser ultrarrápido. Más allá de la eliminación del aporte de calor, el corte por láser ultrarrápido también proporciona una pieza más cercana a la forma neta, lo que minimiza los requisitos posteriores de electropulido.

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