Herstellung medizinischer Mikroschläuche: Präzisionsschneiden mit Femtosekundenlasern

Mit der fortschreitenden Miniaturisierung medizinischer Geräte ist die Fähigkeit, präzise Schnitte und komplexe Strukturen an Mikroschläuchen zu realisieren, wichtiger denn je. ML-TRACK – ein Femtosekundenlasersystem zum Schneiden von Mikroschläuchen – bietet submikrometergenaue Präzision und den entscheidenden Vorteil einer wärmebeeinflussten Zone (WEZ) von null. Diese Technologie revolutioniert die Herstellung ultradünnwandiger Schläuche für interventionelle Geräte und chirurgische Instrumente und macht eine komplexe technische Herausforderung zur Realität in der Massenproduktion.

Das „Dilemma“ der traditionellen Bearbeitung: Mangelnde Präzision, Abhängigkeit von der Nachbearbeitung

Medizinische Mikrokanülen, wie sie beispielsweise für Stents, Katheter, Markierungsbänder und chirurgische Instrumentenkomponenten verwendet werden, haben oft Durchmesser von weniger als 1 mm und erfordern Toleranzen im Bereich von ± 1 µm. Jede Abweichung kann die Medikamentenabgabe beeinträchtigen oder sogar Gewebeschäden verursachen.

Das Laserschneiden ist in der Herstellung von Medizinrohren nicht neu; CO₂- und Faserlaser werden schon lange eingesetzt. Obwohl diese Langpulslaser schnell schneiden können, führen ihre thermischen Effekte zu Graten und Schmelzschichten. Dies erfordert mehrere Nachbearbeitungsschritte, darunter mechanisches Schleifen, chemisches Ätzen und Elektropolieren. Diese zusätzlichen Schritte erhöhen nicht nur die Kosten um über 30 %, sondern können auch zu einer Ausschussquote von 20–30 % führen, wobei die Ausbeute typischerweise nur 70 % beträgt.

Links: Langpulslaser übertragen erhebliche Wärme auf das Werkstück, was eine aufwendige Nachbearbeitung zur Gratentfernung erfordert. Rechts: Kurzpuls-Femtosekundenlaser konzentrieren die Energie in der Schnittzone, wodurch thermische Schäden und Nachbearbeitungsschritte minimiert werden.

Eine neue Technologie, der Femtosekundenlaser, nutzt seinen Kernvorteil der „kalten Bearbeitung“ oder athermischen Ablation. Seine momentane Energie verdampft das Material, ohne Wärme auf das Werkstück zu übertragen. Mit einem Spotdurchmesser von nur 3 µm ermöglicht er die Bearbeitung feinster Details und liefert ein fertiges Bauteil, das nur minimale oder gar keine Nachbearbeitung erfordert. Femtosekundenlaser können eine Vielzahl von Materialien schneiden, darunter Edelstahl, Titan, Nitinol und Polymere, und erfüllen damit die vielfältigen Anforderungen moderner Medizintechnik.

MONO ML-TRACK Lösung für das Rohrschneiden

ML-TRACK integriert eine hochwertige, industrietaugliche, kundenspezifische Femtosekundenlaserquelle, ein speziell entwickeltes optisches Strahlensystem, ein hochpräzises Bewegungssystem und eine patentierte Klemmtechnologie. Es bietet eine stabile, effiziente und außergewöhnlich saubere Lösung zum Schneiden von Rohren.

Submikrometer-Präzision:

Schnittgenauigkeit von $\le \pm 2\mu\text{m}$.

Verarbeitet Rohre mit einem minimalen Durchmesser von 0,1 mm und erzeugt Schnittfugenbreiten von mindestens 15 µm.

Verarbeitet Rohre mit Durchmessern von $\Phi 0,1-\Phi 20\text{mm}$ (mit einer Toleranz von $\pm 0,02\text{mm}$) und Längen bis zu $1000\text{mm}$ und deckt damit die dimensionalen Anforderungen für medizinische Mikroschläuche vollständig ab.

1. Schadensfreie Verarbeitung:

   Mit unserem Femtosekundenlaser geschnittene Teile sind frei von Verzug, Umschmelzschichten und Beschädigungen an gegenüberliegenden Wandstrukturen.

   Die Innenwand ist außergewöhnlich glatt (Rauheit $\le \pm 0.4\mu\text{m}$), wodurch der Aufwand für die Nachbearbeitung entfällt.

   Ausgestattet mit einem hochsensiblen Spannsystem, um sicherzustellen, dass das Produkt während der Bearbeitung frei von Verformungen und Kratzern bleibt.

   

   

Anpassung für Massenproduktion & Innovation:

Neben komplexen Mustern wie unterbrochenen Spiralen, Helices und „Hundeknochen“-Formen kann das System kontrollierte Öffnungen von 10 bis 100 µm mit einer Wiederholgenauigkeit der Positionierung von ± 2 µm bohren und erfüllt damit strenge Konsistenzanforderungen.

Anwendungsbereiche: Umfassendes Spektrum medizinischer Rohrkomponenten

ML-TRACK ermöglicht die Massenproduktion einer breiten Palette von hochpräzisen medizinischen Kernkomponenten, darunter unter anderem: