ファイバーレーザーは、比較的低コスト、拡張性の高い出力、および高い信頼性を備えているため、医療機器製造業界の切断および穴あけ用途で長年にわたって主流を占めてきました。 フェムト秒レーザーは切断品質の点で大きな利点をもたらしますが、...
ファイバーレーザーは、比較的低コスト、拡張性の高い出力、および高い信頼性を備えているため、医療機器製造業界の切断および穴あけ用途で長年にわたって主流を占めてきました。 フェムト秒レーザーは切断品質の点で大きな利点をもたらしますが、長い間、小さな市場シェアしか争っていませんでした。 しかし、グラフが示すように、Coherent チューブ切断システムの売上高は、この状況が突然かつ非常に急速に変化していることを示しています。 ファイバーレーザーと比較して、フェムト秒レーザーの市場シェアが劇的に増加している要因を見てみましょう。
材料加工にフェムト秒 (fs) レーザーを使用すると、いくつかの独自の利点があることが長い間知られていました。 ファイバーレーザーのような従来のレーザーでは、ほとんどの材料相互作用は光熱的であり、熱影響部 (HAZ) が形成されます。 精密用途では、これにより、溶解せずにきれいに機械加工できる部品の最小サイズが制限され、許容できない機能的または外観上の損傷につながる可能性があり、多くの場合、機械的な後処理作業 (バリ取り、手動研磨、リーミングなど) も必要になります。 対照的に、フェムト秒レーザーはパルスを数桁短くでき、ピーク出力がはるかに高いため、部品に熱が伝わる前に材料を瞬時に蒸発させることができます。 この切断はより正確で比較的低温で、再鋳造破片を発生させずに小さな部品を製造できるため、研削や研磨の必要がありません。 さらに、この方法は、ポリマー/金属コーティングなどの混合材料を含む、実質的にあらゆる材料で作られた部品に適しています。
より細かい部分を備えた小型化されたデバイス (フレームなど)
より小型で薄壁のコンポーネントとより詳細な切断を備えた医療機器（たとえば、末梢ステント、海馬、低侵襲ツールなど）に対する市場の需要の高まりが、最近のフェムト秒レーザー加工の市場シェアの拡大に大きく貢献しています。 これは、上に示したようなチューブ切断形状用に構成されたデバイスに特に当てはまります。 さらに、より困難で高価な材料の使用も重要な推進要因です。 一例はマグネシウム生体吸収性ステントで、ファイバーレーザー加工後の後処理により歩留まりが最大 50% 低下する可能性がありますが、フェムト秒レーザー切断では後処理が不要です。 他の業界 (ディスプレイ/エレクトロニクスなど) も徐々にこの技術を採用しており、追加の市場需要が生み出され、レーザーメーカーが高度なフェムト秒レーザーシステムおよび機械の開発をさらに推進しています。
フェムト秒レーザーが進歩しているところ - 高出力、低ワットあたりのコスト
実際、フェムト秒レーザーは、性能、経済性、信頼性の点でまったく新しいレベルの成熟度に達しています。 出力は、生産量を直接決定するため、特に重要な性能パラメータです。コヒレントのモナコ シリーズは、新世代のフェムト秒レーザーの一部であり、最大出力が、対象期間中に 20 W 未満から 60 W 以上まで連続的に増加しました。販売チャート。 ほとんどのフェムト秒レーザーのワットあたりのコストも最近低下しています。 その結果、これらのレーザーはスループットの向上に役立つだけでなく、部品あたりのコストも削減できます。 初期の Monaco モデルは、要求の厳しい 24 時間 365 日の生産環境で数年間使用されており、フェムト秒レーザーの信頼性の高さが強調され、それが総所有コストの削減に役立ちます。 機械的な後処理ステップを排除することで実現されるコスト削減と組み合わせると、一部の精密な切断作業では非常にコスト効率が高くなります。
合理化された自動機械
ほとんどの医療機器メーカーが、単なるレーザーではなく、完全なレーザー システムを望んでいることは事実です。 このビジョンを実現するための最後のステップは、高度なフェムト秒レーザーを市場に導入することです。 フェムト秒レーザーを使用すると、開始するために広範なトレーニングや専門知識を必要としない使いやすいソフトウェアとともに、合理化された自動部品の処理と監視が可能になります。 これにより、ユーザーは、小さなバッチで異なるマシン間をすばやく切り替えたり、大量のコンポーネントを長時間無人で実行したりできる柔軟性が得られます。 この例としては、新しいオペレーティング ソフトウェアである Coherent の FrameWork レーザー ソフトウェアが組み込まれた Coherent の StarCut Tube シリーズ マシンがあります。
結局のところ、ファイバー レーザーかフェムト秒レーザー、あるいはその両方を選択すべきかということになります。
現在、医療機器製造業界に携わる者にとって、新しい機械を購入する際の大きな課題の 1 つは、フェムト秒レーザーとファイバー レーザーのどちらを選択するかということです。 ファイバーレーザーには、利用可能な出力が高いため、より速く切断でき、より厚い部品を切断できるという大きな利点もあります。 ただし、部品が薄い場合は、繰り返し周波数を減らし、蓄積された熱損傷を避ける必要があるため、出力と速度の利点が大幅に減少することがよくあります。 したがって、最終的には、どのレーザーが最も適切であるかの選択は、実際には特定のアプリケーション シナリオに依存します。
このため、医療機器の切断に使用される新しいレーザーでは、フェムト秒レーザーまたはファイバー レーザーのいずれか、あるいは両方の組み合わせを選択できるようになりました。 後者のオプションを使用すると、フェムト秒レーザーよりもファイバー レーザーで切断した方が経済的である (またはその逆) 場合があるため、ユーザーは個別の作業であっても 2 つのレーザーをシームレスに切り替えることができます。
