Swisstec Micromachining

Scharfe Schnitte mit dem kalten Ultrakurzpuls-Laser

| Redakteur: Peter Reinhardt

Polymer-Stent: Außendurchmesser 1,8 mm, Wandstärke 0.2 mm. Die Fertigung mit rechtwinkligen und glatten Schnittkanten ist nur mit Ultrakurzpuls-Lasern (UKP) möglich.
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Polymer-Stent: Außendurchmesser 1,8 mm, Wandstärke 0.2 mm. Die Fertigung mit rechtwinkligen und glatten Schnittkanten ist nur mit Ultrakurzpuls-Lasern (UKP) möglich. (Bild: Swisstec)

Bei maßgeschneiderten Laser-Mikrobearbeitungssystemen zur Rohrbearbeitung medizinischer Werkzeuge und Implantate beeinflusst die Laserstrahlquelle entscheidend die Bearbeitungseigenschaften und Qualität. Aber auch das Gesamtsystem von der Steuerung über zahlreiche Bearbeitungsschritte bis hin zum Handling ist für die Produktqualität verantwortlich.

Die Medizintechnik benötigt und entwickelt immer feinere und komplexere Produkte. Sowohl bei medizinischen Werkzeugen wie Nadeln, Messern und Hypotubes als auch bei Implantaten wie Stents und Herzklappen gehen Neuentwicklungen in großen Schritten vonstatten. Die effiziente und hochwertige Fertigung dieser Produkte stellt Maschinenhersteller immer wieder vor neue Herausforderungen. Vor allem in Bereichen wie Laserstrahlquellen, Handling, Automatisierung und Qualitätsprüfung gilt es ständig, neue Anforderungen umzusetzen.

Bis zu acht Achsen arbeiten in einem System

Für eine Vielzahl medizintechnischer Produkte ist das Mikroschneiden per Laser häufig das einzig mögliche Herstellungsverfahren. Bis jedoch aus einem Rohr ein verwendbares Instrument oder ein einsetzbares Implantat hergestellt ist, sind viele Schritte notwendig. Sehr präzise und effizient ist die Kombination sämtlicher Bearbeitungsschritte in einem System – und vor allem in einer Aufspannung. So ist es sinnvoll, das Laserschneiden oder -schweißen durch mechanische Bearbeitungsschritte zu ergänzen. Die Integration von Umformeinheiten oder Hochgeschwindigkeitsschleifspindeln erweitert das ohnehin sehr breite Anwendungsfeld der Laserbearbeitung. Auch die Kombination von mehreren Lasern in einem System, zum Beispiel zum Schweißen, Schneiden, Bohren, Abtragen und Markieren, eröffnet ein breites Anwendungsspektrum.

Hochdynamische und sehr flexible Systeme mit bis zu acht Achsen kombinieren dafür sämtliche Bearbeitungsschritte und ermöglichen die Herstellung nahezu jeder beliebigen Schnittgeometrie. Die präzisen, NC-gesteuerten Linearachsen arbeiten mit einer Genauigkeit unter einem Mikrometer.

Funktions- und Qualitätsmerkmale von Stents

Besonders bei Stents ist eine hohe Produktqualität ausschlaggebend. Die sehr feinen und komplexen, gitterartigen Strukturen werden aus dünnwandigen Rohren herausgearbeitet (Bild 1). Als Implantate können sie sehr lange im Körper verbleiben oder aber auch vom Körper abgebaut werden. Stents dehnen sich nach dem Einsetzen im Körper auf und passen ihre Größe der entsprechenden Anwendung und Position an. Dafür muss besonders auf die geforderten Funktions- und Qualitätsmerkmale geachtet werden. Es ist wichtig, dass Schnittkanten und -flächen grat- und schlackefrei sind. Das Material nahe dem Schnitt muss durch eine möglichst kleine Wärmeeinflusszone geschont werden. Mikrorisse oder andere Materialschäden dürfen nicht entstehen. Der Einsatz spezieller, neuartiger Materialien erfordert die Entwicklung von Systemen, um diese zu bearbeiten. Die verbreitet eingesetzten Faser-Laser versagen, wenn es zum Beispiel darum geht, Polymere, Nitinol oder Magnesium zu schneiden.

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