Tiến bộ công nghệ đáp ứng nhu cầu của các thiết kế thế hệ tiếp theo

Release Date :21/Th6/20221 Views : 121

Nhiều người lớn đủ lớn để nhớ lại thời điểm mà các vấn đề về tim là bản án tử hình. Rất may, thời thế đã thay đổi.

Ngày nay, một thiết bị nhỏ như ống đỡ động mạch (xem Hình 1 ), được đặt vào động mạch như một phần của phẫu thuật tạo hình mạch vành và giúp khôi phục lưu lượng máu qua các động mạch bị tổn thương, có thể mang lại một cuộc sống mới. Với sự phát triển của phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, cộng đồng y tế có nhu cầu đáng kinh ngạc đối với những loại stent cắt bằng laser và ống mềm.

Trong khi các hệ thống cắt ống và stent cũ đã hoạt động tốt trong những thập kỷ gần đây, các công nghệ cắt mới xuất hiện trên thị trường cung cấp các đường cắt nhanh hơn và tốt hơn, với tốc độ sản xuất cao hơn và khả năng cắt mới và độc đáo.

Thay thế các hệ thống cắt cũ

Các tia laser ngọc hồng lựu yttrium nhôm pha tạp neodymium (Nd: YAG) được sử dụng trong hai thập kỷ qua chắc chắn là những con ngựa tuyệt vời. Thật không may, các laser Nd: YAG xung ban đầu vẫn đang hoạt động không thể phù hợp với các khả năng của laser mới và ngày càng khó sử dụng. Mặc dù nhiều hệ thống trong số này đã được nâng cấp lên laser sợi quang, nhưng chúng vẫn còn tồn tại với các hệ thống hỗ trợ cũ hơn và các bộ điều khiển chậm và già cỗi với phần mềm cũ.

Nói một cách đơn giản, laser, cơ khí, bộ điều khiển, phần mềm, hệ thống nước và công nghệ nạp ống tự động đều đã phát triển. Tất cả các thành phần này góp phần cắt giảm tốt hơn với tỷ lệ sản xuất cao hơn và thời gian ngừng hoạt động ít hơn.

Tia laser. Các laser Nd: YAG xung được sử dụng trước đây đã được thay thế bằng laser sợi quang với chất lượng chùm tia tốt hơn, không thay đổi theo năng lượng xung và công suất trung bình. Chùm tia này cung cấp kích thước điểm tập trung nhỏ hơn và nhất quán hơn, dẫn đến dung sai cắt chặt hơn và với kích thước điểm nhỏ hơn 10 micron, khả năng cắt các tính năng chi tiết tốt hơn nhiều. Các tia laser này cung cấp tần số xung trên 5 kilohertz và độ rộng xung xuống tới 20 micro giây để cho phép tối ưu hóa năng lượng đầu vào cho nhiều loại vật liệu ống và độ dày thành ống. Các tần số cao hơn có thể được sử dụng để tối đa hóa gia tốc và tốc độ cho một loạt các độ dày của bộ phận.

Hình 2 Ở đây nước được sử dụng trong quá trình cắt ống để đảm bảo rằng tia laser không gây hại cho bề mặt bên trong của thành đối diện

Từ quan điểm hoạt động, laser sợi quang có một số ưu điểm. Chúng được làm mát bằng không khí, chạy bằng nguồn điện 240 volt một pha và có các điốt có tuổi thọ lớn hơn 70.000 giờ. Hình 2 cho thấy một ví dụ về một ống được sản xuất bằng công nghệ cắt ống bằng laser mới và cận cảnh quá trình cắt ống bằng laser.

Laser sợi quang sử dụng xung micro giây và có tốc độ cắt và chất lượng cạnh đủ cho nhiều ứng dụng. Femtosecond laser cung cấp xung laser dưới 400 x 10-15 giây, hoặc ngắn hơn khoảng 1 triệu lần so với laser sợi quang. Khoảng thời gian xung rất ngắn, kết hợp với công suất cực đại ở mức gigawatt, cho phép khả năng cắt đặc biệt. Laser sợi quang có cơ chế cắt nhiệt hạch, theo đó xung laser làm nóng chảy kim loại, sau đó được đẩy ra khỏi bộ phận bằng một khí áp suất cao đồng trục. Công suất đỉnh rất cao của tia laser femto giây và thời gian xung ngắn hơn thời gian dẫn truyền của vật liệu tạo ra một cơ chế hóa hơi gần như thuần túy. Vì không có sự tạo chảy trong quá trình cắt nên sẽ không có gờ, điều này rất có lợi cho các vật liệu như nitinol.

Lấy ví dụ về stent mạch vành phổ biến, một trong những thiết bị đầu tiên được sản xuất với cả Nd: YAG và laser sợi quang. Đầu tiên, bộ phận phải được gia công, mài giũa hoặc làm sạch bên trong bằng công cụ cơ khí và cuối cùng là mài mòn. Sau đó, quy trình khắc hóa học phải được thực hiện để làm sạch xung quanh các cạnh, tiếp theo là bước đánh bóng điện. Các bước này khá tốn thời gian. Chúng cũng có thể làm cho bộ phận trở nên giòn hoặc biến dạng và có thể dẫn đến các vết nứt nhỏ. Sản lượng có xu hướng nằm trong khoảng 70 phần trăm, có nghĩa là mất một lượng đáng kể sản phẩm cuối cùng, có thể là một chi phí nguyên liệu đáng kể trong trường hợp của nitinol.

Ngược lại, tia laser femto giây tạo ra vết cắt không có gờ giúp giảm đáng kể số lượng các bước xử lý hậu kỳ tốn thời gian. Bộ phận này được gia công và sau đó trải qua quá trình điện hóa để làm tròn các cạnh. Tính toàn vẹn của bộ phận được cải thiện và sản lượng có thể đạt gần 95%. Ngoài ra, sử dụng tia laser femto giây có thể là một đề xuất hấp dẫn đối với các nhà chế tạo có thể đang tìm cách đưa quy trình cắt ngay trong nhà, nhưng không muốn trải qua quá trình khắc nghiệt là mang vào nhà các vật liệu xử lý hóa học cần thiết và các quy trình cần thiết để cắt laser sợi quang.

Hình 3 Một tia laser femto giây đã được sử dụng để cắt những đặc điểm nhỏ này. Trong hình (từ trái sang phải) là một khe 50 micron trong ống nitinol 250-micro-OD; Lỗ thoát 50 micron cho ống mềm; và một stent nitinol chỉ được làm sạch bằng sóng siêu âm.

Với đầu vào nhiệt tối thiểu, tia laser femto giây thích hợp để cắt các tính năng nhỏ thành các bộ phận nhỏ với chất lượng cạnh tốt và độ nét của tính năng. Hình 3 cho thấy một số ví dụ về cắt laser femto giây.

Phần lớn các stent và ống là kim loại. Tuy nhiên, hiện nay trên thị trường có bán các loại stent và giá đỡ bằng polyme được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm, có thể cắt chỉ bằng tia laser femto giây. Tia laser sợi quang không hấp thụ đủ tốt trong polyme để tạo ra các vết cắt chất lượng. Femtosecond laser có mật độ photon lớn đến mức nó bị vật liệu polyme hấp thụ thông qua một quá trình được gọi là hấp thụ đa photon, giúp cho việc cắt có thể thực hiện được. Quá trình cắt này có thể được tăng cường hơn nữa bằng cách sử dụng bước sóng xanh trên 1 micron, mang lại chất lượng cắt tốt hơn, tốc độ nhanh hơn và cửa sổ xử lý lớn hơn.

Phần mềm, Bộ điều khiển và Cơ khí. Bộ điều khiển chuyển động kỹ thuật số mới và khả năng tăng tốc hệ thống được cải thiện cho phép các nhà sản xuất đi theo con đường chạy dao được lập trình với ít lỗi hơn và ở tốc độ nhanh. Trong hầu hết các ứng dụng cắt ống, yếu tố giới hạn đối với thời gian chu kỳ là chuyển động, cụ thể là các trục quay, và do đó, cải tiến hiệu suất của thợ cơ khí và bộ điều khiển là một phần quan trọng trong việc tối đa hóa sản xuất.

Là một phần của hoạt động hàng ngày, sự tương tác của người vận hành với phần mềm điều khiển có thể tối ưu hóa hiệu quả trong việc thiết lập và giám sát quy trình. Việc sử dụng màn hình lớn đã tạo điều kiện thuận lợi cho các giao diện đơn màn hình, hướng đến người vận hành.

Ngoài ra, cảm biến nội tuyến, đồng hồ đo, lưu lượng kế kỹ thuật số và van có thể báo cáo trạng thái của tất cả các thông số quan trọng của quá trình, bao gồm áp suất khí hỗ trợ, lưu lượng nước và áp suất. Các điều kiện quy trình quan trọng này không chỉ được theo dõi mà còn có thể đặt các giá trị bằng các cảnh báo và trạng thái lỗi cho các mức thấp để tránh lãng phí nguyên liệu, hư hỏng thiết bị và thời gian ngừng hoạt động.

Hệ thống nước. Trong nhiều thiết kế laser cũ, hệ thống nước là một điểm yếu, đòi hỏi sự quan tâm và bảo trì liên tục để giữ cho máy hoạt động. Các vấn đề như kích thước bể chứa nước nhỏ, máy bơm có tuổi thọ ngắn và thiếu giám sát dòng chảy bên trong đã góp phần vào các hệ thống có thể được coi là hơi không đáng tin cậy. Tổng hợp những vấn đề này là việc thay bộ lọc nước thường rất khó khăn.

Ngày nay, các hệ thống mới hơn có kích thước bồn chứa 10 gallon, lọc cặn bốn cấp, van dòng chảy lập trình thông minh, nhiều công tắc điện từ để ngăn rò rỉ nước lớn và phần cứng gắn trong ngăn kéo cho phép thay đổi bộ lọc trong vài giây. Giao diện người dùng cung cấp cho người vận hành tất cả thông tin cần thiết, cùng với việc xác định trước các biện pháp bảo vệ và giới hạn đi / không đi, để đảm bảo rằng tất cả đều tốt.

Máy xúc lật ống tự động. Máy cắt ống và stent tiêu chuẩn được nạp bằng tay với đường ống thường dài tới 3 mét. Sau đó máy cắt sẽ cắt các bộ phận và tiến ống theo chương trình. Khi hầu hết một ống đã được cắt, phần còn lại được lấy ra và một ống mới được nạp vào.

Với nhiều áp lực hơn để nâng cao năng suất và giảm thiểu chi phí lao động, nhiều nhà sản xuất hiện đang sử dụng bộ nạp ống tự động để cấp nguồn cho máy cắt laser. Mặc dù không nên vận hành các máy này ở chế độ “tắt đèn”, nhưng chúng có thể hữu ích trong việc giảm lao động phân bổ cho máy.

Thiết kế hệ thống kiến ​​trúc mở

Một phần quan trọng của bất kỳ hệ thống nào là làm cho phần cứng có thể sử dụng được cho người vận hành hàng ngày. Một tính năng giúp thực hiện điều này là composite trên đá granit để giảm rung chấn tốt hơn. Bởi vì composite có cấu trúc bên trong đồng nhất, nó có thể được mô hình hóa cơ học và tối ưu hóa để cách ly rung động, khả năng chịu tải và độ võng dưới tải trọng. Các tính năng này cho phép một tay công xôn hỗ trợ quang học tiêu điểm và chuyển động qua các trục. Do đó, loại máy này có thiết kế mở, người vận hành có thể tiếp cận khu vực làm việc dễ dàng (xem Hình 4 ).

Công nghệ tốt hơn, các bộ phận tốt hơn

Thiết kế và hiệu suất cắt của hệ thống cắt ống và stent thế hệ mới nhất mang lại những lợi thế và khả năng đáng kể so với các máy cũ. Các nhà chế tạo tận dụng những tiến bộ công nghệ này có thể mong muốn tăng năng suất với các công cụ thân thiện và đáng tin cậy mới hơn này.

Công Ty Cổ Phần Thiết Bị và Giải Pháp Cơ Khí Automech – nhà cung cấp các dòng máy gia công kim loại tấm, hàn laser, giải pháp tự động từ những nhà cung cấp nổi tiếng JFY – member of TRUMPF group, Han’s laser, EKO, Yadon, ABB…. Automech đã hợp tác với nhiều đối tác thương mại lớn ở trong và ngoài nước nhằm phục vụ nhu cầu sản xuất đa dạng. Hệ sinh thái sản phẩm đa dạng cùng mức giá hợp lí là điểm cộng to lớn giúp Automech ngày càng chiếm được lòng tin của khách hàng.

Trụ sở chính: số 285 Đường Phúc Lợi, Q.Long Biên, Hà Nội
Chi nhánh HCM: số 44 đường 36 KĐT Vạn Phúc, Tp.Thủ Đức
Chi nhánh Đà Nẵng: Lô A4, Khu 11-Nguyễn Sinh Sắc, Hòa Minh, Q.Liên Chiểu
Hotline: 0247 303 8678

Hotline Zalo Messenger Up