(openPR) Stents sind aus dem medizinischen Alltag nicht mehr wegzudenken. Die kleinen Gittergerüste in Röhrchenform aus Metall oder bioresorbierbaren Materialien werden mittels Lasertechnik hochpräzise geschnitten. Trotec hat nun seine SpeedCutter-Baureihe um neue Versionen und neueste Lasertechnik erweitert, die Vorteile gegenüber herkömmlichen Fertigungsverfahren bietet.
Lasertechnik als Standard beim Stentschneiden
Die klassische Schneidlösung für metallische Stents, sowohl unbeschichtete (BMS Bare Metal Stents), als auch beschichtete (DES Drug Eluting Stents) setzt auf einen Laser mit Pulslängen im Bereich von einigen 10 – 100 µs. Dies sind die etablierten faser- oder lampengepumpten Nd:YAG Pulslaser. Mit diesen beiden Quellen wird die Kontur im Schmelzschneidverfahren in das Rohr eingebracht, wobei der Laser die Energie zum Aufschmelzen in das Material einbringt und das Schneidgas unter hohem Druck die Schmelze aus dem Schnittspalt austreibt.
Dieses Verfahren führt zu drei unerwünschten Begleiterscheinungen:
1. Gratbildung an der Innenkante des Schnittspaltes, die durch geeignete Düsengeometrien und Gasdrücke verringert, aber nicht eliminiert werden kann.
2. Ablagerungen von Schlacke und Schlacke Spritzern auf der dem Schnitt gegenüber liegenden Seite des Rohres (Debris). Diese können durch den Einsatz eines passenden Absorbers (beam block) im Rohr weitgehend vermieden werden. Dieses Verfahren stellt aber neue Aufgaben für die automatisierte Serienfertigung dar.
3. Wärmeeinflußzone – die oben angeführten Strahlquellen erzeugen typischerweise eine Wärmeeinflußzone im Bereich von einigen µm, die in späteren Prozessschritten wieder entfernt oder nachbearbeitet werden muss, um homogene mechanische Eigenschaften zu gewährleisten.
Insbesondere die Punkte 1. und 2. erfordern eine Reihe von Nachbearbeitungsschritten, die nach wie vor meist händisch ausgeführt werden und damit hohe Kosten verursachen. In Abhängigkeit von Rohrdurchmesser und Material sind diese Arbeiten einfach bis sehr aufwändig, letzteres ist bei NiTiNol Stents mit kleinen Durchmessern besonders ausgeprägt.
Ultrakurzpulslaser bieten wesentliche Vorteile
Die ideale Lösung dieser drei Probleme wäre also ein Verfahren, das praktisch "kalt" und rückstandsfrei Material abtragen kann. Diesem Ideal kommt der Ultrakurzpulslaser (UKP) in seiner Form als Femtosekundenlaser schon sehr nahe.
Die Pulse sind beim Femtosekundenlaser eben um den Faktor exp10 kürzer und die Pulsspitzenleistung um den Faktor exp4 höher.
Damit wird das Material nicht mehr aufgeschmolzen, sondern direkt sublimiert, es wird also auch keine Schlacke mehr gebildet.Die Schnittergebnisse in Metallen sind gratfrei, allerdings nicht frei von Ablagerungen und Debris, bzw. haben noch immer eine Wärmeeinflußzone, wenngleich diese auch geringer ausfällt. Warum also setzen nicht alle Hersteller ausschließlich auf diese Strahlquelle?
Auch dafür gibt es drei wesentliche Gründe:
1. Die Höhe der Investition ist für den Femtolaser als reine Strahlquelle immer noch ca. zehn mal so hoch wie der Faserlaser, wenngleich sich das mit den Gesamtkosten einer Schneidanlage etwas relativiert.
2. Die Verfügbarkeit der Ultrakurzpulslaser ist erst seit wenigen Jahren in industriell geforderten Bereichen gegeben.
3. Die Hersteller scheuen die Neubewertung ihrer Produkte und Prozesse wegen einer neuen Strahlquelle.
Es kommt also immer auf den Einzelfall beim jeweiligen Produzenten an, welche Strahlquelle für seine Produktion die sinnvollste ist.
Einfacher wird die Entscheidung bei bioabsorbierbaren Stents (BVS Bio-absorbable Vascular Stents) aus Polylaktat (PLA PolyLactic Acid), deren Material die "langen" Pulse der konventionellen Stahlquellen nicht ausreichend absorbiert und so keine sauberen Schnitte zulässt. Dagegen werden die Pulse der Ultrakurzpulslaser (Femto-, oder Picosekundenlaser) absorbiert und sind so erste Wahl.
Variabilität für optimale Produktionsprozesse
Bei Trotec sind die Schneidsysteme der SpeedCutter Familie mit jeder Strahlquellen-Kombination verfügbar. Standardmäßig mit zwei Faserlasern ausgestattet kann der TWIN aber auch mit zwei Ultrakurzpulslasern oder alternativ mit nur einem UKP als Hybrid aufgebaut werden. Der SpeedCutter SINGLE kann ebenfalls mit der ganzen Palette der Strahlquellen bestückt werden.
Zusätzlich bietet Trotec eine automatische Rohrbeschickung (Autoloader), automatisierte Stentsortierung (Sorter), Nasschneiden (WetCut) oder BeamBlock als Optionen aus einer Hand mit einem durchgängigen Steuerungskonzept an.
Interessant für Entwicklungsabteilungen
Besonders der "kleinere Bruder" des SpeedCutter TWIN – der SpeedCutter SINGLE – ist für Entwicklungsabteilungen oder für kleinere Produktionsmengen interessant.
Denn mit den oben beschriebenen Strahlquellen können Stenthersteller die für Entwicklung und Produktion jeweils optimale Laseranlage einsetzen. Vor allem können mit der neuen Femtolaser-Technologie bisherige Fertigungsmethoden gegenüber der neuen Möglichkeit des UKP-Lasers getestet werden.
Die SINGLE-Ausführung ist technisch gleichwertig mit dem großen Bruder TWIN und somit völlig mit diesem kompatibel. Daher können mit dem SpeedCutter SINGLE neue Stentarten in der Entwicklung oder Vorserie gefertigt werden und später problemlos auf den großen Twin-Maschinen in hohen Losgrößen in Serie produziert werden. Da beide Maschinen mit Faser- und/oder Femto-Laser verfügbar sind, können die Anlagen in der Entwicklung und Serienproduktion aufeinander abgestimmt werden.
Der SpeedCutter SINGLE eignet sich aber auch als Einstieg in die Twin-Technologie, bei der mit einer parallelen Ausführung mit zwei Lasern und zwei Schneidköpfen der doppelte Durchsatz bei geringeren Investitionskosten pro Teil erreicht wird.
