Hinter den Kulissen II: Laser-Technologien

Cadence, Inc., Hersteller von Komponenten und Baugruppen für die minimalinvasive Chirurgie, wird seit 2019 von MedNet auf dem europäischen Markt vertreten. 1985 in den USA als Hersteller von Klingen gegründet, beschäftigt Cadence heute über 575 Mitarbeiter und ist ein Full-Service-Anbieter für die Metall- und Kunststoffverarbeitung medizinischer Komponenten sowie branchenführend im Bereich CNC-Schleifen metallischer Klingen. Begleiten Sie uns "hinter die Kulissen" unseres neuen Partners: Im zweiten Teil der Serie stellen wir Ihnen Laser-Technologien bei Cadence vor.

Laser-Technologien

Für viele neuere Produkte stellen Lasertechnologien einen entscheidenden Faktor im Herstellungsprozess dar. Als ein vertikal integrierter Hersteller bietet Cadence zahlreiche moderne Lasertechnologien, zur Optimierung des Produktionsergebnisses, zur Anpassung des Herstellungsprozesses an unterschiedliche Anforderungen der Kunden bzw. verschiedenen Industriezweigen, so beispielsweise hohe Präzision und Wiederholbarkeit für kritische medizinische Komponenten. Um mit den sich stetig ändernden Bedingungen bei der Entwicklung neuer Produkte Schritt zu halten, investiert Cadence kontinuierlich in seine Lasertechnologien und entwickelt diese weiter.     

Präzisions-Laser-Schweißen

Cadence bietet konstant präzise, hoch-qualitative und sichere Schweißteile für eine Vielzahl an Materialien für medizinische Komponenten und Baugruppen, als auch für weitere Anwendungen. Mit mehr als 3 Millionen Laser geschweißten Assemblierungen pro Jahr ist Cadence einer der führenden Anbieter für geschweißte Komponenten. Unter Verwendung der neuesten Technologien kann Cadence präziseste Schweißteile mit hoher Geschwindigkeit und Effizienz als auch Wiederholbarkeit herstellen. Mit Punkt- und Nahtschweißen können nicht nur gleiche Metalle sondern auch unterschiedliche Metalle bearbeitet werden – und das mit exzellenten Ergebnissen bezüglich Festigkeit und Erscheinungsbild.

 Fähigkeiten

  • Mikro-Schweißen (kleinste Schweißpunkt-Durchmesser für filigranste Anwendungen)
  • Zwei-Strahl-Technologie (gleichzeitiges Schweißen an Vorder- und Rückseite der Komponente)
  • Stromregulierung nach dem Double closed loop-Prinzip (Puls zu Puls-Stabilität; stabilere Verbindungen und geringere Schwankungen)
  • Laserspot-Größen von 0.001″ bis 0.04“ (0,0254mm bis 1,016mm)
  • 5-Achsen-Steuerung
  • Laserschweißen im Reinraum

Vorteile

  • gleichmäßigere und sicherere Verbindungen
  • kleinere Wärmeeinflusszone (WEZ)
  • tiefes Eindringen in den Werkstoff für präzise, schmale Nähte
  • dünne Schweißnähte
  • geringer Wärmeeintrag
  • minimale Verformung der Komponente
  • keine bis minimale Nachbearbeitung notwendig
  • hohe Wiederholbarkeit
  • deutlich schnellere Schweißraten

Für ein optimales Schweißergebnis gilt es, verschiedene Umstände und Schritte zu berücksichtigen: beispielsweise den richtigen Fokus des Lasers, eine hochwertige Verarbeitung der Schweißnähte, Gewährleistung von Wiederholbarkeit, Prozessvariablen wie korrekter Lasertyp für Material und Dicke, Reflexionsvermögen, Leitfähigkeit und Sauberkeit des Materials… — mit seinem Advanced Welding LabTM  integriert Cadence all diese Kriterien in einen einzigen kontrollierten Ablaufplan.  

Advanced Welding Lab

Präzisions-Laser-Bohren

Das Laser-Bohren ist eine kostengünstige Alternative gegenüber dem mechanischen Verfahren und ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von Löchern mit kleinem Durchmesser im Verhältnis zu großen Tiefen. Beim Präzisions-Laser-Bohren entsteht ein wiederholbares, akkurates Ergebnis mit hoher Kontinuität insbesondere für Komponenten, die enge Toleranzen erfordern. Das Verfahren ermöglicht dynamische Wechsel von Loch-Durchmesser, -Tiefe und -Kantenqualität. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren sind mit diesem Prozess Löcher in schier unendlich vielen Formen herstellbar. 

 Verfahren

  • Beim Perkussionsbohren wird der Laserstrahl auf eine Stelle des Materials fokussiert und  wiederholt ausgelöst, um somit Schicht für Schicht zu verdampfen.
  • Für zylindrische Komponenten bietet Cadence das Bohren “On the Fly”(DOF), wobei die Löcher gebohrt werden, während das Teil in Bewegung ist. 

Laser-Ablation

Cadence' Laser-Ablationsverfahren wird in der Mikroproduktion eingesetzt, um  mittels Laserstrahl selektiv Material von einem festen Ausgangsmaterial zu entfernen. 

Diese kurzen Laserstrahlimpulse werden so kontrolliert, dass das Material von einer festen (gelegentlich auch flüssigen) Oberfläche so schnell entfernt wird, dass das umgebende Material sehr wenig Hitze absorbiert und so eine thermisch bedingte Verformung verhindert wird.

Anwendungen

  • 3-dimensionales Abtragen von PEEK für Implantate
  • Laserfertigung filigraner Kanäle für Anwendungen im Bereich der Mikrofluidik
  • Entfernen von Polyimid- oder Parylen-Beschichtungen für Katheter und Führungsdrähte
  • Erstellen von Passermarken oder Datenkodierungen auf Halbleiterscheiben
  • Entfernen von dielektrischem Abschirmmaterial zur Freilegung von Elektroden

Vorteile

  • Hohe Präzisions-Toleranzen
  • Feines Oberflächenfinish
  • Materialentfernungsrate im Nanometerbereich kontrollierbar
  • Das Endergebnis ist praktisch gratfrei
  • Kleiner Strahldurchmesser zur Erhöhung der Flexibilität für Mikrostrukturen und andere bearbeitete Oberflächen
  • Keine Verbrauchskosten für Hilfsmittel wie Elektroden, Drähte oder Schneidinstrumente 

Laser-Markierung

Cadence bietet flache oder tiefe Markierungen, je nach Anforderungen der jeweiligen Anwendung, so beispielsweise die Kennzeichnung rohrförmiger Komponenten für Instrumentengriffe mit Firmennamen, Beschreibungen oder Messskalen. Außerdem entwickelt und testet Cadence für bestimmte Anwendungen eine passive Kennzeichnung.

Das Laserverfahren ist wie folgt an die Bearbeitung kritischer Komponenten und komplexer Baugruppen angepasst worden: 

  • verbesserte Bildauflösung
  • spezielles Materialhandling für scharfkantige Formen
  • Laserkennzeichnung im selben Produktionszyklus mit Laser-Schneiden und -Schweißen
  • lineare oder rotierende Achsen-Steuerung, automatisch oder manuell  

LaserSwiss-Bearbeitung

Cadence' LaserSwiss Technologie kombiniert die Bearbeitung über 6-Achsen mit dem Laserschneideverfahren in einem Prozess und erweitert damit erheblich die Grenzen des Machbaren. Ohne die Teile auch nur einmal weiterbewegen zu müssen, proftiert man bei dieser Verfahrenskombination von der hohen Produktivität einer LaserSwiss-Maschine bei gleichzeitig hoher Präzision des Laserschneidens.

Mehrachsen-Laserschneiden

  • 4- und 6-Achsen Präzisionsschneiden, Rohrbearbeitung und Hydroformen
  • Laserbearbeitung von Edelstahl, Nickel, Titan und Aluminium
  • Laserschneiden komplexer Strukturen/Details in Blech
  • Neueste Faserlasertechnologie mit höchster Strahlqualität

Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren

  • geringere Kosten
  • geringere Rüstzeiten
  • höhere Präzision bei geringeren Schwankungen
  • eliminiert mehrfache Rüstzeiten und Entgratungsprozesse
  • Gewindeschneiden, Abkanten und Laserschneiden in Sekundenschnelle

Laser-Schneiden

Das Laser-Schneiden ist ein schnelles, flexibles und kostengünstiges Verfahren und liefert gleichzeitig ein wesentlich besseres Ergebnis als andere Technologien. In Branchen, in denen Präzision eine hohe Priorität hat und Qualität von entscheidender Bedeutung ist, kann dies ein entscheidender Produktionsfaktor sein, so beispielsweise für die Herstellung komplexer chirurgischer Geräte.  

Cadence hat seine Ausrüstung auf die Bedürfnisse chirurgischer Geräte zugeschnitten, das bedeutet: Bewegungssteuerung mit höherer Präzision und spezifisches Materialhandling wie beispielsweise automatisierte Zufuhr von Flachmaterial auf Spulen oder von Rohrmaterialien.

Materialien: Stahl, Edelstahl, Superlegierungen, Kupfer, Aluminium, Messing, Keramik, Quarz, Kunststoff, Holz und diverse Verbundwerkstoffe

Laser-Rohrschneiden 

Im dritten Teil unserer Serie “Hinter den Kulissen bei Cadence” behandeln wir Cadence‘ Möglichkeiten zur Rohrbearbeitung, unter anderem auch das Rohrschneiden im Laserverfahren.

Halbzeuge


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