Anwendungen der Lasermikrobearbeitung in der Medizintechnik

Die Herstellung von medizinischen Instrumenten und Implantaten ist durch immer kleiner werdende Strukturen sowie höchste Präzision hinsichtlich Oberflächenqualität, Gratfreiheit und Vermeidung von Materialrückständen gekennzeichnet. Herkömmliche Fertigungstechnologien stoßen dabei zunehmend an die Grenzen ihrer Möglichkeiten. Die Lasermikrobearbeitung bietet aufgrund des berührungslosen Abtrags sowie der geringen Ausdehnung wärmebeeinflusster Zonen die besten Voraussetzungen für die im Bereich der Medizintechnik geforderte hohe Qualität und Präzision.

Wichtige Anwendungsgebiete liegen im Bereich des Mikrobohrens, des Feinschneidens, des Mikrostrukturierens oder der Mikrogravur.

Lasermikrobohren

Auf Grund der exzellenten Fokussiereigenschaften sind Laser bestens für das Bohren feinster Löcher geeignet. Zum Einsatz kommen hier insbesondere Excimer-Laser für das Bohren von Kunststoffen sowie Festkörperlaser für die Bearbeitung von Metallen (DPSS-Laserquellen oder Pikosekunden-Laser)

Es können sowohl Sacklochbohrungen als auch Durchgangsbohrungen erzielt werden. Ein besonders großes Entwicklungspotential hat der Einsatz neuartiger Laserwendelbohrköpfe für die Erzeugung von Mikrolöchern (Durchmesser > 50 µm) mit kontrollierbarer Konizität in bis zu 1 mm dicken Metallkörpern. Mit dieser Technologie eröffnen sich gänzlich neue Möglichkeiten für das Design und die Funktionalisierung von Kanülen, Absaugeinrichtungen, Düsen, Implantaten und Mikrofiltern.

Laserfeinschneiden

Mittels Laserfeinschneidens zur Herstellung von chirurgischen Geräten (zum Beispiel für die minimal-invasive Chirurgie) und für Implantate lassen sich mittlerweile Folien oder Drähte im Bereich von weniger als 10 μm schneiden. Weiterhin ist es möglich, Bleche oder Röhrchen mit Schnittbreiten weit unter 20 μm bearbeiten, Mikrostrukturen mit einer Auflösung im Bereich einiger Mikrometer und 3D-Objekte zu generieren.

 

Für die Bearbeitung von Metallen sowie Keramiken sind Festkörperlaser bestens geeignet, Kunststoffe und Gläser werden in der Regel mit Excimer- bzw. CO2-Lasern bearbeitet.

Lasermikrostrukturieren und selektives Abtragen

Laser sind auf Grund ihrer hervorragenden Fokussierbarkeit in der Lage, außerordentlich präzise und selektiv Material von Metallen, Keramiken, Polymeren oder auch von Schichtsystemen abzutragen. Die Materialablation erfolgt hierbei vorzugsweise durch den Einsatz von Kurzpuls- und Ultrakurzpulslasern. Diese erlauben die Erzeugung kleinstmöglicher Mikrostrukturen (< 15 µm) und von 3D-Objekten, sowie den selektiven Abtrag von Beschichtungen. Zum Einsatz kommen diese Hightech-Verfahren beispielsweise beim Entfernen von Kunststoffschichten auf Chirurgiewerkzeugen oder bei der Herstellung von Kathetern.

 

Mit dieser Technologie werden zudem Oberflächenstrukturierungen im Mikrometerbereich realisiert, beispielsweise zur Optimierung des Einwachsverhaltens von Implantaten oder in der Mikrofluidik.

Lasermikrogravur

Laser sind in der Lage, alle gängigen Materialien zu beschriften, die in der Medizintechnik verwendet werden, wie zum Beispiel Metalle, Gläser, Kunststoffe oder Keramiken.

Die Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren sind:

• Minimale Beschriftungsgröße
• Fälschungssichere und abriebfeste Beschriftung
• Korrosionsfreies und biokompatibles Markieren
• Unterbindung von Mikrorissen

Für Implantate und Instrumente ist es zwingend erforderlich, dass die Mikrogravur aufwurffrei erfolgt und keine Keime oder andere Restmaterialien gebildet oder gelöst werden. Die Innengravur erfüllt diese Forderungen bestens.

Maschinenkonzepte:

microSTRUCT - wirtschaftliches, flexibles und hochpräzises Excimer Lasersystem für die Bearbeitung von Kunststoffen, Keramiken, Gläsern, dielektrischen Materialien, Stoffmischungen oder biologischen Materialien

Pikosekunden-Laserstation - Hochgenaue und stressfrei Bearbeitung von Kunststoffen, Metallen und Glas mittels einer industriegeprüften hochrepetierenden ps Laserquelle