Viele medizinische Produkte aus Edelstahl werden wiederholt verwendet. Zur Nachverfolgung und Rückverfolgbarkeit müssen sie mit einer dauerhaften, kontrastreichen Kennzeichnung versehen sein. Diese Kennzeichnung wird meist mittels Lasermarkierung angebracht. Die grundlegenden Anforderungen an die Standard-Lasermarkierung sind anspruchsvoll. Eine Lasermarkierung muss zahlreiche anspruchsvolle Anforderungen erfüllen:

Die grundlegenden Anforderungen an eine standardmäßige Lasermarkierung sind hoch. Eine Lasermarkierung muss zahlreiche anspruchsvolle Anforderungen erfüllen:

Kennzeichnung von Medizinprodukten mit Nanosekundenlasern

Für die Kennzeichnung von Metallen werden üblicherweise Nanosekunden-Faserlaser verwendet. Diese Laser ermöglichen eine schnelle und kostengünstige Kennzeichnung von Metallen, liefern jedoch für den Einsatz in der Medizin keine idealen Ergebnisse. Ein klassischer Nanosekunden-Laser kennzeichnet Metall mithilfe von Wärme. Das bedeutet, dass auf der Oberfläche des Produkts durch den Laserstrahl eine flüssige Metallphase entsteht, in der es zur Diffusion von Chrom kommt. An der Oberfläche des Materials kommt es zur Oxidation von Chrom (Cr) und Eisen (Fe), wodurch verschiedene Oxide entstehen. Dies führt zur Trennung der einzelnen Elemente der Legierung und zu ihrer irreversiblen Veränderung.

Vor- und Nachteile von Nanosekundenlasern bei der Markierung von Edelstahl

Vorteile

Nachteile

Eine starke Veränderung der Materialeigenschaften führt gleichzeitig zu einer Verringerung der Korrosionsbeständigkeit.

Referenzproben, hergestellt mit einem Nanosekunden-Faserlasersystem. Proben der Stahlsorten 1.4301 und 1.4016 nach 72 Stunden bei 50 °C nach einem Sprühtest mit einer 5-prozentigen NaCl-Lösung (Salzwasser). Ohne Passivierungsschritt. Lasereinstellungen: Pulsdauer 200 ns, max. Durchschnittsleistung 20 W.

Der Einsatz von USP-Lasern ermöglicht es, die Grenzen

USP-Laser sind die Lösung für Probleme mit Korrosion und der Lesbarkeit von Markierungen. Ultra-Short-Pulse-Laser minimieren die thermische Beeinflussung des Produkts und erzeugen Veränderungen in der Oberflächenstruktur mittels der LIPSS-Methode (Laser Induced Periodic Surface Structure). Die sehr kurze Pulsdauer begrenzt die flüssige Phase der Markierung, wodurch die Diffusion von Elementen eingeschränkt wird und es daher weder zu einer Oxidation von Cr und Fe an der Produktoberfläche noch zu Veränderungen der Oberflächenstruktur. Die Struktur entsteht durch die hohe Spitzenleistung des Lasers. Vorteile und Nachteile von USP-Lasern bei der Markierung von Edelstahl

Vor- und Nachteile von USP-Lasern bei der Markierung von Edelstahl

Vorteile

Nachteile

Mikroskopische Ansicht (SEM) von Lasermarkierungen, die mit einem Pikosekundenlaser erzeugt wurden. Die dunkle Markierung entsteht durch eine Kombination aus nanodimensionaler Oberflächenstrukturierung und Oxiden.

Korrosionsverhalten von USP-Lasermarkierungen auf SuS

Verschiedene mit einem Pikosekundenlaser erzeugte Markierungen nach 72 Stunden bei 50 °C im Anschluss an einen Sprühtest mit einer 5-prozentigen NaCl-Lösung (Salzwasser). Die anfängliche Passivierung hat keinen Einfluss auf den Kontrast der Markierung oder das Korrosionsverhalten. Für die Markierung kann man eine breite Palette von Parametern verwenden.

Auch die Passivierung stellt für mit einem Pikosekundenlaser erzeugte Markierungen kein Problem dar.

Die UDI-Markierung übersteht problemlos sowohl den Passivierungsprozess (7 % Citrisurf 2250, 20 min bei 50 °C) als auch wiederholte Sterilisation im Autoklav (50 Zyklen)

Für die Kennzeichnung von Medizinprodukten können komplette Lasersysteme, d. h. als Komplettpaket gelieferte Laser-Arbeitsplätze, oder Laser-Subsysteme verwendet werden. Laser-Subsysteme enthalten lediglich die Laserquelle, den Prozesslaserkopf und weitere notwendige Komponenten. Sie eignen sich daher für die einfache Integration in größere Fertigungslinien.

Anwendungsbeispiele in der Medizinprodukteherstellung

Bereit für die Zukunft

Coherent Black Marking-Laser sind für die eindeutige Identifizierung jedes Geräts mittels UID-Codes vorbereitet. Das komplette System kann die Erstellung von Codedatenbanken und deren Import in den Laser, das eigentliche Markieren der Codes auf dem Produkt sowie die anschließende Überprüfung des markierten Codes einschließlich der Archivierung des Protokolls umfassen.

Nicht nur Anwendungen für Medizinprodukte…

… und nicht nur Edelstahl. USP-Laser finden jedoch nicht nur in der Herstellung von Medizinprodukten Anwendung, sondern auch dort, wo eine präzise Markierung mit minimaler Wärmeeinwirkung auf das Material erforderlich ist. Mit einem USP-Laser lassen sich auch folgende Materialien markieren:

Derselbe Laser und dieselbe optische Konfiguration können auch zur Markierung anderer Materialien verwendet werden, was Kosten spart und die Auslastung sowie die Effizienz des Lasers erhöht.