Laserové značení na opakovaně použitelných zdravotnických prostředcích
Mnoho zdravotnických prostředků z nerezové oceli se používá opakovaně. Pro sledování a dohledatelnost musí být opatřeny trvalou, kontrastní značkou. Tato značka se většinou vytváří pomocí laserového značení.
Základní požadavky na standardní laserové značení jsou náročné. Laserová značka splnit mnoho náročných požadavků:
-
odolat počáteční pasivaci při výrobě
-
opakovaně projít sterilizace v autoklávu.
-
udržet stabilní a vysoký kontrast a čitelnost po celou dobu životnosti výrobku.
-
splňovat požadavky na trvalé značení podle definovaných předpisů
Značení zdravotnických prostředků pomocí nanosekundových laserů
Pro značení kovů se běžně využívají nanosekundové vláknové lasery. Tyto lasery umožňují rychlé a levné značení kovů, pro využití v medicíně však neposkytují ideální výsledky. Klasický ns laser značí kov pomocí tepla. To znamená, že na povrchu výrobku pomocí laserového paprsku vytvoří fázi tekutého kovu ve které dojde k difuzi chromu. Na povrchu materiálu dojde k oxidaci chromu (Cr) a železa (Fe) a vytvoří se různé oxidy. Tím k oddělení jednotlivých prvků slitiny a její nevratné změně.
Výhody a nevýhody nanosekundových laserů při značení nerezové oceli
Výhody
- Robustní a spolehlivá laserová technologie
- Ekonomicky přijatelné řešení
- Ideální pro zařízení na jedno použití
Nevýhody
- Malé procesní okno (citlivost na materiál a povrchovou úpravu)
- Omezená odolnost proti korozi
- Tepelné namáhání omezuje geometrii obrobku (např. deformace tenkých plechů, trubek atd.)
- Značení je citlivé na podmínky zobrazení (změna barvy a kontrastu vlivem úhlu pohledu)
Intenzivní změna vlastností materiálu zároveň vede ke snížení schopnosti odolávat korozi.
Referenční vzorky vytvořené pomocí systému nanosekundového vláknového laseru. Vzorky typů oceli 1.4301 a 1.4016 po 72 h v 50 °C po testu postřikem 5% roztokem NaCl (slanou vodou). Bez pasivačního kroku. Nastavení laseru: Délka pulzu 200 ns, max. průměrný výkon 20 W.
Použití USP laserů umožňuje překonávat limity
Řešením problémů s korozí i čitelností značení jsou USP lasery. Ultra-Short-Pulse lasery minimalizují tepelné ovlivnění výrobku a změnu v povrchové struktuře vytvářejí metodou LIPSS (Laser Induced Periodic Surface Structure). Velmi krátká doba trvání pulzu omezuje kapalnou fázi značení, tím se omezuje difúze prvků a nedochází proto k oxidaci Cr a Fe na povrchu výrobku ani k změnám povrchové struktury. Struktura je vytvořena v důsledku vysokého špičkového výkonu laseru.
Výhody a nevýhody USP laserů při značení nerezové oceli
Výhody
- Velmi vysoký kontrast značky (extrémně černá značka)
- Nano-struktura značky zvyšuje kontrast zachycením světla
- Široké procesní okno (téměř nezávislé na materiálu a povrchové úpravě, zvyšuje flexibilitu)
- Výrazně lepší odolnost proti korozi
- Značka není citlivá na úhel pohledu, není pozorovatelná změna barvy a kontrastu
- Minimální tepelné namáhání rozšiřuje použitelnost na křehkých dílech (dráty, trubky, implantáty atd.)
Nevýhody
- Počáteční kapitálová investice
Pohled mikroskopem (SEM) na laserové značky vytvořené pomocí pikosekundového laseru. Tmavá značka vzniká kombinací nanorozměrného strukturování povrchu a oxidů.
Korozní chování ps USP laserových značek na SuS
Různé značky vytvořené pomocí pikosekundového laseru po 72 h v 50 °C po testu postřikem 5% roztokem NaCl (slanou vodou). Počáteční pasivace nemá žádný vliv na kontrast značení ani na korozní chování. Pro značení lze použít širokou škálu sad parametrů.
Pro značky vytvořené pomocí pikosekundového laseru není problémem ani pasivace.
Značka UDI snadno přežije proces pasivace (7% Citrisurf 2250, 20 min při 50 °C) i opakovanou sterilizaci v autoklávu (50 cyklů
Pro značení zdravotnických prostředků lze využít kompletní laserové systémy, tedy kompletně dodávané laserové pracovištěm nebo laserové subsystémy. Laserové subsystémy obsahují jen laserový zdroj, procesní laserovou hlavu a další nezbytné komponenty. Hodí se tak pro jednoduchou integraci do větších výrobních linek.
Příklady využití ve výrobě zdravotnických prostředků
Připraveno pro budoucnost
Lasery Coherent Black Marking jsou připraveny pro jedinečnou identifikaci každého zařízení pomocí UID kódů. Kompletní systém může zahrnovat vytváření databází kódů a jejich import do laseru, samotné značení kódů na výrobek a následnou verifikaci vyznačeného kódu včetně archivace protokolu.
Nejen aplikace pro zdravotnické prostředky…
… a nejen nerezová ocel. USP lasery mohou však najít uplatnění nejen ve výrobě zdravotnickcýh prostředkům, ale i tam, kde je třeba precizní značení s minimálním ovlivněním materiálu teplem. USP laserem lze značit také:
- Hliník
- Eloxovaný hliník
- Titan
- Měď
- Mosaz
- Různé polymery (PPSU, PEEK)
Stejný laser i optickou konfiguraci lze také použít i pro značení jiných materiálů, což šetří náklady a zvyšuje využití laseru a jeho efektivitu.
