Kalte Materialbearbeitung mit sehr kurzen Laserpulsen

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Schages GmbH & Co.KG

VdLB Verband deutscher Laseranwender - Blechbearbeitung e.V.

Thermacut GmbH

Rofin-Sinar Laser GmbH

Ein ausgezeichnetes Beispiel dafür ist die Herstellung von medizintechnischen Implantaten (Koronarstents) aus rohrförmigem Halbzeug. Dort wird seit vielen Jahren das Laserschmelzschneiden mit Mikrosekunden-Pulsdauern von lampengepumpten Nd:YAG- oder Faserlasern eingesetzt. Das Entfernen des auf der Rohrinnenseite entstehenden Grates ist bei Stählen oder Kobalt-Chrom-Materialien in einem einfachen Verfahren mit Ultraschall möglich.

Bei filigranen Implantaten entfernt der Ultrakurzpulslaser den Grat

Wesentlich aufwendiger ist die Gratentfernung bei Implantaten aus Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen, die überwiegend durch manuelle mechanische Nacharbeit erfolgt und zum Teil mit hohen Ausschussraten verbunden ist. Bei filigraneren Implantaten, beispielsweise für neurologische Anwendungen, mit Wandstärken von gerade noch 50 µm ist eine mechanische Nachbearbeitung generell nicht mehr möglich. Dort kann nur noch durch die Verwendung von Ultrakurzpulslasern versucht werden, Gratbildung und Wärmeeinflußzone nahezu vollständig zu vermeiden.

Schneiden ohne Veränderungen der Polymerstruktur

Noch deutlicher wird der Ruf nach Ultrakurzpulslasern, wenn man die nächste Generation dieser medizinischen Implantate betrachtet. Nahezu jede Forschungsabteilung großer Medizintechnikfirmen arbeitet an der Entwicklung bioresorbierbarer Werkstoffe, die, wie der Name impliziert, sich nach der Implantation im menschlichen Körper sukzessive auflösen sollen, um somit das Risiko eines Zuwachsens (Stenose) zu verhindern. Derzeit am heißesten diskutierte Materialien sind Kunststoffe aus der Familie der Milch-Glycol-Säure, zum Beispiel PLGA.

Weil die Implantate wie Stents auch hier mit möglichst geringer Materialveränderung in Form geschnitten werden müssen, bietet die klassische Lasertechnik, bestehend aus CO2- oder Festkörperlasern, mit Pulsdauern im Mikro- oder Nanosekundenbereich, nicht den Hauch einer Chance auf Erfolg. Tests mit unterschiedlichen Pulsdauern der Ultrakurzpulslaser an Universitäten und Forschungseinrichtungen haben wieder gezeigt, dass selbst Pulsdauern im ein- bis zweistelligen Picosekundenbereich schon zu intolerablen Veränderungen der Polymerstruktur im Schnittbereich führen.

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