Ingpuls GmbH, có trụ sở tại Bochum, Đức, ban đầu hoạt động kinh doanh liên quan đến hợp kim bộ nhớ hình dạng (SMA) trong ngành công nghiệp ô tô đòi hỏi khắt khe - một lĩnh vực mà chỉ một số ít các công ty trên toàn thế giới có thể đứng vững. Từ năm 2022, Ingpuls GmbH đã áp dụng chuyên môn của mình để sản xuất dây hợp kim niken-titan siêu mỏng cho giá đỡ. Tại Đức, hơn 300.000 stent được cấy vào cơ thể bệnh nhân mỗi năm để hỗ trợ các mạch máu hẹp hoặc bị tắc và đảm bảo cơ tim tiếp cận liên tục với nguồn cung cấp oxy. Để giảm đáng kể nguy cơ thu hẹp các mạch máu (tức là các mạch máu thu hẹp trở lại), stent mới được thiết kế với một bức tường mỏng, cấu trúc linh hoạt và được phủ một lớp thuốc. Ingpuls đang thúc đẩy một ý tưởng đột phá, chẳng hạn như sản xuất dây siêu mịn có đường kính chỉ 20 micron.

Hợp kim niken-titan: Đảm bảoMở rộng và hỗ trợ liên tục

Một bước đột phá công nghệ trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển khung là việc sử dụng vật liệu hợp kim niken-titan (Nitinol). Hợp kim niken-titanium được biết đến với các đặc tính bộ nhớ hình dạng siêu đàn hồi và nhiệt cho phép nó mở rộng bên trong mạch máu và gây áp lực liên tục lên thành mạch máu. Ngoài ra, với khả năng tương thích sinh học cao, khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học tuyệt vời, hợp kim niken-titan là vật liệu y tế lý tưởng. Tiến sĩ André Kortmann, đồng sáng lập và giám đốc điều hành của Ingpuls, cho biết: "Chúng tôi có kiến thức lý thuyết cơ bản sâu sắc và tích lũy công nghệ xử lý và có rất nhiều ý tưởng sáng tạo trong nghiên cứu và phát triển các sản phẩm hợp kim bộ nhớ hình dạng". Toàn bộ quá trình sản xuất mất từ 2 đến 4 tuần, từ phôi sau khi tan chảy, tức là các sản phẩm hợp kim nóng chảy, để tạo thành dây có đường kính 75 micron.

Từ ô tô đến công nghệ y tế

Mặc dù các hợp kim bộ nhớ hình dạng được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực y tế, Ingpuls ban đầu tập trung kinh doanh vào ngành công nghiệp ô tô. "Lĩnh vực công nghệ y tế bị chi phối bởi các tập đoàn lớn trị giá hàng tỷ đô la vốn hóa thị trường và là một công ty khởi nghiệp, việc tham gia trực tiếp vào thị trường đó có thể rất mạo hiểm." Vì vậy, Ingpuls đã chọn tập trung đầu tiên vào các ứng dụng trong lĩnh vực ô tô - một phân khúc mà "hầu hết các nhà sản xuất đều tham gia một cách thận trọng". Không giống như cơ thể con người, sản xuất ô tô sẽ phải đối mặt với Ji.đầuNhiệt độ dao động. Để tránh hiện tượng kích hoạt không kiểm soát của hợp kim bộ nhớ hình dạng, bản thân vật liệu hợp kim và quy trình sản xuất phải tuân theoJiđầuĐiều kiện tiến hành điều chỉnh chính xác, mà điều này đòi hỏi kiến thức vật liệu sâu sắc và dự trữ kỹ thuật sản xuất. Nói cách khác: có thể đứng vững trong lĩnh vực ô tô, thì có thể đáp ứng nhu cầu của lĩnh vực y tế. Việc mở rộng kinh doanh của Ingpuls là hợp lý. Để đáp ứng nhu cầu của khách hàng, công ty đã phát triển một loại dây cho các thiết bị y tế mà không nhận ra rằng sau này sẽ được sử dụng để kiểm tra giá đỡ. Kết quả thử nghiệm vượt quá mong đợi: "Giá đỡ được làm từ vật liệu của chúng tôi kéo dài nhất trong thử nghiệm vòng đời dịch vụ", Kortmann nói. Kết quả này chứng tỏ Ingpuls GmbH có khả năng cạnh tranh trong các thị trường do các tập đoàn lớn thống trị. Ngày nay, công ty không chỉ sản xuất dây cho niềng răng, mà còn sản xuất các ống có thể được xử lý thành niềng răng, cũng như các dụng cụ nha khoa dựa trên hợp kim niken-titanium (như tệp gốc).

Trải qua hàng chục quy trình để tạo ra dây siêu mỏng

Chất lượng và tính chất độc đáo của dây hợp kim niken-titan phụ thuộc rất nhiều vào tỷ lệ chính xác của niken và titan - tỷ lệ này xác định các đặc tính bộ nhớ hình dạng và hiệu suất siêu đàn hồi của dây. Kotman nhấn mạnh: "Chất lượng của hợp kim nóng chảy đóng vai trò khoảng một nửa trong sự thành công của sản phẩm cuối cùng."

Các quy trình xử lý tiếp theo cũng quan trọng không kém, bao gồm các bước xử lý biến dạng và xử lý nhiệt xen kẽ. Ngay cả những sai lệch nhỏ so với các thông số quy định cũng có thể ảnh hưởng đến chức năng của dây, khiến vật liệu trở nên giòn hoặc thay đổi hiệu ứng bộ nhớ hình dạng của nó. Ngoài ra, pha trộn các tạp chất phải được tránh nghiêm ngặt vì các tạp chất có thể làm giảm đáng kể tính chất của vật liệu. Từ nung chảy đến làm thành vật liệu sợi siêu mỏng, cần trải qua hơn 100 công đoạn.

Ingpuls sẽ quét kính hiển vi điện tử

Để đảm bảo chất lượng, R&D sản phẩm và tối ưu hóa quy trình

Vì sự khác biệt nhỏ trong đường kính dây có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của khung, quá trình sản xuất đòi hỏi độ chính xáccaoQuá trình sản xuất tương ứng cũng rất phức tạp: từ nóng chảy hợp kim đến hàng chục quy trình biến dạng nóng và lạnh, tổng cộng cần hơn 100 bước xử lý. Việc gia công từ phôi (sản phẩm hợp kim nóng chảy) thành dây có đường kính 75 micron mất từ 2 đến 4 tuần. Để đảm bảo chất lượng cao nhất và sự ổn định của quy trình, Ingpuls sử dụng kính hiển vi điện tử Zeiss EVO Scan để kiểm tra thường xuyên. Kortmann nhấn mạnh vai trò quan trọng của gương điện: "Chỉ với sự trợ giúp của Zeiss EVO, chúng tôi mới có thể xác minh chất lượng của dây."

Kính hiển vi điện tử quét Đảm bảo chất lượng dây hợp kim niken-titan

Với kính hiển vi điện tử Zeiss EVO Scan, cấu trúc vi mô của hợp kim niken-titan được thể hiện rõ ràng trong khi phân tích chi tiết chất lượng bề mặt: ngay cả những khiếm khuyết cực kỳ nhỏ như microcrack cũng có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của vật liệu, vì vậy hình ảnh có độ phân giải cao là rất quan trọng. Ali El Toufaili, một kỹ sư về chất lượng, cho biết: "Bằng cách phóng to bề mặt từ 1.000 đến 2.000 lần, chúng tôi có thể phát hiện ngay cả những khiếm khuyết nhỏ nhất".

Ngoài việc quan sát cấu trúc vi mô và chất lượng bề mặt, Zeiss EVO cho phép phân tích vật liệu mục tiêu. Sử dụng máy quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDX), tạp chất trong vật liệu có thể được phát hiện. Gương điện cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình: bằng cách phân tích ảnh hưởng của xử lý nhiệt, biến dạng, khuôn và xử lý bề mặt đối với cấu trúc vật liệu, các kỹ sư có thể điều chỉnh quy trình sản xuất một cách tinh tế.

Kortmann nói rằng nếu không có Zeiss EVO, "chúng tôi sẽ giống như mò mẫm trong bóng tối và không thể làm việc nhanh chóng và chính xác" và ba người sáng lập Ingpuls nhanh chóng đồng ý. Không thỏa hiệp về lựa chọn thiết bị, Kortmann nói chắc chắn: "Nếu chúng tôi không chọn Zeiss EVO, chúng tôi có thể tìm thấy một giải pháp đáp ứng 80% nhu cầu của mình, nhưng 20% còn lại chắc chắn sẽ làm phiền chúng tôi trong tương lai." ”

Zeiss EVO: Đáng tin cậy, dễ sử dụng và hướng tới tương lai

Kỹ sư chất lượng Ali El-Toufaili cũng tán thành quyết định chọn Zeiss EVO, mô tả thiết bị này là "高duanNhất định phải chọn. Thông qua màn hình, anh ta có thể quan sát khoảng cách giữa mẫu và máy dò trong thời gian thực - "điều này khiến tôi tự tin." Ngoài ra, cài đặt an toàn tích hợp của thiết bị (có thể đặt khoảng cách tối thiểu để tránh va chạm) cũng được Tufaili và nhóm của ông công nhận.

Một lợi thế lớn khác là giao diện hoạt động trực quan, dễ sử dụng. "Sau khi được đào tạo ngắn gọn với Zeiss, tôi đã có thể vận hành thành thạo thiết bị này", kỹ sư chất lượng cho biết, một trong những ưu điểm lớn của thiết bị là giao diện người dùng có thể tùy chỉnh: các phím chức năng nhanh cho phép thao tác lặp đi lặp lại hiệu quả hơn. Đồ Pháp Y Lợi còn nhắc tới, kết quả kiểm tra thiết bị cũng thập phần đơn giản.

"Bằng cách phóng to bề mặt từ 1.000 đến 2.000 lần, chúng tôi có thể quan sát ngay cả những khiếm khuyết nhỏ nhất", Ali El Toufaili, kỹ sư chất lượng cho biết. Chất lượng và tính chất độc đáo của dây hợp kim niken-titan phụ thuộc rất nhiều vào tỷ lệ chính xác của niken và titan, và tỷ lệ này xác định các đặc tính bộ nhớ hình dạng và hiệu suất siêu đàn hồi của dây.

Để đảm bảo chất lượng cao nhất và độ tin cậy của quy trình, chúng tôi sử dụng kính hiển vi điện tử Zeiss EVO Scan để kiểm tra thường xuyên.

Ingpuls sử dụng kính hiển vi điện tử quét để kiểm soát chất lượng, nghiên cứu và phát triển sản phẩm và tối ưu hóa quy trình. Mỗi tuần, Tufaili và các đồng nghiệp tiến hành phân tích các mẫu vật liệu lấy từ hơn 10.000 mét đường kính 75 micron dây. Thiết bị này cũng được phân tích trong phân tích bề mặt của vết nứt "với sự trợ giúp của nó, chúng tôi có thể tìm ra nguyên nhân của sự cố và tối ưu hóa quy trình sản xuất cho phù hợp."

Hiện tại, Ingpuls đã có 75 nhân viên, công ty đã có kế hoạch phát triển lớn và đang nỗ lực hết mình để phát triển các giải pháp sáng tạo hơn cho ngành y tế và ô tô. Đối với Kortmann, việc lựa chọn Zeiss EVO cũng là một quyết định hướng tới tương lai: "Kính hiển vi điện tử Zeiss Scan giúp chúng tôi tiết kiệm thời gian quý báu và củng cố niềm tin của khách hàng đối với chúng tôi - và điều đó là vô giá."