堅韌線材，智能支架： ZEISS EVO 掃描電子顯微鏡助力新式醫(yī)用線材技術發(fā)展

位于德國波鴻的Ingpuls GmbH最初在要求嚴苛的汽車行業(yè)開展形狀記憶合金（SMA）相關業(yè)務 —— 全球僅有少數(shù)幾家公司能在該領域立足。自 2022 年起，Ingpuls GmbH將其專業(yè)技術應用于支架用超薄鎳鈦合金線材的生產(chǎn)。在德國，每年有超過 30 萬個支架被植入患者體內，用于支撐狹窄或堵塞的血管，確保心肌能持續(xù)獲得氧氣供應。為大幅降低血管再狹窄（即血管再次變窄）的風險，新式支架設計采用薄壁、柔性結構，并涂覆藥物涂層。Ingpuls正在推進一項突破性構想，例如生產(chǎn)直徑僅 20 微米的超細線材。

鎳鈦合金：確保擴張與恒定支撐力

支架研發(fā)領域的一項技術突破，是采用鎳鈦合金（Nitinol）材料。鎳鈦合金以超彈性和熱致形狀記憶特性而聞名，這些特性使其能在血管內實現(xiàn)擴張，并對血管壁施加恒定壓力。此外，鎳鈦合金還具備高生物相容性、耐腐蝕性和優(yōu)異的機械耐久性，是理想的醫(yī)用材料。 Ingpuls聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事總經(jīng)理Dr. André Kortmann表示：“我們擁有深厚的基礎理論知識和工藝技術積累，在形狀記憶合金產(chǎn)品研發(fā)方面也有著大量創(chuàng)意構想。"從熔融后的鑄錠（即熔融合金產(chǎn)物）到制成直徑 75 微米的線材，整個生產(chǎn)過程需要 2 至 4 周時間。

從汽車到醫(yī)療技術領域

盡管形狀記憶合金主要應用于醫(yī)療領域，但Ingpuls最初將業(yè)務重心放在了汽車行業(yè)。 “醫(yī)療技術領域被市值數(shù)十億美元的大集團主導，作為一家初創(chuàng)企業(yè)，直接進入該市場會非常冒險。" 因此，Ingpuls選擇首先專注于汽車領域的應用 —— 這是一個 “大多數(shù)制造商都謹慎涉足" 的細分市場。與人體不同，汽車制造會面臨ji端的溫度波動。為避免形狀記憶合金出現(xiàn)不受控的激活現(xiàn)象，合金材料本身及生產(chǎn)工藝都必須根據(jù)這些ji端條件進行精準調整，而這需要深厚的材料知識和生產(chǎn)技術儲備。換句話說：能在汽車領域站穩(wěn)腳跟，便能勝任醫(yī)療領域的需求。Ingpuls的業(yè)務拓展順理成章。應某客戶需求，該公司研發(fā)了一種用于醫(yī)療器械的線材，當時并未意識到這款線材后續(xù)會被用于支架測試。測試結果超出預期：“在使用壽命測試中，采用我們材料制成的支架持續(xù)時間最長，" Kortmann說道。這一結果證明，Ingpuls GmbH有能力在大集團主導的市場中競爭。如今，該公司不僅生產(chǎn)支架用線材，還生產(chǎn)可加工成支架的管材，以及基于鎳鈦合金的牙科工具（如根管銼）。

歷經(jīng)數(shù)十道工序，打造超薄線材

鎳鈦合金線材的質量和獨特性能，在很大程度上取決于鎳和鈦的精確配比 —— 這一配比決定了線材的形狀記憶特性和超彈性表現(xiàn)?？铺芈鼜娬{：“熔融合金的質量，對最終產(chǎn)品的成功起到了約一半的作用。"

后續(xù)的工藝流程也同樣重要，其中包括交替進行的變形處理和熱處理步驟。即使與規(guī)定參數(shù)存在微小偏差，也可能影響線材的功能，導致材料脆化，或改變其形狀記憶效應。此外，必須嚴格避免雜質混入，因為雜質會顯著降低材料性能。從熔爐熔融到制成超薄線材，需歷經(jīng) 100 多道工序。

Ingpuls 將掃描電子顯微鏡

用于質量保障、產(chǎn)品研發(fā)和工藝優(yōu)化

由于線材直徑的微小差異都可能影響支架性能，因此生產(chǎn)過程對精度要求高，相應的生產(chǎn)工藝也十分復雜：從合金熔融到數(shù)十道冷熱變形工序，總共需要 100 多道加工步驟。從鑄錠（熔融合金產(chǎn)物）加工成直徑 75 微米的線材，需耗時 2 至 4 周。為確保最高質量和工藝穩(wěn)定性，Ingpuls 使用蔡司 EVO 掃描電子顯微鏡進行定期檢測。Kortmann強調了電鏡的關鍵作用：“只有借助蔡司 EVO，我們才能驗證線材的質量。"

掃描電子顯微鏡：鎳鈦合金線材的質量保障

借助蔡司 EVO 掃描電子顯微鏡，鎳鈦合金的微觀結構可清晰呈現(xiàn)，同時還能對表面質量進行詳細分析：即便是微裂紋這類極其微小的缺陷，也可能影響材料的使用壽命，因此高分辨率成像至關重要。質量工程師（Ali El-Toufaili）表示：“通過將表面放大 1000 至 2000 倍，我們甚至能檢測到最細微的瑕疵。"

除了觀察微觀結構和表面質量，蔡司 EVO 還能實現(xiàn)針對性的材料分析。利用能量色散 X 射線光譜儀（EDX），可檢測出材料中的雜質。電鏡在工藝優(yōu)化方面也發(fā)揮著重要作用：通過分析熱處理、變形、模具及表面處理等環(huán)節(jié)對材料結構的影響，工程師能對制造工藝進行精細調整。

Kortmann表示，如果沒有蔡司 EVO，“我們就會像在黑暗中摸索，無法快速、精準地開展工作" Ingpuls的三位創(chuàng)始人很快便達成共識。 在設備選擇上絕不妥協(xié)，Kortmann堅定地說：“如果當初沒有選擇蔡司 EVO，我們或許會找到一個能滿足 80% 需求的解決方案，但剩下 20% 的缺憾，日后必定會讓我們倍感困擾。"

蔡司 EVO：可靠、易用、面向未來

質量工程師Ali El-Toufaili也對選擇蔡司 EVO 這一決定表示認可，他將這款設備形容為 “高duan必選"。 通過屏幕，他能實時觀察樣品與探測器的距離 ——“這讓我信心十足。" 此外，設備內置的安全設置（可設定最小距離以避免碰撞）也深受圖法伊利及其團隊的認可。

另一大優(yōu)勢在于其直觀、易用的操作界面。這位質量工程師表示：“經(jīng)過蔡司的簡短培訓后，我就能熟練操作這款設備了。" 該設備的一大特色優(yōu)勢是可自定義的用戶界面：快捷功能鍵能讓重復性操作效率更高。圖法伊利還提到，設備檢測結果的解讀也十分簡便。

“通過將表面放大 1000 至 2000 倍，我們甚至能觀察到最細微的瑕疵。" 質量工程師Ali El-Toufaili。 鎳鈦合金線材的質量和獨特性能，在很大程度上取決于鎳和鈦的精確配比，而這一配比決定了線材的形狀記憶特性和超彈性表現(xiàn)。

為確保最高質量和工藝可靠性，我們使用蔡司 EVO 掃描電子顯微鏡進行定期檢測。

Ingpuls將掃描電子顯微鏡用于質量控制、產(chǎn)品研發(fā)和工藝優(yōu)化。每周，圖法伊利及其同事都會對從 10000 多米長直徑 75 微米線材中提取的材料樣本進行分析。該設備在斷口表面分析中也“借助它，我們能找出失效原因，并據(jù)此優(yōu)化生產(chǎn)工藝。"

目前，Ingpuls 已擁有 75 名員工，公司制定了宏偉的發(fā)展規(guī)劃，正全力為醫(yī)療和汽車行業(yè)研發(fā)更多創(chuàng)新解決方案。對Kortmann而言，選擇蔡司 EVO 也是一項著眼未來的決策：“蔡司掃描電子顯微鏡為我們節(jié)省了寶貴時間，也增強了客戶對我們的信任 —— 而這是無價的。"