El movimiento lineal es el alma de la medicina

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Los fabricantes de dispositivos biomédicos, médicos y de ciencias de la vida deben buscar continuamente mejoras en tecnologías, flujos de trabajo y procesos avanzados para cumplir con las presiones competitivas y el crecimiento del mercado. Pero el progreso no puede centrarse únicamente en escalar el éxito;También debe garantizar la precisión, confiabilidad y funcionalidad durante la operación, evitando fallas en el uso.

Descuidar mejorar y proteger un componente aparentemente menor de un sistema de movimiento lineal en un proceso puede tener consecuencias que van desde inconvenientes hasta catastróficas. Los fabricantes y usuarios deben permanecer atentos.

Con la debida atención, los sistemas de movimiento lineal de última generación pueden especificarse, diseñarse, instalarse y mantenerse para avanzar y garantizar los beneficios de los equipos biomédicos, médicos y de ciencias de la vida en aplicaciones críticas e incluso para salvar vidas.

resultado

Debido a que el movimiento lineal confiable es una necesidad operativa, los fabricantes y usuarios de equipos deben monitorear todo el proceso para detectar el riesgo relativamente raro de falla en los componentes o sistemas de movimiento lineal. Tales preocupaciones incluyen equipos que van desde la secuenciación de ADN hasta la bioimpresión y la microscopía de fuerza atómica (AFM).

Las apuestas son enormes.

Incluso un tiempo de inactividad relativamente corto, la falla de un solo componente o sistema puede costar a los usuarios del equipo cientos de miles de dólares. Según la ubicación, la gravedad y el tiempo de respuesta de la reparación o el reemplazo, los costos pueden aumentar significativamente.

El riesgo de seguridad humana es el otro tema más importante. Aunque es raro, una falla de diseño o el incumplimiento de las medidas de seguridad operativas pueden provocar cualquier cosa, desde un punto de pellizco hasta una etapa fuera de control, con lesiones por aplastamiento y daños por descargas eléctricas.

Especificaciones y Diseño

La planta de fabricación de Linear Motion cuenta con la certificación ISO para garantizar la coherencia en todos sus procesos clave. Además, la creación cuidadosa de prototipos ayuda a descubrir pasos críticos para mantener el rendimiento y la confiabilidad de un sistema o componente de movimiento terminado. La omisión o la realización incorrecta de muchos pasos pequeños pero críticos en el ensamblaje o las pruebas pueden, en última instancia, provocar fallas en el sistema en el campo.

Muchos fabricantes también tienen objetivos que se traducen en años de servicio confiable antes de actualizar los equipos. Por lo tanto, es importante calcular correctamente la vida útil de los componentes. Dado que los ciclos de trabajo pueden variar de una aplicación a otra, la vida útil de muchos componentes de movimiento lineal se expresa en kilómetros recorridos. Luego, los fabricantes de movimiento lineal deben traducir ese cálculo en varias decisiones sobre el producto.

Por ejemplo, un cable ampliamente utilizado se especifica para más de 10 millones de ciclos de flexión si se mantiene un radio de flexión de 50 mm o más. Sin embargo, si el radio de curvatura no tiene el tamaño adecuado, las partículas que caen del cable o la tensión en el riel del cable o en los conectores pueden causar fallas prematuras en el proceso (especialmente si no se siguen estrictamente los programas de mantenimiento).

Considere personalizar

Las piezas listas para usar juegan un papel vital en el ensamblaje de muchos dispositivos. Por ejemplo, un problema es que los elementos de la plataforma de movimiento lineal en stock pueden no estar diseñados y construidos para funcionar con la combinación exacta de otros componentes y estructuras que el proveedor está ensamblando. Pueden surgir incompatibilidades inesperadas.

La pregunta es: ¿Encontrarán problemas los fabricantes en sus protocolos diarios de diseño, control de calidad e inspección?quizás. Pero no necesariamente.

A menudo, solo los productos personalizados pueden cumplir con los objetivos de rendimiento y requisitos de diseño específicos. Permiten a los fabricantes centrarse en los aspectos del diseño de la plataforma requeridos por la aplicación, específicamente personalizando factores desde la velocidad hasta la aceleración y la estabilidad. Incluso pueden reducir costos al eliminar funciones no deseadas que vienen de serie con las etapas estándar. Aseguran una solución integrada sin incompatibilidades ocultas.

Los proveedores deben buscar en los fabricantes de movimiento lineal un verdadero control de pedidos de «hoja de especificaciones a construcción de prototipo». Esta personalización inteligente es fundamental para predecir y eliminar los defectos del producto, evitar las barreras de integración y prevenir fallas en todo momento.

Especifique un producto con el tamaño, la forma, el recubrimiento o el material exactos que requiere el trabajo. E insista en brindar soluciones que cumplan objetivos únicos como precisión, velocidad, planitud, precarga (aumento de la rigidez al eliminar el juego interno), longevidad, nivel de mantenimiento y precio.

A veces, los materiales más innovadores también pueden ayudar a reducir el riesgo de un diseño personalizado en particular. Por ejemplo, la construcción de fibra de carbono puede optimizar la resistencia estructural, la rigidez y la estabilidad (aunque reduce el peso y el grosor). Al mismo tiempo, los cojinetes cerámicos pueden ser una solución viable a problemas de lubricación específicos.

tratar con cuidado

Surgen riesgos adicionales una vez que los componentes de movimiento lineal para aplicaciones específicas llegan al taller del fabricante del equipo.

Se puede pedir a los fabricantes de movimiento lineal que aborden muchos de los problemas que surgen durante esta etapa intermedia. Por ejemplo, los motores lineales pueden experimentar problemas de unión, donde las bobinas que viajan dentro de la pista del motor rozan contra la pista durante su viaje. Esto puede deberse a problemas de manejo, ya que el impacto puede desalinear ligeramente las bobinas o las pistas. Los sillines, las partes móviles del escenario, pueden golpearse y sufrir distorsiones. Cuando se fabrican herramientas más grandes, es posible agregar tornillos que son demasiado largos, empujando una placa de movimiento lineal hacia la otra, lo que genera el riesgo de rayones y fuerzas impredecibles durante la operación. También es posible desatornillar la bobina de su soporte para permitir el acceso a cables adicionales y luego volver a atornillarla por error.

El riesgo de tales incidentes varía desde una degradación menor en el rendimiento del proceso hasta el desgaste del motor y eventos importantes de tiempo de inactividad. El acabado también merece mucha atención. Las tolerancias deben coincidir en todos los detalles.

En algunos casos, los fabricantes que construyen herramientas para estos procesos pueden adquirir componentes de movimiento lineal construidos para un trazo plano, como 0,0005 pulgadas (12,7 micrones). Pero el fabricante de herramientas luego atornilló el ensamblaje a un ensamblaje más grande con una planitud de solo 0,005 pulgadas (127 micrones). La distorsión escénica que se produce es casi imperceptible. Por ejemplo, esto puede provocar que los cojinetes se atasquen, lo que puede provocar un desgaste prematuro de los mismos, una fuerza adicional en el husillo de bolas o mayores requisitos de potencia del motor lineal, lo que provoca un sobrecalentamiento excesivo y posibles fallas.

conectado a tierra

Asegurarse de que todos los componentes de un sistema de movimiento lineal tengan una conexión eléctrica a tierra adecuada es otra precaución que un fabricante puede tomar para evitar problemas en el futuro. Tal negligencia puede presentar un riesgo de descarga eléctrica para el operador. Pero también puede tener un impacto en el rendimiento del sistema.

Un bucle de tierra retroalimentado a través de la ruta de tierra en el sistema puede hacer que el codificador proporcione lecturas falsas, por lo que el componente solo se mueve 1 mm, pero el controlador registra 100 mm de movimiento. Por ejemplo, si se pasa por alto un descuido, la precisión posicional puede conducir a lecturas erróneas del instrumento, lo que resulta en un análisis inexacto.

Envío e Instalación

La resistencia relativamente baja de los sistemas de movimiento lineal a las cargas de choque se discutió anteriormente. Los puntos de riesgo más significativos ocurren naturalmente en tres períodos:

  • Durante el transporte desde el proveedor de movimiento lineal hasta el fabricante de herramientas del equipo;
  • Durante la llegada del sistema y su incorporación a la instalación herramienta;y
  • Durante el transporte de componentes de equipos terminados al taller de artesanía e instalación.

Un proveedor confiable y experimentado de movimiento lineal puede reducir significativamente la posibilidad de daños por impacto en la primera etapa. Los expertos en proveedores pueden identificar las limitaciones de espacio de fabricación con anticipación, por lo que no diseñan plataformas que sean demasiado grandes o pesadas para ensamblarlas fácilmente en una sala limpia o en un taller de fabricación. También pueden planificar el uso de equipos de transporte (grúas, carros, etc.) para que la plataforma pueda transportarse de manera segura desde la caja hasta la herramienta, minimizando el riesgo de lesiones a las personas en el sitio y el potencial de impactos dañinos.

Finalmente, durante la instalación, el sistema de movimiento lineal o las partes relevantes de la herramienta pueden equiparse con las medidas de aislamiento pasivo necesarias (como patas o almohadillas elásticas) o amortiguadores de aislamiento activo (sistemas de bolsas de aire ajustadas por sensor) para reducir la posibilidad de un seguimiento excesivo. operaciones de reacondicionamiento Golpes o vibraciones durante el proceso.

en sala limpia

Para las Fases 1 y 2, los proveedores de movimiento lineal deben seguir las mejores prácticas para construir sistemas de embalaje y embolsado de envío. Por ejemplo, un proveedor líder empaqueta el sistema en dos bolsas, una para usar en un entorno de nitrógeno y la segunda para enviarlo en una sala limpia. Luego proporcionan aparejos y carros especiales para transferencias de transporte delicadas.

En la tercera etapa, si el sistema se coloca sobre el conjunto de herramientas desde arriba, la grúa del fabricante de herramientas puede ser suficiente. Sin embargo, si se requiere una operación de carga lateral más desafiante, el proveedor ofrece cajas de cámara especializadas que se pueden atornillar al costado de la herramienta hasta que se complete la instalación.

lubricante

Aunque los sistemas de movimiento lineal normalmente funcionan sin problemas ni atención adicional, una pequeña cantidad de mantenimiento regular siempre es fundamental. Aquí hay tres claves para un mantenimiento efectivo: lubricar, lubricar y lubricar.

Cada proveedor de sistemas de movimiento lineal envía su producto en un ciclo de servicio de relubricación específico. Sin embargo, así es la naturaleza humana, y muchos problemas pueden atribuirse a simples fallas por no seguir el ciclo recomendado. Sin la lubricación necesaria, el estrés por fricción puede aumentar y, en última instancia, provocar eventos extremadamente desfavorables, como el tiempo de inactividad o el desgaste del motor.

Otros problemas de lubricación incluyen la falla prematura de los cojinetes, lo que resulta en una degradación del rendimiento, como la rectitud, la planitud, el cabeceo, el balanceo y la guiñada.

Además, no todas las grasas para vacío son iguales. Diferentes sistemas pueden requerir diferentes formulaciones, como las que venden Klüber, Barrierta y Krytox.

Es muy importante usar solo la grasa correcta en cada máquina. Nunca mezcle aceites o grasas incompatibles. Esto incluye el uso de diferentes grasas al realizar el mantenimiento de la máquina de un ciclo al siguiente. Esto cambiará la viscosidad deseada, lo que a menudo dará como resultado la acumulación de material gelatinoso similar al cemento, que es la situación menos deseable en equipos delicados. Si el material también incluye partículas de cables demasiado doblados, transportadores de cables o incluso de otros lugares, las fallas de las vías a menudo pueden ocurrir muy rápidamente.

Hoja de ruta de rendimiento

En respuesta a las necesidades de los fabricantes de equipos, los fabricantes de equipos de movimiento lineal se esfuerzan constantemente por superar los límites del rendimiento. Pero primero, deben asegurarse de que cualquier mejora no aumente inadvertidamente el riesgo de falla del movimiento lineal.

Un buen proveedor de movimiento lineal proporcionará una «hoja de ruta de rendimiento» que destaque los elementos del sistema que están diseñados no solo para cumplir con los requisitos actuales, sino también para tener capacidades de rendimiento para el uso de la próxima generación. Este compromiso es particularmente importante para la fabricación de tecnologías biomédicas, médicas y de ciencias de la vida avanzadas.

Los sistemas de procesos de movimiento lineal pueden no ser el elemento más destacado de los equipos tecnológicos de última generación, ni la principal preocupación de la mayoría de los usuarios. Pero su fracaso podría tener graves consecuencias para todos los involucrados. Afortunadamente, la atención adecuada al diseño, la instalación, la operación y el mantenimiento pueden garantizar que los sistemas de movimiento lineal desempeñen un papel vital en el funcionamiento exitoso continuo y crítico, y que potencialmente puede salvar vidas, de los sistemas médicos, biomédicos y de ciencias de la vida de última generación. equipo efecto

mario devincentis es un gerente de ingenieria Schneeberg Tiene una sólida reputación en tecnología lineal y cuenta con 30 años de experiencia en desarrollo de sistemas, fabricación de sistemas e ingeniería de aplicaciones para identificar oportunidades y optimizar procesos.

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