Los fabricantes de equipos para las ciencias de la vida, médicos y biomédicos deben buscar constantemente mejoras en tecnología avanzada, flujos de trabajo y procesos para afrontar la presión competitiva y el crecimiento del mercado. Sin embargo, el progreso no solo debe centrarse en ampliar el éxito; también debe garantizar la precisión, la fiabilidad y la funcionalidad durante la operación, evitando así fallos durante el uso.

Descuidar las mejoras y salvaguardias en un componente aparentemente menor de los sistemas de movimiento lineal en proceso puede tener consecuencias que van desde inconvenientes hasta catastróficas. Tanto los fabricantes como los usuarios deben mantenerse alerta.

Con el enfoque adecuado, se pueden especificar, diseñar, instalar y mantener sistemas de movimiento lineal de próxima generación para avanzar y garantizar los beneficios de los equipos médicos, biomédicos y de ciencias de la vida en aplicaciones vitales e incluso que salvan vidas.

Consecuencias

Dado que el movimiento lineal confiable es una necesidad operativa, los fabricantes y usuarios de equipos deben monitorear incluso los riesgos de falla relativamente raros en los componentes o sistemas de movimiento lineal durante todo el proceso. Esta preocupación abarca equipos que abarcan desde la secuenciación de ADN hasta la bioimpresión y los microscopios de fuerza atómica (AFM).

Lo que está en juego es enorme.

La falla de una sola pieza o sistema puede costar a los usuarios de equipos cientos de miles de dólares, incluso por una interrupción relativamente breve. Dependiendo de la ubicación, la gravedad y el tiempo de respuesta para la reparación o el reemplazo, los costos podrían ascender considerablemente.

El riesgo para la seguridad del personal es otra preocupación primordial. Si bien son poco frecuentes, las fallas de diseño o el incumplimiento de las medidas de seguridad operativas pueden provocar desde puntos de atrapamiento hasta etapas descontroladas, además de causar daños que van desde lesiones por aplastamiento hasta descargas eléctricas.

Especificación y diseño

Las instalaciones de fabricación de movimiento lineal cuentan con la certificación ISO completa para garantizar la consistencia en todos sus procesos clave. Además, la meticulosa construcción de prototipos ayuda a descubrir los pasos clave para mantener el rendimiento y la fiabilidad del componente o sistema de movimiento terminado. La omisión o la ejecución incorrecta de alguno de los numerosos pasos pequeños y cruciales del ensamblaje o las pruebas podría provocar un fallo del sistema en la práctica.

Muchos fabricantes también establecen objetivos que se traducen en muchos años de servicio confiable antes de actualizar el equipo. Por lo tanto, es importante calcular correctamente la vida útil de los componentes. Dado que los ciclos de trabajo pueden variar según la aplicación, la vida útil se expresa en kilómetros recorridos para muchos componentes de movimiento lineal. El fabricante de movimiento lineal debe luego traducir este cálculo en diversas decisiones sobre el producto.

Por ejemplo, un cable de uso común especifica más de 10 millones de ciclos de flexión si se mantiene un radio de curvatura de 50 mm o superior. Sin embargo, si el radio de curvatura no es el correcto, la caída de partículas del cable o la tensión en las guías o conectores del cable podrían causar un fallo prematuro en el proceso (especialmente si no se cumplen estrictamente los programas de mantenimiento).

Considere la personalización

Las piezas estándar desempeñan un papel fundamental en muchos ensamblajes de equipos. Una preocupación, por ejemplo, es que un elemento de plataforma de movimiento lineal de serie no haya sido diseñado ni construido para funcionar con la combinación precisa de otros componentes y estructuras que ensambla el proveedor. Pueden surgir incompatibilidades inesperadas.

La pregunta es: ¿Un fabricante detectará problemas durante sus protocolos rutinarios de diseño, control de calidad e inspección? Probablemente. Pero no con certeza.

A menudo, solo las ofertas personalizadas pueden cumplir con los objetivos de rendimiento y requisitos de diseño específicos. Permiten al fabricante centrarse en los aspectos de diseño de la etapa que requiere la aplicación, adaptando específicamente factores como la velocidad, la aceleración y la estabilidad. Incluso pueden reducir costos al eliminar características innecesarias que vienen de serie con una etapa estándar. Además, garantizan una solución integrada sin incompatibilidades ocultas.

Los proveedores deben buscar un verdadero control de sus pedidos, desde la hoja de especificaciones hasta la fabricación del prototipo, por parte del fabricante de movimiento lineal. Esta personalización inteligente es vital para anticipar y eliminar las deficiencias del producto, evitar obstáculos en la integración y prevenir fallos durante todo el proceso.

Especifique productos con el tamaño, la forma, el recubrimiento o el material precisos que requiere el trabajo. Insista en soluciones que cumplan con los objetivos específicos de precisión, velocidad, planitud, precarga (para aumentar la rigidez eliminando holguras internas), vida útil, niveles de mantenimiento y precio.

En ocasiones, el uso de materiales más innovadores también puede ayudar a reducir los riesgos en diseños personalizados específicos. Por ejemplo, la construcción con fibra de carbono puede optimizar la resistencia estructural, la rigidez y la estabilidad (a pesar de su menor peso y grosor). Al mismo tiempo, los rodamientos cerámicos pueden ser una solución viable para problemas específicos de lubricación.

Tratar con cuidado

Una vez que un componente de movimiento lineal destinado a una aplicación específica llega a la planta del fabricante del equipo, pueden surgir otros riesgos.

Los fabricantes de sistemas de movimiento lineal pueden verse obligados a resolver diversos problemas que surgen en esta etapa intermedia. Por ejemplo, un motor lineal puede presentar un problema de atascamiento, donde la bobina que se desplaza dentro de la pista del motor roza contra la pista durante su recorrido. Esto podría deberse a un problema de manipulación debido a sacudidas que desalinean ligeramente la bobina o la pista. Es posible que el soporte (el segmento de la plataforma móvil) sufra golpes y distorsión. Al construir la herramienta más grande, se pueden añadir tornillos demasiado largos que atraviesan una placa de movimiento lineal y la introducen en otra, causando arañazos y el riesgo de fuerzas impredecibles durante el funcionamiento. También es posible que una bobina se desatornille de su soporte para acceder a un cable adicional y luego se vuelva a atornillar incorrectamente.

Estos accidentes conllevan riesgos que van desde una ligera degradación del rendimiento durante el proceso hasta la quema de motores y paradas importantes. La preparación de la superficie también requiere mucha atención. Las tolerancias deben coincidir en todos los detalles.

En algunos casos, un fabricante que fabrica herramientas para estos procesos puede suministrar un componente de movimiento lineal diseñado para una planitud de recorrido, por ejemplo, de 0,0005 pulgadas. Sin embargo, el fabricante de herramientas atornilla dicho componente a un conjunto mayor con una planitud de tan solo 0,005 pulgadas. La torsión resultante de la platina puede ser prácticamente imperceptible. Por ejemplo, esto puede provocar el atascamiento de los rodamientos, lo que resulta en un desgaste prematuro de los mismos, fuerzas adicionales sobre el husillo de bolas o mayores requisitos de potencia de los motores lineales, lo que resulta en un sobrecalentamiento excesivo y un posible fallo.

Conéctate a tierra

Asegurarse de que todos los componentes del sistema de movimiento lineal cuenten con una conexión a tierra adecuada es otra precaución que los fabricantes pueden tomar para prevenir problemas futuros. Un descuido como este podría resultar en riesgo de descarga eléctrica para los operadores. Además, puede afectar el rendimiento del sistema.

Un bucle de tierra en el sistema que retroalimenta la trayectoria de tierra podría inducir lecturas falsas en el codificador, de modo que un componente solo recorra 1 mm, pero el controlador registre un recorrido de 100 mm. Si se omite esta supervisión, por ejemplo, la precisión posicional puede generar errores en las lecturas de los instrumentos, lo que resulta en un análisis inexacto.

Transporte e instalación

La resistencia relativamente baja de los sistemas de movimiento lineal a las cargas de impacto ya se mencionó. Los puntos de mayor riesgo se presentan naturalmente en tres períodos:

• Durante el transporte desde el proveedor de movimiento lineal hasta el fabricante de herramientas para equipos;
• Durante la llegada e incorporación del sistema a la herramienta del equipo;
• Durante el transporte del equipo terminado hasta la planta de proceso y su instalación.

Un proveedor de movimiento lineal confiable y con experiencia puede reducir significativamente la probabilidad de daños por impacto durante la primera fase. Los expertos del proveedor pueden determinar con antelación las limitaciones de espacio de fabricación, de modo que no diseñen una plataforma demasiado grande o pesada para su fácil montaje en una sala blanca o planta de fabricación. También pueden planificar el uso de equipos de transporte (grúas, plataformas rodantes, etc.) para que la plataforma se pueda transportar de forma segura desde la caja hasta la herramienta, minimizando así el riesgo de lesiones al personal en la planta, así como la posibilidad de impactos dañinos.

Finalmente, durante la instalación, el sistema de movimiento lineal o la parte relevante de la herramienta se pueden equipar con las medidas de aislamiento pasivo necesarias (como patas o almohadillas de elastómero) o amortiguadores de aislamiento activo (sistemas de bolsas de aire ajustados por sensor) para reducir la posibilidad de golpes o vibraciones excesivos durante operaciones posteriores.

En la sala limpia

Tanto para la primera como para la segunda fase, el proveedor de movimiento lineal debe seguir las mejores prácticas en la construcción de cajas de transporte y sistemas de embolsado. Por ejemplo, un proveedor líder envuelve el sistema en dos bolsas, una aplicada en atmósfera de nitrógeno y la segunda en una sala limpia, para su transporte. Posteriormente, proporciona aparejos y carros especiales para transferencias delicadas.

En la tercera fase, 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 maniobra de carga lateral más compleja, el proveedor proporciona una caja de cámara especializada, que puede atornillarse al lateral de la herramienta hasta que se complete el montaje.

Lubricación

Aunque los sistemas de movimiento lineal suelen funcionar ciclo tras ciclo sin problemas ni necesidad de atención adicional, un mantenimiento regular mínimo siempre es fundamental. Tres claves para un mantenimiento eficaz son: lubricación, lubricación y lubricación.

Todos los proveedores de sistemas de movimiento lineal entregan sus productos con un ciclo de relubricación específico. Sin embargo, como es natural, muchos problemas se deben a simples fallos en el seguimiento de dicho ciclo. Sin la lubricación necesaria, las tensiones de fricción se acumulan y, con el tiempo, causan problemas extremadamente indeseables, como paradas o quemaduras del motor.

Otros problemas de lubricación incluyen fallas prematuras de los cojinetes que resultan en reducciones en el rendimiento, como rectitud, planitud, inclinación, balanceo y guiñada.

Es importante usar solo la grasa correcta en cada máquina. Tenga mucho cuidado de no mezclar aceites o grasas incompatibles. Esto incluye usar diferentes grasas al realizar el mantenimiento de una máquina entre ciclos. Esto cambiará la viscosidad requerida, lo que a menudo resulta en la acumulación de un material gomoso y cementoso, lo cual es indeseable en equipos delicados. Si el material también contiene partículas de un cable demasiado doblado, un portacables o incluso de otro lugar, generalmente se producirá una falla rápida del riel.

Hoja de ruta de rendimiento

En respuesta a las demandas de los fabricantes de equipos, los fabricantes de equipos de movimiento lineal trabajan continuamente para mejorar el rendimiento. Sin embargo, primero deben asegurarse de que ninguna mejora aumente inadvertidamente el riesgo de fallos en el movimiento lineal.

Un buen proveedor de movimiento lineal proporcionará una hoja de ruta de rendimiento que destaque los elementos del sistema que pueden diseñarse no solo para los requisitos actuales, sino también con la capacidad de rendimiento para su uso en la próxima generación. Este compromiso es especialmente crucial en la fabricación de tecnología avanzada para las ciencias de la vida, la medicina y la biomedicina.

Los sistemas de proceso de movimiento lineal pueden no ser los elementos más destacados en la mayoría de los equipos de tecnología avanzada, ni suelen ser una preocupación prioritaria para la mayoría de los usuarios. Sin embargo, su fallo puede tener graves consecuencias para todos los involucrados. Afortunadamente, una atención adecuada al diseño, la instalación, la operación y el mantenimiento puede garantizar que los sistemas de movimiento lineal desempeñen un papel vital en el funcionamiento continuo, crítico e incluso vital, de los equipos más avanzados de ciencias de la vida, médicos y biomédicos.