Los fabricantes de equipos de ciencias biológicas, médicos y biomédicos deben buscar constantemente mejoras en tecnología, flujos de trabajo y procesos avanzados para lograr presiones competitivas y crecimiento del mercado. Pero el progreso no puede centrarse únicamente en ampliar el éxito; también debe garantizar precisión, confiabilidad y funcionalidad durante la operación: la prevención de fallas en uso.

Descuidar las mejoras y salvaguardas en un componente aparentemente menor de los sistemas de movimiento lineal en proceso puede generar consecuencias que van desde inconvenientes hasta catastróficas. Los fabricantes, así como los usuarios, deben permanecer atentos.

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 y biomédicos de ciencias de la vida en aplicaciones vitales e incluso que salvan vidas.

Consecuencias

Debido a 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 componentes o sistemas de movimiento lineal durante todo el proceso. Esta preocupación incluye equipos que van 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 un tiempo de inactividad de duración relativamente corta. Dependiendo de la ubicación, la gravedad y el tiempo de respuesta para la reparación o el reemplazo, los costos podrían aumentar mucho más.

El riesgo para la seguridad del personal es otra preocupación primordial. Si bien son poco comunes, los defectos de diseño o el incumplimiento de las salvaguardias operativas pueden provocar cualquier cosa, desde puntos de pellizco hasta etapas fuera de control y causar daños, desde lesiones por aplastamiento hasta descargas eléctricas.

Especificación y diseño

Las instalaciones de fabricación de movimiento lineal contarán con la certificación ISO completa para garantizar la coherencia en todos sus procesos clave. Además, la creación meticulosa de prototipos ayuda a descubrir pasos que son clave para mantener el rendimiento y la confiabilidad del componente o sistema de movimiento terminado. Omitir o no realizar correctamente cualquiera de los muchos pasos pequeños y cruciales en el ensamblaje o las pruebas podría, en última instancia, provocar un fallo del sistema en el campo.

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

Por ejemplo, un cable ampliamente utilizado especifica más de 10 millones de ciclos de flexión si se mantiene un radio de curvatura de 50 mm o más. Pero, si el radio de curvatura no se dimensiona correctamente, las partículas que caen del cable o la tensión en las vías del cable o en los conectores podrían causar fallas tempranas en el proceso (especialmente cuando los programas de mantenimiento no se respetan estrictamente).

Considere la personalización

Las piezas disponibles en el mercado desempeñan un papel fundamental en muchos conjuntos de equipos. Una preocupación, por ejemplo, es que un elemento de escenario de movimiento lineal en existencia puede no haber sido diseñado y construido para funcionar con la combinación precisa de otros componentes y estructuras que el proveedor está ensamblando. Pueden surgir incompatibilidades inesperadas.

La pregunta es: ¿Detectará un fabricante problemas durante sus protocolos de inspección, control de calidad y diseño de rutina? Probablemente. Pero no con certeza.

A menudo, sólo las ofertas personalizadas pueden cumplir los objetivos de requisitos de diseño y rendimiento específicos. Permiten al fabricante centrarse en los aspectos de diseño del escenario que requiere la aplicación, adaptando específicamente factores desde la velocidad hasta la aceleración y la estabilidad. Incluso pueden reducir los costos eliminando funciones innecesarias que vienen de serie con un escenario listo para usar. Y aseguran una solución integrada sin incompatibilidades ocultas.

Los proveedores deben buscar un verdadero control de su pedido desde la "hoja de especificaciones hasta la construcción 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 fallas en todo momento.

Especifique productos con el tamaño, forma, revestimiento o material preciso que exige el trabajo. E insista en soluciones que cumplan con los objetivos únicos de precisión, velocidad, planitud, precarga (para aumentar la rigidez eliminando los espacios internos), vida útil, niveles de mantenimiento y precio.

A veces, materiales más innovadores también pueden 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 peso y espesor reducidos). 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 movimiento lineal pueden ser llamados a resolver una serie de problemas que surgen en esta etapa intermedia. Por ejemplo, un motor lineal puede sufrir un problema de atasco, donde la bobina que viaja dentro de la pista del motor roza contra la pista en su recorrido. Esto podría deberse a un problema de manejo debido a sacudidas que desplazan ligeramente la bobina o la pista fuera de alineación. Es posible que el soporte (el segmento del escenario en movimiento) se golpee y sufra distorsión. Al construir la herramienta más grande, se pueden agregar tornillos demasiado largos, empujando una placa de movimiento lineal hacia otra, causando rayones y el riesgo de fuerzas impredecibles durante la operación. También es posible que se desenrosque una bobina de su montaje para permitir el acceso para pasar un cable adicional y luego se vuelva a atornillar incorrectamente.

Estos contratiempos conllevan riesgos que van desde una ligera degradación del rendimiento en el proceso hasta motores quemados y grandes tiempos de inactividad. La preparación de la superficie también merece mucha atención. Las tolerancias deben coincidir en todos los detalles.

En algunos casos, un fabricante que construye herramientas para estos procesos puede obtener un componente de movimiento lineal construido para un recorrido plano, digamos de 0,0005 pulgadas. Pero luego el fabricante de herramientas atornilla ese componente a un conjunto más grande con una planitud de sólo 0,005 pulgadas. del escenario puede ser casi imperceptible. Por ejemplo, esto puede provocar que los rodamientos se atasquen y provoquen un desgaste prematuro de los mismos, fuerzas adicionales sobre el husillo de bolas o mayores requisitos de potencia de los motores lineales que provoquen un sobrecalentamiento excesivo y posibles fallos.

Ponte a tierra

Asegurarse de que todos los componentes del sistema de movimiento lineal tengan una conexión a tierra eléctrica adecuada es otra precaución que los fabricantes pueden tomar para evitar problemas futuros. Un descuido de este tipo podría provocar riesgos de descarga eléctrica para los operadores. Pero también puede tener un impacto en el rendimiento del sistema.

Un bucle de tierra en el sistema que se retroalimenta a través de la ruta 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 pasa por alto la supervisión, por ejemplo, la precisión posicional puede provocar errores en las lecturas de los instrumentos que conduzcan a análisis inexactos.

Transporte e instalación

La resistencia relativamente baja de los sistemas de movimiento lineal a las cargas de impacto se analizó anteriormente. Los puntos de riesgo más significativos se dan naturalmente en tres periodos:

• Durante el transporte desde el proveedor de movimiento lineal hasta el fabricante de herramientas de equipos;
• Durante la llegada e incorporación del sistema al equipo herramienta;
• Durante el transporte del conjunto del equipo terminado al piso de proceso e instalación.

Un proveedor confiable y experimentado en movimiento lineal puede disminuir significativamente la posibilidad de daños por impacto durante la primera fase. Los expertos de los proveedores pueden determinar las limitaciones de espacio de fabricación con antelación, por lo que no diseñan un escenario que sea demasiado grande o demasiado pesado para montarlo fácilmente en una sala limpia o en un piso de fabricación. También pueden planificar el uso del equipo de transporte (grúas, plataformas rodantes, etc.) para que el escenario pueda transportarse de forma segura desde la caja hasta la herramienta, minimizando el riesgo de lesiones al personal en el sitio, así como la posibilidad de impactos dañinos.

Finalmente, durante la instalación, el sistema de movimiento lineal o la parte correspondiente 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 sensores) para reducir la posibilidad de un exceso de movimiento. golpes o vibraciones 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 dentro de una atmósfera de nitrógeno y la segunda en una sala limpia, para su transporte. Luego proporcionan aparejos y carros especiales para traslados de transporte delicados.

En la tercera fase, si el sistema se va a colocar sobre el conjunto de herramientas desde arriba, puede ser suficiente la grúa del fabricante de herramientas. Sin embargo, si es necesaria una maniobra de carga lateral más desafiante, el proveedor proporciona una caja de cámara especializada, que se puede atornillar al costado de la herramienta hasta que se complete el montaje.

Lubricación

Aunque los sistemas de movimiento lineal generalmente funcionan ciclo tras ciclo sin problemas ni atención adicional, siempre es fundamental una pequeña cantidad de mantenimiento regular. Aquí hay tres claves para un mantenimiento eficaz: lubricación, lubricación y lubricación.

Cada proveedor de sistemas de movimiento lineal envía su producto con un ciclo de servicio de relubricación específico. Sin embargo, siendo la naturaleza humana lo que es, muchos problemas pueden atribuirse a simples fallas en seguir el ciclo recomendado. Sin la lubricación necesaria, las tensiones de fricción aumentan y eventualmente causan eventos extremadamente indeseables, como paradas o quemaduras del motor.

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

Es importante utilizar sólo la grasa correcta en cada máquina. Tenga mucho cuidado de no mezclar nunca aceites o grasas incompatibles. Esto incluye el uso de diferentes grasas al dar servicio a una máquina de un ciclo al siguiente. Esto cambiará la viscosidad requerida, lo que a menudo resultará en la acumulación de un material gomoso parecido al cemento que es lo último que se desea en equipos delicados. Si el material también incluye partículas de un cable demasiado flexionado, un transportador de cable o incluso cualquier otro lugar, generalmente pronto se producirá una falla en el 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 superar los límites del rendimiento. Pero primero, deben garantizar que cualquier mejora no 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 sólo para los requisitos actuales sino con la capacidad de rendimiento para el uso de la próxima generación. Este compromiso es especialmente crítico en la fabricación de tecnología biomédica, médica y de ciencias biológicas avanzadas.

Es posible que los sistemas de proceso de movimiento lineal no sean los elementos más destacados en la mayoría de los equipos de tecnología avanzada y, por lo general, tampoco son una preocupación prioritaria para la mayoría de los usuarios. Pero su fracaso 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 exitoso y crítico, y tal vez incluso salvador, de los equipos biomédicos, médicos y de ciencias biológicas más avanzados.