Les fabricants d'équipements des sciences de la vie, médicaux et biomédicaux doivent constamment améliorer leurs technologies, leurs flux de travail et leurs processus de pointe pour faire face à la pression concurrentielle et à la croissance du marché. Mais le progrès ne se limite pas à accroître le succès ; il doit également garantir la précision, la fiabilité et la fonctionnalité en fonctionnement, c'est-à-dire la prévention des pannes en cours d'utilisation.

Négliger les améliorations et les mesures de sécurité d'un composant apparemment mineur des systèmes de mouvement linéaire en cours de fabrication peut avoir des conséquences allant de gênantes à catastrophiques. Les fabricants, comme les utilisateurs, doivent rester vigilants.

Avec une concentration appropriée, les systèmes de mouvement linéaire de nouvelle génération peuvent être spécifiés, conçus, installés et entretenus pour faire progresser et garantir les avantages des équipements des sciences de la vie, médicaux et biomédicaux dans des applications vitales et même vitales.

Conséquences

La fiabilité du mouvement linéaire étant une nécessité opérationnelle, les fabricants et les utilisateurs d'équipements doivent surveiller les risques de défaillance, même relativement rares, des composants ou systèmes de mouvement linéaire tout au long du processus. Cette préoccupation concerne des équipements allant du séquençage de l'ADN à la bio-impression, en passant par les microscopes à force atomique (AFM).

Les enjeux sont énormes.

La défaillance d'une seule pièce ou d'un seul système peut coûter des centaines de milliers de dollars aux utilisateurs d'équipements, même pour une durée relativement courte. Selon le lieu, la gravité et le délai de réparation ou de remplacement, les coûts peuvent être bien plus élevés.

Le risque pour la sécurité du personnel est une autre préoccupation majeure. Bien que rares, les défauts de conception ou le non-respect des mesures de sécurité opérationnelles peuvent entraîner des situations variées, allant des points de pincement aux emballements, et causer des dommages allant des blessures par écrasement aux chocs électriques.

Spécification et conception

L'usine de fabrication de mouvements linéaires doit être entièrement certifiée ISO afin de garantir la cohérence de tous ses processus clés. De plus, la construction méticuleuse de prototypes permet de mettre en évidence les étapes essentielles au maintien des performances et de la fiabilité du composant ou du système de mouvement fini. L'omission ou la mauvaise exécution de l'une des nombreuses petites étapes cruciales de l'assemblage ou des tests peut entraîner la défaillance du système sur le terrain.

De nombreux fabricants fixent également des objectifs se traduisant par de nombreuses années de service fiable avant toute mise à niveau de leurs équipements. Il est donc important de calculer correctement la durée de vie des composants. Les cycles de service pouvant varier d'une application à l'autre, la durée de vie est exprimée en kilomètres parcourus pour de nombreux composants de mouvement linéaire. Le fabricant de ces composants doit ensuite traduire ce calcul en diverses décisions concernant le produit.

Par exemple, un câble largement utilisé nécessite plus de 10 millions de cycles de flexion si le rayon de courbure est de 50 mm ou plus. Cependant, si le rayon de courbure n'est pas correctement dimensionné, des particules se détachant du câble ou des contraintes sur les chemins de câbles ou les connecteurs pourraient entraîner une défaillance prématurée du processus (en particulier si les calendriers de maintenance ne sont pas strictement respectés).

Envisagez la personnalisation

Les pièces standard jouent un rôle essentiel dans de nombreux assemblages d'équipements. Par exemple, il peut arriver qu'un élément de platine à mouvement linéaire standard n'ait pas été conçu et fabriqué pour fonctionner avec la combinaison précise d'autres composants et structures assemblés par le fournisseur. Des incompatibilités inattendues peuvent alors survenir.

La question est : un fabricant détectera-t-il des problèmes lors de ses protocoles de conception, de contrôle qualité et d’inspection ? Probablement. Mais pas certain.

Souvent, seules des offres personnalisées peuvent répondre aux objectifs de performance et aux exigences de conception spécifiques. Elles permettent au fabricant de se concentrer sur les aspects de conception de l'étage requis par l'application, en personnalisant notamment les facteurs tels que la vitesse, l'accélération et la stabilité. Elles permettent même de réduire les coûts en éliminant les fonctionnalités inutiles fournies en standard avec un étage standard. Elles garantissent également une solution intégrée sans incompatibilités cachées.

Les fournisseurs doivent rechercher un véritable contrôle de leur commande auprès du fabricant de systèmes de mouvement linéaire, de la fiche technique au prototype. Une telle personnalisation intelligente est essentielle pour anticiper et éliminer les défauts des produits, éviter les obstacles à l'intégration et prévenir les pannes tout au long du processus.

Spécifiez des produits aux dimensions, formes, revêtements ou matériaux précis, adaptés à votre projet. Exigez des solutions répondant aux exigences spécifiques de précision, de vitesse, de planéité, de précharge (pour augmenter la rigidité en éliminant les jeux internes), de durée de vie, de maintenance et de prix.

Parfois, des matériaux plus innovants peuvent également contribuer à réduire les risques liés à certaines conceptions personnalisées. Par exemple, la construction en fibre de carbone peut optimiser la résistance structurelle, la rigidité et la stabilité (malgré son poids et son épaisseur réduits). Parallèlement, les roulements en céramique peuvent constituer une solution viable à des problèmes de lubrification spécifiques.

Manipuler avec précaution

Une fois qu'un composant de mouvement linéaire destiné à une application spécifique arrive chez le fabricant d'équipements, d'autres risques peuvent survenir.

Les fabricants de systèmes de mouvement linéaire peuvent être appelés à résoudre de nombreux problèmes survenant à cette étape intermédiaire. Par exemple, un moteur linéaire peut rencontrer un problème de grippage : la bobine se déplaçant à l'intérieur du rail du moteur frotte contre celui-ci pendant son déplacement. Ce problème peut être dû à un problème de manipulation dû à des secousses qui décaleraient légèrement la bobine ou le rail. Il est possible que la selle (le segment mobile de la platine) soit heurtée et déformée. Lors de la fabrication d'un outil plus grand, des vis trop longues peuvent être ajoutées, forçant une plaque de mouvement linéaire à une autre, provoquant des rayures et un risque de forces imprévisibles pendant le fonctionnement. Il est également possible qu'une bobine soit dévissé de son support pour permettre le passage d'un câble supplémentaire, puis revissé incorrectement.

De tels incidents comportent des risques allant d'une légère dégradation des performances au cours du processus, en passant par des moteurs grillés et des arrêts de production majeurs. La préparation de surface mérite également une attention particulière. Les tolérances doivent être respectées en tous points.

Dans certains cas, un fabricant d'outils pour ces procédés peut se procurer un composant de mouvement linéaire conçu pour une planéité de déplacement, par exemple de 0,0005 po. Mais l'outilleur boulonne ensuite ce composant à un ensemble plus grand dont la planéité n'est que de 0,005 po. La torsion de la platine qui en résulte peut être quasiment imperceptible. Par exemple, cela peut provoquer un grippage des roulements, entraînant une usure prématurée de ces derniers, des efforts supplémentaires sur la vis à billes ou une augmentation des besoins en énergie des moteurs linéaires, entraînant une surchauffe excessive et un risque de panne.

Soyez ancré

S'assurer que tous les composants du système de mouvement linéaire sont correctement mis à la terre est une autre précaution que les fabricants peuvent prendre pour éviter tout problème futur. Un tel oubli peut entraîner des risques de choc électrique pour les opérateurs et avoir un impact sur les performances du système.

Une boucle de masse dans le système, répercutée par la masse, pourrait fausser les mesures du codeur : un composant ne se déplace que de 1 mm, alors que le contrôleur enregistre une course de 100 mm. Si cet oubli est omis, par exemple, la précision de positionnement peut entraîner des erreurs de mesure des instruments, ce qui peut conduire à une analyse inexacte.

Transport et installation

La résistance relativement faible des systèmes de mouvement linéaire aux charges d'impact a été évoquée précédemment. Les points de risque les plus importants se situent naturellement à trois moments :

• Pendant le transport du fournisseur de mouvement linéaire au fabricant d'outils d'équipement ;
• Lors de l'arrivée et de l'intégration du système dans l'outil d'équipement ;
• Pendant le transport de l'ensemble de l'équipement fini vers l'atelier de traitement et l'installation.

Un fournisseur de systèmes de mouvement linéaire fiable et expérimenté peut réduire considérablement les risques de dommages par choc dès la première phase. Les experts du fournisseur peuvent identifier en amont les contraintes d'espace de fabrication, évitant ainsi de concevoir une plateforme trop grande ou trop lourde pour être facilement assemblée en salle blanche ou en atelier. Ils peuvent également planifier l'utilisation des équipements de transport (grues, chariots, etc.) afin que la plateforme puisse être transportée en toute sécurité de la caisse à l'outil, minimisant ainsi les risques de blessures pour le personnel sur site et les risques d'impacts dommageables.

Enfin, lors de l'installation, le système de mouvement linéaire ou la partie concernée de l'outil peut être équipé des mesures d'isolation passive nécessaires (telles que des pieds ou des coussinets en élastomère) ou d'amortisseurs d'isolation actifs (systèmes d'airbag réglés par capteur) pour réduire le risque de choc ou de vibration excessifs lors des opérations ultérieures.

Dans la salle blanche

Pour la première et la deuxième phase, le fournisseur de systèmes de mouvement linéaire doit suivre les meilleures pratiques en matière de fabrication de caisses de transport et de systèmes d'ensachage. Par exemple, un fournisseur leader enveloppe le système dans deux sacs, l'un sous atmosphère d'azote et l'autre en salle blanche, pour le transport. Il fournit ensuite des équipements et des chariots spéciaux pour les transferts délicats.

Lors de la troisième phase, si le système doit être placé sur l'outil par le haut, la grue de l'outilleur peut suffire. Cependant, si une manœuvre de chargement latéral plus complexe est nécessaire, le fournisseur fournit une caisse à chambre spéciale, qui peut être boulonnée sur le côté de l'outil jusqu'au montage.

Lubrification

Bien que les systèmes de mouvement linéaire fonctionnent généralement cycle après cycle sans problème ni intervention particulière, un entretien régulier est toujours essentiel. Trois clés pour un entretien efficace : lubrification, lubrification et encore lubrification.

Chaque fournisseur de systèmes de mouvement linéaire livre ses produits avec un cycle de relubrification spécifique. Pourtant, la nature humaine étant ce qu'elle est, de nombreux problèmes peuvent être imputés à de simples manquements au respect de ce cycle recommandé. Sans la lubrification nécessaire, les contraintes de frottement s'accumulent et finissent par provoquer des événements extrêmement indésirables, tels que des arrêts ou des pannes de moteur.

D’autres problèmes de lubrification incluent une défaillance prématurée des roulements entraînant une réduction des performances telles que la rectitude, la planéité, le tangage, le roulis et le lacet.

Il est important d'utiliser uniquement la graisse adaptée à chaque machine. Veillez à ne jamais mélanger des huiles ou des graisses incompatibles. Cela inclut l'utilisation de graisses différentes lors de l'entretien d'une machine d'un cycle à l'autre. Cela modifierait la viscosité requise, entraînant souvent l'accumulation d'un matériau collant et collant, ce qui est la dernière chose à souhaiter pour les équipements délicats. Si le matériau contient également des particules provenant d'un câble trop fléchi, d'un porte-câble ou même d'autres sources, une défaillance du rail est généralement imminente.

Feuille de route des performances

Pour répondre aux exigences des fabricants d'équipements, les fabricants d'équipements de mouvement linéaire s'efforcent continuellement de repousser les limites des performances. Mais ils doivent d'abord s'assurer que toute amélioration n'augmente pas involontairement le risque de défaillance des systèmes de mouvement linéaire.

Un bon fournisseur de systèmes de mouvement linéaire fournira une feuille de route des performances mettant en évidence les éléments du système qui peuvent être conçus non seulement pour les besoins actuels, mais aussi pour une utilisation de nouvelle génération. Cet engagement est particulièrement crucial pour la fabrication de technologies avancées des sciences de la vie, médicales et biomédicales.

Les systèmes de mouvement linéaire ne sont peut-être pas les éléments les plus importants des équipements technologiques les plus avancés, et ne constituent généralement pas une préoccupation majeure pour la plupart des utilisateurs. Pourtant, leur défaillance peut avoir de graves conséquences pour toutes les parties concernées. Heureusement, une attention particulière portée à la conception, à l'installation, à l'exploitation et à la maintenance peut garantir que les systèmes de mouvement linéaire jouent un rôle essentiel dans le bon fonctionnement continu, voire vital, des équipements médicaux, biomédicaux et des sciences de la vie les plus avancés.