Les fabricants d’équipements des sciences de la vie, médicaux et biomédicaux doivent constamment rechercher des améliorations en matière de technologies, de flux de travail et de processus avancés pour répondre aux pressions concurrentielles et à la croissance du marché. Mais le progrès ne peut pas se concentrer uniquement sur l’expansion du succès ; il doit également garantir la précision, la fiabilité et la fonctionnalité pendant le fonctionnement, c'est-à-dire la prévention des pannes en cours d'utilisation.

Négliger les améliorations et les garanties d'un composant apparemment mineur des systèmes de mouvement linéaire en cours de processus peut générer des conséquences allant de gênantes à catastrophiques. Les fabricants, ainsi que les utilisateurs, doivent rester vigilants.

Avec une orientation 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, voire vitales.

Conséquences

Un mouvement linéaire fiable étant une nécessité opérationnelle, les fabricants et les utilisateurs d’équipements doivent surveiller même les risques de défaillance relativement rares des composants ou des systèmes à 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 aux utilisateurs d’équipement des centaines de milliers de dollars, même pour un événement d’arrêt de relativement courte durée. En fonction de l'emplacement, de la gravité et du temps de réponse pour la réparation ou le remplacement, les coûts peuvent s'avérer 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 protection opérationnelles peuvent entraîner des points de pincement, des phases d'emballement et causer des dommages allant de blessures par écrasement à des chocs électriques.

Spécification et conception

L'usine de fabrication de mouvements linéaires doit être entièrement certifiée ISO pour garantir la cohérence de tous ses processus clés. De plus, la construction méticuleuse de prototypes permet de découvrir les étapes essentielles au maintien des performances et de la fiabilité du composant ou du système de mouvement fini. Manquer ou ne pas exécuter correctement l'une des nombreuses petites étapes cruciales de l'assemblage ou des tests pourrait finalement conduire à une défaillance du système sur le terrain.

De nombreux fabricants établissent également des objectifs qui se traduisent par de nombreuses années de service fiable avant une mise à niveau de l'équipement. Il est donc important de bien calculer la durée de vie des composants. Étant donné que les cycles de service peuvent varier d'une application à l'autre, la durée de vie est indiquée en kilomètres parcourus pour de nombreux composants de mouvement linéaire. Le créateur de mouvements linéaires doit ensuite traduire ce calcul en diverses décisions concernant le produit.

Par exemple, un câble largement utilisé spécifie plus de 10 millions de cycles de flexion si un rayon de courbure de 50 mm ou plus est maintenu. Mais si le rayon de courbure n'est pas correctement dimensionné, les particules tombant du câble ou les contraintes exercées sur les chemins de câbles ou les connecteurs pourraient éventuellement provoquer une défaillance précoce du processus (en particulier lorsque les calendriers de maintenance ne sont pas strictement respectés).

Pensez à la personnalisation

Les pièces disponibles dans le commerce jouent un rôle essentiel dans de nombreux assemblages d'équipements. Une préoccupation, par exemple, est qu'un élément d'étage à mouvement linéaire d'origine peut ne pas avoir été conçu et construit pour fonctionner avec la combinaison précise d'autres composants et structures que le fournisseur est en train d'assembler. Des incompatibilités inattendues peuvent survenir.

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

Souvent, seules les offres personnalisées peuvent répondre aux objectifs de performances et aux exigences de conception spécifiques. Ils permettent au fabricant de se concentrer sur les aspects de conception de l'étape requis par l'application, en adaptant spécifiquement les facteurs allant de la vitesse à l'accélération en passant par la stabilité. Ils peuvent même réduire les coûts en éliminant les fonctionnalités inutiles fournies en standard avec une platine standard. Et ils garantissent une solution intégrée sans incompatibilités cachées.

Les fournisseurs doivent rechercher un véritable contrôle « de la fiche technique à la construction du prototype » de leur commande auprès du fabricant de mouvements linéaires. Une telle personnalisation intelligente est essentielle pour anticiper et éliminer les défauts des produits, éviter les obstacles à l’intégration et prévenir les échecs.

Spécifiez les produits avec la taille, la forme, le revêtement ou le matériau précis exigés par le travail. Et insistez sur des solutions qui répondent aux objectifs uniques en matière de précision, de vitesse, de planéité, de précharge (pour augmenter la rigidité en éliminant les jeux internes), de durée de vie, de niveaux de maintenance et de prix.

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

Manipuler avec soin

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

Les fabricants de mouvements linéaires peuvent être sollicités pour résoudre une multitude de problèmes qui se posent à cette étape intermédiaire. Par exemple, un moteur linéaire peut rencontrer un problème de blocage, dans lequel la bobine se déplaçant à l'intérieur de la piste du moteur frotte contre la piste lors de son déplacement. Cela peut être dû à un problème de manipulation dû à des secousses qui déplacent légèrement la bobine ou la piste hors de l'alignement. Il est possible que la selle (le segment de scène mobile) soit heurtée et subisse une distorsion. Lors de la construction d'un outil plus grand, des vis trop longues peuvent être ajoutées, poussant une plaque à mouvement linéaire dans une autre, provoquant des rayures et un risque de forces imprévisibles pendant le fonctionnement. Il est également possible qu'une bobine soit dévissée de son support pour permettre l'accès à un câble supplémentaire, puis revissée de manière incorrecte.

De tels incidents comportent des risques allant d'une légère dégradation des performances du processus à des moteurs grillés et à des temps d'arrêt majeurs. La préparation des surfaces mérite également une attention particulière. Les tolérances doivent correspondre dans tous les détails.

Dans certains cas, un fabricant qui construit des outils pour ces processus peut fournir un composant de mouvement linéaire construit pour une planéité de déplacement, disons de 0,0005 pouce. Mais le fabricant d'outils boulonne ensuite ce composant à un assemblage plus grand avec une planéité de seulement 0,005 pouce. de la scène peut être presque imperceptible. Par exemple, cela peut provoquer un grippage des roulements entraînant une usure prématurée des roulements, des forces supplémentaires sur la vis à billes ou des besoins de puissance plus élevés de la part des moteurs linéaires, entraînant une surchauffe excessive et une panne potentielle.

Soyez ancré

S'assurer que tous les composants du système de mouvement linéaire disposent d'une mise à la terre électrique appropriée est une autre précaution que les fabricants peuvent prendre pour éviter un problème futur. Un tel oubli pourrait entraîner des risques de choc électrique pour les opérateurs. Mais cela peut aussi avoir un impact sur les performances du système.

Une boucle de masse dans le système qui renvoie via le chemin de terre pourrait induire de fausses lectures dans l'encodeur, de sorte qu'un composant ne parcourt que 1 mm, mais que le contrôleur enregistre un déplacement de 100 mm. Si l'oubli est manqué, par exemple, la précision de la position peut entraîner des erreurs dans les lectures des instruments, conduisant 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 présentent naturellement en trois périodes :

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

Un fournisseur de mouvements linéaires fiable et expérimenté peut réduire considérablement les risques de dommages dus aux chocs au cours de la première phase. Les experts des fournisseurs peuvent déterminer rapidement les contraintes d'espace de fabrication, de sorte qu'ils ne conçoivent pas une scène trop grande ou trop lourde pour être facilement assemblée dans une salle blanche ou un atelier de fabrication. Ils peuvent également planifier l'utilisation des équipements de transport (grues, chariots, etc.) afin que la scène puisse être transportée en toute sécurité de la caisse à l'outil, minimisant ainsi le risque de blessure du personnel sur place, ainsi que le risque 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 ajustés par capteur) pour réduire le risque de chocs ou vibrations lors des opérations ultérieures.

Dans la salle blanche

Pour la première et la deuxième phases, le fournisseur de mouvements linéaires doit suivre les meilleures pratiques en matière de construction de caisses de transport et de systèmes d'ensachage. Par exemple, un fournisseur leader enveloppe le système dans deux sacs, l'un appliqué dans une atmosphère d'azote et le second dans une salle blanche, pour le transport. Ils fournissent ensuite des gréements et des chariots spéciaux pour les transferts de transport délicats.

Dans la troisième phase, si le système est placé sur l'ensemble d'outils par le haut, la grue de l'outilleur peut suffire. Cependant, si une manœuvre de charge latérale plus difficile est nécessaire, le fournisseur fournit une caisse à chambre spécialisée, qui peut être boulonnée sur le côté de l'outil jusqu'à ce que le montage soit terminé.

Lubrification

Bien que les systèmes de mouvement linéaire fonctionnent généralement cycle après cycle sans problème ni attention particulière, un petit entretien régulier est toujours essentiel. Il y a ici trois clés pour une maintenance efficace : la lubrification, la lubrification et la lubrification.

Chaque fournisseur de systèmes de mouvement linéaire expédie son produit avec un cycle de service de relubrification spécifié. Pourtant, la nature humaine étant ce qu’elle est, de nombreux problèmes peuvent être attribués à de simples échecs à suivre le cycle recommandé. Sans lubrification nécessaire, les contraintes de friction augmentent 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 appropriée sur chaque machine. Faites très attention à ne jamais mélanger des huiles ou des graisses incompatibles. Cela inclut l'utilisation de différentes graisses lors de l'entretien d'une machine d'un cycle à l'autre. Cela modifiera la viscosité requise, entraînant souvent l’accumulation d’un matériau gommeux ressemblant à du ciment, ce qui est la dernière chose à désirer dans un équipement délicat. Si le matériau contient également des particules provenant d'un câble trop plié, d'un support de câble ou même d'ailleurs, une défaillance du rail en résultera généralement rapidement.

Feuille de route des performances

En réponse aux demandes des fabricants d'équipements, les fabricants d'équipements à mouvement linéaire s'efforcent continuellement de repousser les limites des performances. Mais ils doivent d’abord s’assurer que toute amélioration n’augmente pas par inadvertance le risque de défaillance du mouvement linéaire.

Un bon fournisseur de mouvements linéaires fournira une « feuille de route des performances » mettant en évidence les éléments du système qui peuvent être conçus non seulement pour les exigences actuelles, mais avec la capacité de performance pour une utilisation de nouvelle génération. Cet engagement est particulièrement essentiel dans la fabrication de technologies avancées dans les domaines des sciences de la vie, de la médecine et de la biomédecine.

Les systèmes de processus de mouvement linéaire ne sont peut-être pas les éléments les plus importants de la plupart des équipements technologiques de pointe, et ils ne constituent généralement pas non plus une préoccupation majeure pour la plupart des utilisateurs. Mais leur échec peut avoir de graves conséquences pour toutes les personnes impliquées. 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 fonctionnement continu, critique – et peut-être même vital – des équipements médicaux, biomédicaux et des sciences de la vie les plus avancés.