Os fabricantes de equipamentos de ciências biológicas, médicos e biomédicos devem buscar constantemente melhorias em tecnologia avançada, fluxos de trabalho e processos para enfrentar as pressões competitivas e o crescimento do mercado. Mas o progresso não pode concentrar-se apenas na expansão do sucesso; deve também garantir precisão, confiabilidade e funcionalidade durante a operação – a prevenção de falhas durante o uso.

Negligenciar melhorias e salvaguardas em um componente aparentemente menor dos sistemas de movimento linear em processo pode gerar consequências que variam de inconvenientes a catastróficas. Os fabricantes, assim como os usuários, devem permanecer vigilantes.

Com o foco adequado, os sistemas de movimento linear da próxima geração podem ser especificados, projetados, instalados e mantidos para avançar e garantir os benefícios dos equipamentos de ciências biológicas, médicos e biomédicos em aplicações vitais e até mesmo salvadoras de vidas.

Consequências

Como o movimento linear confiável é uma necessidade operacional, os fabricantes e usuários de equipamentos devem monitorar até mesmo riscos de falha relativamente raros em componentes ou sistemas de movimento linear durante todo o processo. Essa preocupação inclui equipamentos que vão desde sequenciamento de DNA até bioimpressão e microscópios de força atômica (AFMs).

As apostas são enormes.

A falha de uma única peça ou sistema pode custar aos usuários do equipamento centenas de milhares de dólares, mesmo em um evento de inatividade de duração relativamente curta. Dependendo da localização, gravidade e tempo de resposta para reparo ou substituição, os custos podem chegar a muito mais.

O risco de segurança pessoal é outra preocupação primordial. Embora raras, as falhas de projeto ou o não cumprimento das salvaguardas operacionais podem levar a qualquer coisa, desde pontos de esmagamento até estágios descontrolados e causar danos, desde ferimentos por esmagamento até choque elétrico.

Especificação e Design

A instalação de fabricação de movimento linear é totalmente certificada pela ISO para garantir consistência em todos os seus principais processos. Além disso, a construção meticulosa de protótipos ajuda a descobrir etapas essenciais para manter o desempenho e a confiabilidade do componente ou sistema de movimento acabado. A falta ou a execução incorreta de qualquer uma das muitas etapas pequenas e cruciais na montagem ou teste pode levar a uma falha do sistema em campo.

Muitos fabricantes também estabelecem metas que se traduzem em muitos anos de serviço confiável antes de atualizar o equipamento. Portanto, é importante calcular corretamente a vida útil dos componentes. Como os ciclos de trabalho podem variar de aplicação para aplicação, a vida útil é indicada em quilômetros percorridos para muitos componentes de movimento linear. O criador do movimento linear deve então traduzir esse cálculo em várias decisões sobre o produto.

Por exemplo, um cabo amplamente utilizado especifica mais de 10 milhões de ciclos de flexão se um raio de curvatura de 50 mm ou maior for mantido. Mas, se o raio de curvatura não for dimensionado corretamente, as partículas que caem do cabo ou a tensão nas trilhas do cabo ou nos conectores podem causar falhas precoces no processo (especialmente quando os cronogramas de manutenção não são rigorosamente observados).

Considere a personalização

As peças prontas para uso desempenham um papel crítico em muitos conjuntos de equipamentos. Uma preocupação, por exemplo, é que um elemento de estágio de movimento linear em estoque pode não ter sido projetado e construído para funcionar com a combinação precisa de outros componentes e estruturas que o fornecedor está montando. Podem surgir incompatibilidades inesperadas.

A questão é: um fabricante detectará problemas durante seus protocolos de projeto, controle de qualidade e inspeção de rotina? Provavelmente. Mas não certamente.

Muitas vezes, apenas ofertas personalizadas podem atender aos objetivos específicos de desempenho e requisitos de design. Eles permitem que o fabricante se concentre nos aspectos de design do estágio que a aplicação exige, adaptando especificamente fatores desde velocidade até aceleração e estabilidade. Eles podem até mesmo reduzir custos eliminando recursos desnecessários que vêm como padrão em um estágio pronto para uso. E garantem uma solução integrada sem incompatibilidades ocultas.

Os fornecedores devem buscar o verdadeiro controle da “folha de especificações até a construção do protótipo” de seus pedidos do fabricante de movimento linear. Essa personalização inteligente é vital para antecipar e eliminar deficiências do produto, evitando obstáculos na integração e evitando falhas.

Especifique produtos com tamanho, formato, revestimento ou material precisos que o trabalho exige. E insista em soluções que atendam às metas exclusivas de precisão, velocidade, planicidade, pré-carga (para aumentar a rigidez eliminando folgas internas), vida útil, níveis de manutenção e preço.

Às vezes, materiais mais inovadores também podem ajudar a reduzir riscos em projetos personalizados específicos. Por exemplo, a construção em fibra de carbono pode otimizar a resistência estrutural, a rigidez e a estabilidade (apesar do seu peso e espessura reduzidos). Ao mesmo tempo, os rolamentos cerâmicos podem ser uma solução viável para problemas específicos de lubrificação.

Manuseie com cuidado

Quando um componente de movimento linear destinado a uma aplicação específica chega ao fabricante do equipamento, outros riscos podem surgir.

Os fabricantes de movimento linear podem ser chamados para resolver uma série de problemas que surgem neste estágio intermediário. Por exemplo, um motor linear pode sofrer um problema de ligação, onde a bobina que viaja dentro da pista do motor está esfregando contra a pista durante seu percurso. Isso pode ser causado por um problema de manuseio devido a choques que deslocam levemente a bobina ou a pista para fora do alinhamento. É possível que a sela – o segmento móvel do palco – seja atingida e sofra distorção. Na construção da ferramenta maior, podem ser adicionados parafusos muito longos, empurrando uma placa de movimento linear para outra, causando arranhões e o risco de forças imprevisíveis durante a operação. Também é possível que uma bobina seja desparafusada de sua montagem para permitir o acesso para passar um cabo adicional e, em seguida, parafusada novamente incorretamente.

Tais contratempos apresentam riscos que vão desde uma ligeira degradação do desempenho no processo até motores queimados e grandes eventos de inatividade. A preparação da superfície também merece muita atenção. As tolerâncias devem corresponder em todos os detalhes.

Em alguns casos, um fabricante que constrói ferramentas para esses processos pode fornecer um componente de movimento linear construído para planicidade de deslocamento, digamos 0,0005 pol. Mas o fabricante de ferramentas então aparafusa esse componente em um conjunto maior com uma planicidade de apenas 0,005 pol. do palco pode ser quase imperceptível. Por exemplo, isso pode causar emperramento dos rolamentos, resultando em desgaste prematuro dos rolamentos, forças adicionais no fuso de esferas ou requisitos de potência mais elevados dos motores lineares, resultando em superaquecimento excessivo e falha potencial.

Fique de castigo

Garantir que todos os componentes do sistema de movimento linear tenham aterramento elétrico adequado é outra precaução que os fabricantes podem tomar para evitar problemas futuros. Tal descuido pode resultar em riscos de choque elétrico para os operadores. Mas também pode ter impacto no desempenho do sistema.

Um loop de terra no sistema que retroalimenta através do caminho de terra pode induzir leituras falsas no codificador, de modo que um componente percorre apenas 1 mm, mas o controlador registra um deslocamento de 100 mm. Se o descuido for omitido, por exemplo, a precisão posicional pode resultar em erros nas leituras dos instrumentos, levando a análises imprecisas.

Transporte e Instalação

A resistência relativamente baixa dos sistemas de movimento linear ao impacto da carga foi discutida anteriormente. Os pontos de risco mais significativos ocorrem naturalmente em três períodos:

• Durante o transporte do fornecedor de movimento linear para o fabricante de equipamentos;
• Durante a chegada e incorporação do sistema na ferramenta do equipamento;
• Durante o transporte da montagem do equipamento acabado para a área de processo e instalação.

Um fornecedor de movimento linear confiável e experiente pode diminuir significativamente a chance de danos por choque durante a primeira fase. Os especialistas do fornecedor podem determinar antecipadamente as restrições de espaço de fabricação, para que não projetem um palco que seja muito grande ou muito pesado para ser facilmente montado em uma sala limpa ou em um chão de fábrica. Eles também podem planejar o uso de equipamentos de transporte (guindastes, carrinhos, etc.) para que o palco possa ser transportado com segurança da caixa até a ferramenta, minimizando o risco de ferimentos ao pessoal no local, bem como a chance de impactos prejudiciais.

Finalmente, durante a instalação, o sistema de movimento linear ou a parte relevante da ferramenta pode ser equipado com as medidas de isolamento passivo necessárias (como pés ou almofadas de elastômero) ou amortecedores de isolamento ativo (sistemas de airbag ajustados por sensor) para reduzir a chance de excesso choque ou vibração durante operações subsequentes.

Na sala limpa

Tanto para a primeira quanto para a segunda fase, o fornecedor de movimento linear deve seguir as melhores práticas na construção de caixas de transporte e sistemas de ensacamento. Por exemplo, um fornecedor líder envolve o sistema em dois sacos, um aplicado na atmosfera de nitrogênio e o segundo em uma sala limpa, para transporte. Eles então fornecem equipamentos e carrinhos especiais para transferências de transporte delicadas.

Na terceira fase, se o sistema for colocado no conjunto da ferramenta por cima, o guindaste do fabricante da ferramenta poderá ser suficiente. Entretanto, se for necessária uma manobra de carga lateral mais desafiadora, o fornecedor fornece uma caixa de câmara especializada, que pode ser aparafusada na lateral da ferramenta até que a montagem seja concluída.

Lubrificação

Embora os sistemas de movimento linear geralmente funcionem ciclo após ciclo sem problemas ou atenção extra, uma pequena quantidade de manutenção regular é sempre crítica. Aqui estão três chaves para uma manutenção eficaz: lubrificação, lubrificação e lubrificação.

Cada fornecedor de sistemas de movimento linear envia seu produto com um ciclo de serviço de relubrificação especificado. No entanto, sendo a natureza humana o que é, muitos problemas podem ser atribuídos a simples falhas no cumprimento do ciclo recomendado. Sem a lubrificação necessária, as tensões de fricção aumentam e eventualmente causam eventos extremamente indesejáveis, como desligamentos ou queimas de motores.

Outros problemas de lubrificação incluem falha prematura dos rolamentos, resultando em reduções no desempenho, como retilineidade, planicidade, inclinação, rotação e guinada.

É importante usar apenas a graxa correta em cada máquina. Tome muito cuidado para nunca misturar óleos ou graxas incompatíveis. Isto inclui o uso de graxas diferentes ao fazer a manutenção de uma máquina de um ciclo para o outro. Isto alterará a viscosidade necessária, muitas vezes resultando no acúmulo de um material pegajoso, semelhante ao cimento, que é a última coisa a desejar em equipamentos delicados. Se o material também incluir partículas de um cabo excessivamente flexionado, de um porta-cabo ou mesmo de outro lugar, geralmente ocorrerá uma falha no trilho em breve.

Roteiro de desempenho

Em resposta às demandas dos fabricantes de equipamentos, os fabricantes de equipamentos de movimento linear estão trabalhando continuamente para aumentar o desempenho. Mas primeiro, eles devem garantir que quaisquer melhorias não aumentem inadvertidamente o risco de falhas no movimento linear.

Um bom fornecedor de movimento linear fornecerá um “roteiro de desempenho” destacando elementos do sistema que podem ser projetados não apenas para os requisitos atuais, mas com capacidade de desempenho para uso na próxima geração. Este compromisso é especialmente crítico na fabricação de ciências biológicas avançadas, tecnologia médica e biomédica.

Os sistemas de processo de movimento linear podem não ser os elementos mais proeminentes na maioria dos equipamentos de tecnologia avançada e nem são normalmente uma preocupação importante para a maioria dos usuários. Mas o seu fracasso pode ter consequências graves para todos os envolvidos. Felizmente, a devida atenção ao projeto, instalação, operação e manutenção pode garantir que os sistemas de movimento linear desempenhem um papel vital na operação contínua, crítica e talvez até salvadora de vidas, dos mais avançados equipamentos de ciências biológicas, médicos e biomédicos.