Os fabricantes de equipamentos para ciências da vida, medicina e biomedicina devem buscar constantemente melhorias em tecnologia avançada, fluxos de trabalho e processos para enfrentar a pressão competitiva e o crescimento do mercado. Mas o progresso não pode se concentrar apenas na expansão do sucesso; ele também deve garantir precisão, confiabilidade e funcionalidade durante a operação — a prevenção de falhas em uso.

Negligenciar melhorias e medidas de segurança em um componente aparentemente insignificante de sistemas de movimento linear em processo pode gerar consequências que variam de inconvenientes a catastróficas. Fabricantes e usuários devem permanecer vigilantes.

Com o foco adequado, os sistemas de movimento linear de última geração podem ser especificados, projetados, instalados e mantidos para aprimorar e garantir os benefícios dos equipamentos de ciências da vida, medicina e biomedicina em aplicações vitais e até mesmo de salvamento de vidas.

Consequências

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

Os riscos são enormes.

A falha de uma única peça ou sistema pode custar aos usuários de equipamentos centenas de milhares de dólares, mesmo em casos de paralisação de curta duração. Dependendo da localização, da gravidade e do tempo de resposta para reparo ou substituição, os custos podem ser muito maiores.

O risco para a segurança do pessoal é outra preocupação primordial. Embora raros, falhas de projeto ou o descumprimento de medidas de segurança operacionais podem levar a problemas que vão desde pontos de esmagamento até estágios descontrolados, causando danos que variam de lesões por esmagamento a choques elétricos.

Especificação e projeto

As instalações de fabricação de mecanismos de movimento linear devem possuir certificação ISO completa para garantir a consistência em todos os seus processos principais. Além disso, a construção meticulosa de protótipos ajuda a identificar etapas essenciais para manter o desempenho e a confiabilidade do componente ou sistema de movimento final. A omissão ou execução incorreta de qualquer uma das muitas pequenas etapas cruciais na montagem ou nos testes pode levar, em última instância, à falha do sistema em campo.

Muitos fabricantes também estabelecem metas que se traduzem em muitos anos de serviço confiável antes de uma atualização do 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 expressa em quilômetros percorridos para muitos componentes de movimento linear. O fabricante de 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. No entanto, se o raio de curvatura não for dimensionado corretamente, partículas que se desprendem do cabo ou tensões nos condutores ou conectores podem, em tese, causar falhas prematuras (especialmente quando os cronogramas de manutenção não são rigorosamente seguidos).

Considere a personalização

Componentes padrão desempenham um papel crucial em muitas montagens de equipamentos. Uma preocupação, por exemplo, é que um elemento de plataforma de movimento linear padrão pode não ter sido projetado e construído para funcionar com a combinação precisa de outros componentes e estruturas que o fornecedor está montando. Incompatibilidades inesperadas podem surgir.

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

Muitas vezes, apenas soluções personalizadas conseguem atender aos objetivos de desempenho e requisitos de design específicos. Elas permitem que o fabricante se concentre nos aspectos de design da plataforma que a aplicação exige, adaptando fatores como velocidade, aceleração e estabilidade. Podem até reduzir custos, eliminando recursos desnecessários que vêm como padrão em plataformas convencionais. Além disso, garantem uma solução integrada, sem incompatibilidades ocultas.

Os fornecedores devem buscar um controle completo, desde a especificação técnica até a construção do protótipo, junto ao fabricante de sistemas de movimento linear. Essa personalização inteligente é vital para antecipar e eliminar deficiências do produto, evitar obstáculos na integração e prevenir falhas ao longo de todo o processo.

Especifique produtos com o tamanho, formato, revestimento ou material exatos 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.

Por 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 de cerâmica podem ser uma solução viável para problemas específicos de lubrificação.

Manuseie com cuidado.

Assim que um componente de movimento linear destinado a uma aplicação específica chega à fábrica do fabricante de equipamentos, outros riscos podem surgir.

Os fabricantes de motores lineares podem ser chamados para resolver uma série de problemas que surgem nesta etapa intermediária. Por exemplo, um motor linear pode apresentar um problema de travamento, onde a bobina que se desloca dentro do trilho do motor roça contra o trilho durante seu movimento. Isso pode ser causado por um problema de manuseio devido a impactos que deslocam ligeiramente a bobina ou o trilho, desalinhando-os. É possível que o carro — o segmento móvel da plataforma — sofra impactos e se deforme. Na construção da ferramenta maior, parafusos muito longos podem ser adicionados, atravessando uma placa do motor linear e atingindo 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 a um cabo adicional e, em seguida, aparafusada incorretamente.

Esses contratempos acarretam riscos que variam desde uma ligeira degradação do desempenho no processo até a queima de motores e grandes paralisações. A preparação da superfície também merece atenção especial. As tolerâncias devem ser idênticas em todos os detalhes.

Em alguns casos, um fabricante de ferramentas para esses processos pode adquirir um componente de movimento linear projetado para uma planicidade de deslocamento de, digamos, 0,0005 polegadas. No entanto, o ferramenteiro fixa esse componente a um conjunto maior com uma planicidade de apenas 0,005 polegadas. A consequente torção da plataforma pode ser quase imperceptível. Por exemplo, isso pode causar o travamento dos rolamentos, resultando em desgaste prematuro, forças adicionais no fuso de esferas ou maior demanda de potência dos motores lineares, levando ao superaquecimento excessivo e possível falha.

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 negligência pode resultar em riscos de choque elétrico para os operadores, além de afetar o desempenho do sistema.

Um loop de terra no sistema, que retroalimenta o sistema através do caminho de aterramento, pode induzir leituras falsas no encoder, de modo que um componente percorra apenas 1 mm, mas o controlador registre um percurso de 100 mm. Se essa falha passar despercebida, 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 a cargas de impacto foi discutida anteriormente. Os pontos de maior risco ocorrem naturalmente em três períodos:

• Durante o transporte do fornecedor de movimento linear para o fabricante de ferramentas do equipamento;
• Durante a chegada e incorporação do sistema na ferramenta de equipamento;
• Durante o transporte do conjunto do equipamento finalizado para a área de produção e sua instalação.

Um fornecedor confiável e experiente em sistemas de movimento linear pode reduzir significativamente a probabilidade de danos por impacto durante a fase inicial. Os especialistas do fornecedor podem identificar as restrições de espaço de fabricação antecipadamente, evitando assim o projeto de uma plataforma muito grande ou pesada para ser facilmente montada em uma sala limpa ou no chão de fábrica. Eles também podem planejar o uso de equipamentos de transporte (guindastes, plataformas rolantes, etc.) para que a plataforma possa ser transportada com segurança da caixa até a ferramenta, minimizando o risco de lesões para a equipe no local, bem como a possibilidade de impactos danosos.

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 airbags ajustados por sensores) para reduzir a probabilidade de choques ou vibrações excessivas durante as operações subsequentes.

Na sala limpa

Tanto na primeira quanto na segunda fase, o fornecedor de movimento linear deve seguir as melhores práticas na construção de caixas de transporte e sistemas de embalagem. Por exemplo, um fornecedor líder envolve o sistema em duas embalagens, uma aplicada em atmosfera de nitrogênio e a segunda em uma sala limpa, para transporte. Em seguida, eles fornecem equipamentos especiais de içamento e carrinhos para transferências delicadas durante o transporte.

Na terceira fase, se o sistema for colocado na ferramenta por cima, o guindaste do fabricante de ferramentas pode ser suficiente. No entanto, se for necessária uma manobra de carga lateral mais complexa, o fornecedor disponibiliza uma estrutura de suporte 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 necessidade de atenção especial, uma pequena quantidade de manutenção regular é sempre fundamental. Aqui, existem três pilares para uma manutenção eficaz: lubrificação, lubrificação e lubrificação.

Todos os fornecedores de sistemas de movimento linear enviam seus produtos com um ciclo de serviço de relubrificação especificado. No entanto, dada a natureza humana, muitos problemas podem ser atribuídos a simples falhas em seguir esse ciclo recomendado. Sem a lubrificação necessária, as tensões de atrito aumentam e eventualmente causam eventos extremamente indesejáveis, como desligamentos ou queima do motor.

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

É importante usar somente a graxa correta em cada máquina. Tome muito cuidado para nunca misturar óleos ou graxas incompatíveis. Isso inclui o uso de graxas diferentes ao realizar a manutenção de uma máquina de um ciclo para o outro. Isso alterará a viscosidade necessária, resultando frequentemente no acúmulo de um material pegajoso, semelhante a cimento, o que é indesejável em equipamentos delicados. Se o material também incluir partículas de um cabo excessivamente flexionado, de um porta-cabos ou mesmo de outra parte, geralmente ocorrerá falha nos trilhos em breve.

Roteiro de desempenho

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

Um bom fornecedor de sistemas de movimento linear fornecerá um "roteiro de desempenho" destacando os elementos do sistema que podem ser projetados não apenas para os requisitos atuais, mas também com capacidade de desempenho para uso na próxima geração. Esse compromisso é especialmente crítico na fabricação de tecnologias avançadas para ciências da vida, medicina e biomedicina.

Os sistemas de movimento linear podem não ser os elementos mais proeminentes nos equipamentos de tecnologia mais avançada, e geralmente não são uma preocupação primordial para a maioria dos usuários. No entanto, sua falha 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 mesmo vital dos equipamentos mais avançados das ciências da vida, medicina e biomedicina.