Fabricantes de equipamentos para ciências da vida, médicos e biomédicos devem buscar constantemente melhorias em tecnologias avançadas, fluxos de trabalho e processos para enfrentar as pressões competitivas e o crescimento do mercado. Mas o progresso não pode se concentrar apenas em expandir o sucesso; deve também garantir precisão, confiabilidade e funcionalidade durante a operação — a prevenção de falhas em uso.

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

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

Consequências

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

Os riscos são enormes.

A falha de uma única peça ou sistema pode custar centenas de milhares de dólares aos usuários do equipamento, 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 ser muito maiores.

O risco à segurança do pessoal é outra preocupação primordial. Embora raras, falhas de projeto ou o não cumprimento das salvaguardas operacionais podem levar a situações que vão desde pontos de esmagamento a estágios de descontrole, e causar danos que vão desde ferimentos por esmagamento a choques elétricos.

Especificação e Design

Uma unidade de fabricação de movimento linear deve ser totalmente certificada pela ISO para garantir a consistência em todos os seus principais processos. 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 finalizado. A omissão ou a execução incorreta de qualquer uma das muitas etapas pequenas e cruciais da montagem ou dos testes pode levar 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 acordo com a 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 diversas 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 mais for mantido. No entanto, se o raio de curvatura não for dimensionado corretamente, partículas caindo do cabo ou tensões nos trilhos ou conectores do cabo podem causar falhas precoces no processo (especialmente quando os cronogramas de manutenção não são rigorosamente seguidos).

Considere a personalização

Peças prontas para uso desempenham um papel crucial em muitas montagens de equipamentos. Uma preocupação, por exemplo, é que um elemento de plataforma 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. Incompatibilidades inesperadas podem surgir.

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

Muitas vezes, apenas ofertas personalizadas podem 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. Elas podem até mesmo reduzir custos, eliminando recursos desnecessários que vêm de fábrica com uma plataforma pronta para uso. E garantem uma solução integrada sem incompatibilidades ocultas.

Os fornecedores devem buscar um verdadeiro controle do pedido do fabricante de movimento linear, desde a folha de especificações até a construção do protótipo. Essa personalização inteligente é vital para antecipar e eliminar deficiências do produto, evitar obstáculos na integração e prevenir falhas em todo o processo.

Especifique produtos com o tamanho, formato, revestimento ou material exatos que o trabalho exige. E insista em soluções que atendam aos objetivos específicos 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 peso e da espessura reduzidos). Ao mesmo tempo, 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 à fábrica do fabricante do equipamento, outros riscos podem surgir.

Fabricantes de movimento linear podem ser chamados para resolver uma série de problemas que surgem nesta fase intermediária. Por exemplo, um motor linear pode sofrer um problema de travamento, onde a bobina que viaja dentro da pista do motor está esfregando contra a pista em seu curso. Isso pode ser causado por um problema de manuseio devido a solavancos que deslocam ligeiramente a bobina ou a pista para fora do alinhamento. É possível que a sela — o segmento móvel da plataforma — possa bater e sofrer distorção. Na construção da ferramenta maior, parafusos muito longos podem ser adicionados, empurrando uma placa de movimento linear para dentro de 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 acesso para passar um cabo adicional e, em seguida, parafusada incorretamente.

Tais contratempos acarretam riscos que vão desde uma leve degradação do desempenho no processo até motores queimados e grandes períodos de inatividade. A preparação da superfície também merece atenção especial. As tolerâncias devem ser compatíveis em todos os detalhes.

Em alguns casos, um fabricante que fabrica ferramentas para esses processos pode fornecer um componente de movimento linear construído para uma planicidade de curso, digamos, de 0,0005 pol. Mas o fabricante de ferramentas então aparafusa esse componente a um conjunto maior com uma planicidade de apenas 0,005 pol. A torção resultante da platina pode ser quase imperceptível. Por exemplo, isso pode causar o travamento dos rolamentos, resultando em desgaste prematuro dos mesmos, forças adicionais no fuso de esferas ou maiores requisitos de potência dos motores lineares, resultando em superaquecimento excessivo e potencial falha.

Fique aterrado

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 afetar o desempenho do sistema.

Um loop de aterramento no sistema que realimenta o caminho de aterramento pode induzir leituras falsas no codificador, fazendo com que um componente se desloque apenas 1 mm, mas o controlador registre um deslocamento de 100 mm. Se o descuido for ignorado, 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 à carga de impacto foi discutida anteriormente. Os pontos de risco mais significativo ocorrem naturalmente em três períodos:

• Durante o transporte do fornecedor de movimento linear para o fabricante de equipamentos e ferramentas;
• Durante a chegada e incorporação do sistema na ferramenta do equipamento;
• Durante o transporte do conjunto do equipamento acabado para o local de processamento e instalação.

Um fornecedor confiável e experiente de movimento linear pode reduzir significativamente a chance de danos por choque durante a primeira fase. Os especialistas do fornecedor podem determinar as restrições de espaço de fabricação com antecedência, evitando projetar 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 do equipamento de transporte (guindastes, carrinhos, etc.) para que a plataforma possa ser transportada com segurança da caixa para a ferramenta, minimizando o risco de ferimentos ao pessoal no local, bem como a chance de impactos danosos.

Por fim, 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 choque ou vibração excessivos durante operações subsequentes.

Na sala limpa

Tanto na primeira quanto na segunda fase, o fornecedor de movimentação 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 duas bolsas, uma aplicada em atmosfera de nitrogênio e a segunda em uma sala limpa, para transporte. Em seguida, eles fornecem equipamentos e carrinhos especiais para transferências delicadas de transporte.

Na terceira fase, se o sistema for instalado na parte superior do conjunto de ferramentas, o guindaste do fabricante de ferramentas pode ser suficiente. No entanto, 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 a montagem ser concluída.

Lubrificação

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

Todos os fornecedores de sistemas de movimento linear enviam seus produtos com um ciclo de relubrificação específico. No entanto, como a natureza humana é o que é, 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 de motores.

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

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

Roteiro de Desempenho

Em resposta às demandas dos fabricantes de equipamentos, os fabricantes de equipamentos de movimento linear trabalham continuamente para aprimorar o desempenho. Mas, primeiro, precisam 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 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 em ciências da vida, medicina e biomedicina.

Os sistemas de processo de movimento linear podem não ser os elementos mais proeminentes na maioria dos equipamentos de tecnologia avançada e, normalmente, não são uma preocupação prioritária para a maioria dos usuários. Mas sua falha pode ter consequências graves para todos os envolvidos. Felizmente, a atenção adequada ao projeto, instalação, operação e manutenção pode garantir que os sistemas de movimento linear desempenhem um papel vital na operação contínua, crítica e bem-sucedida dos equipamentos mais avançados de ciências biológicas, médicos e biomédicos.