بلبرینگ های دقیق در medtech: تعیین عملکرد و قابلیت اطمینان
الکساندر بلوس، مهندس فروش و کاربرد، HQW Precision GmbH، نحوه کار را تشریح می کند بلبرینگ های دقیق از جمله اجزای حیاتی هستند که ایمنی بیماران تحت درمان اغلب به طور مستقیم به آنها بستگی دارد.
دستگاه های پزشکی تقاضاهای بسیار زیادی در مورد قابلیت اطمینان اجزای خود دارند. با کاربردهایی از جمله ابزارهای برقی جراحی، ونتیلاتورها و پمپهای قلب، یاتاقانهای دقیق جزء اجزای حیاتی هستند که ایمنی بیماران تحت درمان اغلب به طور مستقیم به آن بستگی دارد، بنابراین مشخصات و انتخاب بلبرینگهای غلتشی که دقیقاً نصب میشوند اهمیت بیشتری میدهند.
توسعه و تایید محصولات پزشکی اغلب فرآیندی طولانی و پرهزینه است. هر جزء باید آگاهانه انتخاب شود تا به طور مداوم نیازهای مربوط به عملکرد و قابلیت اطمینان را برآورده کند، حتی پس از سال ها استفاده در شرایط محیطی دشوار و کارکرد در بارهای بالا. علاوه بر الزامات خاص برنامه، طراحان باید عواملی مانند مقاومت در برابر خوردگی، روغن کاری و مواد مورد استفاده برای یاتاقان های توپ را نیز در نظر بگیرند. با نصب دقیق بلبرینگها، خطر طراحی مجدد گران قیمت و فرآیندهای تأیید مجدد را کاهش میدهند، بدون اینکه به عواقب خرابی در استفاده عملی اشاره کنیم.
مواد ویژه مقاومت در برابر خوردگی و دما را بهبود می بخشد
برای ابزارهای جراحی و تجهیزات پزشکی که نیاز به استریلیزاسیون مجدد دارند، مقاومت در برابر خوردگی یک عامل حیاتی است. به همین دلیل، ضروری است که یاتاقان های مورد استفاده در دستگاه ها بتوانند هم در برابر مواد شیمیایی تهاجمی مورد استفاده در فرآیند استریلیزاسیون و هم در برابر دمای بالای 140+ درجه سانتیگراد که در اتوکلاوها با آن مواجه می شوند، مقاومت کنند. در نتیجه، هنگام انتخاب مواد برای عناصر نورد، حلقه ها و قفس باید دقت شود. به عنوان مثال، با عملکرد بالا AMS5898 / X30CrMoN15-1 (فولاد ضد زنگ مارتنزیتی)، که دارای محتوای کروم بالای 14-16٪ است و بنابراین سطح قابل توجهی بالاتری از مقاومت در برابر خوردگی را نسبت به فولادهای بلبرینگ استاندارد ارائه می دهد، به دست آمده است. .
خوب روغن کاری شده: برای عمر طولانی و زیست سازگاری
روانکاری خوب نیز برای عملکرد بلبرینگ حیاتی است. نوع و کمیت روان کننده تأثیر بسزایی بر ویژگی های عملکردی و عمر مفید کاربرد مربوطه دارد. برای سیستم های بلبرینگ که به روانکاری گریس متکی هستند، باید اطمینان حاصل شود که روانکاری زیست سازگار است تا از آسیب به سلامت بیمار حتی در صورت تماس روان کننده با بافت جلوگیری شود. اغلب توصیه می شود که یک روان کننده H1/H2 دارای گواهینامه NSF را مشخص کنید. روان کننده های H1 در مقادیر کم یا تعداد بسیار کمی در میلیون به عنوان ایمن برای مصرف انسان طبقه بندی می شوند. روان کننده های H2 برای استفاده در مواد غذایی مناسب در نظر گرفته می شوند، اما به طور خاص محصولات غذایی مناسب نیستند. بسته به استفاده از دستگاه پزشکی، روان کننده های زیست سازگار مطابق با DIN EN ISO 10993 نیز می توانند در نظر گرفته شوند.
در مورد پمپ های قلب و سایر ایمپلنت ها، روانکاری بلبرینگ ممکن است به هیچ وجه امکان پذیر نباشد، به طوری که می توان خطرات ناشی از روان کننده برای بیمار را رد کرد. بلبرینگ های دقیق تولید شده از مواد خاص می توانند در چنین مواردی کمک کنند و عملکرد قابل اعتماد و عمر طولانی را حتی بدون روغن کاری تضمین کنند. این همچنین در مواردی که مایعات دیگر در تماس مستقیم با یاتاقان توپ هستند یا حتی از آن عبور می کنند نیز صادق است.
طراحی و مواد تعیین کننده مقاومت در برابر سایش است
انتخاب صحیح مواد توپ و حلقه مناسب و طراحی مناسب محصول همچنین تضمین می کند که بلبرینگ های با دقت بالا – و در نتیجه دستگاه های پزشکی – عمر طولانی دارند. یکی از موادی که می تواند برای بهبود عمر و مقاومت در برابر سایش یاتاقان استفاده شود AMS5898 / X30CrMoN15-1 است – فولاد مارتنزیتی، سخت شده و مقاوم در برابر خوردگی. این ماده به دلیل توانایی آن در مقاومت در برابر مواد شیمیایی تهاجمی مورد استفاده در فرآیند استریل کردن، برای ابزارهای جراحی ایده آل است. نیترید سیلیکون یکی از مواد توپ مورد استفاده در کاربردهای پزشکی است. این ماده با خواص مکانیکی ذاتی خود، عملکرد بسیار خوبی را ارائه می دهد، حتی در کاربردهایی با روغن کاری ضعیف یا در مواردی که روغن کاری امکان پذیر نیست. بلبرینگ های ساخته شده از فولاد ضد زنگ X65Cr13 / 1.4037 نیز در کاربردهای فناوری پزشکی موفق بوده و برای مثال برای استفاده در دستگاه های تنفسی مناسب هستند. آنها ظرفیت حمل بار خوب را با استحکام و پایداری خستگی بالا ترکیب می کنند.
توزیع بار یکنواخت به لطف طراحی بهینه قفس
انتخاب صحیح طراحی قفس و مواد قفس نیز برای عملکرد یک بلبرینگ دقیق بسیار مهم است. هدف اساسی قفس حفظ فاصله یکنواخت بین عناصر نورد، جلوگیری از تماس بین آنها و در نتیجه اطمینان از توزیع یکنواخت بار در بلبرینگ است. قفس ها همچنین می توانند به گونه ای طراحی شوند که گشتاور را کاهش داده و تولید گرما را به حداقل برسانند. این امر مستلزم انتخاب مواد قفسی است که بیشترین درجه مقاومت در برابر سایش را برای بهینهسازی طول عمر، با گزینههای خوب از جمله پلاستیکهای با کارایی بالا مانند پلیاترترکتون (PEEK) نشان دهد. این ماده همچنین توسط NSF International به عنوان سازگار با بدن انسان تایید شده است و در نتیجه برای استفاده در کاربردهای پزشکی مناسب است. این مواد به دلیل جرم کم، خواص مقاوم در برابر خوردگی و اصطکاک کم، سایش و تولید گرما را نیز کاهش میدهند و در نتیجه میتوان بلبرینگها را با سرعتهای بالاتری کار کرد و عمر مفید گریس را افزایش داد. علاوه بر این، یک پیش نیاز برای هر کاربرد پزشکی، مقاومت در برابر ویژگیهای سریالسازی مکرر و رادیولوسنسی است. از نظر ونتیلاتور، قفسهای تورلون عمر طولانی را با قیمت مقرون به صرفه ارائه میدهند، در حالی که قفسهای ساخته شده از PEEK راهحل ایدهآلی برای پمپهای قلب ارائه میکنند: از آنجایی که این ماده زیست سازگار است، همچنین گزینهای برای کاربردهایی است که در بدن انسان باقی میمانند. بیش از 24 ساعت
تقاضاهای بالا در زمینه اسناد و قابلیت ردیابی
علاوه بر عواملی مانند مواد و روانکاری، که مستقیماً به قابلیت اطمینان یاتاقانهای دقیق کمک میکنند، مستندسازی قطعات نیز یک جنبه کلیدی حاکم بر استفاده در بخش پزشکی است. الزامات مربوط به تضمین کیفیت و قابلیت ردیابی دستگاهها و قطعات بسیار فراتر از فرآیندهای قابل مقایسه PPAP (تأیید بخش تولید) است که معمولاً در بخشهای دیگر با آن مواجه میشویم. باید اطمینان حاصل شود که سیستم بلبرینگ با مستندات اجزای مربوطه مطابق با استاندارد مدیریت کیفیت ISO 9001 عرضه می شود و این مستندات حداقل به مدت 15 سال حفظ می شود. این اسناد همچنین باید شامل گواهیهای صادر شده مطابق با BS EN 10204:2004 از جمله نوع 3.1 با قابلیت ردیابی به منبع مواد خام باشد. با این استاندارد اروپایی در مورد گواهی های بازرسی برای محصولات فولادی (و سایر محصولات)، تامین کنندگان می توانند تأیید کنند که الزامات قانونی و نظارتی مربوط به خواص شیمیایی و مکانیکی فولاد برآورده شده است.
مثالی از عمل: بلبرینگ های دقیق مخصوص ابزارهای برقی جراحی
ابزارهای برقی جراحی مانند اره های مورد استفاده در جراحی ارتوپدی، حرکت چرخشی موتور را به حرکت خطی تبدیل می کنند. یاتاقان ها برای حرکت ابزار و عملکرد کارآمد و بدون وقفه بسیار مهم هستند. HQW اخیراً توسط یک سازنده ابزار الکتریکی برای توسعه یک واحد یاتاقان جدید برای یک اره جراحی با کارایی بالا سفارش داده شده است. بلبرینگ ها باید به اندازه کافی فشرده باشند تا در طراحی باریک ابزار قرار بگیرند، در حالی که همچنان پایداری لازم را برای تحمل بارهای بالا و سرعت های عملیاتی ارائه می دادند. حداکثر سطح مقاومت در برابر خوردگی نیز مورد نیاز بود. کارشناسان HQW Precision یک واحد بلبرینگ سوزنی را توصیه کردند که هم با این مشخصات و هم با بار و سرعت غالب مناسب باشد. از آنجایی که سیستم به طور منظم استریل می شود، یک ماده ویژه با محتوای کروم بالا در حدود 20٪ و دارای سطح بالایی از مقاومت در برابر خوردگی برای حلقه یاتاقان سوزن انتخاب شد. سوزن های تولید شده از ماده SV30 و یک قفس ساخته شده از PAI نیز استفاده شد.
یاتاقان ها نزدیک به انتهای ابزار برش قرار دارند و اغلب در داخل بدن بیمار عمل می کنند. به همین دلیل، یک گریس روان کننده زیست سازگار ویژه مشخص شد. واحد بلبرینگ همچنین باید با دقت بالا و واکنش کم کار کند تا اطمینان حاصل شود که اره دقیقاً کار می کند و بنابراین بهترین نتیجه جراحی ممکن را برای جراح و بیمار به دست می آورد. ابعاد واحد یاتاقان کوچک 4 × 13 × 8 میلیمتر است که تناسب بین اجزای یاتاقان جداگانه تنها چند میکرون است. به لطف این طراحی بهبودیافته، طول عمر دستگاه جراحی چندین برابر افزایش یافته است، بنابراین به ایمنی بیمار در کل چرخه عمر دستگاه پزشکی کمک می کند.
توسعه مشترک برای حداکثر عملکرد
انبوهی از کاربردها برای بلبرینگ های غلتشی در فناوری پزشکی وجود دارد – از دستگاه های قابل کاشت، پمپ های قلب و دستگاه های تنفسی گرفته تا ابزارهای جراحی با دقت بالا و تجهیزات جراحی به کمک ربات. حداکثر قابلیت اطمینان و ایمنی خرابی در کنار تقاضاهای اغلب متفاوت در مورد مواد و خواص، در مرکز توجه قرار می گیرد. نتایج بهینه، مانند مثال بالا، زمانی به دست میآید که طراحان دستگاه یا قطعه پزشکی از نزدیک با متخصصان بلبرینگهای دقیق کار کنند.
لینک کوتاه مقاله : https://5ia.ir/GHzaOz
کوتاه کننده لینک
کد QR :
آخرین دیدگاهها