Precizie ridicată de peste 370 de milioane de cicluri: Sistem de rulmenți axă/placă în inima artificială

Profil

• Ce a fost necesar: Rulmenți speciali și arbore pentru unitatea de acționare care deviază diafragma în camerele pompei
• Cerințe: Fără întreținere, compact, cu joc redus, rezistent la substanțe chimice, umiditate și sarcini torsionale repetate și sarcini axiale alternante, durată de viață de peste 370 de milioane de cicluri, ușor
• Industrie: Tehnologie medicală, dispozitive medicale
• Succes pentru client: ReinHeart TAH GmbH a reușit să dezvolte un sistem de acționare precis, durabil și care nu necesită întreținere, care funcționează fiabil în ciuda sarcinilor mari și a spațiului de instalare minim și care maximizează eficiența inimii artificiale, cu ajutorul unui rulment special iglidur J și al arborelui din aluminiu drylin corespunzător.

Inima artificială constă dintr-o unitate de acționare și două camere de pompare care funcționează ca pompe cu deplasare pozitivă. Camerele pompei au o carcasă de blocare și membrane flexibile care sunt deviate alternativ de o unitate liniară electromecanică brevetată. Această mișcare determină valvele inimii artificiale să genereze un flux sanguin direcționat, pulsatil.

În cadrul unității de acționare, se utilizează un sistem de rulmenți cu ax pentru a ghida bobinele dispozitivului de acționare cu o precizie ridicată prin câmpul magnetic al statorului. Pentru a maximiza eficiența performanței dispozitivului de acționare, între bobinele dispozitivului de acționare și magneți există doar un spațiu de aer minim. Senzorii de poziție de pe rulment monitorizează cu precizie mișcarea axei și permit doar câteva zecimi de milimetru de decalaj și câteva grade de rotație.

Provocările tehnice sunt numeroase: sistemul trebuie să nu necesite întreținere și să garanteze o precizie permanentă sub sarcini alternative. Rulmentul simplu trebuie să suporte sarcini de torsiune repetate pe o durată de viață de cinci ani (aproximativ 370 de milioane de cicluri), precum și sarcini axiale variabile, în funcție de poziția și mișcările pacientului.

O dimensiune de instalare compactă, greutatea redusă, precum și rezistența chimică și absorbția redusă a umidității sunt alți factori decisivi. Rulmentul simplu este amplasat în interiorul unității de acționare, unde nu există contact direct cu fluidele proprii organismului. Cu toate acestea, datorită permeabilității plasticului, trebuie să ne așteptăm la umiditate în interiorul unității de acționare și, prin urmare, pe rulment pe termen lung. În plus, nu trebuie să se producă reziduuri de abraziune metalică potențial periculoase.

În prima încercare, a fost testat un sistem cu două axe, dar acesta a fost dificil de utilizat din cauza toleranțelor de fabricație care erau greu de menținut și care au dus chiar la ruperea unei axe. În plus, necesarul de spațiu al soluției a fost semnificativ mai mare din cauza celor doi rulmenți simpli.

Deoarece nu a fost disponibilă nicio soluție standard pentru profilul extins al cerințelor, sistemul de rulmenți pentru axă/planetă a fost special conceput și proiectat de ReinHeart și realizat în colaborare cu igus.Rulmentul special turnat constă din materialul iglidur J, care este ideal pentru această aplicație datorită rezistenței sale chimice, absorbției reduse de umiditate și lipsei de lubrifiere. Deoarece nu există riscul de abraziune a particulelor metalice, funcționarea în siguranță este garantată. Axul este un arbore din aluminiu Drylin AWMP, un partener ideal de potrivire pentru iglidur J, care asigură un comportament de funcționare bun și o uzură minimă pe întreaga durată

de viață. Rulmentul economisește spațiu, este ușor și are nișe care permit integrarea senzorilor de poziție pentru monitorizarea precisă a mișcării axei. Rulmentul și axa au o caracteristică anti-rotație, sunt adaptate din punct de vedere geometric unul la celălalt și sunt strâns tolerate în ceea ce privește forma și poziția. O caracteristică de bază a sistemului axă/cozinet este faza planificată "burn-in": atunci când axa este asamblată pentru prima dată, aceasta este blocată în mod deliberat în cozinet și poate fi mișcată numai prin aplicarea unei forțe specifice. În prima fază de funcționare, conturul rulmentului se armonizează cu axa pentru a asigura o

ghidare optimă. Combinația dintre axă, rulment și sistemul de senzori îndeplinește cerințele privind spațiile de aer minime, ghidarea precisă și robustețea în cazul modificării sarcinilor transversale și de torsiune. Rezultatul este o ghidare precisă care nu necesită întreținere pe o durată de viață de cinci

ani. După mai mulți ani de dezvoltare, sistemul axă/cozinet se află acum la a doua generație. Pentru ReinHeart TAH GmbH, rezultatul este foarte satisfăcător și trebuie acum să se dovedească în testele de anduranță. Împreună cu igus, au fost dezvoltate concepte de testare pentru rulmenții netezi, în care igus este, de asemenea, deschizător de drumuri noi.