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

Profil

• Ce era necesar: o bucșă specială și un arbore pentru unitatea de acționare care deformează diafragma în camerele pompei
• Cerințe: Fără mentenanță, compact, cu joc redus, rezistent la produse chimice, umiditate și sarcini torsionale repetate și sarcini axiale alternante, durata de viaţă de peste 370 de milioane de cicluri, ușor
• Domeniu de activitate: Tehnologie medicală, dispozitive medicale
• Succes pentru client: Cu ajutorul unei bucșe speciale iglidur J și al unui arbore din aluminiu drylin adaptat, ReinHeart TAH GmbH a reușit să dezvolte un sistem de acționare precis, fără mentenanță și este durabil, care funcționează în mod fiabil chiar și în condiții de sarcini mari și spațiu de instalare redus și care maximizează eficiența inimii artificiale.

Inima artificială este alcătuită dintr-o unitate de acționare și două camere de pompare care funcționează ca pompe volumetrice. Camerele pompei sunt prevăzute cu o carcasă rigidă și membrane flexibile, care sunt deformate alternativ de un sistem de acționare liniar electromecanic brevetat. Această mișcare determină valvele cardiace artificiale să genereze un flux sanguin pulsatil și direcționat.

În cadrul unității de acționare, se utilizează un sistem de bucșe pentru a ghida bobinele actuatorului cu precizie ridicată prin câmpul magnetic al statorului. Pentru a maximiza eficiența de funcționare a sistemului de acționare, între bobinele actuatorului și magneți există doar un spațiu de aer minim. Senzorii de poziție de pe lagăr monitorizează cu precizie mișcarea axei și permit doar o abatere de câteva zecimi de milimetru și o rotație de câteva grade.

Provocările tehnice sunt numeroase: sistemul trebuie să fie fără mentenanță și să garanteze o precizie constantă în condiții de sarcini variabile. Bucșa trebuie să reziste la sarcini de torsiune repetate pe o durată de viață de cinci ani (aproximativ 370 de milioane de cicluri), precum și la sarcini axiale variabile, în funcție de poziția și mișcările pacientului.

O dimensiune de instalare compactă, caracteristică ușoară, precum și rezistență chimică și absorbția redusă a umidității reprezintă alți factori decisivi. Bucșa este amplasată în interiorul unității de acționare, unde nu există contact direct cu fluidele proprii ale corpului. Cu toate acestea, datorită permeabilității materialelor plastice, pe termen lung este de așteptat ca umezeala să pătrundă în interiorul unității de acționare și, prin urmare, să ajungă la lagăr. În plus, nu trebuie să se genereze reziduuri de abraziune metalică potențial periculoase.

La prima încercare, a fost testat un sistem cu două axe, dar acesta era greu de manevrat din cauza toleranțelor de fabricație dificil de respectat, care au dus chiar la ruperea uneia dintre axe. În plus, spațiul necesar pentru această soluție era semnificativ mai mare din cauza celor două bucșe.

Deoarece nu exista o soluție standard care să răspundă profilului complex de cerințe, sistemul de bucșe cu axă a fost conceput și proiectat special de ReinHeart și realizat în colaborare cu igus. Lagărul turnat special este realizat din materialul iglidur J, care se pretează perfect pentru această aplicație datorită rezistenței chimice, absorbției reduse de umiditate și faptului că nu necesită lubrifiere. Deoarece nu există riscul de abraziune cauzată de particule metalice, funcționarea în condiții de siguranță este garantată. Axa este un arbore din aluminiu drylin AWMP, o contrapiesă ideală pentru iglidur J, care asigură o funcționare optimă și o uzură minimă pe întreaga durata de viaţă.

Lagărul este cu economie de spațiu, ușor și dispune de adâncituri care permit integrarea senzorilor de poziție pentru monitorizarea precisă a mișcării axei. Rulmentul și axa sunt prevăzute cu o caracteristică anti-rotație, sunt adaptate geometric unul la celălalt și au toleranțe foarte strânse în ceea ce privește forma și poziția. O caracteristică esențială a sistemului de rulmenți pentru axă este o fază planificată de rodaj "" : atunci când axa este adusă pentru prima dată în contact, aceasta este fixată în mod deliberat în rulment și poate fi deplasată numai prin aplicarea unei forțe specifice. În prima fază de funcționare, conturul lagărului se aliniază cu axa pentru a asigura un ghidaj optim.

Combinația dintre axă, lagăr și sistemul de senzori îndeplinește cerințele privind spațiile de aer minime, ghidajul precis și robustețea în condiții de sarcini transversale și de torsiune variabile. Astfel se obține o ghidaj precis, care rămâne fără mentenanță pe o durată de viață de cinci ani.

După mai mulți ani de dezvoltare, sistemul de lagăre pentru axe a ajuns acum la a doua generație. Pentru ReinHeart TAH GmbH, rezultatul este foarte satisfăcător și trebuie acum să-și dovedească eficiența în cadrul unor teste de anduranță. În colaborare cu igus, au fost elaborate concepte de testare pentru bucșele, domeniu în care igus deschide, de asemenea, noi orizonturi.