Tehnologia medicală se orientează spre mase plastice inteligente

Materiale Plastice

de Philipp Weissel , Michael Fischer , Christoph Lhota

Tehnologia medicală se orientează spre mase plastice inteligente

Interfeţele inteligente în avantajul igienei şi rentabilităţiiExistă pretenţii ridicate pentru interfeţele de utilizator ale echipamentelor medicale. Pe lângă cerinţa de a asigura comutatoare, butoane şi alte comenzi care sunt uşor de utilizat, interfeţele trebuie să fie uşor de curăţat pentru a satisface nevoia unui grad maxim de igienă în diferite medii, indiferent dacă echipamentul este utilizat acasă, de către pacient, sau într-o unitate de terapie intensivă.

Acesta este un domeniu în care masele plastice inteligente oferă noi posibilităţi pentru producătorii de dispozitive medicale. În acelaşi timp, tehnologia inovatoare a materialelor compozite ajută la impulsionarea tendinţei spre rentabilitate în fabricaţie.

 

Unităţile de comandă prin operator ale echipamentelor medicale electronice prezintă un risc în toate mediile ambiante, inclusiv în zonele sterile, cum ar fi sălile de operaţie. Germenii şi particulele de impurităţi aderă cu uşurinţă la punctele de legătură ale comutatoarelor, butoanelor, mânerelor de comandă de pe un panou frontal şi s-a dovedit că sunt dificil de eliminat. Pentru a oferi o interfaţă continuu etanşă şi uniformă, deseori se utilizează o tastatură cu membrană. Totuşi, în practică, astfel de tastaturi tind să fie mai puţin robuste şi, prin urmare, constituie un factor de risc suplimentar. Fiind în căutare de alternative, proiectanţii de produse apelează acum la noile tehnologii de materiale compozite, bazate pe elemente electronice capacitive. Aceste mase plastice, aşa-numite inteligente, au fost dezvoltate în ultimii ani, în principal, pentru a fi utilizate în aplicaţii pentru automobile.

Masele plastice inteligente reprezintă un nou tip de tehno­logie pentru materiale compozite. Tehnologia de injectare a materialelor plastice şi mecatronica pot fi combinate pentru a conferi suprafeţelor din materiale plastice funcţionalitate şi inteligenţă electronică. Acest lucru devine posibil prin intermediul senzorilor capacitivi, care utilizează principiul capacităţii electrice, reacţia dintre două puncte spaţiale (ca forţa câmpului electric dintre doi electrozi). Liniile de flux electric din cadrul unui câmp electric pot fi modificate prin introducerea unui obiect conductiv (cum ar fi vârful unui deget). Senzorii capacitivi preiau aceste modificări şi răspund cu o variaţie de tensiune, care poate fi utilizată pentru a iniţia o anumită funcţie. Din moment ce liniile de câmp trec prin corpurile solide non-conductive, efectul senzorului funcţionează de la distanţă printr-un strat de suprafaţă subţire, cum ar fi un termoplastic sau mănuşile unui operator.

 

Elementele electronice capacitive înlocuiesc comutatoarele şi butoanele

Producţia maselor plastice inteligente se bazează pe pelicule, pe care se ataşează senzori şi legături conductoare prin imprimare, acoperire şi metalizare. Peliculele pot fi configurate în trei dimensiuni şi tăiate înainte de a fi aplicate în matriţă sau suprainjectate cu termoplastic; astfel, elementele electronice capacitive pot înlocui comutatoarele, butoanele şi mânerele de comandă mecanice. Elementele de operare sunt acoperite cu o interfaţă continuă, uniformă şi cu rezistenţă înaltă.

 

„Automobilele viitorului vor fi mai uşor de operat decât telefoanele inteligente, prin simplă atingere, senzaţie şi interacţiune,” crede Michael Fischer, Managerul de Vânzări (Tehnologii) de la ENGEL AUSTRIA din oraşul austriac Schwertberg. La Simpozionul ENGEL din iunie 2012, producătorul maşinilor de injectat material plastic a prezentat prima sa aplicaţie, aproape de trecerea în fabricaţie ca prototip. S-au fabricat console centrale cu interfaţă sensibilă  pentru automobile, cu o maşină de injectat material plastic ENGEL Duo 350, dotată cu placă mediană şi matriţă combinată. O peliculă capacitivă, tridimensională, preformată a fost plasată în matriţă cu un robot şi a fost suprainjectată cu PC/ABS. Apoi piesa intermediară a fost acoperită cu poliuretan pentru a proteja suprafaţa şi pentru a da un efect vizual de calitate ridicată. Acum tehnologia va fi comercializată de ENGEL şi partenerii săi de proiect sub numele de „suprafaţă sensibilă”. Suprafaţa sensibilă are la bază un număr de diferite tehnologii, inclusiv procedeul „clearmelt” al firmei ENGEL şi materiale „touchskin” de la Plastic Electronic din oraşul austriac Linz. „Purtăm discuţii cu diferite fabrici de automobile şi cu producători de echipamente originale în vederea fabricaţiei de masă a primelor aplicaţii cu suprafeţe sensibile în următorii trei până la patru ani,” declară Fischer.

 

În cazul construcţiei de vehicule, aspectele de igienă ale unei interfeţe continue, uniforme sunt mai puţin importante decât uşurinţa în utilizare şi randamentul ridicat în procesul de fabricaţie. În timp ce fabricaţia convenţională implică, deseori, fabricaţia şi asamblarea individuală a mai mult de 100 piese mici, peliculele capacitive şi granulele de plastic permit fabricaţia unor componente funcţionale, gata de instalare, într-o singură etapă. „Luând ca exemplu consolele centrale, costurile de producţie sunt reduse cu cel puţin 30 procente dacă privim procesul în întregul său”, accentuează Michael Fischer. Având în vedere că nu este necesară asamblarea, productivitatea creşte semnificativ.

 

Depăşirea limitelor de proiectare a produselor

Un alt avantaj este domeniul amplu pentru proiectare. Producţia flexibilă prin imprimare pentru pelicule permite plasarea senzorilor, practic, în orice loc; de asemenea, peliculele pot lua, teoretic, orice fel de formă. Tehnologia de suprafeţe sensibile este, astfel, mijlocul ideal pentru a obţine unităţi de comandă rentabile pentru operator – unităţi care sunt imbatabile din punct de vedere utilizabilitate şi ergonomie.

 

Desigur, ergonomia şi rentabilitatea au fost criterii esenţiale şi în alte sectoare industriale, de mulţi ani. Având în vedere acest aspect, a fost prezentat un studiu de proiectare pentru panoul de comandă al unei maşini de spălat; între timp, ENGEL şi partenerii săi încep să facă studii pe teren, în sectorul de tehnică medicală. „Faptul că această tehnologie îndeplineşte, concomitent, un întreg set de cerinţe, cred că reprezintă o ocazie majoră pentru tehnica medicală,” spune Cristoph Lhota, conducătorul Diviziei Medicale de la ENGEL. „În primul rând, facem mai mult pentru a îndeplini cerinţele stringente de igienă, în al doilea rând îmbunătăţim ergonomia produselor tehnice medicale şi, în al treilea rând, reducem drastic costurile de fabricaţie. Presiunea asupra costurilor creşte şi în cadrul sectorului tehnicii medicale.”

În prezent, lecţiile învăţate din industria de automobile sunt dezvoltate şi aplicate în domeniul tehnicii medicale. Împreună cu ENGEL, firma cea mai implicată în dezvoltarea specializată şi fabricaţia interfeţelor inteligente, multistrat este Plastic Electronic GmbH. În prezent, o problemă cheie în dezvoltare este posibilitatea de sterilizare a componentelor electronice inteligente. „Pentru industria de automobile am efectuat cu succes probe de funcţionare în intervalul de temperatură -40°C până la +85°C”, relatează Philipp Weissel, preşedintele executiv al Plastic Electronic. „Momentan lucrăm pentru ridicarea intervalului de temperatură pentru aplicaţii esenţiale de tehnică medicală”.

 

În ceea ce priveşte activitatea viitoare de cercetare a ENGEL şi Plastic Electronic, Austria Superioară promite condiţiile ideale: nicăieri în lume nu există o concentraţie mai mare de fabrici şi instituţii de cercetare, împreună cu infrastructura necesară, pentru masele plastice inteligente. La începutului anului 2011, această densitate de cunoştinţe şi experienţă de specialitate a dus la înfiinţarea Iniţiativei pentru mase plastice inteligente,al cărei obiectiv este să reunească întregul lanţ de valori pentru produsele din mase plastice inteligente în Austria Superioară, astfel încât soluţii de sistem de vârf la nivel mondial să poată fi dezvoltate în parteneriat. 

 

Figura 1 (foto deschidere). Masele plastice inteligente reprezintă noi posibilităţi pentru sectorul de tehnică medicală, în special în proiectarea unităţilor de comandă pentru operator     

 

   

Figura 2. Industria de automobile deschide drumul: calculatoarele vehiculelor viitorului vor fi comandate prin intermediul senzorilor capacitivi  (Fotografie: Magna)

 

Figura 3. Celula de producţie pentru consolele centrale cu elemente electronice capacitive asigură o rentabilitate excepţională. Un nivel ridicat de automatizare şi tehnologia suprafeţelor sensibile sunt factori esenţiali. (Fotografie: ENGEL)

 

Figura 4. Prin injectare de material plastic componentele electronice se acoperă cu o interfaţă continuă şi de rezistenţă ridicată. (Fotografie: ENGEL)


Michael Fischer  este Director Vânzări (Technologii), ENGEL AUSTRIA GmbH, Schwertberg, Austria; Christoph Lhota este Şeful diviziei Medical, ENGEL AUSTRIA GmbH, Schwertberg, Austria; Philipp Weissel este Director Executiv, Plastic Electronic GmbH, Linz, Austria



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord