Cuscinetti di precisione nel settore medtech: determinazione di prestazioni e affidabilità

di Alexander Bloos

21 febbraio 2023

14:00

Alexander Bloos, tecnico commerciale e applicativo della HQW Precision GmbH, sottolinea come i cuscinetti di precisione siano tra i componenti critici da cui spesso dipende direttamente la sicurezza dei pazienti trattati.

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I dispositivi medici impongono requisiti estremamente elevati all'affidabilità dei loro componenti. Con applicazioni che includono elettroutensili chirurgici, ventilatori e pompe cardiache, i cuscinetti di precisione sono tra i componenti critici da cui spesso dipende direttamente la sicurezza dei pazienti trattati, rendendo quindi ancora più importanti le specifiche e la selezione di cuscinetti volventi che si adattino con precisione.

Lo sviluppo e l’approvazione dei prodotti medici è spesso un processo lungo e costoso. Ogni componente deve essere selezionato consapevolmente per soddisfare continuamente le esigenze di prestazioni e affidabilità, anche dopo anni di utilizzo in condizioni ambientali difficili e di funzionamento con carichi elevati. Oltre ai requisiti speciali dell'applicazione, i progettisti devono considerare anche fattori quali la resistenza alla corrosione, la lubrificazione e i materiali utilizzati per i cuscinetti a sfere. Grazie all'adattamento preciso dei cuscinetti di precisione, questi riducono il rischio di costose riprogettazioni e rinnovati processi di approvazione, per non parlare delle conseguenze di un guasto che si verifica nell'uso pratico.

I materiali speciali migliorano la resistenza alla corrosione e alla temperatura

Per gli strumenti chirurgici e i dispositivi medici che richiedono una sterilizzazione ripetuta, la resistenza alla corrosione è un fattore critico. Per questo motivo è fondamentale che i cuscinetti utilizzati nei dispositivi resistano sia agli agenti chimici aggressivi utilizzati nel processo di sterilizzazione sia alle alte temperature fino a +140°C che si incontrano nelle autoclavi. Di conseguenza, è necessario prestare attenzione nella scelta del materiale per gli elementi volventi, gli anelli e la gabbia. Buoni risultati sono stati ottenuti, ad esempio, con l'acciaio inossidabile martensitico ad alte prestazioni AMS5898 / X30CrMoN15-1, che ha un elevato contenuto di cromo del 14-16% e offre quindi un livello di resistenza alla corrosione notevolmente più elevato rispetto agli acciai per cuscinetti volventi standard. .

Ben lubrificato: per una lunga durata e biocompatibilità

Anche una buona lubrificazione è vitale per le prestazioni dei cuscinetti. Il tipo e la quantità di lubrificante hanno un effetto significativo sulle caratteristiche funzionali e sulla durata della rispettiva applicazione. Per i sistemi di cuscinetti che si basano sulla lubrificazione a grasso, è necessario garantire che la lubrificazione sia biocompatibile in modo da evitare danni alla salute del paziente anche se il lubrificante entra in contatto con i tessuti. Spesso è consigliabile specificare un lubrificante H1/H2 certificato NSF. I lubrificanti H1 sono classificati come sicuri per il consumo umano in piccole quantità o pochissime parti per milione. I lubrificanti H2 sono considerati adatti all'uso nei prodotti alimentari ma non sono prodotti specificatamente adatti agli alimenti. A seconda dell'utilizzo del dispositivo medico si possono prendere in considerazione anche lubrificanti biocompatibili secondo la norma DIN EN ISO 10993.

Nel caso di pompe cardiache e altri impianti la lubrificazione dei cuscinetti potrebbe non essere del tutto possibile, per cui è possibile escludere qualsiasi rischio derivante dal lubrificante per il paziente. In questi casi i cuscinetti di precisione realizzati con materiali speciali possono dare una mano, garantendo prestazioni affidabili e una lunga durata anche senza lubrificazione. Ciò vale anche nei casi in cui altri liquidi sono in contatto diretto o addirittura attraversano il cuscinetto a sfere.

Design e materiale determinano la resistenza all'usura

La scelta corretta dei materiali adatti per sfere e anelli e la corretta progettazione del prodotto garantiscono inoltre una lunga durata dei cuscinetti ad alta precisione e, di conseguenza, dei dispositivi medici. Un materiale che può essere utilizzato per migliorare la durata e la resistenza all'usura di un cuscinetto è AMS5898 / X30CrMoN15-1, un acciaio martensitico, temprato e resistente alla corrosione. Questo materiale è ideale per gli strumenti chirurgici grazie alla sua capacità di resistere agli agenti chimici aggressivi utilizzati nel processo di sterilizzazione. Il nitruro di silicio è uno dei materiali delle sfere utilizzati nelle applicazioni mediche. Grazie alle sue proprietà meccaniche intrinseche, questo materiale offre prestazioni eccellenti, anche in applicazioni con scarsa lubrificazione o dove la lubrificazione non è possibile. I cuscinetti in acciaio inossidabile X65Cr13 / 1.4037 si sono dimostrati efficaci anche nelle applicazioni della tecnologia medica e sono adatti, ad esempio, per l'uso negli apparati respiratori. Combinano una buona capacità di carico con un'elevata resistenza alla fatica e stabilità.