Rolamentos de precisão em tecnologia médica: determinando desempenho e confiabilidade

por Alexandre Bloos

21 de fevereiro de 2023

14:00

Alexander Bloos, engenheiro de vendas e aplicação da HQW Precision GmbH, descreve como os rolamentos de precisão estão entre os componentes críticos dos quais a segurança dos pacientes tratados depende diretamente.

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Os dispositivos médicos colocam demandas extremamente altas na confiabilidade de seus componentes. Com aplicações que incluem ferramentas elétricas cirúrgicas, ventiladores e bombas cardíacas, os rolamentos de precisão estão entre os componentes críticos dos quais a segurança dos pacientes tratados depende diretamente, tornando assim a especificação e seleção de rolamentos de ajuste preciso ainda mais importantes.

O desenvolvimento e a aprovação de produtos médicos costumam ser um processo demorado e caro. Cada componente deve ser selecionado conscientemente para atender continuamente às demandas de desempenho e confiabilidade, mesmo após anos de uso em condições ambientais difíceis e operação com altas cargas. Além dos requisitos especiais da aplicação, os projetistas também devem considerar fatores como resistência à corrosão, lubrificação e materiais usados ​​para os rolamentos de esferas. Com rolamentos de precisão ajustados com precisão, eles reduzem o risco de redesenhos dispendiosos e processos de aprovação renovados, sem mencionar as consequências de uma falha que ocorre na prática.

Materiais especiais melhoram a resistência à corrosão e à temperatura

Para ferramentas cirúrgicas e dispositivos médicos que requerem esterilização repetida, a resistência à corrosão é um fator crítico. Por isso, é fundamental que os mancais utilizados nos aparelhos resistam tanto aos produtos químicos agressivos utilizados no processo de esterilização quanto às altas temperaturas de até +140°C encontradas nas autoclaves. Como resultado, deve-se ter cuidado ao selecionar o material para os corpos rolantes, anéis e gaiola. Bons resultados foram alcançados com o AMS5898 / X30CrMoN15-1 (aço inoxidável martensítico) de alto desempenho, por exemplo, que possui um alto teor de cromo de 14-16% e, portanto, oferece um nível consideravelmente mais alto de resistência à corrosão do que os aços padrão para rolamentos .

Bem lubrificado: para uma longa vida útil e biocompatibilidade

Uma boa lubrificação também é vital para o desempenho do rolamento. O tipo e a quantidade de lubrificante têm um efeito significativo nas características funcionais e na vida útil da respectiva aplicação. Para sistemas de rolamentos que dependem de lubrificação com graxa, deve-se garantir que a lubrificação seja biocompatível para evitar danos à saúde do paciente, mesmo que o lubrificante entre em contato com o tecido. Muitas vezes, é aconselhável especificar um lubrificante H1/H2 com certificação NSF. Os lubrificantes H1 são classificados como seguros para consumo humano em pequenas quantidades ou muito poucas partes por milhão. Os lubrificantes H2 são considerados adequados para uso em alimentos, mas não são produtos especificamente para alimentos. Dependendo do uso do dispositivo médico, também podem ser considerados lubrificantes biocompatíveis de acordo com DIN EN ISO 10993.

No caso de bombas cardíacas e outros implantes, a lubrificação dos rolamentos pode não ser possível, de modo que qualquer risco para o paciente decorrente do lubrificante pode ser excluído. Rolamentos de precisão produzidos com materiais especiais podem ajudar nesses casos, garantindo um desempenho confiável e uma longa vida útil, mesmo sem lubrificação. Isso também é verdade nos casos em que outros líquidos estão em contato direto ou mesmo fluem através do rolamento de esferas.

O design e o material determinam a resistência ao desgaste

A escolha correta de materiais de esferas e anéis adequados e o design correto do produto também garantem que os rolamentos de alta precisão – e consequentemente os dispositivos médicos – tenham uma longa vida útil. Um material que pode ser usado para melhorar a vida útil e a resistência ao desgaste de um rolamento é o AMS5898 / X30CrMoN15-1 – um aço martensítico totalmente endurecido e resistente à corrosão. Este material é ideal para instrumentos cirúrgicos graças à sua capacidade de resistir aos produtos químicos agressivos utilizados no processo de esterilização. O nitreto de silício é um dos materiais de bola usados ​​em aplicações médicas. Com suas propriedades mecânicas inerentes, este material oferece excelente desempenho, mesmo em aplicações com pouca lubrificação ou onde a lubrificação não é possível. Os rolamentos feitos de aço inoxidável X65Cr13 / 1.4037 também provaram ser bem-sucedidos em aplicações de tecnologia médica e são adequados para uso em aparelhos respiratórios, por exemplo. Eles combinam boa capacidade de carga com alta resistência à fadiga e estabilidade.