Limpieza en seco segura y eficiente del proceso

La tecnología patentada con anillo de doble material para el chorro envolvente de CO₂ y aire comprimido garantiza un rendimiento de limpieza constante y homogéneo. De este modo, también se previene de manera fiable la congelación de la boquilla.

Durante la fabricación de productos microfluídicos Lab-on-Chip, el sistema quattroClean puede utilizarse para el desbaste y la limpieza fina simultáneos de piezas de plástico moldeadas por inyección.

El enfriamiento y limpieza simultáneos con CO2 en el mecanizado por arranque de virutas de PEEK permiten reducir significativamente la generación de virutas y aumentar notablemente la velocidad de eliminación de material.

La calidad del chorro de nieve de CO2 se puede monitorear de forma continua con un sistema de sensores innovador. El valor obtenido se compara con la ventana de proceso definida y se guarda automáticamente.

Para la limpieza en entornos limpios, las instalaciones pueden diseñarse y equiparse de acuerdo con la clase de sala limpia requerida. (Fuente de la imagen: acp systems AG)

También se utiliza la limpieza con chorro de nieve quattroClean para la limpieza de implantes fabricados en plástico. (Fuente de la imagen: istock)

En la tecnología médica, los plásticos ocupan hoy un lugar importante. Según el uso, se exigen diferentes niveles de limpieza de los productos. La tecnología de chorro de nieve quattroClean en seco permite, en una amplia gama de aplicaciones, eliminar contaminantes y partículas finas de manera reproducible, validable y rentable, incluso en componentes con geometrías muy complejas. Baja necesidad de espacio, fácil automatización, así como integración en salas limpias y entornos de producción conectados son otras ventajas del método.

Las carcasas de los dispositivos médicos se fabrican tanto con plásticos como instrumentos, implantes y ayudas, así como reactivos de laboratorio para la medicina humana, dental y veterinaria. La fabricación de estos productos se realiza mediante diversos procesos tradicionales como extrusión, moldeo por inyección y mecanizado, y cada vez con mayor frecuencia también mediante impresión 3D industrial. En cada uno de estos procesos, en las superficies permanecen residuos de la fabricación, como agentes de separación, partículas, partículas finas, polvo o restos de polvo residual. Dependiendo de la clase de riesgo en la que se clasifiquen los productos médicos, estas contaminaciones pueden representar diferentes potenciales de daño para los pacientes. Y esto incluso cuando se esterilizan con el instrumento o implante. Pero también en productos que, como en el caso de carcasas de plástico o reactivos, no representan un riesgo directo, las contaminaciones filmográficas y/o particuladas pueden interferir en procesos posteriores, como recubrimientos o lacados, o distorsionar los resultados del laboratorio.

Esto ilustra la influencia de la limpieza de componentes en la seguridad, calidad y funcionalidad del producto. Debe garantizar que se logren de manera fiable los requisitos específicos de limpieza y compatibilidad biológica, y que no se produzcan cambios en las propiedades y superficies que puedan afectar al producto.

La limpieza final clásica con medios húmedos a menudo encuentra límites aquí, especialmente en piezas con geometrías complejas, contornos delicados y estructuras finas, así como en sistemas mecatrónicos con, por ejemplo, MID (placas de circuitos inyectadas).

Mediante cuatro efectos a superficies limpias y sin residuos

La tecnología de chorro de nieve quattroClean de acp systems AG ha demostrado ser eficaz, segura y económica para estas tareas de limpieza. El método utiliza dióxido de carbono líquido, inagotable, no corrosivo y preparado para aplicaciones médicas, como medio de limpieza. Se produce como subproducto en procesos químicos y en la generación de energía a partir de biomasa, por lo que es neutro para el medio ambiente.

El componente principal del sistema de limpieza es un anillo de doble flujo sin desgaste. A través de él se dirige el dióxido de carbono, que no es inflamable ni tóxico y que ha sido preparado para aplicaciones médicas. Al salir de la boquilla, se relaja en una fina nieve de CO2, que es agrupada y acelerada a velocidad supersónica mediante un chorro de aire comprimido en forma de anillo. La tecnología patentada garantiza un rendimiento de limpieza constante y homogéneo incluso en aplicaciones automatizadas.

Cuando el chorro de nieve a -78,5°C y bien enfocado impacta en la superficie, se produce una combinación de efectos térmicos, mecánicos, de sublimación y de solvente. La interacción de estos cuatro mecanismos elimina contaminantes particulados y filmográficos, como virutas, microgrietas, polvo, abrasión, agentes de separación, siliconas y rastros de humo, por ejemplo, del estructurado láser, de manera segura y reproducible. Al mismo tiempo, la limpieza con nieve de CO2 actúa de forma bacteriostática.

El dióxido de carbono cristalino se transforma completamente en estado gaseoso durante la limpieza, por lo que la pieza queda inmediatamente seca. Las contaminaciones desprendidas son eliminadas por la fuerza aerodinámica del aire comprimido de la superficie del componente y, junto con el dióxido de carbono sublimado, son aspiradas fuera del módulo de limpieza. La limpieza se realiza de forma respetuosa con el material, por lo que superficies sensibles y con estructuras finas, así como componentes fabricados aditivamente, pueden ser tratados sin problemas.

Demostrado en diversas tareas

La tecnología quattroClean se emplea en la tecnología médica para diversas tareas. Entre ellas, la limpieza de carcasas de plástico antes del recubrimiento y lacado. Este método reemplaza la limpieza húmeda química tradicional, en la que las piezas plásticas pasan por un proceso en varias etapas, durante el cual se calientan y enfrían varias veces con un alto consumo de energía. En comparación, la limpieza con nieve de CO2 en frío y seca requiere mucho menos espacio de producción y genera ahorros visibles en costos de inversión y operación. En la fabricación de sistemas microfluídicos Lab-on-Chip, el proceso permite eliminar partículas finas y limpiar componentes moldeados por inyección de plástico complejos. Otro campo de aplicación es, entre otros, la eliminación de contaminantes en estructuras de implantes fabricados aditivamente con PEEK.

Enfriar y limpiar en un solo paso

El plástico de alto rendimiento también es materia prima para implantes y componentes médicos fabricados por mecanizado. Para reducir las virutas generadas durante el mecanizado en seco de PEEK y el trabajo posterior de desbarbado, se utiliza el método acp para enfriar selectivamente durante el mecanizado. Esto contrarresta eficazmente la formación de virutas, permitiendo eliminar completamente el desbarbado manual bajo el microscopio. Las virutas aún generadas se eliminan inmediatamente mediante la acción de limpieza. Además, mediante el enfriamiento selectivo con el sistema quattroClean, se puede aumentar significativamente la velocidad de mecanizado, lo que resulta en un aumento notable de la productividad.

El enfriamiento con nieve de CO2 también tiene el potencial de abrir nuevas aplicaciones con PEEK. Los primeros ensayos en el rectificado del plástico han demostrado que el enfriamiento simultáneo puede prevenir cambios en las propiedades del material, así como la deposición destructiva de partículas en la muela de corte.

Procesos ajustados a la aplicación y validables

La escalabilidad del método de limpieza permite adaptarlo de manera sencilla y eficiente a diferentes aplicaciones y geometrías de componentes para una limpieza total o parcial. El desarrollo del proceso se realiza en el centro técnico de acp systems. Aquí, todos los parámetros del proceso, como volúmenes de aire comprimido y dióxido de carbono, número de boquillas, área y tiempo de chorro, se ajustan con precisión mediante pruebas al componente, la aplicación, las propiedades del material y las contaminaciones a eliminar. Estos programas específicos para cada pieza pueden almacenarse en el control del equipo.

La estabilidad de la densidad del chorro de nieve es uno de los parámetros clave para mantener la misma eficacia de limpieza y, por tanto, la calidad del proceso. Este aspecto importante puede ser monitorizado continuamente en cada boquilla durante el proceso de limpieza mediante un sistema de sensores innovador. Compara el valor obtenido con la ventana de limpieza definida en las pruebas para la pieza, de modo que cualquier chorro de nieve demasiado débil o fuerte se detecte de inmediato y solo las piezas que se limpien dentro de la ventana definida salgan de la estación de limpieza. Al mismo tiempo, el valor medido en la boquilla para cada pieza puede transmitirse y almacenarse en un centro de control superior, donde se registran todos los datos de producción del producto. Esto no solo permite verificar si la limpieza se realizó dentro de la ventana definida, sino también conocer el valor exacto. Todos los demás parámetros del proceso también pueden registrarse, almacenarse y enviarse automáticamente a un sistema central para una documentación completa y trazabilidad. Esto no solo aumenta la seguridad del proceso, sino que también simplifica la validación del proceso ante una entidad autorizada.

Concepto de sistema a medida, incluso para entornos limpios

El diseño de los sistemas se realiza de acuerdo con los requisitos específicos del cliente, utilizando componentes basados en módulos estándar para sistemas manuales, semi-automáticos y totalmente automáticos quattroClean. También es posible implementar soluciones independientes o integrar sistemas en líneas de producción y entornos de fabricación conectados.

En sistemas para limpieza en entornos limpios, se integra un sistema de preparación adecuado para dióxido de carbono líquido y aire comprimido. La alimentación de aire, la extracción y el equipamiento, como componentes para la automatización y su ubicación, se ajustan a la clase de sala limpia correspondiente. Gracias a condiciones de flujo óptimas, se garantiza la eliminación rápida y fiable de contaminantes. La adaptación del sistema a los requisitos de pureza y a las condiciones espaciales del cliente se realiza mediante diferentes soluciones, como versiones de máquina limpia o integración en salas limpias.

La amplia gama de aplicaciones y la posibilidad de adaptar los sistemas exactamente a las especificaciones de los componentes y entornos de producción permiten una limpieza de productos médicos segura y eficiente, incluso bajo la nueva regulación de Dispositivos Médicos (MDR).