Plus efficace pour des surfaces nettoyées de manière optimale

Principe du nettoyage par pulvérisation de neige (source de l'image : acp)

L'un des éléments clés du système de nettoyage quattroClean est une buse à deux composants à ultrasons. Le dioxyde de carbone liquide est dirigé à travers la buse et se détend à l'extérieur pour former un mélange de neige/gaz. (Source de l'image : acp)

Sonde en acier inoxydable 1.4441 après le nettoyage de base (Source de l'image : NMI)

L'épreuve après le nettoyage avec le système de nettoyage par jet de neige acp. (Source de l'image : NMI)

La combinaison de la nettoyage chimique humide et du sablage au CO2 offre les meilleurs résultats. (Source de l'image : NMI)

Sonde après le nettoyage chimique à sec (source de l'image : NMI)

Le choix de la technique de nettoyage optimale contribue de manière significative à la qualité et à la rentabilité de la fabrication de produits médicotechniques. Avec le nettoyage par jet de neige quattroClean, il est possible d'obtenir une grande propreté même pour des produits présentant des géométries très complexes. Une étude menée par l'Institut des sciences naturelles et médicales (NMI) de l'Université de Tübingen a confirmé l'efficacité de cette méthode innovante de nettoyage.

Les résidus issus de la fabrication représentent un risque lors de l'utilisation de nombreux produits médicotechniques, tels que instruments, implants, kits chirurgicaux pour interventions minimalement invasives et chirurgicales classiques. Les contaminations liées à la fabrication, telles que médias d'usinage, agents de séparation, particules et bavures, doivent être éliminées de manière fiable. Lors du nettoyage final des produits, il est essentiel d'atteindre une haute propreté particulaire et filmique ainsi qu'une compatibilité biologique. En même temps, le processus de nettoyage ne doit pas endommager les surfaces ni altérer les propriétés des produits. En particulier pour les pièces aux géométries complexes et aux contours difficiles, tels que les trous borgnes et les encoches, le nettoyage final classique par voie humide avec des médias aqueux atteint souvent ses limites. Cela est généralement dû à un nettoyage insuffisant des surfaces du matériau dans ces zones. Cela peut entraîner un nettoyage inadéquat des surfaces ou un transport plus difficile des contaminants délogés. Un autre aspect est que, après le nettoyage, d'autres étapes du processus, comme un revêtement, peuvent suivre. Il en résulte un besoin de procédés de nettoyage innovants, tels que le nettoyage par jet de neige quattroClean de la société acp – advanced clean production GmbH, permettant d'améliorer la qualité du nettoyage.

Étude de validation du procédé de nettoyage

L'Institut des sciences naturelles et médicales (NMI) de l'Université de Tübingen a mené, dans le cadre d'un projet collaboratif, des investigations sur l'applicabilité, la performance et la compatibilité des procédés de nettoyage innovants tels que le nettoyage par plasma et par jet de neige CO2. De plus, dans le contexte d'une possible intégration de ces technologies de nettoyage dans un processus existant, une méthode de nettoyage par voie humide, validable, pour la technologie médicale a été présentée. Les participants au projet provenaient des domaines des dispositifs médicaux et des procédés de nettoyage, notamment acp.

L'efficacité du nettoyage a été déterminée en comparant l'état de propreté de prélèvements contaminés définis avant et après le nettoyage. Différents assemblages, présentant des géométries difficiles à nettoyer (trou borgne, encoches, perçage de canaux avec un rapport longueur/diamètre élevé, trou borgne avec encoches, et trou borgne avec encoches et filetage), réalisés en acier inoxydable, en titane, avec différentes structures de surface ainsi que du PEEK, ont été étudiés. Après la fabrication des échantillons, une caractérisation des matériaux, un nettoyage de base, puis une nouvelle caractérisation ont été effectués. Pour cela, la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS), la microscopie optique (MO) et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont été utilisées. Ensuite, les échantillons ont été contaminés de manière définie par particules et film, nettoyés par voie humide, puis caractérisés de nouveau. Par la suite, le nettoyage a été réalisé avec du plasma ou la technologie de jet de neige CO2. Des échantillons ont également été nettoyés uniquement avec du plasma ou du dioxyde de carbone. La dernière étape d’évaluation, portant sur la propreté, la faible présence de particules, la cytotoxicité via le test BCA et la fonctionnalité (structures de surface), a montré que la combinaison du nettoyage par voie humide et du nettoyage par jet de neige CO2 avec le système quattroClean permettait d’obtenir les meilleurs résultats de propreté pour tous les échantillons métalliques.

Ce procédé est donc adapté pour nettoyer de manière ciblée des contours difficiles ou certaines zones fonctionnelles dans un processus en flux continu après le nettoyage par voie humide. Cela permet d’augmenter la capacité de production de l’installation de nettoyage et, par conséquent, sa rentabilité.

Nettoyage sec, sans résidus et doux

Le média utilisé dans la technologie du jet de neige est du dioxyde de carbone liquide. Il est produit en tant que sous-produit lors de processus chimiques ou de la production de biogaz, et est préparé pour le nettoyage à partir de bouteilles ou de réservoirs. La bonne performance de nettoyage de cette méthode résulte du mode d’action spécifique du système de nettoyage breveté quattroClean. Un de ses éléments clés est une buse ultrasonique à double composant. Le dioxyde de carbone liquide est dirigé à travers la buse et se détend en sortant pour former un mélange de neige et de gaz. Ce jet principal est entouré d’un jet d’air comprimé, qui accélère les cristaux de neige CO2 inoffensifs et non inflammables à une vitesse supersonique. La faible dureté de la fine neige de dioxyde de carbone garantit également un nettoyage doux pour les composants sensibles et les structures délicates, sans endommager la surface.

Lors de l’impact du jet de neige bien focalisé sur la surface à nettoyer, quatre effets se produisent :

Effet thermique

Le médium de jet, à environ -78,5 °C, refroidit brutalement la couche supérieure de la surface, ce qui provoque la délogation de la contamination. Les coefficients de dilatation thermique différents entre le matériau et la contamination favorisent ce mécanisme d’action. Grâce à sa température de processus très basse, le nettoyage par jet de neige CO2 a également un effet bactériostatique et contribue à réduire la présence de germes sur les surfaces.

Effet mécanique

L’effet mécanique provoque la détachement des particules de saleté du substrat. L’énergie cinétique du dioxyde de carbone et du jet d’air comprimé permet d’éliminer les particules détachées.

Effet solvant

Lors du passage de l’état solide à l’état gazeux, le dioxyde de carbone agit comme un solvant et élimine les contaminants organiques.

Effet de sublimation

Il renforce les effets précédents grâce à une onde de pression générée par l’augmentation de volume lors du passage de l’état solide à l’état gazeux.

Comme le dioxyde de carbone sublime complètement sous pression ambiante, il ne reste aucun résidu de solvant ni sous-produit, et la pièce à nettoyer est immédiatement sèche.

Procédé flexible avec un large spectre d’applications

Étant capable d’éliminer de manière sûre et reproductible aussi bien les contaminations particulaires que filmique (y compris les silicones) sur presque tous les matériaux, le système quattroClean de nettoyage par jet de neige offre un large éventail d’applications en technologie médicale. Et ce, non seulement pour le nettoyage d’instruments et d’implants, mais aussi pour les composants mécatroniques. Par exemple, le procédé permet le nettoyage sélectif des surfaces de contact et de liaison, des zones de collage ou de soudure, avant et après la soudure. Étant donné que le nettoyage s’effectue à sec, il peut également être utilisé pour des composants et sous-ensembles conducteurs d’électricité ainsi que pour des pièces en plastique. Les paramètres du procédé, tels que l’intensité du jet et la durée, peuvent être ajustés précisément en fonction de l’application, des propriétés du matériau et de la contamination à éliminer, puis enregistrés sous forme de recette dans le système de contrôle.

En même temps, la facilité d’automatisation assure une intégration sans problème dans les lignes de production. Cela est facilité par le faible encombrement — une unité de nettoyage par jet de neige quattroClean de acp peut être installée sur une surface d’environ 20 x 20 cm, y compris un système d’aspiration pour les déchets. Des systèmes en version salle blanche peuvent être réalisés selon la tâche, avec un système de salle blanche local (MENV) et une aspiration spécialement adaptée.