Pulire in modo sicuro e efficiente a secco

La tecnologia brevettata con anello a doppio materiale per il getto a mantello di CO2 e aria compressa garantisce una prestazione di pulizia costante e omogenea. Ciò previene anche in modo affidabile il congelamento della bocchetta.

Durante la produzione di prodotti microfluidici Lab-on-Chip, il sistema quattroClean può essere utilizzato per la pulizia fine e la pulizia simultanea di parti in plastica stampate.

La raffreddatura e la pulizia contemporanee con CO₂ durante la lavorazione con asportazione di trucioli del PEEK consentono di ridurre significativamente la formazione di trucioli e di aumentare notevolmente la velocità di asportazione del materiale.

La qualità del flusso di neve di CO2 può essere monitorata continuamente con un sistema di sensori innovativo. Il valore rilevato viene confrontato con la finestra di processo definita e memorizzato automaticamente.

Per la pulizia in ambienti puri, gli impianti possono essere progettati e dotati in base alla classe di ambiente sterile richiesta. (Sorgente immagine: acp systems AG)

Durante la pulizia di impianti realizzati in plastica viene utilizzata anche la pulizia con getto di neve quattroClean. (Sorgente immagine: istock)

Nel settore della tecnologia medica, le plastiche occupano oggi un ruolo importante. A seconda dell'applicazione, vengono richiesti diversi livelli di pulizia dei prodotti. La tecnologia di pulizia a spruzzo di neve QuattroClean a secco consente, in un'ampia gamma di applicazioni, di rimuovere contaminanti e micrograte in modo riproducibile, validabile ed efficiente dal punto di vista dei costi – anche su componenti di geometrie molto complesse. Basso ingombro, facile automazione e integrazione in ambienti sterili e in ambienti di produzione connessi sono altri vantaggi del metodo.

I gusci dei dispositivi medici sono realizzati in plastica, così come strumenti, impianti, ausili e diagnostici di laboratorio per la medicina umana, odontoiatrica e veterinaria. La produzione di questi prodotti avviene attraverso diversi metodi di lavorazione tradizionali come estrusione, stampaggio a iniezione e lavorazioni meccaniche, e sempre più frequentemente anche con stampa 3D industriale. In ciascuno di questi processi rimangono sulle superfici residui di produzione, come agenti distaccanti, particelle, micrograte, polvere o residui di polvere. A seconda della classe di rischio in cui devono essere classificati i dispositivi medici, queste contaminazioni comportano potenziali danni diversi per i pazienti. E questo anche se vengono sterilizzati con strumenti o impianti. Ma anche per prodotti che, come i gusci di plastica o i diagnostici, non presentano un rischio diretto, contaminazioni filmiche e/o particellari possono disturbare i processi successivi, come rivestimenti o verniciature, o falsare i risultati di laboratorio.

Ciò evidenzia l'influenza della pulizia delle parti sulla sicurezza, qualità e funzionalità del prodotto. Deve garantire che i requisiti di pulizia specifici del prodotto e la compatibilità biologica siano raggiunti in modo affidabile, e che non si verifichino alterazioni delle proprietà e delle superfici che possano compromettere il prodotto.

La classica pulizia finale chimico-umida con mezzi liquidi spesso incontra limiti – in particolare con parti di geometrie complesse, contorni delicati e strutture fini, nonché con sistemi meccatronici come MID (schede circuitate stampate ad iniezione).

Attraverso quattro effetti su superfici prive di residui

La tecnologia di spruzzo di neve a spruzzo di acp systems AG si è dimostrata efficace, sicura e conveniente per questi compiti di pulizia. Il metodo utilizza anidride carbonica liquida, illimitatamente stabile e non corrosiva, come mezzo di pulizia. Si forma come sottoprodotto nei processi chimici e nella produzione di energia da biomassa ed è quindi neutrale dal punto di vista ambientale.

La componente principale del sistema di pulizia è un ugello a doppio flusso senza usura. Attraverso questo, viene condotta l'anidride carbonica preparata, non infiammabile, non tossica e trattata per applicazioni mediche. Quando esce dall'ugello, si espande in una neve di CO2 fine, che viene concentrata da un getto d'aria compressa a forma di anello e accelerata a velocità supersonica. La tecnologia brevettata garantisce anche in applicazioni automatizzate una performance di pulizia costante e omogenea.

Quando il getto di neve di CO2 a -78,5°C e ben focalizzato colpisce la superficie, si verifica una combinazione di effetti termici, meccanici, di sublimazione e di solvente. L'interazione di questi quattro meccanismi rimuove contaminanti particellari e filmici, come trucioli, micrograte, polvere, usura, agenti distaccanti, siliconi e tracce di fumo, ad esempio da strutture laser, in modo sicuro e riproducibile. Contemporaneamente, la pulizia con neve di CO2 esercita un effetto batteriostatico.

Durante la pulizia, il cristallino CO2 si trasforma completamente in stato gassoso, quindi il materiale da pulire è immediatamente asciutto. Le contaminazioni staccate vengono rimosse dalla forza aerodinamica dell'aria compressa dalla superficie del componente e, insieme al CO2 sublimato, aspirate dal modulo di pulizia. La pulizia avviene in modo delicato sul materiale, consentendo di trattare superfici sensibili e finemente strutturate, così come strutture complesse come componenti prodotti con additive.

Dimostrato in molteplici applicazioni

La tecnologia quattroClean viene impiegata nella tecnologia medica per molteplici compiti. Tra questi, la pulizia di gusci di plastica prima di rivestimenti e verniciature. In questo caso, il metodo sostituisce la tradizionale pulizia chimico-umida, che prevede che i pezzi in plastica attraversino un processo multi-step, durante il quale vengono riscaldati e raffreddati più volte con elevato dispendio energetico. In confronto, la pulizia a neve di CO2 fredda e secca richiede molto meno spazio di produzione e comporta risparmi evidenti sui costi di investimento e di esercizio. Per la produzione di sistemi microfluidici Lab-on-Chip, il metodo consente la finitura e la pulizia di componenti complessi in plastica stampati a iniezione. Un altro campo di applicazione è, tra l'altro, la rimozione di contaminanti da strutture di impianti realizzati con PEEK tramite additive manufacturing.

Raffreddare e pulire in un unico passaggio

Il polimero ad alte prestazioni è anche il materiale di partenza per impianti e componenti medici lavorati per asportazione di truciolo. Per ridurre le trucioli generate dalla lavorazione a secco di PEEK e il successivo lavoro di rifinitura, come la sbavatura, si utilizza il metodo acp durante la lavorazione, con raffreddamento selettivo. Ciò riduce efficacemente la formazione di trucioli, eliminando la necessità di sbavatura manuale sotto microscopio. Gli trucioli ancora presenti vengono rimossi immediatamente grazie all'effetto di pulizia. Inoltre, attraverso il raffreddamento selettivo con il sistema quattroClean, è possibile aumentare significativamente la velocità di lavorazione, con un conseguente aumento della produttività.

Il raffreddamento con neve di CO2 offre anche il potenziale di aprire nuove applicazioni con PEEK. I primi test di rettifica del materiale hanno dimostrato che il raffreddamento simultaneo può prevenire sia la modifica delle proprietà del materiale che l'accumulo di particelle sulla mola, che può distruggere il processo.

Processi ottimizzati e validabili, su misura per l'applicazione

La scalabilità del metodo di pulizia consente di adattarlo facilmente e salvaspazio a diverse applicazioni e geometrie di componenti, per una pulizia completa o parziale. Lo sviluppo del processo avviene nel centro di tecnologia di acp systems. In questa fase, tutti i parametri di processo, come portate di aria compressa e CO2, numero di ugelli, area e tempo di spruzzo, vengono adattati con precisione tramite prove al componente, all'applicazione, alle proprietà del materiale e alle contaminazioni da rimuovere. Possono essere programmati come programmi specifici per ogni pezzo nel sistema di controllo.

La stabilità della densità del getto di neve è uno dei parametri più importanti per garantire un effetto di pulizia costante e di qualità. Questa importante variabile può essere monitorata continuamente in ogni ugello durante il processo di pulizia tramite un sistema di sensori innovativo. Il sistema confronta il valore rilevato con la finestra di pulizia definita per il componente nei test, in modo che eventuali getti troppo deboli o troppo forti vengano immediatamente riconosciuti e solo i pezzi puliti all’interno della finestra di processo definita possano lasciare la stazione di pulizia. Allo stesso tempo, il valore rilevato dall’ugello per il componente può essere trasmesso e memorizzato in un centro di controllo superiore, dove sono archiviate tutte le informazioni di produzione del prodotto. Ciò consente non solo di verificare se la pulizia è avvenuta all’interno della finestra definita, ma anche di conoscere il valore esatto. Tutti gli altri parametri di processo possono essere automaticamente rilevati, memorizzati e trasmessi a un sistema di gestione centrale, garantendo così sicurezza del processo e semplificando eventuali validazioni presso enti di certificazione.

Soluzione di sistema su misura – anche per ambienti sterili

La progettazione degli impianti avviene in base alle esigenze specifiche del cliente, con componenti basati su moduli standard, come sistemi manuali, semi-automatici e completamente automatici quattroClean. È possibile realizzare soluzioni autonome così come impianti integrati in linee di produzione e ambienti di produzione collegati.

Per impianti di pulizia in ambienti sterili, si integra un sistema di preparazione adeguato per CO2 liquida e aria compressa. L’approvvigionamento dell’aria, l’aspirazione e le attrezzature, come componenti per l’automazione e la loro collocazione, vengono adattati alla classe di ambiente sterile richiesta. Grazie a condizioni di flusso ottimali, si garantisce il rapido e affidabile trasporto delle contaminazioni rimosse. L’adattamento dell’impianto alle specifiche esigenze di purezza e alle condizioni spaziali del cliente avviene attraverso diverse soluzioni, come la versione “Clean-Machine” o per il collegamento e l’integrazione in ambienti sterili.

La vasta gamma di applicazioni e la possibilità di adattare gli impianti alle specifiche del componente e dell’ambiente di produzione consentono una pulizia affidabile ed efficiente di prodotti medicali – anche in conformità alla nuova regolamentazione MDR (Medical Device Regulation).