Prozesssicher und effizient trocken reinigen

Technologia opatentowana z dwuskładnikową pierścieniową dyszą do strumienia CO₂ i sprężonego powietrza zapewnia stałą i jednolitą wydajność czyszczenia. W ten sposób również niezawodnie zapobiega się zamarzaniu dyszy.

Podczas produkcji mikrofluidycznych produktów Lab-on-Chip system quattroClean może być używany do jednoczesnego precyzyjnego czyszczenia i odtłuszczania elementów wtryskowych z tworzyw sztucznych.

Jednoczesne chłodzenie i czyszczenie za pomocą CO₂ podczas obróbki skrawaniem PEEK pozwala na znaczne zmniejszenie powstawania wiórów i znaczne zwiększenie prędkości usuwania wiórów.

Jakość strumienia śniegu z CO₂ można monitorować na bieżąco za pomocą innowacyjnego systemu czujników. Uzyskana wartość jest porównywana z zdefiniowanym oknem procesu i automatycznie zapisywana.

Do czyszczenia w czystych środowiskach urządzenia mogą być zaprojektowane i wyposażone zgodnie z wymaganą klasą czystości powietrza. (Zdjęcie źródłowe: acp systems AG)

Przy czyszczeniu implantatów wykonanych z tworzywa sztucznego stosuje się również czyszczenie strumieniem śniegu quattroClean. (Zdjęcie: istock)

W dziedzinie technologii medycznej tworzywa sztuczne obecnie odgrywają ważną rolę. W zależności od zastosowania stawiane są różne wymagania dotyczące czystości produktów. Sucha technologia strumienia śniegu quattroClean umożliwia przy bardzo szerokim zakresie zastosowań powtarzalne, zwalidowane i kosztowo efektywne usuwanie zanieczyszczeń i drobnych grudek — nawet przy geometrystycznie bardzo skomplikowanych komponentach. Niewielkie zapotrzebowanie na miejsce, łatwa automatyzacja oraz integracja w czystych pomieszczeniach i zintegrowanych środowiskach produkcyjnych to kolejne zalety tego procesu.

Obudowy urządzeń medycznych są wykonywane z tworzyw sztucznych, podobnie jak narzędzia, implanty i pomoce, a także diagnostyka laboratoryjna dla medycyny humanitarnej, stomatologii i weterynarii. Produkcja tych produktów odbywa się różnymi klasycznymi metodami wytwarzania, takimi jak wytłaczanie, wtrysk czy obróbka skrawaniem, coraz częściej także w przemysłowym druku 3D. Na powierzchniach każdego z tych procesów pozostają pozostałości z produkcji, na przykład środki oddzielające, cząstki, drobne grudki i pyły lub resztkowe proszki. W zależności od klasy ryzyka, do której należy zaklasyfikować wyroby medyczne, te zanieczyszczenia mogą stwarzać różne potencjały szkodliwe dla pacjentów — nawet po sterylizacji narzędzi lub implantów. Jednakże także w przypadku wyrobów, od których nie ma bezpośredniego ryzyka, tak jak w przypadku obudów z tworzyw sztucznych lub diagnostyk, filmowe i/lub cząsteczkowe zanieczyszczenia mogą zakłócać kolejne procesy, na przykład nakładanie powłok lub lakierowanie, lub fałszować wyniki badań laboratoryjnych.

Podkreśla to wpływ czyszczenia elementów na bezpieczeństwo, jakość i funkcjonalność produktu. Musi ono zapewniać, że specyficzne dla produktu wymagania dotyczące czystości i zgodności biologicznej są niezawodnie spełnione, a właściwości i powierzchnie nie ulegają zmianom, które mogłyby wpłynąć na jakość produktu.

Klasyczne końcowe czyszczenie chemiczne na mokro z użyciem mediów wodnych często napotyka tutaj ograniczenia — szczególnie przy elementach o skomplikowanej geometrze, delikatnych konturach i cienkich strukturach, a także w systemach mechatronicznych, takich jak MID (wtryskowe płytki obwodów).

Przez cztery efekty do czystych powierzchni bez pozostałości

Technologia strumienia śniegu quattroClean firmy acp systems AG sprawdziła się w tych zadaniach jako wydajna, bezpieczna i opłacalna. Metoda ta wykorzystuje płynny, nieograniczenie trwały i niekorozyjny dwutlenek węgla jako medium czyszczące. Powstaje on jako produkt uboczny procesów chemicznych i wytwarzania energii z biomasy, dlatego jest neutralny dla środowiska.

Kluczowym elementem systemu czyszczącego jest bezawaryjny dwuskładnikowy pierścień dyszy. Przez niego przepływa niepalny, nietoksyczny i przygotowany do zastosowań medycznych dwutlenek węgla. Podczas wyjścia z dyszy rozpręża się do drobnego śniegu CO2, który jest skupiany przez oddzielny, pierścieniowy strumień powietrza sprężonego i przyspieszany do prędkości naddźwiękowej. Patentowa technologia zapewnia również w zautomatyzowanych zastosowaniach stałą i jednorodną wydajność czyszczenia.

Gdy zimny, dobrze skupiony strumień śniegu i sprężonego powietrza o temperaturze -78,5°C trafia na powierzchnię, dochodzi do kombinacji efektów termicznych, mechanicznych, sublimacji i rozpuszczania. Współdziałanie tych czterech mechanizmów usuwa cząstkowe i filmowe zanieczyszczenia, takie jak wióry, mikrogrudki, kurz, ścieranie, środki oddzielające, silikony i ślady dymu, na przykład po laserowym strukturze, w sposób bezpieczny i powtarzalny. Jednocześnie czyszczenie strumieniem śniegu CO2 działa bakteriostatycznie.

Kryształowy dwutlenek węgla podczas czyszczenia całkowicie przechodzi w stan gazowy, więc materiał jest natychmiast suchy. Odłączone zanieczyszczenia są usuwane przez siłę aerodynamiczną sprężonego powietrza z powierzchni elementu, a razem z sublimowanym dwutlenkiem węgla są odsysane z modułu czyszczącego. Czyszczenie jest delikatne dla materiału, dzięki czemu można je stosować na wrażliwych i cienko strukturalnych powierzchniach, a także na delikatnych strukturach, takich jak elementy wykonane metodą addytywną.

Sprawdzona w różnych zadaniach

Technologia quattroClean jest stosowana w medycynie do różnych zadań. Należy do nich czyszczenie obudów z tworzyw sztucznych przed pokryciem i lakierowaniem. Metoda ta zastępuje tradycyjne czyszczenie chemiczne na mokro, podczas którego elementy z tworzyw sztucznych przechodzą wieloetapowy proces, podczas którego są wielokrotnie podgrzewane i chłodzone z dużym nakładem energii. W porównaniu do tego, zimne i suche czyszczenie strumieniem śniegu CO2 wymaga znacznie mniej powierzchni produkcyjnej i zapewnia zauważalne oszczędności na kosztach inwestycyjnych i operacyjnych. W produkcji mikrofluidycznych systemów Lab-on-Chip technologia umożliwia precyzyjne oczyszczanie i czyszczenie skomplikowanych elementów wtryskowych z tworzyw sztucznych. Kolejnym przykładem jest usuwanie zanieczyszczeń z struktur implantów wykonanych metodą addytywną z PEEK.

Chłodzenie i czyszczenie w jednym kroku

Wysokowydajny plastik jest również materiałem wyjściowym do produkcji implantów i komponentów medycznych obróbką skrawaniem. Aby ograniczyć powstawanie wiórów podczas obróbki suchej PEEK i zminimalizować konieczność późniejszego szlifowania, stosuje się podczas obróbki metodę acp, wybiórczo chłodzącą. Efektem jest skuteczne przeciwdziałanie powstawaniu wiórów, co pozwala na całkowite wyeliminowanie ręcznego szlifowania pod mikroskopem. Pozostałe wióry są natychmiast usuwane przez działanie czyszczące. Ponadto, dzięki selektywnemu chłodzeniu systemem quattroClean można znacznie zwiększyć prędkość obróbki, co przekłada się na wyraźny wzrost wydajności.

Chłodzenie dwutlenkiem węgla w postaci śniegu ma również potencjał do otwarcia nowych zastosowań PEEK. Pierwsze próby szlifowania tego tworzywa wykazały, że jednoczesne chłodzenie może zapobiec zmianom właściwości materiału, a także destrukcyjnemu osadzaniu się cząstek na tarce.

Optymalne, zwalidowane procesy dostosowane do zastosowania

Skalowalność metody czyszczenia umożliwia jej łatwe i oszczędne dostosowanie do różnych zastosowań i geometrii elementów, zarówno do czyszczenia powierzchniowego, jak i częściowego. Rozwój procesu odbywa się w technicznym centrum acp systems. Wszystkie parametry procesu, takie jak objętości strumieni powietrza i dwutlenku węgla, liczba dysz, zakres i czas strumienia, są dokładnie dostosowywane do konkretnego elementu, aplikacji, właściwości materiału oraz rodzaju usuwanych zanieczyszczeń na podstawie prób. Programy te mogą być zapisane jako specyficzne dla części w sterowaniu urządzeniem.

Stabilność gęstości strumienia śniegu jest jednym z kluczowych parametrów zapewniających stałą skuteczność czyszczenia i jakość procesu. To ważne kryterium jest monitorowane na bieżąco podczas każdego procesu za pomocą innowacyjnego systemu czujników. Porównuje on zmierzoną wartość z wartością zdefiniowaną dla elementu w testach czyszczenia, co pozwala natychmiast wykryć nieprawidłowy, zbyt słaby lub zbyt silny strumień śniegu i zatrzymać proces, aby wyjść tylko elementy, które przeszły czyszczenie w określonym zakresie. Jednocześnie odczytana wartość z dyszy może być przesyłana i zapisywana w nadrzędnym centrum sterowania, w którym przechowywane są wszystkie dane produkcyjne dla danego produktu. Pozwala to nie tylko na potwierdzenie, czy czyszczenie odbyło się w wyznaczonym zakresie, ale także na dokładne określenie wartości. Wszystkie inne parametry procesu mogą być automatycznie rejestrowane, zapisywane i przesyłane do głównego komputera, co zapewnia pełną dokumentację i śledzenie. To nie tylko zwiększa bezpieczeństwo procesu, ale także upraszcza ewentualną walidację procesu przez uprawnione instytucje.

Dostosowana koncepcja systemowa — także dla środowisk czystych

Projekt systemu jest realizowany zgodnie z indywidualnymi wymaganiami klienta, z komponentów opartych na standardowych modułach, jako systemy quattroClean ręczne, półautomatyczne i w pełni zautomatyzowane. Rozwiązania samodzielne mogą być realizowane, jak również zintegrowane w liniach produkcyjnych i połączonych środowiskach produkcyjnych.

W przypadku systemów do czyszczenia w środowiskach czystych, integruje się odpowiednie przygotowanie dla płynnego dwutlenku węgla i sprężonego powietrza. Dostarczenie powietrza, odciąg i wyposażenie, na przykład komponenty do automatyzacji i ich rozmieszczenie, są dostosowane do odpowiedniej klasy czystości. Dzięki optymalnym warunkom przepływu zapewniany jest szybki i niezawodny odtransport usuniętych zanieczyszczeń. Dostosowanie systemu do indywidualnych wymagań czystościowych i warunków przestrzennych odbywa się za pomocą różnych rozwiązań, na przykład jako wersja Clean-Machine lub do podłączenia i integracji w czystym pomieszczeniu.

Szeroki zakres zastosowań i możliwość dokładnego dostosowania systemów do specyfikacji elementów i środowisk produkcyjnych umożliwiają bezpieczne i wydajne czyszczenie wyrobów medycznych — także zgodnie z nową regulacją MDR (Medical Device Regulation).