Soluções de Fixação para Dispositivos Médicos

Os Pinos Espirais foram originalmente inventados para compensar as deficiências dos Pinos Sólidos, dos Pinos com Fenda e de outros elementos de fixação convencionais como rebites, porcas e parafusos. Os Pinos Espirais, facilmente reconhecidos por sua característica seção transversal em forma de espiral com 2,25 voltas, são pinos de auto retenção que se comprimem quando instalados no furo. Estes são os únicos pinos com força e flexibilidade uniformes após a instalação. Considerado um elemento de fixação verdadeiramente projetado, o Pino Espiral está disponível em três cargas para possibilitar ao projetista a escolha da combinação adequada entre força, flexibilidade e diâmetro para atender os diferentes materiais hospedeiros e requisitos de aplicação. Seu design de absorção de choque amortece as forças e vibrações para evitar danos ao furo e prolongar a vida do produto final. Os Pinos Espirais possuem extremidades retas, sem rebarbas e necessitam de forças de inserção inferiores às de outros pinos, o que os torna ideais para sistemas de montagem automáticos. As características do Pino Elástico Espiral tornaram-se padrão da indústria de aplicações onde a qualidade do produto e o custo total de fabricação são considerações críticas.

Y: TOLERÂNCIA TOTAL DO FURO
X: DIÂMETRO
A: PINOS ESPIRAIS
B: PINOS ELÁSTICOS
C: PINOS SÓLIDOS RECARTILHADOS
D: PINOS DE ALINHAMENTO RETIFICADOS

A figura abaixo mostra claramente as diferenças entre a força radial exercida pelos Pinos com Fenda e as três diferentes cargas dos Pinos Espirais. As linhas ondulares ao redor de cada pino no furo feito em Plexiglass representam a tensão exercida pelos pinos. Quanto maior o padrão, maior a tensão exercida. Note que o tamanho do padrão da força é menor para o Pino Espiral de carga leve e o padrão aumenta gradualmente para o padrão de carga pesada. Pinos Espirais de Carga Pesada e Pinos com Fenda possuem magnitudes de tensão similares - nenhuma das quais seriam recomendadas para aplicações em plásticos. Entretanto, a distribuição da tensão do Pino Espiral é muito mais uniforme que a do Pino com Fenda, em que é possível observar duas áreas de tensão maximizada, indicadas pelas setas na imagem. A força radial uniforme exercida pelo Pino Espiral resulta em melhor retenção e uma maior vida útil do conjunto.

A: Pesada
B: Com fenda
C: Padrão
D: Leve

Um fabricante de dispositivos médicos utilizava anteriormente um Pino Sólido recartilhado usinado em uma "pinça" que permitia que o cirurgião operasse por meio de uma porta laparoscópica ao invés de ter que abrir completamente o paciente para realizar o procedimento. O pino é utilizado para guiar o movimento das pinças na extremidade mais distante do dispositivo. A alta força de inserção demandada pelo Pino Sólido acabou deformando o pino, danificando a unidade e gerando resíduos metálicos. Como este dispositivo é utilizado dentro do corpo humano, a presença de rebarbas de metal é inaceitável. 

O Pino Recartilhado, produzido em aço inox SAE 30303 sem tratamento térmico, foi instalado em um eixo endurecido de SAE 51416. A combinação da dureza incompatível e a variação no tamanho do pino e do furo foram apontadas como causa da geração de resíduos, alta força de inserção, flexão do pino e dano à montagem associada. 

Para lidar com todas estas questões, o fabricante substituiu o Pino Sólido por um Pino Elástico Espiral tratado termicamente, produzido em SAE 51420 e de carga leve. O Pino Espiral de carga leve proporcionou equilíbrio apropriado entre a força e a flexibilidade, resultando em uma baixa força de inserção e ao mesmo tempo retenção adequada sem danificar o furo e sem gerar resíduos. 

Além de resolver permanentemente os problemas de qualidade causados pelo Pino Sólido Recartilhado, o fabricante do dispositivo médico também se beneficiou com uma significante redução de custos associada à troca de um Pino Sólido usinado por um Pino Espiral de metal conformado.

Espaçadores metálicos conformados são uma excelente alternativa de baixo custo se comparados com tubos cortados e componentes usinados. Eles são comumente utilizados como separadores, buchas de distanciamento, luvas, eixos e pinos. Espaçadores laminados são produzidos sem rebarbas ou geração de resíduos e possuem um corte limpo e extremidades retas; características muito importantes para componentes utilizados em dispositivos médicos

Os fabricantes geralmente especificam buchas usinadas ou tubos cortados para fazer a separação de duas placas finas de inox em dispositivos médicos. É de costume passar um rebite pelo centro do elemento de separação para fixar duas placas em compressão constante de modo que elas permaneçam paralelas entre si por toda a vida do produto. Esta simples aplicação de espaçamento é muito comum na indústria médica, e pode ser facilmente alterada para utilizar um Espaçador laminado sem efeitos negativos no desempenho. O resultado da conversão de tubos cortados para um Espaçador laminado gera, normalmente, uma economia de 50% e eles representam um décimo do custo das buchas usinadas. 

Além de escolher uma empresa fabricante de elementos de fixação de alta qualidade que possua oferta de produtos diversos, é igualmente importante trabalhar com uma empresa que possua um vasto conhecimento em Engenharia de Aplicação no campo de união e montagem. Parceiros experientes e fornecedores que oferecem Engenharia de Aplicação no estágio de projeto, não só facilitarão a escolha do elemento de fixação adequado, mas farão também recomendações críticas para a interação entre o elemento de fixação e o dispositivo médico. 

Quanto mais cedo o fornecedor for envolvido no processo de projeto, mais provável será que eles sejam capazes de recomendar ao fabricante do dispositivo um elemento de fixação padrão. Geralmente existem diferentes tipos de elementos de fixação que poderiam ser utilizados para cada aplicação. Em última análise, a solução de melhor custo benefício leva em consideração o material hospedeiro, as tolerâncias de fabricação, os requisitos de aplicação e o método de montagem.

Os benefícios de se especificar elementos disponíveis no mercado são que eles podem ser enviados diretamente do estoque, não havendo exigências de produção de lote mínimo nem custos de desenvolvimento. Isso significa que as peças podem ser entregues rapidamente - tanto se forem necessárias para o estágio de protótipo quanto para exigências da produção total. 

Em última análise, os Projetistas deveriam utilizar elementos de fixação projetados que aumentem a qualidade do dispositivo médico, simplifiquem o processo de montagem e resultem em custo total instalado mais baixo.