Solutions de fixation pour les appareils médicaux

Les goupilles spiralées ont été inventées à l'origine pour compenser les lacunes des goupilles pleines, des goupilles fendues et d'autres fixations conventionnelles comme les rivets, les écrous et les boulons. Identifiables grâce à leur enroulement unique de 2 tours ¼, les goupilles spiralées sont auto-retenues et se compriment quand elles sont installées dans le composant hôte. Ce sont les seules goupilles qui conservent leur résistance et leur flexibilité après insertion. Véritable « fixation sophistiquée », la goupille spiralée est disponible en trois « séries » pour permettre au concepteur de choisir la meilleure combinaison de force, de flexibilité et de diamètre en fonction des différents matériaux hôtes et de leurs exigences. Elles sont conçues pour absorber les chocs et amortir les vibrations, empêchant les trous de s'abîmer et prolongeant ainsi la durée de vie de l'assemblage. Les goupilles spiralées possèdent des extrémités carrées sans bavure et nécessitent des forces d'insertion inférieures aux autres goupilles, ce qui les rend idéales pour les systèmes d'assemblage automatisés. Les caractéristiques des goupilles élastiques spiralées sont parfaitement adaptées aux applications dans lesquelles la qualité des produits et le coût total de fabrication sont primordiaux.

Y: TOLÉRANCE TOTALE DU TROU
X: DIAMÈTRE
A: GOUPILLES FLEXIBLES SPIRALÉE
B: GOUPILLES FLEXIBLES FENDUES
C: GOUPILLES PLEINES CANNELÉES
D: GOUPILLES RODÉES

L'image exprime clairement les différences de force radiale exercée par les goupilles fendues et les trois différentes séries de goupilles spiralées. Les lignes ondulées observées autour de chaque goupille dans le bossage en Plexiglas représentent les pressions exercées par les goupilles. Plus le motif est grand, plus la pression exercée par la goupille est forte. Notez que la taille du motif de pression est le plus petit pour les goupilles spiralées série légère et augmente graduellement pour les la série standard puis la série lourde. Les goupilles spiralées série lourde et les goupilles fendues ont des ampleurs de pression similaires - aucune des deux ne sera recommandée pour des applications plastiques. Cependant, la distribution de la pression de la goupille spiralée est beaucoup plus équitablement répartie que celle de la goupille fendue où il y a deux zones de pressions maximales dénotées par les flèches sur l'image. La force radiale uniforme exercée par la goupille spiralée donne une meilleure retenue et une durée de vie prolongée de l'assemblage.

A: Lourde
B: Fendues
C: Standard
D: Légère

Un fabricant d'appareil médical utilisait précédemment une goupille pleine moletée usinée dans une « pince » chirurgicale utilisée pour permettre au chirurgien d'opérer par orifice laparoscopique plutôt que d'avoir à ouvrir le patient pour réaliser la procédure. La goupille est utilisée pour diriger le mouvement de la mâchoire à l'extrémité distale de l'appareil. La force d'insertion élevée de la goupille pleine rigide déformait la goupille, endommageait l'assemblage et générait des débris métalliques. Comme cet appareil est utilisé à l'intérieur du corps humain, la présence de copeaux de métal est inacceptable.

La goupille moletée, réalisée en 303 SST sans traitement thermique ultérieur, était installée dans un arbre en 416 SST trempé. La combinaison des duretés incompatibles et de la variation de taille entre la goupille et le matériel hôte a été déterminée comme étant la cause principale de la génération de débris, de la force d'insertion élevée, de la courbure de la goupille et des dommages associés au sous-assemblage.

Pour résoudre tous ces problèmes, le fabricant a remplacé la goupille pleine par une goupille élastique spiralée série légère en 420 SST avec traitement thermique. Une goupille spiralée série légère a fourni l'équilibre approprié entre la résistance et la flexibilité afin d'obtenir une force d'insertion faible tout en fournissant une rétention adéquate sans endommager le trou et sans générer de débris.

En plus de résoudre définitivement les problèmes de qualité causés par la goupille pleine moletée, le fabricant d'appareil médical a également profité d'une importante réduction des coûts associée au passage d'une goupille pleine usinée à une goupille spiralée enroulée.

Les entretoises roulées en métal sont une bonne alternative peu coûteuse aux tubes découpés, aux œillets et aux pièces tournées ou usinées. Elles sont communément utilisées comme sécurités, bagues d'écartement, manchons, axes et goupilles. Les entretoises roulées sont produites sans générer de bavure ou de débris et possèdent des extrémités carrées bien coupées – des caractéristiques très importantes pour des composants utilisés dans des appareils médicaux.

Les fabricants utilisent souvent des bagues usinées et des tubes coupés pour espacer deux fines plaques inoxydables l'une de l'autre dans les appareils médicaux. Il est habituel de passer un rivet par le diamètre intérieur de la bague usinée ou du tube pour maintenir les deux plaques dans une compression constante afin qu'elles restent parallèles tout au long de la durée de vie de l'appareil. L'application d'écartement simple est très courante dans l'industrie médicale et elle peut être facilement modifiée pour utiliser une entretoise roulée sans aucun effet négatif sur la performance. Le résultat de la conversion d'un tube coupé à une entretoise roulée est généralement une économie de coût d'environ 50 %, et le prix des entretoises roulées est généralement 1/10^ème du prix des bagues usinées.

En plus de choisir une société de fabrication de fixations de haute qualité proposant une offre de produits diversifiée, il est aussi important de travailler avec une société dotée d'une vaste connaissance de l'ingénierie d'application dans le domaine de l'association et de l'assemblage. En s'associant avec des fournisseurs compétents orientés vers l'ingénierie d'application, ils pourront non seulement faciliter la conception de la fixation, mais également fournir les recommandations essentielles pour l'interface entre la fixation et l'appareil médical.

Plus tôt le fournisseur est intégré au processus de conception, plus celui-ci aura la possibilité d'équiper le  fabricant d'appareil d'une fixation commercialisée. Généralement, différents types de fixation peuvent être utilisés pour chaque application. Finalement, la solution la plus rentable prend en considération le matériel hôte, les tolérances de fabrication, les exigences d'application et la méthode d'assemblage.

Les avantages liés à la spécification des pièces disponibles dans le commerce sont que les pièces peuvent être fournies depuis le stock, qu'il n'y a pas de minimum d'achat et qu'il n'existe pas de frais d'outillage ou de développement. Ceci signifie que les pièces peuvent être livrées rapidement – qu'elles soient requises pour l'étape de prototype ou pour la production.

Finalement, les concepteurs doivent utiliser les fixations développées qui améliorent la qualité de l'appareil médical, simplifient le processus d'assemblage et entraînent un coût total inférieur.