Nel settore delle scienze e dei laboratori, come elaborare sistemi sempre più innovativi a livello microscopico, con efficacia e accuratezza ? Vediamo come IDEX® Health &Science grazie all’implementazione di software SOLIDWORKS, ha raggiunto i seguenti risultati:
- Cicli di progettazione ridotti del 50%
- 90% dei requisiti di prototipazione eliminati
- periodo di attrezzaggio accorciato da 6-8 settimane a una
- Pressione fluidica aumentata da 500 a 30.000 psi
IDEX® Health &Science – componenti di precisione per sistemi microfluidici
L’elaborazione dei campioni di laboratorio pongono sfide che guidano i processi di innovazione della divisione Health &Science di IDEX® Corp, azienda americana che produce componenti di precisione per sistemi microfluidici.
L’azienda produce valvole, iniettori, pompe, raccordi, collettori e sistemi di tubazioni e diversi componenti pensati per supportare sofisticati strumenti di laboratorio come spettrometri di massa, cromatografi liquidi o sistemi di analisi del DNA.
Il Mechanical Design Engineer, Kevin Longley ritiene che vista la forte competizione nel mercato dei laboratori sia di grande importanza ottimizzare la produttività.
Longley dice “Maggiore è la produttività che i laboratori possono ottenere, maggiore è il ricavo. Ottengono una maggiore produttività utilizzando una pressione più elevata per spingere più campioni attraverso la colonna. Le prime valvole per cromatografia liquida ad alta pressione sono state tarate a circa 500 psi. Le valvole Rheodyne® che sviluppiamo oggi in IDEX gestiscono 30.000 psi di pressione. Quindi, stiamo veicolando volumi incredibilmente ridotti, in alcuni casi anche di soli 0,1 microlitri, a pressioni estremamente elevate per aumentare la resa e fare in modo che l’acquisto delle apparecchiature sia più economico per i laboratori.”
La scelta tecnologica di IDEX
Per gli ingegneri era importante integrare gli strumenti di progettazione e simulazione in modo da ottenere risultati sempre migliori nel campo della microfluidica. L’azienda ha quindi preso la decisione di migrare dal software Pro/ENGINEER® alle soluzioni SOLIDWORKS integrate nel 2001.
Il Mechanical Design Engineer, Kevin Longley, racconta: “IDEX ha deciso di adottare lo standard SOLIDWORKS perché è facile da utilizzare e semplifica il processo di formazione, fornendo al contempo validi strumenti strutturali e per la simulazione del flusso dei fluidi. Con SOLIDWORKS, non si nota nemmeno il software. Non mi rallenta né mi costringe a fare i salti mortali. È davvero solo un’estensione del lavoro che faccio.”
Guidata dal desiderio di crescere e perfezionarsi, IDEX ha installato 120 licenze del software di progettazione e analisi SOLIDWORKS Professional e SOLIDWORKS Premium, applicazioni di analisi SOLIDWORKS Simulation Premium e SOLIDWORKS Flow Simulation e il sistema di gestione dei dati di prodotto SOLIDWORKS Enterprise PDM.
“Le soluzioni SOLIDWORKS sono talmente intuitive che ci permettono di concentrarci sui nostri progetti, piuttosto che sugli strumenti. In questo modo possiamo realizzare progetti innovativi più precisi, velocizzando al contempo i processi di sviluppo”, dice Longley.
L’importanza cruciale della simulazione
Col tempo più la complessità dei modelli è cresciuta, più IDEX si è trovata ad appoggiarsi quasi totalmente agli strumenti SOLIDWORKS Simulation e SOLIDWORKS Flow Simulation.
Questo perché, riportando le parole di Kevin Longley “Sarebbe quasi impossibile svolgere manualmente molte delle operazioni che effettuiamo. Le tubazioni che utilizziamo hanno un diametro di 1/32 di pollice, mentre i diametri interni misurano 0,004 pollici. Con dei passaggi talmente ridotti e una pressione così elevata esercitata su volumi così piccoli di fluido attraverso il sistema, la simulazione è fondamentale. Eseguiamo simulazioni di flusso su prodotti che includono la miscelazione e l’analisi strutturale degli elementi finiti (FEA).”
Le nostre valvole sono sottoposte a forze che tendono a far staccare le varie parti, per cui dobbiamo eseguire l’analisi FEA su ogni singolo collegamento del progetto. Utilizziamo l’analisi per garantire che il progetto tenga il passo con la prototipazione. Questo è fatto su ogni valvola che produciamo. Integrando SOLIDWORKS Simulation nel processo di progettazione, siamo riusciti a ridurre del 90% i cicli di prototipazione necessari in passato.“
50% del tempo risparmiato e migliore gestione dei dati
IDEX ha ridotto i tempi del ciclo di progettazione del 50%, incrementando il suo livello di innovazione e questo è avvenuto grazie alle soluzioni SOLIDWORKS installate. In particolare IDEX può risparmiare tempo con strumenti di simulazione e configurazione del progetto di SOLIDWORKS.
“Le configurazioni sono utili perché il nostro prodotto è costituito per il 99% da componenti“, dice Longley. “Alla fine della parte idraulica nelle nostre valvole c’è uno statore che, nonostante il corpo dello statore rimanga lo stesso, può avere diverse configurazioni delle porte. Alcuni hanno due porte, mentre altri possono averne fino a 25, inoltre gli angoli dei fori variano ampiamente. Con le configurazioni, possiamo fornire un modello efficiente di tutte le potenziali configurazioni dal nostro progetto iniziale, risparmiando tempo.”
IDEX ha scelto il sistema SOLIDWORKS Enterprise PDM per perfezionare la propria gestione dei dati di progettazione dei prodotti.
“Prevediamo di risparmiare più tempo dopo aver implementato completamente SOLIDWORKS Enterprise PDM. Con il sistema PDM, tutti i dati di progettazione sono a portata di mano. È sufficiente accedere al vault, scegliere il modello e si è pronti.”
Tempi e costi di produzione ridotti
Per fabbricare tubi in acciaio inossidabile estremamente piccoli, IDEX genera un file di piegatura che cattura le coordinate XYZ sui raggi di piegatura tramite SOLIDWORKS Routing. Grazie a questa funzionalità è possibile, invece di utilizzare maschere e dispositivi manuali, sfruttare la tecnologia automatizzata di piegatura dei tubi.
SOLIDWORKS ha quindi anche ridotto i tempi e i costi di produzione.
Longley racconta: “L’approccio manuale avrebbe richiesto mesi. La produzione di queste maschere richiede da sei a otto settimane. Utilizzando SOLIDWORKS Routing, ho ottenuto i tubi in circa una settimana. Questo è solo un esempio di come l’utilizzo di SOLIDWORKS ci aiuta a rispettare le nostre scadenze.”
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