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Apr 13, 2023

Un cas pour le câble en tungstène : le contrôle du mouvement dans les robots chirurgicaux

1 avril 2022 Par contenu sponsorisé .019 Ø, 19×19 avec extrémités soudées au plasma.

avril 1, 2022 par contenu sponsorisé

.019 Ø, 19×19 avec extrémités soudées au plasma.

Parmi les constructions de câbles en tungstène les plus couramment utilisées dans la robotique chirurgicale, citons la configuration 8×19, 7×37 et 19×19. Le câble mécanique en tungstène 8×19 comprend 201 filaments de tungstène, tandis que le 7×37 en comprend 259, et enfin, le 19×19 possède 361 fils hélicoïdaux. Et bien que l’acier inoxydable serve à un certain nombre d’applications, y compris de nombreux dispositifs médicaux et chirurgicaux, il n’y a pas de substitut au câble en tungstène dans les applications robotiques chirurgicales.

Mais pourquoi l’acier inoxydable, un matériau de câble mécanique si célèbre, est-il de moins en moins populaire dans l’actionnement du mouvement dans les robots chirurgicaux? Après tout, les câbles en acier inoxydable, en particulier dans les diamètres miniatures, sont utilisés partout dans l’armée, l’aérospatiale et, plus important encore, d’innombrables autres applications de dispositifs chirurgicaux.

Eh bien, la raison pour laquelle le câble en tungstène supplante l’acier inoxydable dans le contrôle de mouvement robotique chirurgical est en fait moins mystérieuse qu’on pourrait le penser: c’est une question de force. Mais parce que la résistance d’un tel câble mécanique n’est pas mesurée simplement par sa résistance linéaire, nous devons tester la résistance, en tant que mesure de performance, en recueillant des données à partir de nombreux scénarios adaptés au terrain.

Prenons par exemple les constructions 8×19. L’une des constructions de câbles mécaniques les plus couramment utilisées pour réaliser le tangage et le lacet dans un robot chirurgical, le 8×19 surpasse considérablement ses homologues en acier inoxydable précisément lorsque la charge augmente.

8×19 Câble en tungstène et câble en acier inoxydable

Notez qu’à mesure que la charge augmentait, le nombre de cycles et la résistance à la traction s’amélioraient avec le câble en tungstène, tandis que l’alternative au câble en acier inoxydable, sous charge identique, perdait considérablement le rythme avec la résistance du tungstène.

Le câble en acier inoxydable, chargé à 10 lb, environ 0,018 » Ø n’atteint que 45,73 % des cycles que le tungstène atteint à la même construction 8×19, diamètre de fil.

En fait, ce que cette étude particulière a révélé assez instantanément, c’est que, même à 10 lb (44,5 N), le câble en tungstène présentait plus de deux fois le nombre de cycles du câble en acier inoxydable. Étant donné que, comme tous les composants, le câble mécanique miniature résidant à l’intérieur d’un robot chirurgical doit respecter ou dépasser des exigences réglementaires strictes, le câble doit donc tolérer tout ce qui lui est lancé, n’est-ce pas? Ainsi, l’analyse démontre que l’utilisation du même câble de tungstène 8×19 de diamètre sur un câble en acier inoxydable possède à la fois des avantages de résistance inhérents, mais garantit également que le robot est alimenté par un matériau de câble qui est le plus solide et le plus durable de ces deux options.

En allant plus loin, et encore une fois dans le cas de la construction 8×19, les câbles en tungstène ont donné un minimum de 1,94 fois le nombre de cycles de l’acier inoxydable de même diamètre et de même charge. De plus, l’étude a montré que même si la charge appliquée était progressivement augmentée de 10 lb à 30 lb, le câble en acier inoxydable n’a jamais rattrapé la résilience du tungstène. En fait, les marges sont devenues de plus en plus éloignées entre les deux matériaux de câble. Atteindre jusqu’à 3,13 fois les cycles aux mêmes charges à 30 lb. Et une conclusion encore plus ponctuée était que les marges ne se sont jamais rétrécies tout au long de l’étude (jusqu’à 30 lb). Le tungstène a toujours atteint un nombre de cycles plus élevé, de 39,54 % en moyenne.

Bien que cette étude ait examiné des diamètres de fils et des constructions de câbles spécifiques dans un environnement strictement contrôlé, elle a été entreprise pour prouver que le tungstène est plus résistant et peut atteindre un plus grand nombre de cycles, sous des contraintes précises, des charges de traction et des configurations de poulies.

.0145 Ø, câble en tungstène 8×19 avec tube hypo embouti et raccord de manchon.

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Pour atteindre le nombre de cycles, votre application de robotique chirurgicale doit collaborer avec vos ingénieurs en câbles mécaniques en tungstène.

Qu’il s’agisse d’acier inoxydable, de tungstène ou de tout autre matériau de câble mécanique, il n’y a pas deux assemblages de câbles qui servent les mêmes maîtres. Souvent, les applications de câbles miniatures, par exemple, n’exigent pas que le brin lui-même, ni les raccords appliqués au câble atteignent des tolérances presque incroyablement serrées.

Dans de nombreux cas, l’écart de longueur et de taille du câble lui-même, ainsi que l’emplacement et, oui, la taille du ou des raccords sont quelque peu flexibles. Ces mesures sont ce qui comprend le Tolérance(s) de l’assemblage du câble. Si votre fabricant de câbles mécaniques peut obtenir un assemblage de câbles qui respecte les tolérances des applications, les composants sont alors prêts à être utilisés dans leur environnement réel.

Dans le cas de la robotique chirurgicale, où des vies sont en jeu, l’atteinte des tolérances de la conception est le seul résultat acceptable. On peut donc soutenir que les câbles mécaniques ultrafins imitant chaque mouvement du chirurgien font de ces câbles parmi les plus sophistiqués sur Terre.

Les assemblages de câbles mécaniques à l’intérieur de ces robots chirurgicaux occuperont également de petits espaces encombrés et compacts. En fait, il est tout simplement étonnant de voir à quel point ces assemblages de câbles en tungstène sont imbriqués dans les canaux les plus étroits, sur des poulies pas plus grandes que la pointe du crayon d’un enfant et accomplissent les deux tout en supportant le mouvement à travers un nombre de cycles prévisible.

.019 Island, 19×19 heavy pebble beach.

Câble en acier inoxydable supplanté par le tungstène

Il est également important de noter que vos ingénieurs en câbles peuvent vous conseiller suffisamment tôt sur le matériau des câbles pour économiser du temps, des ressources et peut-être même des coûts, qui sont tous des variables clés lors de la planification d’une stratégie de mise sur le marché réfléchie pour votre robot.

Avec un marché de la robotique chirurgicale explosive, il n’est plus acceptable de se contenter de fournir les câbles mécaniques utilisés pour aider à réaliser le mouvement. Le rythme et l’équilibre avec lesquels un fabricant de robotique chirurgicale met sa merveille sur le marché sont certainement influencés par la facilité avec laquelle le produit est préparé pour la consommation de masse. C’est pourquoi il est important de noter que vos ingénieurs en câbles mécaniques étudient, perfectionnent et construisent quotidiennement ces assemblages de câbles.

Il n’est pas rare, par exemple, de constater qu’un projet de robotique chirurgicale peut commencer avec une certitude de l’acier inoxydable force, malléabilité et Nombre de cycles , mais ont toujours recours au tungstène plus tard dans le développement de leur robot.

C’est vrai.

Les fabricants de robotique chirurgicale arrivent souvent à l’acier inoxydable au début de la conception du robot, mais optent plus tard pour le tungstène en raison de ses données supérieures. Et bien que cela puisse sembler un changement brusque à apporter dans les considérations de contrôle de mouvement, cela ne fait que se faire passer pour tel. Le changement de matériau est le résultat de la collaboration indispensable entre les fabricants du robot et les ingénieurs en câbles mécaniques embauchés pour produire les câbles.

.019 Ø, câble en tungstène 19×19 avec raccord à manchon embûché.

Conclusion

Le câble mécanique en tungstène pour la robotique chirurgicale a gagné sa place à la table.

Les câbles en acier inoxydable continuent de s’avérer être un incontournable des marchés de l’instrumentation chirurgicale, en particulier dans le domaine des dispositifs endoscopiques. Cependant, malgré toute sa puissance à supporter le mouvement dans les procédures chirurgicales endoscopiques / laparoscopiques, l’acier inoxydable ne donne tout simplement pas les mêmes résistances à la traction que son homologue plus fragile, mais beaucoup plus dense et par conséquent, plus fort connu sous le nom de tungstène.

Et aussi idéal que soit le tungstène pour déloger l’acier inoxydable en tant que matériau de câble de choix pour la robotique chirurgicale, on ne peut pas non plus comprendre l’importance d’une collaboration solide de la part de vos fabricants de câbles. Travailler avec des ingénieurs expérimentés en câbles mécaniques ultrafins ne garantit pas seulement que vos câbles sont produits par des conseillers et des fabricants de classe mondiale. Choisir le bon fabricant de câbles est également un moyen infaillible de promettre que vous donnez la priorité à la fois au perfectionnement de la science et de la cadence de votre plan de construction, ce qui vous aide à réaliser vos ambitions de contrôle de mouvement plus rapidement que vos concurrents essayant de réaliser les mêmes choses.

Contenu sponsorisé par Carl Stahl Sava Industries