A arquitetura de base múltipla é importante porque define o grau de compacidade, limpabilidade e escalabilidade do seu sistema fluídico. Ela afeta o número de interfaces, o caminho de roteamento, o material utilizado e o esforço necessário para passar do protótipo à produção em série.
Quando sua equipe está convencida de que a tecnologia de base múltipla é a opção certa, a principal pergunta é de caráter prático: qual abordagem oferece ao seu produto o equilíbrio certo entre espaço necessário, volume morto, limpabilidade, manufaturabilidade e custo?
Uma arquitetura de base múltipla fluídica bem projetada pode ajudar sua equipe a:
Antes de refinar traçados, camadas ou materiais, confirme o caminho necessário para a sua arquitetura. A maioria das equipes já terá comparado vários tipos de base múltipla fluídica antes de chegar a esse ponto.
Layouts baseados em tubos são geralmente adequados para protótipos iniciais, pois são fáceis de alterar. Mas podem se tornar difíceis de gerenciar à medida que o produto fica menor, mais claro e mais focado na produção. Mais tubos e conexões podem acarretar mais etapas de montagem, mais pontos potenciais de vazamento e mais variação de uma montagem para outra.
Bases múltiplas usinadas podem funcionar bem para geometrias mais simples, construção mecânica robusta ou layouts nos quais a usinagem de furos cruzados é compatível com o conceito de canais. No entanto, elas podem se tornar restritivas quando o projeto exige um roteamento interno complexo em várias camadas.
Bonded manifolds garantem a limpeza fácil dos canais internos e oferecem layouts compactos, enquanto as bases múltiplas multicamadas são ideais para roteamentos mais complexos. A união por difusão funde camadas individuais de polímero sem a necessidade de usar adesivo na área unida. Isso pode ser adequado para o projeto de bases múltiplas microfluídicas, no qual canais bem definidos, baixo risco de contaminação e um formato compacto são cruciais.
Um sistema fluídico integrado envolve mais do que uma base múltipla. Trata-se também de como a integração de válvulas, conexões, tubos, controle de pressão e sensores, e a execução da montagem e dos testes serão implementadas. Isso é importante quando sua equipe pretende reduzir a quantidade de interfaces de fornecedores separadas e obter um processo mais claro, desde a base múltipla personalizada até o subsistema funcional.
Uma comparação eficaz entre as tecnologias de base múltipla começa com as limitações da aplicação, não com as preferências. Antes de decidir se a melhor opção é uma base múltipla unida ou usinada, ou um conjunto fluídico integrado, considere os fatores que transformam ideias de layout e requisitos em um design viável.
Inclua estes pontos logo no início da sua análise técnica:
Não existe uma resposta única para a questão da base múltipla unida versus base múltipla usinada. Ambas as opções têm sua utilidade. A decisão certa depende da geometria, material, método de produção e necessidades de integração.
Uma base múltipla unida pode ser ideal quando a aplicação exige canais internos complexos, roteamento compacto, múltiplas camadas ou alta densidade funcional em um espaço reduzido. Em aplicações de ciências da vida, tal equipamento pode permitir um design fluídico compacto e ajudar a consolidar um percurso de fluido que, de outra forma, exigiria vários tubos, conexões e conectores.
Uma base múltipla usinada pode ser mais adequada para layouts com canais mais simples, requisitos mecânicos específicos ou aplicações nas quais o percurso é mais direto. Também pode ser uma boa escolha quando a geometria não necessita de roteamento interno em camadas.
Decida com base nestas perguntas:
Se as respostas indicarem roteamento interno compacto e em várias camadas, você deve considerar uma base múltipla unida.
Os custos do design de uma base múltipla unida dependem de decisões relacionadas ao design. Isso não significa que designs complexos devem ser evitados. Em sistemas compactos de ciências da vida, uma base múltipla mais complexa pode fazer sentido se resultar na redução de tubulações, conexões, montagem manual, verificações de vazamento, manutenção ou risco de controle de qualidade em outras partes do produto.
Geralmente o esforço se mantém gerenciável quando é possível utilizar uma rota de design mais simples na aplicação. PMMA, conceitos de duas camadas, menos trilhas, usinagem unilateral, tamanho compacto e usinagem limitada após o processo de união podem ajudar a tornar o design mais eficiente para produção. Planejar características externas em um só lado, sempre que possível, também pode reduzir esforços desnecessários de produção.
Pode ser necessário mais trabalho quando a aplicação requer material de desempenho mais alto, mais camadas ou roteamento interno mais complexo. PEI em vez de PMMA, muitas trilhas em vários níveis, usinagem bilateral, um tamanho maior e usinagem adicional após a união para geometria externa, roscas e características externas: tudo isso aumenta a complexidade do design e da produção.
Descobrir a facilidade de produção de sistemas fluídicos não deve ser deixado para quando o protótipo estiver funcionando. Isso deve fazer parte da discussão sobre a arquitetura.
Um protótipo pode provar que a função fluídica funciona, mas a manufaturabilidade deve ser discutida desde o início. Percursos longos de tubulação, muitas conexões manuais, áreas de difícil limpeza ou interfaces mal posicionadas podem atrasar a montagem e complicar a validação posteriormente.
Uma arquitetura de base múltipla escalável deve ajudar a equipe a confirmar estes aspectos:
✔ O percurso do fluido pode ser montado repetidamente?
✔ O design pode reduzir o trabalho manual de tubulação e conexões?
✔ A limpeza ou a lavagem alcançam as áreas importantes?
✔ Válvulas, conexões ou controle de pressão podem ser integrados de forma adequada?
✔ A arquitetura favorece a prototipagem, a produção piloto e a produção em série?
✔ Os dados de design podem ser utilizados para uma avaliação estruturada de fornecedores?
É por isso que o design fluídico compacto vai além da otimização de layout. É o caminho para a prontidão de produção.
A Festo apoia projetos específicos do cliente desde a engenharia e produção de base múltipla até subsistemas funcionais com testes finais, dependendo da aplicação e do escopo do projeto. Para isso, aliamos nossa competência interna na fabricação de bases múltiplas unidas por difusão ao nosso portfólio de produtos de catálogo existentes, como válvulas, conexões, tubulação, controle de pressão, além da nossa expertise em engenharia, montagem e testes.
Essa abordagem geralmente se adequa a bases múltiplas microfluídicas complexas, de alta precisão e com muitos canais em um pequeno espaço, compatíveis com polímeros como PMMA ou PEI, baixo risco de contaminação e integração clara com válvulas ou outros componentes de controle de fluidos. Desde a aquisição da tecnologia de união por difusão da antiga Carville, podemos combinar componentes de catálogo com bonded manifolds por difusão para criar soluções compactas e personalizadas.