L’architecture du bloc de montage en batterie est essentielle car elle définit à quel point votre système fluidique peut être compact, nettoyable et évolutif. Elle a une incidence sur le nombre d’interfaces, le circuit, les matériaux utilisés et l’effort nécessaire pour passer du prototype à la production en série.
Une fois que votre équipe considère que la technologie des blocs de montage en batterie est une approche adaptée, la question clé devient très concrète : quelle approche assure à votre appareil le bon équilibre entre encombrement, volume mort, facilité de nettoyage, aptitude à la fabrication et coût ?
Une architecture de bloc de montage en batterie fluidique bien conçue peut aider votre équipe :
Avant de peaufiner les tracés, les couches ou les matériaux, vérifiez l’acheminement requis par votre architecture. La plupart des équipes auront comparé plusieurs types de bloc de montage en batterie fluidique avant d’arriver à ce point.
Les configurations basées sur les tubulures conviennent souvent aux premiers prototypes car elles sont rapides à modifier. Elles peuvent également devenir plus difficiles à gérer à mesure que l’appareil devient plus petit, plus clair et davantage axé sur la production. Un nombre accru de tubulures et de raccords peut multiplier le nombre d’étapes d’assemblage, les risques de fuite et les variations entre les différents assemblages.
Les blocs de montage en batterie usinés peuvent être une solution adaptée pour des géométries plus simples, des constructions mécaniques robustes ou des architectures dans lesquelles l’usinage par perçages croisés correspond au concept des canaux. Cependant, ils peuvent devenir contraignants lorsque la conception nécessite un acheminement interne complexe à travers plusieurs couches.
Les blocs de montage en batterie assemblés par diffusion peuvent faciliter le rinçage des canaux internes et permettre des architectures compactes, tandis que les blocs de montage en batterie multicouches sont particulièrement adaptés aux circuits fluidiques plus complexes. L’assemblage par diffusion fusionne les couches individuelles de polymère sans recours à de l’adhésif dans la zone assemblée. Cela peut convenir à la conception de blocs de montage en batterie microfluidiques où des canaux clairement acheminés, un faible risque de contamination et une empreinte réduite sont essentiels.
Un système fluidique intégré ne se limite pas au seul corps du bloc de montage en batterie. Il s’agit également de déterminer comment les distributeurs, les raccords, les tubulures, la régulation de la pression et les capteurs seront intégrés, ainsi que la manière dont l’assemblage et les essais seront réalisés. C’est un aspect important lorsque votre équipe souhaite réduire le nombre d’interfaces distinctes avec les fournisseurs et bénéficier d’un processus plus clair, depuis le bloc de montage en batterie sur mesure jusqu’au sous-système fonctionnel.
Une comparaison efficace des technologies de bloc de montage en batterie commence par les contraintes d’application, et non par une préférence. Avant de déterminer si un bloc de montage en batterie assemblé, un bloc de montage en batterie usiné ou un assemblage fluidique intégré constitue la solution la plus adaptée, réfléchissez aux facteurs qui permettent de transformer les idées et exigences de configuration en une conception réalisable.
Intégrez ces points dès le début de votre analyse technique :
Il n’existe pas de réponse universelle à la question de savoir s’il faut privilégier un bloc de montage en batterie assemblé ou usiné. Ces deux approches ont chacune leur place. La bonne décision dépend de la géométrie, du matériau, de la méthode de production et des besoins d’intégration.
Un bloc de montage en batterie assemblé peut être une solution particulièrement adaptée lorsque l’application nécessite des canaux internes complexes, un acheminement fluidique compact, plusieurs couches ou une forte densité fonctionnelle dans un espace réduit. Dans les applications des sciences de la vie, cela permet de concevoir un système fluidique compact et contribue à rationaliser un circuit de fluide qui, sans cela, nécessiterait plusieurs tubes, raccords et connecteurs.
Un bloc de montage en batterie usiné peut convenir aux configurations de canaux plus simples, à des exigences mécaniques spécifiques ou aux applications où le circuit fluidique est plus direct. Il peut également être un bon choix lorsque la géométrie ne nécessite pas d’acheminement interne par couches.
Répondez à ces questions pour prendre une décision :
Si les réponses indiquent qu’un acheminement interne compact et multicouche est nécessaire, un bloc de montage en batterie assemblé mérite d’être envisagé.
Les coûts d’une conception de bloc de montage en batterie assemblé dépendent des décisions de conception. Cela ne signifie pas qu’il faut éviter les conceptions complexes. Dans les systèmes compacts destinés aux sciences de la vie, il peut être judicieux d’opter pour un bloc de montage en batterie plus complexe si cela permet de réduire le nombre de tubulures, de raccords, les opérations d’assemblage manuel, les contrôles d’étanchéité, ainsi que les risques liés à la maintenance ou au contrôle qualité à d’autres niveaux de l’appareil.
L’effort reste généralement maîtrisable lorsqu’une approche de conception plus simple peut être utilisée dans l’application. Le PMMA, les concepts à deux couches, un nombre réduit de canaux, l’usinage simple face, un encombrement compact et un usinage limité après le processus d’assemblage peuvent contribuer à rendre la conception plus efficace à produire. Prévoir, dans la mesure du possible, les éléments extérieurs d’un seul côté peut également permettre de réduire les efforts de fabrication superflus.
Un travail supplémentaire peut être nécessaire lorsque l’application exige une meilleure performance des matériaux, plus de couches ou un acheminement interne plus complexe. Le recours au PEI à la place du PMMA, la présence de nombreux canaux répartis sur plusieurs niveaux, l’usinage double-face, un encombrement plus important et des opérations d’usinage supplémentaires après assemblage pour réaliser la géométrie extérieure, les filetages ou les fonctions externes ajoutent tous de la complexité à la conception et à la production.
La facilité de fabrication d’un système fluidique doit être prise en compte dès la conception, et non une fois le prototype fonctionnel. Ce point doit faire partie de la discussion sur l’architecture.
Un prototype permet de vérifier le bon fonctionnement du système fluidique, mais la fabricabilité doit être abordée dès le début. Des circuits de tubulure longs, de nombreux raccords manuels, des zones difficiles à nettoyer ou des interfaces mal placées peuvent ralentir l’assemblage et compliquer la validation ultérieure.
Une architecture de bloc de montage en batterie évolutive devrait aider l’équipe à confirmer ces aspects :
✔ Le circuit fluidique peut-il être assemblé de manière répétée ?
✔ La conception peut-elle réduire le travail manuel de tubulure et de raccord ?
✔ Le nettoyage ou le rinçage peut-il atteindre les zones importantes ?
✔ Les distributeurs, raccords ou commandes de pression peuvent-ils être intégrés proprement ?
✔ Cette architecture permet-elle la réalisation de prototypes, le déploiement de projets pilotes et la production en série ?
✔ Les données de conception peuvent-elles être utilisées pour une évaluation structurée des fournisseurs ?
C’est pourquoi la conception fluidique compacte ne se limite pas à l’optimisation de la configuration. C’est la voie qui mène à la mise en production.
Festo accompagne des projets spécifiques aux clients, depuis l’ingénierie et la production de blocs de montage en batterie jusqu’aux sous-systèmes fonctionnels avec tests finaux, en fonction de l’application et de l’étendue du projet. Pour cela, nous associons notre savoir-faire interne en matière de blocs de montage en batterie assemblés par diffusion à notre portefeuille existant de produits catalogue, notamment les distributeurs, les raccords, les tubulures et les composants de régulation de pression, ainsi qu’à notre expertise en ingénierie, assemblage et essais.
Cette approche convient souvent aux blocs de montage en batterie microfluidiques complexes et de haute précision, comportant de nombreux canaux dans un encombrement réduit, réalisés dans des polymères tels que le PMMA ou le PEI, avec un faible risque de contamination et une intégration aisée des distributeurs ou d’autres composants de régulation des fluides. Depuis que nous avons racheté l’ancienne société Carville Diffusion Bonding Technology, nous sommes en mesure d’associer des composants de notre catalogue à des Diffusion Bonded Manifolds afin de créer des solutions compactes et sur mesure.