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Apr 13, 2023

Un caso per il cavo di tungsteno: controllo del movimento nei robot chirurgici

April 1, 2022 By Sponsored Content .019 Ø, 19×19 with plasma welded ends.

1 aprile 2022 Da Contenuti sponsorizzati

.019 Ø, 19×19 con estremità saldate al plasma.

Tra le costruzioni di cavi di tungsteno più comuni utilizzate nella robotica chirurgica figurano la configurazione 8×19, 7×37 e 19×19. Il cavo meccanico al tungsteno 8×19 comprende 201 filamenti di tungsteno, mentre 7×37 ne include 259 e, infine, 19×19 possiede 361 fili a trefoli elicoidali. E sebbene l’acciaio inossidabile serva a numerose applicazioni, tra cui numerosi dispositivi medici e chirurgici, non esiste alcun sostituto per il cavo di tungsteno nelle applicazioni di robotica chirurgica.

Ma perché l’acciaio inossidabile, un materiale così celebre per i cavi meccanici, è sempre meno popolare nell’attuazione del movimento nei robot chirurgici? Dopotutto, il cavo in acciaio inossidabile, in particolare nei diametri miniaturizzati, è utilizzato ovunque in ambito militare, aerospaziale e, cosa più importante per l'argomento, in innumerevoli altre applicazioni di dispositivi chirurgici.

Ebbene, il motivo per cui il cavo di tungsteno sta soppiantando l'acciaio inossidabile nel controllo del movimento dei robot chirurgici è in realtà meno misterioso di quanto si possa pensare: è una questione di forza. Ma poiché la resistenza di tale cavo meccanico non è misurata semplicemente dalla sua forza di trazione lineare, dobbiamo testare la resistenza,come parametro di prestazione, raccogliendo dati da molti scenari appropriati sul campo.

Prendiamo ad esempio le costruzioni 8×19. Una delle costruzioni di cavi meccanici più comunemente utilizzate per ottenere beccheggio e imbardata in un robot chirurgico, 8×19 supera notevolmente le sue controparti in acciaio inossidabile proprio in termini di aumento del carico.

Cavo al tungsteno 8×19 vs. Cavo in acciaio inossidabile

Si noti che all'aumentare del carico, il numero di cicli e la resistenza alla trazione sono migliorati con il cavo in tungsteno, mentre l'alternativa del cavo in acciaio inossidabile, con carico identico, ha perso drasticamente il passo con la resistenza del tungsteno.

Il cavo in acciaio inossidabile, caricato a 10 libbre, circa 0,018" Ø raggiunge solo il 45,73% dei cicli che il tungsteno ottiene con la stessa struttura 8×19, diametro del filo.

In effetti, ciò che questo particolare studio ha rivelato piuttosto istantaneamente è che, anche a 10 libbre (44,5 N), il cavo di tungsteno mostrava più del doppio del numero di cicli del cavo di acciaio inossidabile. Dato che, come tutti i componenti, il cavo meccanico in miniatura che risiede all'interno di un robot chirurgico deve soddisfare o superare rigidi requisiti normativi, il cavo deve quindi tollerare qualsiasi cosa gli venga lanciata contro, giusto? Pertanto, l’analisi dimostra che l’utilizzo dello stesso cavo di tungsteno 8×19 di diametro su un cavo di acciaio inossidabile possiede entrambi vantaggi intrinseci in termini di resistenza, ma garantisce anche che il robot sia alimentato da un materiale del cavo che è il più resistente e duraturo tra queste due opzioni.

Andando oltre, e sempre nel caso della costruzione 8×19, i cavi di tungsteno hanno prodotto un minimo di 1,94 volte il numero di cicli dell’acciaio inossidabile dello stesso diametro e carico. Inoltre, lo studio ha dimostrato che anche se il carico applicato veniva aumentato in modo incrementale da 10 libbre a 30 libbre, il cavo in acciaio inossidabile non riusciva mai a raggiungere la resilienza del tungsteno. I margini tra i due materiali dei cavi, infatti, diventavano sempre più distanti. Raggiungendo fino a 3,13 volte i cicli con gli stessi carichi a 30 libbre. E una scoperta ancora più punteggiata è stata che i margini non si sono mai ridotti durante lo studio (fino a 30 libbre). Il tungsteno ha sempre raggiunto un numero di cicli più elevato, in media del 39,54%.

Sebbene questo studio abbia esaminato diametri di filo specifici e costruzioni di cavi in ​​un ambiente rigorosamente controllato, è stato intrapreso per dimostrare che il tungsteno è più resistente e può raggiungere un numero di cicli maggiore, sotto sollecitazioni precise, carichi di trazione e configurazioni di pulegge.

Cavo in tungsteno 8×19 Ø .0145 con tubo ipo pressato e raccordo a manicotto.

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Non importa se si tratta di acciaio inossidabile, tungsteno o qualsiasi altro materiale per cavi meccanici, non esistono due gruppi di cavi che servono gli stessi maestri. Spesso, ad esempio, le applicazioni di cavi in ​​miniatura non richiedono che il trefolo stesso, né i raccordi applicati al cavo raggiungano tolleranze quasi impossibili.