L'industrie au service de la santé Collaborer en temps de crise

Auteur / Rédacteur: Horn/Sauermann / Marina Hofstetter

COVID-19 : un terme marquant cette année. Les systèmes de santé de chaque pays ont montré leurs limites : le nombre de respirateurs a trop souvent été insuffisant. Heureusement certaines entreprises comme la société Dipl.-Ing. Brecht GmbH ont pu apporter leur aide.

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La plongée des ailettes de refroidissement est un grand défi pour l’utilisateur.
La plongée des ailettes de refroidissement est un grand défi pour l’utilisateur.
(Source : Horn/Sauermann)

Chez les patients atteints du COVID -19, la saturation oxyhémoglobinée baisse, réduisant le nombre de globules rouges chargés d'oxygène. Cela altère le bon fonctionnement des échanges gazeux pulmonaires, et donc la respiration. Chez les personnes en bonne santé, cette valeur va de 97 à 100  %. Quand la saturation descend en-dessous de ces valeurs, la respiration artificielle est recommandée. On distingue trois niveaux de respiration artificielle pour les patients. Le premier niveau est une simple aide à la respiration à l'aide d'une canule nasale ou d'un masque souple. Dans ce cas, l'oxygène va de l'alimentation centrale en oxygène au lit d'hôpital. Si ces dispositifs ne suffisent pas, un respirateur est utilisé. La respiration est alors assurée par un masque attaché si la personne est consciente ou par un tube dans la trachée si elle est en coma artificiel, afin de maintenir la pression nécessaire dans les poumons pour éviter un affaissement. Si l'état du patient s'aggrave et entraîne une insuffisance pulmonaire grave, le corps ne reçoit plus assez d'oxygène. Dans ce cas, les médecins de soins intensifs ont recours à l'oxygénation par membrane extracorporelle, ou ECMO. Techniquement, cet appareil est similaire aux consoles de circulation extra-corporelle utilisées lors des opérations. La machine assure alors l'oxygénation du sang. Le sang est prélevé, par exemple à la carotide, il passe à travers la machine et est renvoyé dans le corps. L'appareil retire le dioxyde de carbone du sang et l'enrichit en oxygène. La pompe, avec l'oxygénateur à membrane (responsable de l'oxygénation), est un des éléments centraux de cette machine vitale.

Problème d'usinage

Gordian Hellstern rencontrait un problème lors de la plongée des ailettes de refroidissement. « Le matériau utilisé est un alliage d'aluminium doté d'une petite part de silicium, difficile à usiner à cause des longs copeaux et des arêtes rapportées qui se forment  », explique le gérant de Brecht. « Nous devions gérer les longs copeaux, mais aussi des vibrations importantes. L'avancement devait être fortement ralenti. Le processus d'usinage n'était pas sûr et devait être sous surveillance permanente. » La situation actuelle, causée par la crise du coronavirus, a augmenté les commandes de boîtiers de pompes. L'objectif est de construire autant de machines que possible afin de pouvoir soigner le plus de personnes possible en cas de crise et d'augmenter les limites de capacité des soins intensifs. M. Hellstern a réagi rapidement et contacté le directeur du développement de Horn, Dr Matthias Luik. Les deux hommes s'étaient rencontrés lors d'un évènement. « En une journée, M. Hellstern nous a décrit son problème et nous a fourni des matériaux de test pour réaliser des essais d'usinage. Nous avons pu commencer les essais dans notre centre de test dès le lendemain matin », explique M. Luik. Le travail se focalisait sur le réglage des paramètres de coupe, la géométrie de coupe et celle des copeaux ainsi que sur le refroidissement ciblé de la zone de cisaillement des copeaux. La qualité de surface doit répondre à des exigences importantes en technologie médicale, car il s'agit d'éléments visibles. Les tolérances de fabrication des pièces relèvent donc du centième. « Jusqu'ici, nous ne pouvions pas obtenir les rugosités souhaitées en assurant la sécurité de processus à cause des longs copeaux et des arêtes rapportées », détaille M. Hellstern.

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Géométrie de coupe et alimentation en lubrifiant de coupe interne

Pour résoudre le problème, les ingénieurs Horn se sont reposés sur le système de gorge S224 avec géométrie de coupe FY et WA. Les plaquettes de coupe sont logées dans des supports de base avec une cassette de serrage et une alimentation en lubrifiant interne grâce au doigt de serrage ainsi qu'au support. « Pour la géométrie FY, nous utilisons des matériaux en acier inoxydable et à copeaux longs. Elle est également efficace pour les alliages d'aluminium », déclare M. Luik. Avec cette géométrie, les ailettes de refroidissement et la gorge large sont ébauchées. La forme de la géométrie assure une fragmentation contrôlée des copeaux et la pression du fluide de refroidissement empêche les copeaux de fondre sur la surface de coupe. « En raison de l'alliage à longs copeaux, nous n'avons pas fait d'essais avec des outils PCD, car ils ne permettent pas de réaliser des géométries de brise-copeaux profondes à cause de la relative finesse de la couche PCD », ajoute M. Luik. La géométrie spéciale aluminium offre une excellente qualité de surface des pièces lors de la finition des gorges. La géométrie agit contre la formation d'arêtes rapportées et génère des copeaux en spirale de petite taille, ce qui permet de garantir un bon contrôle des copeaux et une sécurité de process élevée. Le rétrécissement adapté des copeaux lors de la plongée permet d'éviter les détériorations au niveau des flancs, ce qui permet d'obtenir une très bonne qualité de surface. « Pour des conditions d'usinage optimales, nous recommandons des porte-plaquettes avec arrosage intérieur, notamment via le doigt de serrage. Le refroidissement intégré agit ainsi directement dans la zone de coupe, participant à l'amélioration de la sécurité du processus. »

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Une solution en quelques jours

En quelques jours, Horn a réalisé divers essais dans son centre de test avec différents lots de matériaux et développé la stratégie de plongée adaptée pour cette tâche d'usinage de gorges. « Horn était immédiatement prêt à nous aider avec des essais d'usinage et nous a fourni en quelques jours des résultats qui nous ont grandement aidés », explique M. Hellstern. Grâce à la technique d'application, le processus de gorge selon les tests internes Horn a pu être rapidement mis en place dans la production de Dipl.-Ing. Brecht GmbH. La résolution rapide de problèmes est également importante pour M. Luik : « Nous sommes ravis d'avoir pu aider rapidement de cette manière avec nos produits. Pour nous, la rapidité de service est importante, elle fait partie de notre philosophie d'entreprise. À cause de la crise sans précédent dans laquelle nous nous trouvons, nous voyons une mission comme celle-ci comme une responsabilité de notre entreprise et nous lui accordons une priorité absolue. »

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