Les défis liés au traitement des échantillons en laboratoire favorisent l'innovation au sein d'IDEX® Health & Science. Une division d'IDEX Corp., IDEX Health & Science, fabrique des composants pour systèmes de microfluides de précision (notamment des vannes, des pompes, des collecteurs, des accessoires, des injecteurs et des systèmes de tuyauterie) indispensables aux instruments de laboratoire sophistiqués, tels que les chromatographes en phase liquide, les spectromètres de masse et les systèmes d'analyse de l'ADN.
D'après Kevin Longley, ingénieur en conception mécanique, l'optimisation du débit a une importance capitale sur le marché hautement concurrentiel des laboratoires. « Plus le débit obtenu par les laboratoires est élevé, plus les bénéfices sont élevés », explique M. Longley. « On obtient un débit plus élevé en utilisant une pression plus élevée pour injecter plus d'échantillons dans la colonne. Les premières vannes pour la chromatographie en phase liquide haute pression fonctionnaient à 500 psi. Les vannes Rheodyne® qu'IDEX développe actuellement gèrent une pression de 30 000 psi. Nous devons porter à très haute pression des volumes extrêmement faibles (jusqu'à 0,1 microlitre) pour augmenter le débit et rendre le produit plus économique de façon à inciter les laboratoires à l'acheter.
Pour réaliser des percées dans le domaine des microfluides, les ingénieurs de la société avaient besoin d'outils de conception et de simulation intégrés. En 2001, IDEX a décidé de passer du logiciel Pro/ENGINEER® aux solutions intégrées SOLIDWORKS. « IDEX a adopté les solutions SOLIDWORKS parce qu'elles sont faciles à utiliser, qu'elles proposent des outils de formation simple et qu'elles fournissent des outils puissants de simulation structurelle et d'écoulement des fluides », explique M. Longley. « Grâce à SOLIDWORKS, je ne me rends même plus compte que j'utilise un logiciel. Il ne me ralentit pas et ne me force pas à trouver des solutions de contournement. Au contraire, il s'agit tout simplement d'une extension de mon travail ».
IDEX a acquis 120 licences du logiciel de conception SOLIDWORKS Professional et du logiciel de conception et d'analyse SOLIDWORKS Premium, des applications d'analyse SOLIDWORKS Simulation Premium et SOLIDWORKS Flow Simulation, et du système de gestion des données techniques SOLIDWORKS Enterprise PDM. « Grâce à l'intuitivité des solutions SOLIDWORKS, nous pouvons nous concentrer sur nos conceptions, et non pas sur les outils. Nous pouvons ainsi mettre au point des conceptions plus précises et innovantes tout en rationalisant nos processus de développement », explique M. Longley.
Simulation des scénarios
Tandis que la complexité de ses conceptions a augmenté, IDEX s'appuie de plus en plus sur les outils de SOLIDWORKS Simulation et de SOLIDWORKS Flow Simulation. « Une grande partie de ce que nous faisons serait quasiment impossible à faire manuellement », souligne M. Longley. « Les tubes que nous utilisons font 0,8 mm de diamètre, mais leur diamètre intérieur est de 0,01016 mm. En raison de ces si petites dimensions et des pressions si fortes qui font circuler d'infimes volumes de fluides dans le système, la simulation est indispensable. Nous effectuons des simulations des écoulements relatives aux produits qui impliquent des mélanges et effectuons des analyses par éléments finis structurelles pour presque tous les autres produits ».
« Nos vannes sont soumises à des forces qui tendent à en dissocier les éléments, c'est pourquoi nous devons effectuer des analyses par éléments finis sur chacun des assemblages du projet », poursuit-il. « Nous recourons à des analyses avant l'étape de prototypage pour nous assurer que la conception tiendra le coup. Nous procédons ainsi pour chacune des vannes que nous concevons. L'intégration de SOLIDWORKS Simulation dans le processus de conception nous a permis de réduire de 90 % les boucles de prototypage qui étaient auparavant nécessaires ».
