ESTUDO DE CASO
Dräger Medical
C O S M O S C O R TA P E L A M E TA D E O T E M P O D E P R O J E T O PA R A E Q U I PA M E N T O S D E T E R A P I A I N T E N S I VA
A Dräger é a líder mundial em equipamentos de terapia intensiva e anestesia. No projeto
e na fabricação de produtos tão vitais quanto esses, não há espaço para erros. Do mesmo
modo, avanços na tecnologia significam que há um desafio constante para atualizar e
garantir que os equipamentos ofereçam o melhor tratamento possível para pacientes. Como
resultado, os produtos da Dräger são aperfeiçoados regularmente. Atualmente, o tempo
de desenvolvimento de novos equipamentos é de aproximadamente quatro anos, mas a
diretoria lançou o desafio de reduzir esse período pela metade.
Os engenheiros de projeto encaram um desafio constante para garantir que seus produtos
atendam às especificações térmicas, de potência e de fluido. Isso é particularmente
importante na Dräger, onde erros nessas áreas podem ter um efeito negativo sobre a
segurança e o tratamento dos pacientes. O processo de erro e teste com o uso de protótipos
físicos para testar novos projetos de produto é eficiente, mas custoso e demorado. Com a
meta de reduzir o tempo de desenvolvimento de produtos em 50 por cento, a Dräger Medical
utiliza o COSMOSWorks e o COSMOSFloWorks para analisar os projetos e reduzir o número
de protótipos físicos que precisam ser gerados.
A Dräger Medical, Gmbh. utilizou
o software de análise COSMOS no
reprojeto dessa unidade de anestesia.
Respirando com facilidade
Karsten Hoffmann é um dos engenheiros responsáveis pelo projeto e desenvolvimento de
sistemas de terapia intensiva e equipamentos de anestesia na Dräger. A decisão de adotar
o COSMOSWorks na Dräger foi fácil, uma vez que Hoffman e sua equipe descobriram a
enorme economia de tempo e dinheiro que seria feita. A virada veio com o projeto de um novo
sistema de ventilação para um dispositivo de anestesia que supriria pacientes inconscientes
com oxigênio e anestésico. O sistema absorve dióxido de carbono exalado na linha de
ventilação e recircula o gás, enriquecido com oxigênio, de volta para o paciente.
➜ A Dräger Medical é uma das principais
fabricantes de equipamentos de
anestesia e respiração para salas
de operação, unidades de terapia
intensiva (UTIs) e ambulâncias. A
equipe de engenharia de 80 pessoas
na sede da empresa em Lubek,
Alemanha, cuida dos novos projetos
de produto e modificações constantes
em mais de 70 produtos existentes,
incluindo ventiladores, sistemas
de anestesia, incubadoras para
transporte de bebês prematuros
e sistemas de tubulação de gás
e oxigênio para unidades hospitalares.
Setenta por cento das vendas de
US$ 1,1 bilhão da Dräger ocorrem fora
da Alemanha, e 50 por cento das suas
vendas gerais estão relacionadas
a instalações médicas nos EUA.
Os produtos da empresa precisam
atender aos severos requisitos de
regulamentação internacionais e dos
EUA, o que significa testes detalhados
antes que sejam aprovados para
venda. Entretanto, ao mesmo tempo,
a Dräger Medical precisa permanecer
competitiva modificando
constantemente os seus produtos
para incorporar novos materiais
e tecnologia e apresentando os novos
produtos ao mercado rapidamente.
Por motivos de custo e qualidade, foi decidido que o sistema de ventilação não deve mais ser
fabricado em alumínio, mas sim em plástico. O novo sistema de ventilação deveria consistir
principalmente na unidade de gás para respiração, em uma placa de válvula e em uma
tampa. A borda de vedação em silicone utilizada para vedar os tubos de gás um do outro é
capaz de compensar uma deformação de 0,3 mm. Contudo, com o novo material plástico e
o componente de fixação do tipo cavilha que pressionava a tampa contra a vedação, havia
a possibilidade de que a tampa dobraria mais do que no projeto com alumínio, rompendo a
vedação.
Hoffman employed an outside company to run FEM (Finite Element Method) calculations on this
Hoffman contratou uma empresa externa para executar cálculos de FEM (Finite Element
Method – Método de Elemento Finito) nesse problema, e os resultados mostraram que havia
de fato necessidade de modificar o projeto. Embora a análise tenha sido feita com sucesso,
o trabalho de cálculo, incluindo reprojeto, durou três meses em vários processos iterativos
e custou US$ 26.000. Para o próximo projeto, Hoffmann e sua equipe realizaram os mesmos
cálculos usando o COSMOSWorks. Dessa vez, os resultados foram obtidos em duas tardes.
Questão importante
A capacidade de análise de temperatura do COSMOSWorks mostrou que ele era a ferramenta
ideal para resolver outro problema do novo projeto. A expiração úmida do paciente pode
condensar nas paredes do sistema de ventilação, de modo que o médico não consegue mais
ver as válvulas – e pode até mesmo restringir a função do dispositivo. Para impedir essa
condensação, os projetistas da Dräger precisavam melhorar o aquecimento no sistema
de ventilação. A versão anterior em alumínio tinha uma placa de contato de aquecimento
conectada por fora, porém, no dispositivo novo, não estava sendo atingida a temperatura
desejada de 40 graus na outra extremidade da placa da válvula. Temperaturas mais elevadas
na placa de aquecimento são contrárias à legislação, que declara que as partes expostas em
plástico não podem exceder uma temperatura de 70 graus.
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Reduziu o ciclo de projeto em 50%
Diminuiu o tempo de análise de 3 meses para 2 dias
Diminuiu o número total de protótipos de 8 para 2
Identificou uma falha de projeto no início do processo, poupando milhares de dólares
W W W. S O L I D W O R K S B R A S I L . C O M . B R
➜ O antigo sistema de testes da
empresa, que gerava protótipos
O novo teste é rápido e preciso
de uma pressão intensa da
O COSMOS reduziu o tempo de teste para os produtos novos e reprojetados da Dräger em uma
média de 50 por cento. Antes do COSMOS, o processo de projeto típico incluía oito protótipos
físicos e a terceirização de vários cálculos de análise de elemento finito (FEA) para verificar
parâmetros de projeto. Agora, a Dräger realiza uma média de dois protótipos por projeto. Ainda
que o tempo fosse a principal preocupação da Dräger, o COSMOS também estava cortando
custos de teste. Os produtos COSMOS praticamente se pagaram no seu primeiro teste principal,
o reprojeto de uma unidade de anestesia. O COSMOSWorks executou em dois dias um cálculo
que anteriormente levava três meses para ser realizado por um laboratório terceirizado, a um
custo de US$ 26.000. No início do processo de projeto, o COSMOSFloWorks identificou uma falha
que os engenheiros não teriam descoberto até a construção física do protótipo, economizando
US$ 1.600 em cada protótipo.
concorrência, a diretoria da Dräger
Uma ferramenta para várias necessidades
organizou a empresa para reduzir
Assim como o COSMOSWorks, que é usado principalmente pelos seus recursos de análise
de temperatura e potência, a Dräger também usa o COSMOSFloWorks. O comportamento
imprevisível dos fluidos pode surpreender até mesmo os mais experientes engenheiros de
projeto, de modo que a capacidade de simular esse aspecto do processo de projeto é essencial
para a Dräger, conforme explica Hoffman: “Estávamos tentando analisar os efeitos de alterar a
posição do fluxo de gás nos sistemas de ventilação. É muito importante fazer isso direito para
garantir que o paciente receba gás suficiente. Quando fizemos uma análise no fluxo de gás no
nosso novo projeto, eu teria apostado minha aposentadoria que a queda de pressão de apenas
0,2 mbar por 60 litros calculada pelo COSMOSFloWorks não podia estar correta, já que isso ocorria
em um resistor cônico. Eu estava esperando 2 mbar, mas quando construímos um protótipo, ficou
claro que o software estava correto.”
físicos e enviava o trabalho de
análise a laboratórios externos
em todo o processo de projeto,
era completo e preciso, mas também
lento e custoso. A Dräger levava em
média quatro anos para apresentar
um novo produto ao mercado. Diante
o seu tempo de projeto pela metade.
A empresa decidiu substituir os
protótipos físicos o máximo possível,
integrando os softwares de análise
COSMOSWorks e COSMOSFloWorks
com as suas 80 bases do software
de projeto tridimensional auxiliado
por computador (CAD 3D)
SolidWorks®. Os produtos COSMOS
permitem aos engenheiros da
Dräger simular o comportamento
mecânico e as propriedades físicas
dos seus projetos antes da geração
demorada de protótipos físicos.
A Dräger escolheu o COSMOS
devido à sua estreita integração
com o SolidWorks.
A Dräger também utiliza simulações de fluxo produzidas no COSMOSFloWorks para modelos
de duas fases. Por exemplo, pacientes em terapia intensiva recebem concentrações
ampliadas de oxigênio – entre 30 e 100 por cento. As medições executadas com o
COSMOSFloWorks indicaram aos engenheiros de projeto que em uma formulação de projeto
particular da câmera de mistura, o ar e o oxigênio não estavam se misturando, mas sim
fluindo lado a lado. Como o aparato para obter medidas de concentração estava posicionado
precisamente na camada da borda, as leituras variavam muito. Foi necessário colocar
defletores na câmara de mistura, e o COSMOSFloWorks forneceu excelentes cálculos e
visualizações dos efeitos.
O COSMOSWorks e o COSMOSFloWorks tinham uma vantagem crucial, pois estavam
totalmente integrados ao software SolidWorks. Isso significa que os engenheiros de projeto
conseguiam realizar cálculos complicados de FEM e simulações de fluxo rapidamente sem
precisar trocar de sistemas ou deixar suas estações de trabalho. O tempo poupado indica
que eles também podem realizar cálculos sobre idéias não-convencionais. Além disso, a
abordagem integrada evita problemas de interoperabilidade, já que não é necessária nenhuma
conversão. Por fim, os sistemas especializados separados, como os CFD (Computational Fluid
Dynamics) convencionais, levariam mais tempo de operação e aprendizado.
O uso do COSMOSWorks e do COSMOSFloWorks pode ajudar Hoffman e sua equipe a cumprir as
novas metas de desenvolvimento de produto; eles sem dúvida também farão com que a empresa
tenha uma redução significativa nos custos. O mais importante talvez seja a contribuição vital
feita por esses sistemas à qualidade e à segurança dos equipamentos da Dräger Medical.
Dräger Medical AG & Co. KGaA
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Email: [email protected]
O COSMOSWorks realizou em dois dias um cálculo que anteriormente levaria três meses para ser
realizado por um laboratório terceirizado e que custaria US$ 26.000.
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