Servotecnica Slip Ring Spotlights: Progettare l’anello collettore perfetto per applicazioni medicali con Massimo Redaelli

D: Massimo, grazie per essere con noi. Per iniziare, può raccontarci il suo percorso professionale e il suo ruolo attuale in Servotecnica?

R: Sono entrato in Servotecnica nel 2001 come ingegnere elettronico, iniziando nel reparto tecnico occupandomi di programmazione degli azionamenti ed elettronica di controllo per assi di movimento. Questa prima fase mi ha dato una solida comprensione del comportamento reale delle macchine, non solo di quello teorico.

Nel tempo ho maturato esperienza anche a stretto contatto con i clienti, sia sul piano applicativo sia commerciale. Questa combinazione si è rivelata molto preziosa perché mi ha permesso di tradurre le reali esigenze operative in soluzioni tecniche affidabili nel lungo periodo.

Negli ultimi anni sono tornato pienamente a un ruolo di leadership tecnica come Direttore Tecnico. Mi sono occupato della riorganizzazione del reparto tecnico, dello sviluppo di una struttura R&D più solida e del miglioramento del supporto ai clienti per applicazioni complesse e critiche. In ambito medicale non c’è spazio per imprevisti: disciplina ingegneristica e validazione sono fondamentali quanto le prestazioni.

D: Con quale approccio affronta le applicazioni medicali?

R: Considero sempre i progetti medicali come sistemi completi, non come singoli componenti. Un anello collettore non è solo un dispositivo che trasferisce corrente: è il punto di incontro tra meccanica, elettronica, integrità dei dati e affidabilità nel tempo.

Nei robot chirurgici e nelle apparecchiature diagnostiche avanzate, spesso rappresenta l’unico canale per il passaggio di potenza, segnali e dati ad alta velocità attraverso giunti rotanti. Qualsiasi degrado si riflette immediatamente sul sistema.

Per questo l’obiettivo non è inseguire valori di catalogo massimi, ma garantire stabilità nel tempo: contatti elettrici prevedibili, coppia costante, usura controllata, trasmissione pulita dei segnali e test in linea con i requisiti normativi.

D: Sterilizzazione e pulizia sono aspetti cruciali. Che impatto hanno sulla progettazione?

R: Il primo passo è comprendere a quali condizioni reali il dispositivo sarà esposto nel suo ciclo di vita.

Alcuni sistemi prevedono sterilizzazione ad alta temperatura, altri disinfezione chimica, molti pulizie frequenti con agenti aggressivi. Ogni ambiente influisce in modo diverso su metalli, polimeri, guarnizioni e lubrificanti.

Anche quando l’anello collettore non viene sterilizzato direttamente, è fondamentale considerare infiltrazioni di umidità, esposizione chimica e compatibilità dei materiali nel tempo.

Dal punto di vista ingegneristico ciò significa selezione accurata dei materiali, strategie di tenuta efficaci e test realistici di durata.

D: Da dove partite quando un cliente chiede “l’anello collettore medicale perfetto”?

R: Iniziamo sempre con un’analisi strutturata dei requisiti. Spesso emergono vincoli nascosti come sensibilità dei dati, procedure di pulizia, limiti di coppia o esigenze documentali.

Una volta chiariti, il progetto si concentra su cinque aree chiave: tecnologia di contatto e materiali, architettura elettrica, comportamento meccanico, protezione ambientale e producibilità.

Tutti questi aspetti sono interconnessi: una piccola modifica può influenzare tenuta, EMC, coppia e assemblaggio. Per questo la collaborazione iniziale è fondamentale.

D: Quanto sono importanti materiali e sistemi di contatto per l’affidabilità medicale?

R: Sono fondamentali.

Per segnali sensibili e lunga durata operativa, i contatti devono ridurre rumore elettrico e usura. Spesso utilizziamo metalli preziosi, sistemi a spazzole multifibra e finiture superficiali controllate.

L’usura non influisce solo sulla vita utile ma anche sulla stabilità. Deriva delle prestazioni, detriti o contatti intermittenti sono inaccettabili nei dispositivi medicali.

Ottimizzando geometrie e accoppiamenti dei materiali si ottiene un comportamento elettrico estremamente stabile e una durata molto superiore rispetto alle tecnologie tradizionali.

D: Come proteggete l’integrità del segnale su interfacce rotanti?

R: Trattando l’anello collettore come un sistema a segnali misti, non come circuiti separati.

Canali di potenza, segnali analogici, controllo digitale e dati ad alta velocità vengono progettati in modo mirato, con schermature, messe a terra e separazioni fisiche integrate fin dall’inizio.

L’obiettivo è far sì che l’anello collettore si comporti il più possibile come un cavo di alta qualità, minimizzando i disturbi dovuti al contatto mobile.

D: Le soluzioni custom sono frequenti. Come mantenete la producibilità?
 

R: Attraverso design modulari basati su piattaforme collaudate.

Adattiamo architetture esistenti modificando canali, materiali, connettori, tenute e layout. Questo consente alta personalizzazione mantenendo qualità costante.

Nel medicale anche piccoli cambiamenti hanno grandi effetti, quindi la personalizzazione controllata con test rigorosi è essenziale.

D: Può raccontarci un progetto medicale di successo?
 

R: Un esempio riguarda apparecchiature per analisi istologiche, dove i campioni devono essere riscaldati e stabilizzati con estrema precisione prima dell’osservazione microscopica.

Il vincolo principale era lo spazio ridottissimo, pur dovendo trasmettere potenza per il riscaldamento e segnali dei sensori.

Abbiamo sviluppato anelli collettori ultrapiatti in stile pancake, integrando due unità con quattro canali ciascuna: due di potenza e due di segnale.

Nonostante il profilo estremamente ridotto, hanno garantito prestazioni elettriche stabili e controllo termico preciso, con piena tracciabilità e affidabilità nel tempo.

Il design compatto si è integrato perfettamente nel dispositivo senza aumentare dimensioni o complessità.