Como experimentos in silico estão revolucionando a indústria farmacêutica e de equipamentos médicos
A simulação computacional é uma realidade presente em grande parte das indústrias que são movidas a inovação para criação de processos e produtos melhores. A indústria farmacêutica está apostando em experimentos com simulação computacional – in silico – no desenvolvimento de novos fármacos e dispositivos médicos, o que permite selecionar os resultados mais promissores e otimizar a etapa de testes in vitro.
A modelagem e simulação por computador ajuda a acelerar processos de desenvolvimento, criar produtos mais eficazes e seguros e reduzir custos. Nos Estados Unidos, por exemplo, trazer um novo medicamento para o mercado pode chegar a custar 2 bilhões de dólares.
Quando a simulação é realizada no início do processo, é possível prever falhas e selecionar os dispositivos ou fármacos com melhor desempenho nesta etapa inicial para então realizar os testes in vitro, diminuindo o tempo de bancada necessário para desenvolvimento de um novo produto.
Caso a simulação não tenha sido realizada no início e o produto apresente falhas, é possível utilizar os testes in silico para descobrir o motivo das falhas e desenvolver soluções para os problemas encontrados.
Em ambos os casos, é muito importante que a equipe técnica especializada na área da saúde possa contar com a ajuda de profissionais com experiência em simulação.
Estudo de caso: confiabilidade eletrônica em dispositivos médicos
Uma grande empresa de dispositivos médicos estava com dificuldades de descobrir a causa das falhas em um dos seus dispositivos eletrônicos, pois o teste do produto não mostrou os mesmos modos de falha que o componente em serviço. A equipe da Ansys Reliability Engineering Services (RES) foi então acionada para ajudar a empresa a descobrir as causas e solucionar os problemas.
Os especialistas em confiabilidade eletrônica da Ansys trabalharam diretamente com o fabricante do dispositivo. O objetivo foi entender as falhas observadas, o design do dispositivo e o ambiente de uso antes de selecionar os casos de uso da simulação, para não precisar simular todos os casos de uso possíveis, evitando assim um processo mais dispendioso e demorado.
Combinando décadas de experiência em confiabilidade eletrônica com ferramentas de simulação e modelagem foi possível avaliar os riscos de falha sob carga operacional térmica, de choque e de vibração, o que se mostrou fundamental para a rápida identificação do mecanismo de falha.
Essa geometria de modelo simplificada e abordagem de malha otimizada se concentra nos recursos críticos de projeto que podem afetar a confiabilidade sob as cargas operacionais específicas do dispositivo – minimizando a configuração da simulação e os tempos de execução e o tempo do ciclo de projeto.
A análise resultante identificou componentes que estavam excedendo seus limites de projeto em condições normais de operação, levando a falhas de desligamento do dispositivo observadas em serviço. Além de identificar o mecanismo de falha, o trabalho demonstrou o valor da simulação e modelagem robusta como parte integrante do processo de design para identificar e mitigar possíveis falhas antes que elas apareçam no produto final.
Com esses resultados, os engenheiros de projeto do fabricante foram capazes de eliminar áreas de projeto excessivo (reduzindo custos), reforçar áreas selecionadas do projeto para mitigar o risco de falha e otimizar as escolhas de materiais, tolerâncias e estratégia de montagem.
