Nuevo tipo de actuador de silicona para controles ergonómicos
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La operación de vehículos y el control de procesos automatizados es cada vez más compleja y diversa. Los productos para esto deben realizar varias funciones al mismo tiempo, adaptarse al espacio de instalación y permitir la reducción. Con el nuevo Tecnología de actuador de silicona muere muerto Saciedad El grupo cumple exactamente estos requisitos.
Contenido de la historia de portada
- El actuador de silicona como músculo artificial
- Ejemplos de aplicación del actuador de silicona
- Primera generación de prototipos
- Segunda generación con suministro eléctrico
A Sateco ahora le gustaría llevar el nuevo actuador o actuador del laboratorio al mercado e industrializarlo para él. El actuador de silicona sxta puede, basándose en su principio operativo y proceso de fabricación, aumentar la densidad funcional requerida en el mercado y ofrece enfoques novedosos para soluciones rentables.
El actuador de silicona como músculo artificial
El SXTA es un actuador de elastómero dieléctrico o músculo artificial. Funciona de acuerdo a eso principio de funcionamiento electrostático. Dependiendo de las señales externas, el actuador puede contraerse y expandirse nuevamente. Por ejemplo, se puede generar retroalimentación usando sensores táctiles, se pueden colocar lentes ópticas o se pueden controlar sistemas neumáticos.
El actuador es liviano y capaz de almacenar energía de manera eficiente y elástica. Aplicaciones para el interieur en automóviles, realidad mixta, juegos, el médico y el industrial Automatización son su profesión.
Funciones y características técnicas
Los actuadores de silicona miden de 10 a 20 mm y se pueden deformar hasta unos pocos milímetros. Generan fuerzas de hasta 10 N. El SXTA consta de varios cientos de capas de elástico microscópicamente más delgado Capas de silicona y electrodos de carbono eléctricamente conductores.
Cuando se aplica un voltaje eléctrico entre los electrodos, los actuadores se cargan eléctricamente. En ellos se forma un campo electrostático. El campo crea un fuerza electro-estáticaque puede unir los actuadores entre los electrodos sobre la base de la silicona elástica flexible. El músculo está tenso. Se disuelve de nuevo cuando la carga eléctrica z. B. se descarga por un cortocircuito. La reducción de carga debilita la atracción electrostática. La capa de silicona elástica devuelve mecánicamente los actuadores a su forma original.
Disyuntor de aire, relé de protección digital y arrancador suave
Los actuadores de silicona actúan como uno controlable electrostáticamente Elemento de resorteque se mueve, endurece y almacena energía. La deformación y la fuerza son proporcionales al voltaje aplicado. Gracias al almacenamiento de energía, el actuador mantiene una determinada posición con muy poca energía.
Comparación con el elemento piezoeléctrico y el imán de elevación
El actuador de silicona se ha comparado con un actuador de pila piezoeléctrico mucho más poder. Con una carrera relativamente grande, los actuadores de silicona generan fuerzas elevadas. Crean una carrera múltiple de actuadores de pila piezoeléctricos con la misma longitud.
A diferencia de Imanes de elevación el SXTA puede acercarse a una cierta desviación proporcional a la señal de entrada y mantenerla casi sin energía. Porque no lo hace metales es muy ligero. El actuador se compone esencialmente de silicona. Esto lo hace robusto. A las fuerzas de cizallamiento y los impactos, es mucho menos sensible que z. B. un actuador piezoeléctrico.
Ser Proceso de manufactura permite una forma variable, porque su diseño no está impuesto por geometrías como juntas y bobinas. Esto permite miniaturizar el actuador de manera eficiente.
Opciones de diseño y beneficios para el usuario
Gracias al familiar forma libremente seleccionable El actuador de silicona ofrece a los desarrolladores nuevas opciones de diseño, por ejemplo, para unidades de control ergonómicas. El actuador se puede adaptar al espacio disponible. Abarca incluso superficies ligeramente curvas.
Debido a que puede mantener una deflexión casi sin energía gracias a su principio de funcionamiento electrostático, el actuador de silicona es muy eficiente energéticamente. El que lo tiene es posiblemente más duradero funcionamiento de la batería es un beneficio importante para los dispositivos portátiles.
Reinvención de la pantalla para la cabina del automóvil del futuro
Con el relativamente grande Bujes Con el actuador de silicona, el usuario puede simplificar su estructura. El posicionamiento se puede realizar sin Cajas de cambios o redireccionar. Con el material elástico del actuador, son posibles funciones como la amortiguación de vibraciones, el desenredado mediante precarga mecánica y la compensación de tolerancias de instalación. Esto conduce a ahorros en componentes y costos.
Debido a que el actuador de silicona hecho de silicona se puede mover estática y dinámicamente, puede ejecutar pulsos rápidos y deformaciones lentas. Él puede cualquier desviación iniciar y detener continuamente. Por lo tanto, el SXTA realiza varias funciones al mismo tiempo y hace que el sistema sea menos complejo.
El diseño monolítico hace que el actuador sea robusto, resistente a golpes e impactos. Soporta temperaturas de -40 ° a + 85 ° C y tiene una larga vida útil.
Ejemplos de aplicación del actuador de silicona
A continuación, encontrará algunos ejemplos de aplicaciones para interiores de automóviles, así como enfoques iniciales para tecnología médica.
Automóvil: unidad de control de puerta con háptica integrada
En el área Hápticos operativos Sateco trabaja con el proveedor de automoción en superficies decorativas Marquardt juntos. El prototipo desarrollado de una unidad de control de puerta, que tiene un háptico integrado, recibió la retroalimentación en forma de pulso mecánico. En contraste con las superficies implementadas actualmente con retroalimentación háptica integrada, el demostrador no tiene espacio entre la superficie hápticamente activa y la unión inactiva de la superficie. Esto simplifica considerablemente la estructura.
Se concentró una cierta formación de la superficie señales hápticas en un área seleccionada de la superficie de control. La retroalimentación háptica solo se puede sentir como un clic cuando el dedo toca la superficie en el área seleccionada. Una ventaja funcional importante del actuador de silicona en comparación con los actuadores piezoeléctricos es la generación de retroalimentación háptica con un ruido relativamente bajo. Esta propiedad contribuye en gran medida al valor de un vehículo.
El demostrador anterior utiliza esencialmente el movimiento rápido del actuador. Los desarrolladores de interiores de automóviles se esfuerzan por agregar un Textura o topografía dar. Esto lo hace más fácil de operar porque le da una guía al dedo. Además, solo la información que se encuentra en el contexto de una operación específica se puede resaltar en una superficie. Esto reduce la distracción del usuario.
Dos Manifestantes Presentar cómo los botones de control duros pueden aparecer muy fácilmente desde una superficie lisa usando actuadores de silicona y cómo se pueden crear texturas en superficies textiles suaves y flexibles. Estos demostradores utilizan todo el potencial del actuador. Con su gran trazo, levanta y baja los botones o el tejido directamente de la superficie.
El sensor de radar en los faros de los automóviles crea espacio en el vehículo
Las llaves o partes móviles de la superficie están conectadas al actuador y son empujadas y sacadas de la superficie por su contracción. Este movimiento parece silencioso y muy espontáneo. Las teclas o la textura se pueden mantener todo el tiempo que desee.
Además, el actuador de silicona puede generar retroalimentación háptica a través de un movimiento rápido superpuesto tan pronto como se toca la textura o tecla resaltada. En el ejemplo de Marquardt, hay un El pulso se sintió como un clic de tecla entonces
Tecnología médica: manipulación de líquidos energéticamente eficiente
En tecnología médica, el actuador se puede utilizar como Bomba o válvula Se manipulan líquidos energéticamente eficientes. Debido a que el actuador de silicona puede mantener una desviación casi sin necesidad de energía, es muy adecuado para dosificar y dispensar líquidos.
Además, el control proporcional directo de la deflexión del actuador permite transporte sin pulsaciones. En comparación, los imanes de elevación generan una pulsación con cada carrera de entrega debido al impacto mecánico del imán contra el tope. Por el contrario, los actuadores de silicona se pueden controlar de tal manera que la transición de una carrera a la otra sea continua y sin pulsaciones.
El material del actuador también es ventajoso en tecnología médica. Dado que se compone esencialmente de silicona, se puede integrar directamente en artículos médico-técnicos comunes basados en silicona, como en mangueras. La integración directa del actuador reduce las interfaces que pueden contaminar los medios a transportar. Y el actuador de silicona se puede intercambiar de manera eficiente junto con la manguera.
Primera generación de prototipos
Actualmente, la primera generación de actuadores de silicona SXTA1 está disponible para pruebas y prototipos. Trabajará con una puesta en marcha del EMPA (Eidgenössische Materialprüfungsanstalt, parte de ETH Zurich) producido en Suiza en un sistema para prototipos. Hay tres tipos de patrones.
Hechos y componentes de y para la producción de baterías
El actuador más pequeño, el SXTA1-1005, tiene un área de base de 5 x 5 mm y una altura de 5 mm. Esto permite generar una carrera de aproximadamente 0,2 mm con una fuerza de aproximadamente 1 N. Su hermano mayor, el SXTA1-1010, es el doble de alto y puede alcanzar una carrera de aproximadamente 0,4 mm a 3 N. La variante más grande SXTA1-1520 tiene un área de base de 15 x 15 mm y una altura de 20 mm. Este actuador puede contraerse aproximadamente 0,7 mm y generar una fuerza de hasta 10 N. La altura, la carrera alcanzable y la fuerza se pueden ajustar dentro de un cierto rango a petición del cliente. En Kit de inicio incluye actuador de silicona, software, controladores y electrónica direccion.
Segunda generación con suministro eléctrico
Junto con la puesta en marcha, el Grupo Sateco ya está trabajando en SXTA2, la segunda generación de actuadores de silicona. En comparación con la primera generación, la segunda tiene una conectado a la red eléctrica. Esto es comparable a los actuadores de pila piezoeléctricos (600 V). Esto reduce el esfuerzo de integración electrónica del componente. También se utilizan materiales conductores de electricidad mejorados. Éstos prolongan la vida útil de los actuadores. Actualmente se están preparando los datos de prueba. Las primeras muestras deberían estar disponibles a mediados de 2021.
Un logro pionero en la industrialización
A diferencia de la primera generación, el SXTA2 puede fabricarse en cantidades de varias 100.000 piezas por año. Para implementar este número de unidades, el Grupo Sateco está construyendo un nuevo tipo en su ubicación de Schwerzenbach Planta de producción con una sala blanca de 200 m². El sistema de producción debe tener una precisión muy alta y debe garantizarse un nivel de repetibilidad extremadamente alto. Al fabricar un actuador de silicona, se deben apilar varios cientos de capas de silicona elásticas microscópicamente delgadas una encima de la otra sin defectos y dentro de estrictas tolerancias.
Sateco expone en el Sensor + Test 2021.
Daniel Haefliger es director ejecutivo de Sateco XT AG en Schwerzenbach, Suiza.