Nuovo tipo di attuatore in silicone per comandi ergonomici

Il funzionamento dei veicoli e il controllo dei processi automatizzati sta diventando sempre più complesso e diversificato. I prodotti per questo devono svolgere più funzioni contemporaneamente, adattarsi in modo ottimale allo spazio di installazione e consentire il ridimensionamento. Con il nuovo Tecnologia dell'attuatore in silicone morire morire Sazietà Group soddisfa esattamente questi requisiti.

Contenuto della storia di copertina

• L'attuatore in silicone come muscolo artificiale
  • Caratteristiche tecniche e funzionalità
  • Confronto con elemento piezoelettrico e magnete di sollevamento
  • Opzioni di progettazione e vantaggi per l'utente
• Esempi applicativi per l'attuatore in silicone
  • Automobile: centralina porta con sistema tattile integrato
  • Tecnologia medica: manipolazione dei liquidi efficiente dal punto di vista energetico
• Prima generazione per prototipi
• Seconda generazione con alimentazione elettrica
  • Risultati pionieristici nell'industrializzazione
    
    

Sateco vorrebbe ora portare il nuovo attuatore o attuatore dal laboratorio al mercato e industrializzarlo per questo. L'attuatore in silicone SXTA può, sulla base del suo principio di funzionamento e del suo processo di produzione, aumentare la densità funzionale richiesta sul mercato e offrire nuovi approcci a soluzioni convenienti.

L'attuatore in silicone come muscolo artificiale

L'SXTA è un attuatore elastomerico dielettrico o muscolo artificiale. Funziona in base a quello principio di funzionamento elettrostatico. A seconda dei segnali esterni, l'attuatore può contrarsi ed espandersi nuovamente. Ad esempio, il feedback può essere generato utilizzando sensori tattili, è possibile posizionare lenti ottiche o controllare sistemi pneumatici.

L'attuatore è leggero e in grado di immagazzinare energia in modo efficiente ed elastico. Applicazioni per il Interieur nelle automobili, la realtà mista, i giochi, il medico e industriale Automazione sono la sua professione.

Caratteristiche tecniche e funzionalità 

Gli attuatori in silicone misurano da 10 a 20 mm e possono essere deformati fino a pochi millimetri. Generano forze fino a 10 N. L'SXTA è costituito da diverse centinaia di strati di elastico microscopicamente più sottile Strati di silicone ed elettrodi di carbonio elettricamente conduttivi.

Quando viene applicata una tensione elettrica tra gli elettrodi, gli attuatori vengono caricati elettricamente. In essi si crea un campo elettrostatico. Il campo crea un file forza elettrostaticache può tirare insieme gli attuatori tra gli elettrodi sulla base del silicone elastico flessibile. Il muscolo è teso. Si dissolve di nuovo quando la carica elettrica z. B. viene scaricato da un cortocircuito. La riduzione della carica indebolisce l'attrazione elettrostatica. Lo strato elastico in silicone riporta meccanicamente gli attuatori alla loro forma originale.

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Gli attuatori in silicone agiscono come un attuatore controllabile elettrostaticamente Elemento di primaverache muove, irrigidisce e immagazzina energia. La deformazione e la forza sono proporzionali alla tensione applicata. Grazie all'accumulo di energia, l'attuatore mantiene una determinata posizione con pochissima energia.

Confronto con elemento piezoelettrico e magnete di sollevamento

L'attuatore in silicone è paragonato a un attuatore piezoelettrico della pila molto più potere. Con una corsa relativamente ampia, gli attuatori in silicone generano forze elevate. In questo modo creano una corsa multipla di attuatori piezoelettrici con la stessa lunghezza.

Im Gegensatz zu Magneti di sollevamento l'SXTA può avvicinarsi a una certa deflessione proporzionale al segnale di ingresso e mantenerla quasi senza energia. Perché non lo fa metalli è molto leggero. L'attuatore è costituito essenzialmente da silicone. Questo lo rende robusto. Per ridurre le forze e gli impatti, è molto meno sensibile di z. B. un attuatore piezoelettrico.

Essere Processo di fabbricazione consente una forma variabile, perché il suo design non è imposto da geometrie come giunti e bobine. Ciò consente di miniaturizzare l'attuatore in modo efficiente.

Opzioni di progettazione e vantaggi per l'utente

Grazie al parente forma liberamente selezionabile L'attuatore in silicone offre agli sviluppatori nuove opzioni di design, ad esempio per unità di controllo ergonomiche. L'attuatore può essere adattato allo spazio disponibile. Abbraccia anche superfici leggermente curve. 

Poiché può trattenere una deflessione quasi senza energia grazie al suo principio di funzionamento elettrostatico, l'attuatore in silicone è molto efficiente dal punto di vista energetico. Quello con esso è forse più duraturo funzionamento a batteria è un vantaggio importante per i dispositivi portatili.

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Con quello relativamente grande Hub Con l'attuatore in silicone, l'utente può semplificarne la struttura. Il posizionamento può essere fatto senza Cambio o reindirizzare. Con il materiale elastico dell'attuatore è possibile compensare funzioni quali lo smorzamento delle vibrazioni, lo sfilacciamento tramite precarico meccanico e le tolleranze di installazione. Ciò porta a risparmi in componenti e costi.

Poiché l'attuatore in silicone in silicone può essere spostato staticamente e dinamicamente, è in grado di eseguire impulsi veloci e deformazioni lente. Lui può qualsiasi deflessione avviare e arrestare continuamente. L'SXTA svolge quindi più funzioni contemporaneamente e rende il sistema meno complesso.

Il design monolitico rende l'attuatore robusto, resistente agli urti e agli urti. Resiste a temperature da -40 ° a + 85 ° C e ha una lunga durata.

Esempi applicativi per l'attuatore in silicone

Di seguito troverai alcuni esempi di applicazioni per interni automobilistici e approcci iniziali per la tecnologia medica.

Automobile: centralina porta con sistema tattile integrato

Nella zona Sistema tattile operativo Sateco collabora con il fornitore automobilistico su superfici decorative Marquart insieme. Il prototipo sviluppato di un'unità di controllo della porta, che ha un aptico integrato, ha ricevuto il feedback sotto forma di un impulso meccanico. Contrariamente alle superfici attualmente implementate con feedback tattile integrato, il dimostratore non ha alcun divario tra la superficie apticamente attiva e l'attacco inattivo della superficie. Ciò semplifica notevolmente la struttura.

Si è concentrata una certa formazione della superficie segnali tattili su un'area selezionata della superficie di controllo. Il feedback tattile può essere percepito solo come un clic quando il dito tocca la superficie nell'area selezionata. Un importante vantaggio funzionale dell'attuatore in silicone rispetto agli attuatori piezoelettrici è la generazione relativamente a basso rumore del feedback tattile. Questa proprietà contribuisce molto al valore di un veicolo.

Il suddetto dimostratore utilizza essenzialmente il movimento veloce dell'attuatore. Gli sviluppatori degli interni automobilistici si sforzano di aggiungere un file Texture o topografia dare. Questo rende più facile il funzionamento perché fornisce al dito una guida. Inoltre, solo le informazioni che sono nel contesto di una specifica operazione possono essere evidenziate su una superficie. Ciò riduce la distrazione dell'utente.

Due Dimostratori presentare come i pulsanti di controllo possono apparire facilmente da una superficie liscia utilizzando attuatori in silicone e come è possibile creare trame in superfici tessili flessibili e morbide. Questi dimostratori utilizzano tutto il potenziale dell'attuatore. Con la sua grande corsa, solleva e abbassa i bottoni o il tessuto direttamente dalla superficie.

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I tasti o le parti mobili della superficie sono collegati all'attuatore e vengono spinti ed estratti dalla superficie per la sua contrazione. Questo movimento sembra silenzioso e molto spontaneo. Le chiavi o la trama possono essere tenute per tutto il tempo che desideri.

Inoltre, l'attuatore in silicone può generare feedback tattile attraverso un movimento rapido sovrapposto non appena viene toccata la texture o il tasto evidenziato. Nell'esempio di Marquardt, c'è un file Il polso sembrava un clic di un tasto così

Tecnologia medica: manipolazione dei liquidi efficiente dal punto di vista energetico

Nella tecnologia medica, l'attuatore può essere utilizzato come Pompa o valvola vengono gestiti liquidi ad alta efficienza energetica. Poiché l'attuatore in silicone può mantenere una deflessione quasi senza alcun fabbisogno energetico, è molto adatto per il dosaggio e l'erogazione di liquidi.

Inoltre, il controllo proporzionale diretto della deflessione dell'attuatore consente a trasporto senza pulsazioni. In confronto, i magneti di sollevamento generano una pulsazione ad ogni corsa di erogazione a causa dell'impatto meccanico del magnete contro l'arresto. D'altra parte, gli attuatori in silicone possono essere controllati in modo tale che il passaggio da una corsa all'altra sia continuo e privo di pulsazioni.

Il materiale dell'attuatore è vantaggioso anche nella tecnologia medica. Essendo costituito essenzialmente da silicone, può essere integrato direttamente nei comuni articoli medico-tecnici a base di silicone, come il Tubi flessibili. L'integrazione diretta dell'attuatore riduce le interfacce che possono contaminare il mezzo da convogliare. E l'attuatore in silicone può essere sostituito in modo efficiente insieme al tubo.

Prima generazione per prototipi

La prima generazione degli attuatori in silicone SXTA1 è attualmente disponibile per prove e prototipi. Lavorerai con una start-up di EMPA (Eidgenössische Materialprüfungsanstalt, parte dell'ETH di Zurigo) prodotto in Svizzera su un sistema per prototipi. Esistono tre varietà di modelli.

Fatti e componenti da e per la produzione di batterie

L'attuatore più piccolo, SXTA1-1005, ha un'area di base di 5 x 5 mm ed è alto 5 mm. Ciò consente di generare una corsa di circa 0,2 mm con una forza di circa 1 N. Il suo fratello maggiore, l'SXTA1-1010, è alto il doppio e può raggiungere una corsa di circa 0,4 mm a 3 N. La variante più grande SXTA1-1520 ha un'area di base di 15 x 15 mm e un'altezza di 20 mm. Questo attuatore può contrarsi di circa 0,7 mm e generare una forza fino a 10 N. L'altezza, la corsa ottenibile e la forza possono essere regolate entro un determinato intervallo su richiesta del cliente. Su Kit di partenza include attuatore in silicone, software, driver ed elettronica timone.

Seconda generazione con alimentazione elettrica

Insieme alla start-up, il Gruppo Sateco sta già lavorando a SXTA2, la seconda generazione di attuatori in silicone. Rispetto alla prima generazione, la seconda ne ha uno collegato alla rete elettrica. Questo è paragonabile agli attuatori piezoelettrici (600 V). Ciò riduce lo sforzo per l'integrazione elettronica del componente. Vengono utilizzati anche materiali elettricamente conduttivi migliorati. Questi prolungano la durata degli attuatori. I dati dei test sono attualmente in preparazione. I primi campioni dovrebbero essere disponibili a partire dalla metà del 2021.

Risultati pionieristici nell'industrializzazione

A differenza della prima generazione, l'SXTA2 può essere prodotto in quantità di diverse 100.000 parti all'anno. Il Gruppo Sateco sta costruendo un nuovo tipo di macchina nella sua sede di Schwerzenbach per implementare questo numero Impianto di produzione con una camera bianca di 200 m². Il sistema di produzione deve avere un livello di precisione molto elevato e deve essere garantito un livello di ripetibilità estremamente elevato. Quando si fabbrica un attuatore in silicone, diverse centinaia di strati di silicone elastico microscopicamente sottili devono essere impilati uno sull'altro senza difetti e con tolleranze strette.

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