Nieuw type siliconen actuator voor ergonomische bediening
- Details
- Hits: 7267
De bediening van voertuigen en de besturing van geautomatiseerde processen wordt steeds complexer en diverser. Producten hiervoor moeten meerdere functies tegelijkertijd vervullen, zich aanpassen aan de installatieruimte en inkrimping mogelijk maken. Met de nieuwe Siliconen actuatortechnologie Wird sterven Satéco Group voldoet precies aan deze eisen.
Inhoud van het omslagartikel
- De siliconen actuator als kunstspier
- Toepassingsvoorbeelden voor de siliconen actuator
- Eerste generatie voor prototypes
- Tweede generatie met elektrische voeding
Sateco wil nu de nieuwe actuator of actuator uit het laboratorium op de markt brengen en daarvoor industrialiseren. De siliconen actuator SXTA kan, op basis van zijn werkingsprincipe en fabricageproces, de functionele dichtheid verhogen die op de markt vereist is en biedt nieuwe benaderingen voor kosteneffectieve oplossingen.
De siliconen actuator als kunstspier
De SXTA is een diëlektrische elastomere actuator of kunstmatige spier. Het werkt volgens dat elektrostatisch werkingsprincipe. Afhankelijk van externe signalen kan de actor samentrekken en weer uitzetten. Zo kan feedback worden gegenereerd met tactiele sensoren, kunnen optische lenzen worden gepositioneerd of kunnen pneumatische systemen worden aangestuurd.
De actuator is licht en kan energie efficiënt en elastisch opslaan. Toepassingen voor de interieur in auto's, mixed reality, gaming, de medisch en het industriële Automatisering zijn zijn beroep.
Technische kenmerken en functionaliteit
Siliconen actuatoren meten 10 tot 20 mm en kunnen tot enkele millimeters worden vervormd. Ze genereren krachten tot 10 N. De SXTA bestaat uit honderden lagen microscopisch dunner elastiek Siliconen lagen en elektrisch geleidende koolstofelektroden.
Als er een elektrische spanning tussen de elektroden wordt aangelegd, worden de actuatoren elektrisch geladen. Er wordt een elektrostatisch veld in opgebouwd. Het veld creëert een elektrostatische krachtdie op basis van de flexibele elastische siliconen de actuatoren tussen de elektroden in elkaar kunnen trekken. De spier is aangespannen. Het lost weer op wanneer de elektrische lading z. B. wordt ontladen door kortsluiting. De vermindering van de lading verzwakt de elektrostatische aantrekkingskracht. De elastische siliconenlaag brengt de actuatoren mechanisch terug naar hun oorspronkelijke vorm.
Luchtstroomonderbreker, digitaal beveiligingsrelais en softstarter
Siliconen actuatoren werken als een elektrostatisch regelbare Veerelementdie beweegt, verstijft en energie opslaat. De vervorming en de kracht zijn evenredig met de aangelegde spanning. Dankzij de energieopslag houdt de actuator met zeer weinig energie een bepaalde positie vast.
Vergelijking met piëzo-elektrisch element en hefmagneet
De siliconen actuator is vergeleken met een piëzo-elektrische stapelactuator veel meer kracht. Met een relatief grote slag genereren siliconen actuatoren hoge krachten. Ze creëren een meervoudige slag van piëzo-elektrische stapelactuatoren met dezelfde lengte.
Im Gegensatz zu Hijsmagneten de SXTA kan een bepaalde uitwijking evenredig met het ingangssignaal benaderen en bijna zonder energie vasthouden. Omdat hij dat niet doet metalen het is erg licht. De actuator bestaat in wezen uit siliconen. Dit maakt het robuust. Om krachten en schokken af te schuiven, is het veel minder gevoelig dan z. B. een piëzo-elektrische actuator.
zijn Productieproces maakt een variabele vorm mogelijk, omdat het ontwerp niet wordt opgelegd door geometrieën zoals verbindingen en spoelen. Hierdoor kan de actuator efficiënt worden geminiaturiseerd.
Ontwerpopties en gebruikersvoordelen
Met dank aan het familielid vrij te kiezen vorm De siliconen actuator geeft ontwikkelaars nieuwe ontwerpmogelijkheden, bijvoorbeeld voor ergonomische bedieningseenheden. De actuator kan worden aangepast aan de beschikbare ruimte. Het omhelst zelfs licht gebogen oppervlakken.
Doordat hij dankzij zijn elektrostatische werkingsprincipe een doorbuiging nagenoeg energie-vrij kan houden, is de siliconen actuator zeer energiezuinig. Degene met het is mogelijk langer houdbaar batterijvoeding is een belangrijk voordeel voor draagbare apparaten.
Het scherm voor de autocockpit van de toekomst opnieuw uitvinden
Met de relatief grote Naaf Met de siliconen actuator kan de gebruiker de structuur vereenvoudigen. Positionering kan zonder versnelling of omleiden. Met het elastische materiaal van de actuator zijn functies mogelijk zoals trillingen dempen, ontrafelen door mechanische voorspanning en kunnen montagetoleranties worden gecompenseerd. Dit leidt tot besparingen op componenten en kosten.
Doordat de siliconen actuator van siliconen statisch en dynamisch kan worden bewogen, kan hij zowel snelle pulsen als langzame vervormingen uitvoeren. Hij kan elke afbuiging start en stop continu. De SXTA vervult dus meerdere functies tegelijkertijd en maakt het systeem minder complex.
Het monolithische ontwerp maakt de actuator robuust, schok- en slagvast. Het is bestand tegen temperaturen van -40 ° tot + 85 ° C en heeft een lange levensduur.
Toepassingsvoorbeelden voor de siliconen actuator
Hieronder vindt u enkele toepassingsvoorbeelden voor auto-interieurs en eerste benaderingen voor medische technologie.
Automobiel: deurbesturingseenheid met geïntegreerde haptiek
In de omgeving Operationele haptiek Sateco werkt samen met de automotive leverancier aan decoratieve ondergronden Marquardt samen. Het ontwikkelde prototype van een deurbesturingseenheid, die een geïntegreerde haptiek heeft, ontving de feedback in de vorm van een mechanische puls. In tegenstelling tot de momenteel geïmplementeerde oppervlakken met geïntegreerde haptische feedback, heeft de demonstrator geen opening tussen het haptisch actieve oppervlak en de inactieve bevestiging van het oppervlak. Dit vereenvoudigt de structuur aanzienlijk.
Een bepaalde vorming van het oppervlak was geconcentreerd haptische signalen op een geselecteerd gebied van het bedieningsoppervlak. De haptische feedback kan alleen als een klik worden gevoeld wanneer de vinger het oppervlak in het geselecteerde gebied raakt. Een belangrijk functioneel voordeel van de siliconen actuator in vergelijking met piëzo-elektrische actuatoren is de relatief geluidsarme generatie van de haptische feedback. Deze eigenschap draagt veel bij aan de waarde van een voertuig.
De bovenstaande demonstrator maakt in wezen gebruik van de snelle beweging van de actuator. De ontwikkelaars van auto-interieurs proberen een Textuur of topografie geven. Dit maakt de bediening gemakkelijker omdat het de oriëntatie van de vinger ondersteunt. Bovendien kan alleen de informatie die in de context van een specifieke operatie staat, op een oppervlak worden gemarkeerd. Dit vermindert de afleiding van de gebruiker.
Zwei Demonstranten laten zien hoe harde bedieningsknoppen heel gemakkelijk kunnen verschijnen vanaf een glad oppervlak met behulp van siliconen actuatoren en hoe texturen kunnen worden gecreëerd in flexibele zachte textieloppervlakken. Deze demonstrators benutten het volledige potentieel van de actuator. Met zijn grote slag tilt hij de knopen of het textiel direct van het oppervlak op en neer.
Radarsensor in autokoplampen creëert ruimte in het voertuig
Sleutels of bewegende delen van het oppervlak zijn verbonden met de actuator en worden door de samentrekking uit het oppervlak geduwd en getrokken. Deze beweging lijkt stil en heel spontaan. Sleutels of textuur kunnen zo lang worden vastgehouden als u wilt.
Bovendien kan de siliconen actuator haptische feedback genereren door een snelle beweging over elkaar heen te leggen zodra de gemarkeerde textuur of toets wordt aangeraakt. In het Marquardt-voorbeeld is er een Pulse voelde als een toetsklik zo
Medische technologie: energiezuinig omgaan met vloeistoffen
In de medische technologie kan de actuator worden gebruikt als een Pomp of klep er worden energiezuinige vloeistoffen verwerkt. Doordat de siliconen actuator een doorbuiging kan houden met bijna geen energiebehoefte, is hij zeer geschikt voor het doseren en doseren van vloeistoffen.
Bovendien maakt de directe proportionele regeling van de afbuiging van de actuator het mogelijk pulsatievrij transport. Ter vergelijking: hefmagneten genereren een pulsatie bij elke afgifteslag vanwege de mechanische impact van de magneet tegen de aanslag. Siliconen actuatoren kunnen daarentegen zo worden aangestuurd dat de overgang van de ene slag naar de andere continu en pulsatievrij is.
Het actuatormateriaal is ook voordelig in de medische technologie. Omdat het in wezen uit siliconen bestaat, kan het direct worden geïntegreerd in gangbare, medisch-technische artikelen op basis van siliconen, zoals in Slangen. De directe integratie van de actuator vermindert interfaces die de te transporteren media kunnen vervuilen. En de siliconen actuator kan efficiënt samen met de slang worden vervangen.
Eerste generatie voor prototypes
De eerste generatie van de SXTA1 siliconen actuatoren is momenteel beschikbaar voor tests en prototypes. Je gaat werken met een start-up van de EMPA (Eidgenössische Materialprüfungsanstalt, onderdeel van ETH Zürich) geproduceerd in Zwitserland op een systeem voor prototypes. Er zijn drie soorten patronen.
Feiten en componenten van en voor batterijproductie
De kleinste actuator, de SXTA1-1005, heeft een basisoppervlak van 5 x 5 mm en is 5 mm hoog. Hierdoor kan een slag van ca. 0,2 mm met een kracht van ca. 1 N worden opgewekt. Zijn grotere broer, de SXTA1-1010, is twee keer zo hoog en haalt een slag van ca. De grootste variant SXTA0,4-3 heeft een basisoppervlak van 1 x 1520 mm en een hoogte van 15 mm. Deze actuator kan ongeveer 15 mm samentrekken en een kracht genereren tot 20 N. De hoogte, de haalbare slag en de kracht kunnen op verzoek van de klant binnen een bepaald bereik worden aangepast. Aan Beginnerskit inclusief siliconen actuator, software, stuurprogramma's en elektronica sturen.
Tweede generatie met elektrische voeding
Samen met de start-up werkt de Sateco Group al aan SXTA2, de tweede generatie siliconen actuatoren. Vergeleken met de eerste generatie heeft de tweede er een aangesloten op het elektriciteitsnet. Dit is vergelijkbaar met piëzo-elektrische stapelactuatoren (600 V). Dit vermindert de inspanning voor elektronische integratie van de component. Ook worden verbeterde elektrisch geleidende materialen gebruikt. Deze verlengen de levensduur van de actuatoren. De testgegevens worden momenteel voorbereid. De eerste monsters zouden medio 2021 beschikbaar moeten zijn.
Baanbrekende prestatie in industrialisatie
In tegenstelling tot de eerste generatie kan de SXTA2 in hoeveelheden van enkele 100.000 onderdelen per jaar worden geproduceerd. Om dit aantal units te realiseren, bouwt de Sateco Groep een nieuw type op haar locatie in Schwerzenbach Productiefaciliteit met een cleanroom van 200 m². De productie-installatie moet een zeer hoge precisie hebben en een extreem hoge herhaalbaarheid moet gegarandeerd zijn. Bij het vervaardigen van een siliconen actuator, moeten honderden lagen microscopisch dunne, elastische siliconenlagen op elkaar worden gestapeld zonder defecten en binnen nauwe toleranties.
Sateco exposeert op de Sensor + Test 2021.
Daniel Haefliger is CEO van Sateco XT AG in Schwerzenbach, Zwitserland.