Ny typ av silikonmanöverdon för ergonomiska kontroller

Driften av fordon och kontrollen av automatiserade processer blir mer och mer komplex och mångsidig. Produkter för detta måste utföra flera funktioner samtidigt, anpassa sig optimalt till installationsutrymmet och möjliggöra nedskärningar. Med det nya Silikonmanöverdonsteknik kommer att Mättnad Group uppfyller exakt dessa krav.

Innehållet i omslagshistorien

• Silikonmanöverdonet som en konstgjord muskel
  • Tekniska funktioner och funktioner
  • Jämförelse med piezoelektriskt element och lyftmagnet
  • Designalternativ och användarfördelar
• Användningsexempel för silikonmanöverdonet
  • Bil: dörrstyrenhet med integrerad haptik
  • Medicinsk teknik: energieffektiv hantering av vätskor
• Första generationen för prototyper
• Andra generationen med elförsörjning
  • Banbrytande prestation inom industrialisering
    
    

Sateco vill nu ta det nya ställdonet eller ställdonet från laboratoriet till marknaden och industrialisera det för det. Silikonmanöverdonet SXTA kan, baserat på dess arbetsprincip och tillverkningsprocess, öka den funktionella densitet som krävs på marknaden och erbjuder nya metoder för kostnadseffektiva lösningar

Silikonmanöverdonet som en konstgjord muskel

SXTA är en dielektrisk elastomer-manöverdon eller artificiell muskel. Det fungerar enligt det elektrostatisk arbetsprincip. Beroende på externa signaler kan ställdonet dra ihop sig och expandera igen. Till exempel kan feedback genereras med taktila sensorer, optiska linser kan placeras eller pneumatiska system kan styras.

Ställdonet är lätt och kan lagra energi effektivt och elastiskt. Ansökningar om Interiör inom bilar, blandad verklighet, spel, medicinsk och det industriella Automation är hans yrke.

Tekniska funktioner och funktioner 

Silikonmanöverdon mäter 10 till 20 mm och kan deformeras upp till några millimeter. De genererar krafter på upp till 10 N. SXTA består av flera hundra lager mikroskopiskt tunnare elastik Silikonlager och elektriskt ledande kolelektroder.

När en elektrisk spänning appliceras mellan elektroderna laddas ställdonen elektriskt. Ett elektrostatiskt fält är uppbyggt i dem. Fältet skapar en elektrostatisk kraftsom kan dra ihop ställdonen mellan elektroderna på basis av det flexibla elastiska silikonet. Muskeln är spänd. Den löses upp igen när den elektriska laddningen z. B. urladdas av en kortslutning. Minskningen av laddningen försvagar den elektrostatiska attraktionen. Det elastiska silikonskiktet ger mekaniskt tillbaka ställdonen till sin ursprungliga form.

Luftbrytare, digitalt skyddsrelä och mjukstartare

Silikonmanöverdon fungerar som ett elektrostatiskt reglerbart Fjäderelementsom rör sig, stelnar och lagrar energi. Deformationen och kraften är proportionell mot den applicerade spänningen. Tack vare energilagringen har ställdonet en viss position med mycket lite energi.

Jämförelse med piezoelektriskt element och lyftmagnet

Silikonmanöverdonet har jämfört med a piezoelektriskt ställdon mycket mer kraft. Med ett relativt stort slag genererar silikonmanöverdon höga krafter. På detta sätt skapar de ett multipelt slag av piezoelektriska stapeldon med samma längd.

I motsats till Lyftmagneter SXTA kan närma sig en viss avböjning som är proportionell mot insignalen och hålla den nästan utan energi. Eftersom han inte gör det metaller det är väldigt lätt. Ställdonet består i huvudsak av silikon. Detta gör den robust. För att skjuva krafter och stötar är det mycket mindre känsligt än z. B. ett piezoelektriskt ställdon.

Var Tillverkningsprocess möjliggör en variabel form, eftersom dess design inte påtvingas av geometrier som fogar och spolar. Detta gör att manöverdonet kan miniatyriseras effektivt.

Designalternativ och användarfördelar

Tack till anhöriga fritt valbar form Silikonmanöverdonet ger utvecklare nya designalternativ, till exempel för ergonomiska styrenheter. Ställdonet kan anpassas till tillgängligt utrymme. Den kramar även lätt böjda ytor. 

Eftersom den kan hålla en avböjning nästan utan energi tack vare sin elektrostatiska arbetsprincip är silikonmanöverdonet mycket energieffektivt. Den med den är möjligen längre batteridrift är en viktig fördel för bärbara enheter.

Återuppbyggnad av displayen för framtidens bilcockpitt

Med den relativt stora Nav Med silikonmanöverdonet kan användaren förenkla sin struktur. Positionering kan göras utan växel eller omdirigera. Med ställdonets elastiska material är funktioner möjliga, såsom dämpning av vibrationer, utrullning genom mekanisk förspänning och installationstoleranser kan kompenseras. Detta leder till besparingar i komponenter och kostnader.

Eftersom silikonmanöverdonet av silikon kan flyttas statiskt och dynamiskt kan det utföra snabba pulser såväl som långsamma deformationer. Han kan eventuell avböjning starta och sluta kontinuerligt. SXTA utför således flera funktioner samtidigt och gör systemet mindre komplext.

Den monolitiska designen gör ställdonet robust, stötar och stöttåligt. Den tål temperaturer från -40 ° till + 85 ° C och har lång livslängd.

Användningsexempel för silikonmanöverdonet

Nedan hittar du några applikationsexempel för bilinteriören samt initiala metoder för medicinsk teknik.

Bil: dörrstyrenhet med integrerad haptik

I området Använda haptics Sateco arbetar med billeverantören på dekorativa ytor Marquardt tillsammans. Den utvecklade prototypen för en dörrkontrollenhet, som har en integrerad haptik, fick feedback i form av en mekanisk puls. Till skillnad från de för närvarande implementerade ytorna med integrerad haptisk återkoppling har demonstratorn inget mellanrum mellan den haptiskt aktiva ytan och den inaktiva fastsättningen av ytan. Detta förenklar strukturen avsevärt.

En viss bildning av ytan koncentrerades haptiska signaler på ett valt område på kontrollytan. Den haptiska återkopplingen känns endast som ett klick när fingret rör vid ytan i det valda området. En stor funktionell fördel med silikonmanöverdonet jämfört med piezoelektriska manöverdon är den relativt lågbrusgenerering av haptisk återkoppling. Den här egenskapen bidrar mycket till värdet av ett fordon.

Ovanstående demonstrator använder i huvudsak ställdonets snabba rörelse. Utvecklarna av bilinteriören strävar efter att lägga till en Textur eller topografi att ge. Detta gör det lättare att använda eftersom det ger fingret en guide. Dessutom kan endast informationen som ligger i en specifik operation markeras på en yta. Detta minskar användarens distraktion.

två Demonstranter presentera hur hårda kontrollknappar mycket enkelt kan visas från en slät yta med silikonmanöverdon och hur texturer kan skapas i flexibla mjuka textilytor. Dessa demonstranter använder ställdonets fulla potential. Med sitt stora slag lyfter och sänker du ned knapparna eller textilen direkt från ytan.

Radarsensor i bilstrålkastare skapar utrymme i fordonet

Nycklar eller rörliga delar av ytan är anslutna till ställdonet och skjuts ut och dras ut ur ytan genom dess sammandragning. Denna rörelse verkar tyst och mycket spontan. Nycklar eller struktur kan hållas så länge du vill.

Dessutom kan silikonmanöverdonet generera haptisk återkoppling genom en överlagrad snabb rörelse så snart den markerade strukturen eller tangenten berörs. I Marquardt-exemplet finns det en Puls kändes som ett tangentklick så

Medicinsk teknik: energieffektiv hantering av vätskor

I medicinsk teknik kan manöverdonet användas som en Pump eller ventil energieffektiva vätskor hanteras. Eftersom silikonmanöverdonet kan hålla en avböjning med nästan inget energibehov är det mycket lämpligt för dosering och dosering av vätskor.

Dessutom medger direkt proportionell styrning av manöverdonets avböjning pulsationsfri transport. Som jämförelse genererar lyftmagneter en pulsering med varje leveransslag på grund av magnetens mekaniska påverkan mot stoppet. Däremot kan silikonmanöverdon styras på ett sådant sätt att övergången från ett slag till ett annat är kontinuerlig och pulsationsfri.

Ställdonmaterialet är också fördelaktigt inom medicinsk teknik. Eftersom den i huvudsak består av silikon kan den integreras direkt i vanliga medicintekniska artiklar baserade på silikon, såsom i slangar. Den direkta integrationen av ställdonet minskar gränssnitt som kan förorena mediet som ska transporteras. Och silikonmanöverdonet kan bytas effektivt tillsammans med slangen.

Första generationen för prototyper

Första generationen av SXTA1 silikonmanöverdon finns för närvarande för test och prototyper. Du kommer att arbeta med en start av EMPA (Eidgenössische Materialprüfungsanstalt, en del av ETH Zürich) tillverkad i Schweiz på ett system för prototyper. Det finns tre olika mönster.

Fakta och komponenter från och för batteriproduktion

Det minsta ställdonet, SXTA1-1005, har en basyta på 5 x 5 mm och är 5 mm hög. Detta möjliggör att ett slag på ca 0,2 mm genereras med en kraft på ca 1 N. Dess större bror, SXTA1-1010, är ​​dubbelt så hög och kan uppnå ett slag på cirka 0,4 mm vid 3 N. Den största varianten, SXTA1-1520, har en basyta på 15 x 15 mm och en höjd på 20 mm. Detta ställdon kan dra ihop sig med cirka 0,7 mm och generera en kraft på upp till 10 N. Höjden, det uppnåbara slaget och kraften kan justeras inom ett visst ramverk på kundförfrågan. På Startpaket inkluderar silikonmanöverdon, programvara, drivrutiner och elektroniskt styrning.

Andra generationen med elförsörjning

Tillsammans med uppstarten arbetar Sateco Group redan med SXTA2, andra generationen silikonmanöverdon. Jämfört med första generationen har den andra en ansluten till elnätet. Detta är jämförbart med piezoelektriska stapeldon (600 V). Detta minskar ansträngningen för elektronisk integration av komponenten. Förbättrade elektriskt ledande material används också. Dessa förlänger ställdonens livslängd. Testdata förbereds för närvarande. De första proverna bör vara tillgängliga från mitten av 2021.

Banbrytande prestation inom industrialisering

Till skillnad från den första generationen kan SXTA2 tillverkas i kvantiteter på flera 100.000 XNUMX delar per år. Sateco-koncernen bygger en ny typ av maskin på Schwerzenbach-platsen för att implementera detta nummer Produktionsanläggning med ett 200 m² rent rum. Produktionssystemet måste ha mycket hög precision och en extremt hög repeterbarhet bör garanteras. Vid tillverkning av ett silikonmanöverdon måste flera hundra lager av mikroskopiskt tunna, elastiska silikonskikt staplas ovanpå varandra utan defekter och inom snäva toleranser.

Sateco ställer ut på Sensor + Test 2021.