人間工学的制御のための新しいタイプのシリコーンアクチュエータ
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車両の操作と自動化されたプロセスの制御は、ますます複雑で多様になっています。 このための製品は、同時に複数の機能を実行し、設置スペースに最適に適応し、ダウンサイジングを可能にする必要があります。 新しいと シリコーンアクチュエータ技術 あなたは サテコ グループはこれらの要件を正確に満たしています。
カバーストーリーの内容
Satecoは現在、新しいアクチュエーターを実験室から市場に持ち込み、それを工業化したいと考えています。 シリコンアクチュエータ SXTA 動作原理と製造プロセスに基づいて、市場で必要とされる機能密度を高め、コスト効率の高い条件で革新的なソリューションを提供できます。
人工筋肉としてのシリコンアクチュエータ
SXTAは、誘電エラストマーアクチュエータまたは人工筋肉です。 それに従って動作します 静電動作原理。 外部信号に応じて、アクチュエータは収縮および再び膨張する可能性があります。 たとえば、フィードバックは、触覚センサー、配置された光学レンズ、または制御された空気圧システムを使用して生成できます。
アクチュエータは軽量で、エネルギーを効率的かつ弾力的に蓄えることができます。 のアプリケーション インテリア 自動車、複合現実、ゲーム、 医療の と産業 オートメーション 彼の職業です。
技術的な特徴と機能
シリコンアクチュエータの寸法は10〜20 mmで、最大数ミリメートルまで変形できます。 それらは最大10Nの力を生成します。SXTAは微視的に薄い弾性体の数百層で構成されています シリコーン層 および導電性炭素電極。
電極間に電圧を印加すると、アクチュエータが帯電します。 それらの中に静電界が発生します。 フィールドはを作成します 静電力これは、電極間の柔軟な弾性シリコーンに基づいてアクチュエータを一緒に引っ張ることができます。 筋肉が緊張しています。 電荷がzになると再び溶解します。 B.短絡により放電します。 電荷の減少は静電引力を弱めます。 弾性シリコーン層は、アクチュエータを機械的に元の形状に戻します。
エアサーキットブレーカー、デジタル保護リレー、ソフトスターター
シリコンアクチュエータは、静電的に制御可能なアクチュエータのように機能します ばね要素動き、硬化し、エネルギーを蓄えます。 変形と力は印加電圧に比例します。 エネルギー貯蔵のおかげで、アクチュエータは非常に少ないエネルギーで特定の位置を保持します。
圧電素子、リフティングマグネットとの比較
シリコンアクチュエータは、 圧電スタックアクチュエータ はるかに多くの力。 ストロークが比較的大きいシリコンアクチュエータは、大きな力を発生します。 このようにして、同じ長さの圧電スタックアクチュエータの複数のストロークを作成します。
対照的に リフティングマグネット SXTAは、入力信号に比例する特定のたわみに近づき、ほとんどエネルギーなしでそれを保持できます。 彼はしないので 金属 とても軽いです。 アクチュエータは基本的にシリコーンで構成されています。 これにより、堅牢になります。 せん断力と衝撃に対して、zよりもはるかに感度が低くなります。 B.圧電アクチュエータ。
彼の 製造プロセス ジョイントやコイルなどの形状に影響されないため、可変形状が可能です。 これにより、アクチュエータを効率的に小型化できます。
デザインオプションとユーザーのメリット
親戚のおかげで 自由に選択できるフォーム シリコンアクチュエータは、人間工学に基づいた制御ユニットなど、開発者に新しい設計オプションを提供します。 アクチュエータは利用可能なスペースに適合させることができます。 わずかに曲面でもハグします。
静電動作原理により、ほとんどエネルギーなしでたわみを保持できるため、シリコンアクチュエータは非常にエネルギー効率が高くなっています。 それを持っているものはおそらく長持ちします バッテリ動作 ポータブルデバイスにとって重要な利点です。
未来の車のコックピットのディスプレイの再発明比較的大きいもので ハブ シリコンアクチュエータを使用すると、ユーザーはその構造を簡素化できます。 ポジショニングはなしで行うことができます ギア またはリダイレクトします。 アクチュエータの弾性材料により、振動の減衰、機械的予圧によるほつれ、設置公差などの機能が可能になります。 これにより、コンポーネントとコストを節約できます。
シリコン製のシリコンアクチュエータは静的かつ動的に動かすことができるため、速いパルスと遅い変形を実行できます。 彼はできます たわみ 継続的に開始および停止します。 したがって、SXTAは複数の機能を同時に実行し、システムの複雑さを軽減します。
モノリシック設計により、アクチュエータは堅牢で、耐衝撃性と耐衝撃性があります。 -40°〜+ 85°Cの温度に耐え、長寿命です。
シリコンアクチュエータの応用例
以下に、自動車内装のいくつかのアプリケーション例と、医療技術の初期アプローチを示します。
自動車：統合された触覚を備えたドアコントロールユニット
エリア内 触覚の操作 Satecoは、装飾面で自動車サプライヤーと協力しています マルカート 一緒。 統合された触覚を備えたドア制御ユニットの開発されたプロトタイプは、機械的パルスの形でフィードバックを受け取りました。 統合された触覚フィードバックを備えた現在実装されている表面とは対照的に、デモンストレーターは、触覚的にアクティブな表面と表面の非アクティブなアタッチメントとの間にギャップがありません。 これにより、構造が大幅に簡素化されます。
表面の特定の形成が集中した 触覚信号 コントロールサーフェスの選択された領域。 触覚フィードバックは、指が選択した領域の表面に触れたときのクリックとしてのみ感じることができます。 圧電アクチュエータと比較したシリコーンアクチュエータの主な機能上の利点は、触覚フィードバックの比較的低ノイズの生成です。 この特性は、車両の価値に大きく貢献します。
上記のデモンストレーターは、基本的にアクチュエーターの速い動きを使用します。 自動車内装の開発者は、 テクスチャまたは地形 与える。 これにより、指にガイドが与えられるため、操作が簡単になります。 さらに、特定の操作のコンテキストにある情報のみをサーフェス上で強調表示できます。 これにより、ユーザーの注意が散漫になります。
2 デモンストレーター シリコンアクチュエータを使用して滑らかな表面からハードコントロールボタンを非常に簡単に表示する方法と、柔軟な柔らかいテキスタイル表面にテクスチャを作成する方法を紹介します。 これらのデモンストレーターは、アクチュエーターの可能性を最大限に活用します。 ストロークが大きいので、ボタンやテキスタイルを表面から直接上下させます。
車のヘッドライトのレーダーセンサーが車内にスペースを作ります
キーまたは表面の可動部分はアクチュエータに接続されており、その収縮によって表面から押し出されます。 この動きは静かで非常に自発的に見えます。 キーやテクスチャは好きなだけ保持できます。
さらに、シリコンアクチュエータは、強調表示されたテクスチャまたはキーに触れるとすぐに、重ね合わせた急速な動きによって触覚フィードバックを生成できます。 Marquardtの例では、 キークリックとして感じられる脈拍 そう
医療技術：液体のエネルギー効率の高い取り扱い
医療技術では、アクチュエータは ポンプまたはバルブ エネルギー効率の高い液体が処理されます。 シリコンアクチュエータは、ほとんどエネルギーを必要とせずにたわみを保持できるため、液体の投与および分注に非常に適しています。
さらに、アクチュエータのたわみを直接比例制御することで、 脈動のない運搬。 比較すると、リフティングマグネットは、ストップに対するマグネットの機械的衝撃により、各吐出ストロークで脈動を生成します。 一方、シリコーンアクチュエータは、あるストロークから別のストロークへの遷移が連続的で脈動がないように制御できます。
アクチュエータ材料は、医療技術においても有利である。 それは本質的にシリコーンで構成されているので、シリコーンに基づく一般的な医療技術記事に直接統合することができます。 ホース。 アクチュエータの直接統合により、搬送されるメディアを汚染する可能性のあるインターフェースが削減されます。 また、シリコンアクチュエータはホースと一緒に効率的に交換できます。
プロトタイプの第一世代
SXTA1シリコーンアクチュエータの第XNUMX世代は、現在、試験およびプロトタイプで利用できます。 あなたはのスタートアップで作業します エンパ （EidgenössischeMaterialprüfungsanstalt、ETHチューリッヒの一部）は、プロトタイプ用のシステムでスイスで生産されました。 パターンにはXNUMXつのタイプがあります。
最小のアクチュエータであるSXTA1-1005は、ベース面積が5 x 5 mmで、高さが5mmです。 これにより、約0,2Nの力で約1mmのストロークを発生させることができます。 その兄であるSXTA1-1010は0,4倍の高さで、3Nで約1mmのストロークを達成できます。 最大のバリアントSXTA1520-15のベースエリアは15x 20 mm、高さは0,7mmです。 このアクチュエータは約10mm収縮し、最大XNUMXNの力を発生します。 高さ、達成可能なストローク、力は、お客様のご要望に応じて一定の範囲内で調整できます。 オン スターター・キット シリコンアクチュエータ、ソフトウェア、ドライバー、電子機器が含まれます 操舵.
電力供給のある第XNUMX世代
Sateco Groupは、スタートアップとともに、第2世代のシリコーンアクチュエータであるSXTAXNUMXにすでに取り組んでいます。 第一世代と比較して、第二世代にはXNUMXつあります 電力網に接続されています。 これは、圧電スタックアクチュエータ（600 V）に匹敵します。 これにより、コンポーネントの電子統合の労力が軽減されます。 改良された導電性材料も使用されます。 これらはアクチュエータの寿命を延ばします。 テストデータは現在作成中です。 最初のサンプルは2021年半ばから入手可能になるはずです。
工業化における先駆的な成果
第一世代とは対照的に、SXTA2は年間数十万個の部品を製造することができます。 Sateco Groupは、この番号を実装するために、Schwerzenbachの場所に新しいタイプのマシンを構築しています。 生産設備 200㎡のクリーンルームを備えています。 生産システムは非常に高いレベルの精度を備えている必要があり、非常に高いレベルの再現性が保証されている必要があります。 シリコーンアクチュエータを製造する場合、数百層の微視的に薄い弾性シリコーン層を、欠陥がなく、厳しい公差内で互いに積み重ねる必要があります。
Satecoはに出展しています センサー+テスト 2021.
Daniel Haefligerは、スイスのシュヴェルツェンバッハにあるSateco XTAGのCEOです。