Progettazione di attuatori con materiali intelligenti

Gli attuatori si riferiscono essenzialmente a un flusso controllato di informazioni ed energia, costituito da un sensore, attuatore e controllo di elaborazione del segnale. La tecnologia di automazione si basa sempre sul principio semplice: uno stato o processo è registrato da sensori e, a seconda della modifica desiderata di questo momento del processo, è influenzato dagli attuatori.

Gli attuatori innovativi utilizzano le leggi fisiche della natura o fanno uso delle proprietà di processo che prevalgono nel rispettivo punto del sistema di sensori o attuatori. In numerosi parametri, questi sistemi di attuatori "intelligenti" offrono una moltitudine di vantaggi rispetto alle tecnologie convenzionali, che spesso si basano solo su elettromagneti (solenoidi).

La tecnologia piezoelettrica spesso gestisce i processi più facilmente e trae vantaggio dalla sua origine intelligente. Per quanto riguarda l'ottimizzazione del processo, economicità o requisiti di qualità più elevati, la questione delle tecnologie di attuatori ottimali si pone quando si sviluppano sistemi di attuatori. I sistemi senza requisiti di alta qualità possono essere implementati in modo economico ma con svantaggi in qualsiasi momento a livello elettromeccanico con solenoidi.

Gli attuatori piezoceramici utilizzano proprietà fisiche specifiche e si deformano non appena viene applicata la tensione elettrica. Questo materiale policristallino è ferroelettrico. Sarà polarizzato in modo permanente applicando una tensione esterna. Questa polarizzazione rende la piezoceramica un componente intelligente nello sviluppo di sistemi elettromeccanici in due modi. Da una parte, un trasduttore di flessione piezoelettrica funge da attuatore e genera movimento fornendo tensione; d'altro canto, può anche servire da sensore perché rilascia tensione sotto l'influenza di forza o deformazione.

Un grande vantaggio di questa tecnologia di attuatore è la versatilità e la precisione del controllo e la deflessione risultante. I piegatori piezo sono in grado di deviare quasi proporzionalmente, non reagiscono magneticamente e non producono un campo magnetico.

Rispetto ai solenoidi, il consumo di energia è molto più basso e si evitano effetti collaterali che potrebbero influenzare un processo. Lo sviluppo del calore (Ad esempio. a causa dell'attrito) o anche il rumore viene evitato. Ulteriori vantaggi come la leggerezza e il potenziale di progettazione risultante si riflettono anche nella riduzione dei costi associati. Alla ricerca di micro-movimenti, micro-posizionamento e microfluidica, prima o poi ogni ingegnere di sistema finisce con i vantaggi della nostra tecnologia piezoelettrica intelligente.

La deformazione di un trasduttore di flessione piezoceramica può essere integrata nei sistemi in vari modi. All'interno di una valvola, i nostri componenti piezoelettrici sono responsabili dell'apertura e della chiusura. Come componente intelligente, combinato con una piastra di rete perforata, nella gamma degli ultrasuoni possono nascere i migliori aerosol per processi chimici. Molti processi richiedono deflessioni e forze di deformazione orientate alla soluzione. Con trasduttori di curvatura, questi possono essere facilmente progettati utilizzando la deflessione intelligente. Forze fino a diversi Newton e deflessioni fino a diversi millimetri possono essere facilmente implementate. Le singole dimensioni di ceramica iniziano a lunghezze di appena 1 millimetro e sono economicamente sensibili fino ad una larghezza o lunghezza di 100 millimetri.

Il movimento negli attuatori intelligenti significa anche soluzioni intelligenti. Un sistema ottimale può essere sviluppato solo con know-how ed esperienza. Johnson Matthey Piezo Products ha oltre mezzo secolo di esperienza e know-how. Indipendentemente dal fatto che tu stia cercando un singolo piezoceramico, un trasduttore di flessione come elemento attuatore o un modulo elettromeccanico completo basato su piezo, saremo felici di accompagnarti dalla consulenza e ideazione alla prototipazione e produzione in serie.