Un pulso eléctrico corto es todo lo que se necesita para generar y liberar un vacío poderoso en un abrir y cerrar de ojos. La novedosa pinza de vacío desarrollada por el equipo de investigación dirigido por el profesor Stefan Seelecke en la Universidad de Saarland permite que los brazos del robot recojan objetos y los muevan libremente en el espacio. El sistema funciona sin necesidad de aire comprimido para generar el vacío, es energéticamente eficiente, silencioso y adecuado para su uso en salas blancas. Los especialistas en sistemas de materiales inteligentes utilizan músculos artificiales, que son haces de cables con memoria de forma ultrafinos que pueden tensarse y relajarse como lo hacen las fibras musculares reales. Los cables también funcionan como sensores y pueden detectar, por ejemplo, cuando la pinza necesita reajustar o apretar su agarre.

Las pinzas de vacío se utilizan comúnmente en líneas de producción industriales, donde se utilizan para clasificar, transportar y sujetar objetos lisos y relativamente planos para que los tornillos se puedan introducir, superficies pintadas o componentes ensamblados. El uso de pinzas de vacío suele ser un asunto ruidoso. Los sistemas más comunes utilizan aire comprimido, que no solo los hace ruidosos, pero también significa que necesitan equipos auxiliares pesados, lo que aumenta los costos y hace que todo el sistema sea algo inflexible. También consumen importantes cantidades de energía.

La situación es bastante diferente en el caso de la nueva tecnología de vacío desarrollada por el profesor Stefan Seelecke de la Universidad de Saarland y el Centro de Mecatrónica y Tecnología de Automatización de Saarbrücken (ZeMA). La pinza de vacío con memoria de forma puede producir un vacío potente utilizando nada más que un brazo robótico para guiarlo a su posición. No requiere ningún sistema de accionamiento eléctrico o neumático adicional, es luz, adaptable, rentable de producir, y silencioso. Requiere solo pequeños pulsos de corriente eléctrica, un pulso para generar el vacío y otro para liberarlo. No se requiere energía eléctrica adicional mientras la pinza sujeta un objeto, incluso si es necesario sujetar el objeto durante mucho tiempo o en ángulo.

La tecnología se basa en las propiedades de memoria de forma de la aleación de níquel-titanio. "La memoria de forma se refiere al hecho de que un material puede cambiar su forma y volver a su forma original después de haber sido deformado. Si la corriente eléctrica fluye a través de un alambre hecho de esta aleación, el alambre se calienta y su estructura de celosía se transforma de tal manera que el alambre se acorta en longitud. Si la corriente cesa, el alambre se enfría y se vuelve a alargar, "dice Stefan Seelecke, explicando las transiciones clave de las fases materiales subyacentes. Por tanto, los hilos ultrafinos se contraen y relajan como fibras musculares, dependiendo de si fluye corriente eléctrica o no. "Estos cables con memoria de forma tienen la densidad de energía más alta de todos los mecanismos de accionamiento conocidos, lo que les permite realizar movimientos poderosos en espacios restringidos, "explica Seelecke.

Para construir una pinza de vacío, los investigadores organizaron haces de estas fibras de manera análoga a un músculo circular alrededor de un disco de metal delgado que puede girar hacia arriba o hacia abajo, como un juguete clicker de rana. La aplicación de un pulso eléctrico hace que los cables se contraigan y el disco se voltee en posición. El disco está unido a una membrana de goma sobre una superficie plana y lisa. Cuando el disco cambia de posición, tira de la membrana, creando un fuerte, Vacío estable. Al agrupar los cables, el movimiento resultante es potente y rápido.

"Múltiples alambres ultrafinos proporcionan una gran superficie a través de la cual pueden transferir calor, lo que significa que pueden enfriarse muy rápidamente. Como resultado, el haz de fibras puede acortarse y alargarse rápidamente, haciendo posible que la pinza agarre o suelte un objeto muy rápidamente, "explica la asistente de investigación Susanne-Marie Kirsch. Kirsch y su colega Felix Welsch están desarrollando y optimizando la tecnología de pinzas por vacío como parte de sus estudios de investigación de doctorado". la pinza puede sujetar de forma segura objetos que pesen varios kilogramos. La capacidad de elevación de la pinza es escalable, con correspondientemente más cables que se utilizan en pinzas grandes, "explica Felix Welsch.

Y debido a que el material del que están hechos los cables tiene propiedades sensoriales, la pinza de vacío es consciente de si el objeto no se sujeta de forma segura. "Los cables proporcionan toda la información necesaria. Los datos de resistencia eléctrica se correlacionan precisamente con el grado de deformación de los cables. Al interpretar los datos de medición, por lo tanto, la unidad de control conoce la posición exacta de los cables en cualquier momento, "dice el profesor Seelecke. La pinza tiene así un medio autónomo para determinar si su vacío es lo suficientemente estable para la tarea actual. También puede emitir advertencias en caso de un mal funcionamiento o fatiga del material.