Las válvulas y bombas que está desarrollando el grupo de investigación dirigido por el profesor Stefan Seelecke en la Universidad de Saarland están fabricadas con una película de silicona electroactiva y ofrecen mucho más que la típica funcionalidad de "abrir / cerrar" o "encender / apagar". Los investigadores controlan la película eléctricamente y pueden hacer que ejecute vibraciones o pulsos precisos a pedido. al mismo tiempo que monitorea su posición o forma exacta. Esta capacidad de respuesta hace posible variar continuamente el caudal a través de una válvula o regular continuamente el rendimiento de una bomba. Otra característica de estos dispositivos basados ​​en películas es que pueden indicar si han quedado bloqueados por un cuerpo extraño. Como los investigadores pueden dar forma a las películas para que quepan en casi cualquier carcasa, las películas se pueden utilizar en una amplia gama de aplicaciones prácticas.

El equipo estará en la Hannover Messe de este año, donde estarán demostrando su tecnología en el stand de investigación e innovación de Saarland (pabellón 2, Stand B46).

La falla de pequeñas válvulas o bombas en una gran planta industrial puede causar grandes problemas a los equipos de mantenimiento y reparación. Puede pasar bastante tiempo antes de que se localice el componente defectuoso. Y esto puede ser aún más problemático si la falla tardó en hacerse sentir; cuanto más tiempo se tarda en encontrar una falla, cuanto mayor sea el daño potencial a la planta. Si, por ejemplo, un cuerpo extraño queda atrapado en una válvula y la válvula no se cierra correctamente como resultado, puede pasar tiempo antes de que los operadores se den cuenta del mal funcionamiento.

Agradecidamente, esta situación no surge con las bombas y válvulas novedosas que han sido desarrolladas por el profesor Stefan Seelecke y su equipo de investigación en la Universidad de Saarland. 'Nuestros dispositivos pueden comunicar su estado y su actividad en tiempo real. Por ejemplo, la válvula puede decirnos no solo si está abierta o cerrada, pero exactamente qué tan abierto está. Si no puede cerrarse debido a la presencia de un cuerpo extraño, también puede comunicarnos este hecho, 'explica el profesor Seelecke.

Las válvulas y bombas creadas por el grupo de investigación de Saarbrücken están hechas de una fina película de silicona impresa en ambos lados con un material conductor de la electricidad. Los científicos se refieren a estos materiales como elastómeros dieléctricos. 'Si aplicamos un voltaje a la película, genera una fuerza de atracción electrostática que comprime la película, haciendo que se expanda hacia los lados, 'dice Steffen Hau, un doctorado ingeniero que trabaja en el equipo de Seelecke. Alterando el campo eléctrico aplicado de manera controlada, los ingenieros pueden hacer que la película experimente vibraciones de alta frecuencia o movimientos de flexión continuamente variables. Efectivamente, la película puede adoptar casi cualquier posición u orientación requerida. 'Estas propiedades significan que la película se puede utilizar para diseñar nuevos sistemas de transmisión, 'explica Hau.

Usando algoritmos inteligentes para controlar el movimiento de la película, los investigadores de la Universidad de Saarland y del Centro de Mecatrónica y Tecnología de Automatización (ZeMA) de Saarbrücken están desarrollando válvulas autorreguladas y bombas sin motor. “No necesitamos piezas móviles separadas para nuestras bombas. Debido a que las bombas pueden funcionar sin un motor giratorio, son planos, compacto y muy eficiente energéticamente, 'dice Hau. 'Podemos controlar el caudal volumétrico en estas bombas utilizando la amplitud del voltaje aplicado en lugar de la frecuencia, que es lo que se usa normalmente, ' él añade. Esto permite construir bombas muy silenciosas.

Como la propia película puede actuar como sensor de posición, también puede hacerlo un componente hecho a partir de él, 'dice Philipp Linnebach, un estudiante de investigación de doctorado que está estudiando los nuevos sistemas de transmisión basados ​​en películas. Cuando la película se distorsiona, se puede asignar con precisión un valor de capacitancia eléctrica a cualquier posición particular de la película. 'Si medimos un cambio en la capacitancia, sabemos exactamente cuánto se ha distorsionado la película, explica Linnebach. Esto permite calcular con precisión secuencias de movimiento específicas y programarlas en una unidad de control. Por tanto, la válvula de película se puede utilizar para suministrar exactamente la cantidad necesaria de aire comprimido o líquido.

La película en sí es esencialmente una estructura plana. “Ahora hemos desarrollado la tecnología hasta un punto en el que podemos producir películas con la forma requerida. Así que ahora podemos adaptar las películas para satisfacer las necesidades de aplicaciones específicas, 'dice Steffen Hau. La tecnología es rentable de fabricar y los componentes son muy ligeros. También consumen muy poca energía y son cien veces más eficientes energéticamente que los componentes convencionales. En comparación con una válvula solenoide convencional, la válvula basada en película consume hasta 400 veces menos energía.