Es probable que todos hayan tenido problemas con los contactos sueltos en algún momento. El mal funcionamiento de los equipos electrónicos a menudo se debe a conexiones deficientes de los enchufes. En particular en la industria automotriz, donde la electrónica se utiliza cada vez más, la calidad de los contactos de las clavijas juega un papel fundamental, y aquí puede intervenir la ciencia de los materiales. Estructuras especiales a microescala y nanoescala, que se pueden producir de forma rápida y rentable utilizando nuevas tecnologías láser, ahora están configurados para garantizar una mayor seguridad contra fallas.

Las superficies con baches destruyen el contacto del enchufe

Durante muchos años, el número de sensores y procesadores instalados en los automóviles ha ido en aumento, y es muy probable que esta tendencia continúe gracias al éxito del coche eléctrico. "Cuando conduces un coche sobre un bache, superficie irregular, haciendo vibrar todo el vehículo, es realmente lo peor para los contactos del enchufe ", Explica el profesor Carsten Gachot del Instituto de Diseño de Ingeniería e Ingeniería Logística de TU Wien. Los tapones comienzan a moverse hacia adelante y hacia atrás un poco en una escala diminuta, lo que se conoce como "inquietud". Estos movimientos mínimos son suficientes para causar desgaste, lo que, en última instancia, puede provocar un mal funcionamiento del contacto.

Incluso si la probabilidad de destruir un solo contacto de enchufe es bastante baja, Existe una alta probabilidad de mal funcionamiento porque hay muchos de estos contactos. "Varios kilómetros de cables con miles de contactos de enchufe están instalados en un coche moderno ", dice Carsten Gachot. Por tanto, no es de extrañar que, según ADAC, la Asociación Alemana del Automóvil, Los fallos electrónicos son la causa número uno de averías.

Microestructuras y nanoestructuras para una mejor sujeción

El problema puede combatirse con nuevos descubrimientos en tribología, la disciplina científica que se ocupa de la fricción y el desgaste. "El problema es que tenemos que cumplir simultáneamente dos requisitos que son difíciles de conciliar", dice Gachot. "Por un lado, los contactos deben sostenerse y no aflojarse por las vibraciones, pero, por otro lado, debe ser posible conectar y desconectar el enchufe con relativamente poca fuerza ".

La solución es dotar a los tapones de una estructura delicada. "Diferentes patrones a escala microscópica que están grabados en el material pueden afectar drásticamente el comportamiento de fricción y desgaste", dice Gachot. "En simulaciones y experimentos, en TU Wien examinamos qué estructuras dieron los mejores resultados ".

Quemado con luz láser

Para que estas estructuras se puedan producir de forma rápida y rentable, Carsten Gachot colabora con grupos de investigación de la Universidad de Saarland en Saarbrücken y TU Dresden. "El nuevo concepto crucial es utilizar luz láser para producir las delicadas estructuras", dice Gachot. Las propiedades ondulatorias de la luz se utilizan en este concepto; al igual que los patrones de ondas complejos se crean en un estanque cuando arrojas dos piedras, la superficie del material se puede iluminar con un patrón de onda complejo cuando un rayo láser se divide en dos partes y estas dos partes se superponen en la superficie. El patrón de luz resultante vaporiza el material en ciertos puntos, mientras que en otros puntos la superficie permanece intacta. Por lo tanto, dependiendo de cómo se superponen las vigas entre sí, Se pueden producir diferentes microestructuras y nanoestructuras en un corto espacio de tiempo.

"En los métodos anteriores, no habría tenido sentido económico proporcionar contactos de enchufe con tales estructuras ", dice Gachot. "Pero con este método láser, la estructuración de todos los contactos de enchufe en un automóvil completo se puede llevar a cabo en 40 segundos, por un coste adicional de 21 céntimos de euro por coche ".

Por supuesto, el desarrollo de microestructuras y nanoestructuras para conexiones de enchufe no solo es beneficioso para la industria automotriz; Estos nuevos descubrimientos se pueden aplicar a muchos sectores técnicos, desde aparatos cotidianos hasta turbinas de aviones.