Tecnología de microsistema

Más pequeña, rápida e inteligente 

Tecnología de microsistema

La tecnología de microsistema (MST) se ocupa del desarrollo y la fabricación de elementos constructivos con dimensiones del campo de los micrómetros. Para ello se aplican procedimientos, tanto clásicos como muy novedosos, del ámbito de las microtecnologías.

Cuando se integran elementos micromecánicos o microópticos con grupos constructivos microelectrónicos, podemos hablar de microsistemas. Estos microsistemas contienen estructuras de un tamaño mucho menor que el diámetro de un cabello humano.

Los innovadores sensores y actuadores juegan un importante papel en la tendencia a conseguir que la técnica de automatización sea cada vez más pequeña, más rápida y más inteligente. Estos sensores y actuadores son una parte fundamental para su uso en sistemas de control miniaturizados y repartidos con inteligencia integrada (Smart Systems). Los Smart Systems, o sistemas inteligentes, miden con gran fiabilidad las dimensiones físicas tales como posición, temperatura, presión, vibración y fuerza.

De esta forma, ponen a disposición los parámetros de funcionamiento para la producción, ayudan a la garantía de calidad o facilitan el mantenimiento de las plantas de producción. La eficiencia de estos sistemas de control aumenta cuantas más dimensiones físicas puedan medir los sensores inteligentes. Mediante la valoración de los datos se pueden optimizar los procesos y los sistemas. De ello se derivan los motivos que llevan a desarrollar sensores cada vez más flexibles, robustos y pequeños. En este punto, los métodos de la tecnología de microsistema parecen diseñados a medida para este ámbito.

Tecnología de microválvulas

Entre otras, en el área de sistemas dosificadores para líquidos y otras aplicaciones médicas se pueden encontrar productos conocidos y basados en sistemas microelectromecánicos (MEMS). La mayor parte de estas válvulas se activan mediante accionamientos térmicos o electrostáticos. Estos accionamientos son menos fiables y alcanzan unas carreras limitadas. De esta forma, para el diseño de válvulas neumáticas, con sus elevados requisitos típicos en cuanto a robustez y vida útil, se aplican otros métodos de la microtécnica y la mecánica de precisión que también cumplen con los requisitos en cuanto a la miniaturización para su uso en la automatización industrial.

Por ello, las investigaciones de Festo se ocupan también de las microválvulas con piezoconvertidores por flexión o accionamientos electromagnéticos de construcción compacta. Así, tanto el diseño virtual y la simulación (cálculo de campos magnéticos o comportamiento de piezo-flexión) como la construcción de prototipos son de gran importancia.

Sistema de sensores

Los sensores facilitan información importante para el funcionamiento de una planta de automatización. Para ello, es necesario medir continuamente y con gran exactitud magnitudes tales como el caudal, la presión y la posición de accionamientos.

En la investigación se han desarrollado sensores con innovadoras funciones que impulsarán una miniaturización aún más potente mediante la integración de funciones. En los proyectos de investigación, por ejemplo, se estudia el uso de sensores de campo magnético impresos para la medición de la posición en accionamientos neumáticos. Otros proyectos de investigación se ocupan de la electrónica flexible en finas láminas que, por ejemplo, colocadas en una pinza, permiten determinar la fuerza prensora y las dimensiones del objeto. También los elementos constructivos electrónicos impresos para sensores de presión o de fuerza, así como los planteamientos inalámbricos para la trasmisión de datos, son algunos de los temas de investigación. Gracias a las más modernas técnicas de simulación, la investigación aporta una gran contribución al diseño de pares sensor-imán para el diseño de futuros accionamientos neumáticos.

Sistemas de actuadores

Además de los piezoaccionamientos y los accionamientos electromagnéticos, se investigan también nuevos tipos de actuadores en forma de polímeros electroactivos. Estos presentan unas características de rendimiento similares a las de los electroimanes. En principio, se comportan como piezoaccionamientos; esto es, que cuentan con una gran eficiencia energética a la vez que disponen de una elevada capacidad de rendimiento como piezoconvertidor por flexión.

Por el momento, los polímeros electroactivos cuentan con la desventaja de no poder proceder a su construcción apilada por las elevadas tensiones de servicio de entre 2000 y 3000 voltios. Actualmente, Festo trabaja en el marco de proyectos de investigación para la reducción de esta tensión con el objetivo de poder ampliar el campo de aplicación de los polímeros electroactivos.

Técnica de las cámaras y procesamiento de imágenes

En la industria, se utilizan cámaras cada vez con mayor frecuencia para los procesos de producción. Estas cámaras se utilizan a menudo en los procesos de “retirar de la línea”, así como en los controles de calidad de componentes y grupos constructivos para la detección de objetos.

En el futuro, los hombres y las máquinas trabajarán en una colaboración cada vez más estrecha en el ámbito de la producción. En este punto, la técnica de las cámaras (acompañada de los algoritmos adecuados para el procesamiento de imágenes) aportará un valor añadido decisivo a la interacción hombre-máquina. Por este motivo, en la investigación se evaluarán los sistemas disponibles en el mercado en lo relativo a las condiciones de la interacción hombre-máquina y se desarrollarán nuevos sistemas de cámara con la colaboración de otros socios de investigación. Además, es necesario implementar algoritmos que mejoren o, en primera instancia, permitan, la cooperación entre hombre y robot.