Bomba de vácuo sem motor: Películas finas - o material de que são feitas as novas bombas
Equipa de investigação apresenta protótipo de bomba de vácuo com acionamento por película dupla - a spin-off mateligent leva a tecnologia à indústria
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Uma fina película de silicone garante que as bombas não necessitam de motores, ar comprimido, lubrificantes ou sensores adicionais. Podem ser comutadas conforme necessário e acomodadas em projectos anteriormente impossíveis. Onde quer que seja necessário vácuo na indústria e fabrico, tecnologia automóvel ou laboratórios e investigação, a tecnologia de película torna possíveis bombas leves, planas e energeticamente eficientes. A equipa do Professor Paul Motzki da Universidade de Saarland irá demonstrar a tecnologia na Feira de Hannover.
A película de plástico começa a mover-se assim que os investigadores lhe aplicam uma tensão eléctrica. Com 50 micrómetros, a película tem a espessura de um fio de cabelo. A equipa do Professor Paul Motzki fá-la bater vigorosamente, vibrar, subir e descer lentamente num movimento fluido ou permanecer numa posição - simplesmente alterando a tensão eléctrica. O que parece ser um bom truque é o material de que são feitos os mini-motores inovadores.
Como os investigadores podem controlar a película, esta pode executar tarefas como empurrar ou puxar algo. Pode efetuar movimentos para os quais os dispositivos técnicos necessitariam de motores ou compressores de ar, o que ocupa muito espaço, energia e manutenção. A equipa de investigação está também a instalar folhas inteligentes em bombas de vácuo para extrair ar ou líquido de uma câmara. As bombas de vácuo são indispensáveis na prática industrial e técnica e são utilizadas em todo o lado, desde máquinas de embalagem e pinças robóticas até à tecnologia médica.
Vácuo sem ar comprimido, sem motor
A tecnologia de película não requer quaisquer componentes pesados, é leve e compacta. "Com os elastómeros dieléctricos, como são chamadas as películas, podemos adaptar o design das bombas aos respectivos requisitos. Também podemos realizar formas que não são tecnicamente possíveis com processos convencionais, tais como geometrias muito finas e planas comparáveis à forma de um smartphone", diz Paul Motzki. O Professor de Sistemas de Materiais Inteligentes da Universidade do Sarre é Diretor-Geral do Centro de Tecnologia Mecatrónica e de Automação (Zema). As películas também bombeiam em ambientes pequenos e delicados. A tecnologia não requer terras raras ou cobre e não necessita de óleo lubrificante. Isto torna-as adequadas para utilização em salas limpas e ambientes esterilizados. "Dependendo do modo de funcionamento, as bombas feitas de película também podem ser muito eficientes em termos energéticos", diz Paul Motzki. Além disso, as bombas de película são silenciosas - uma vantagem que pode reduzir significativamente o ruído de fundo nas salas de produção.
Mais accionamentos de película, mais potência
Na Hannover Messe deste ano, a equipa de investigação está a utilizar um novo protótipo para demonstrar como a tecnologia pode ser ampliada. Para o efeito, os investigadores equiparam um protótipo de bomba de vácuo com um acionamento duplo. Enquanto a bomba de vácuo que apresentaram na feira do ano passado tinha um acionamento feito de película numa câmara de bomba, a nova bomba tem agora dois accionamentos em duas câmaras de bomba. "Podemos ligar os dois actuadores nas câmaras da bomba em paralelo ou em série, aumentando assim a pressão, o fluxo de volume e também o desempenho", explica Paul Motzki.
Os dois actuadores de folha metálica podem funcionar alternadamente como contra-atacantes: Enquanto uma folha é carregada, a outra é descarregada. Como resultado, a saída não desce e a bomba extrai rápida e ciclicamente um vácuo contínuo numa campânula de vidro - com mais fluxo de volume e pressão por trás. Quando os dois motores de filme trabalham em conjunto, a bomba fornece mais potência. Em 2025, a bomba única conseguia até 300 milibares de pressão absoluta, mas agora consegue menos de 200 milibares. "É claro que também podemos ligar mais películas em série ou em paralelo e, assim, adaptar e aumentar o desempenho - dependendo da aplicação", diz Paul Motzki.
Um novo passo para a utilização na indústria
"A nova versão da bomba é mais um passo em direção à prática industrial", diz Paul Motzki. Ele e a sua equipa têm trabalhado na tecnologia de película em numerosos projectos de investigação durante anos. O seu modo de funcionamento baseia-se numa camada de eléctrodos condutores de eletricidade, altamente extensível, que é impressa na frente e no verso da película. Quando os investigadores aplicam aqui uma tensão eléctrica, as duas camadas impressas atraem-se electrostaticamente: A película comprime-se ainda mais e, ao mesmo tempo, expande-se em largura. "Se alterarmos o campo elétrico, podemos controlar o elastómero dielétrico com qualquer frequência e oscilação e fazê-lo vibrar ou executar movimentos de elevação infinitamente variáveis, lentos, rápidos e poderosos", explica Motzki. A película também pode manter qualquer posição desejada. Só consome eletricidade quando está em ação. Os investigadores de Saarbrücken utilizam a película como um acionamento: um motor em miniatura que não necessita de sensores adicionais.
"As próprias películas são o seu próprio sensor", diz Paul Motzki. Os elastómeros dieléctricos também desempenham esta função. Os valores medidos da capacitância eléctrica alteram-se com o mais pequeno movimento. Cada deformação da película tem a sua própria sequência caraterística de números. Utilizando este valor medido, os engenheiros podem ler exatamente como a película é deflectida mecanicamente, ou seja, como se está a deformar. Numa unidade de controlo, utilizam estes dados de medição para programar sequências de movimento precisas utilizando métodos de aprendizagem automática. Isto permite que as películas criem vácuo em bombas de vácuo sem motor, doseiem líquidos como uma válvula ou sirvam como interruptores contínuos. Podem também monitorizar o seu próprio funcionamento: Os dados de medição mostram se um objeto estranho está a bloquear a bomba ou se o vácuo não foi aspirado em segurança.
Noutros projectos, a equipa de Motzki utiliza as películas para pinças robóticas, altifalantes, mas também para aplicações como o feedback háptico em ecrãs de smartphones ou têxteis inteligentes: por exemplo, em luvas de trabalho inteligentes, que funcionam como uma interface para informar a tecnologia sobre o movimento da mão e dos dedos.
Na Feira de Hanôver, a equipa de investigação está à procura de parceiros com os quais possa continuar a desenvolver a tecnologia da bomba para uma utilização prática em grande escala.
O contexto
Muitos jovens cientistas também investigam a tecnologia dos elastómeros dieléctricos no âmbito das suas teses de mestrado e doutoramento. Esta é objeto de numerosas publicações em revistas especializadas e foi financiada em vários projectos de investigação, nomeadamente pela UE, pela Fundação Alemã de Investigação (DFG), pelo Governo do Estado do Sarre no âmbito dos projectos FEDER iSMAT, V-Pro Saar e Multi-Immerse, bem como pela Associação da Indústria Metalúrgica e Eléctrica do Sarre (ME Saar).
A fim de aplicar os resultados na prática industrial, os investigadores fundaram a empresa mateligent GmbH a partir da universidade, que também estará representada no stand do Sarre na Feira de Hanôver.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
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