Apparaten worden steeds kleiner maar moeten meer kunnen. Om heel kleine onderdelen in deze apparaten te laten bewegen, is bij de faculteit 3mE een nieuwe actuator ontwikkeld. Deze ‘micromotor’ heeft, in vergelijking met andere actuatoren, weinig energie nodig maar toch veel kracht.
Delen
Als je iets heel kleins wilt laten bewegen, moet je ook iets heel kleins hebben om het aan te sturen. Zo wordt in sommige bioscopen gebruik gemaakt van zogenaamde digitale projectie. Tienduizenden klapperende spiegeltjes projecteren de film op het scherm. Het bewegen van ieder afzonderlijk spiegeltje, is een van de vele mogelijke toepassingen van een nieuwe thermische actuator. Dr.ir. Hans Goosen van de afdeling precision and microsystems engineering (3mE) vroeg promovendus ir. Gih Keong Lau twee jaar geleden om onderzoek te doen naar actuatoren. Met een nieuw soort actuator als resultaat. Hoewel de patentaanvraag binnenkort pas wordt ingediend, wil Goosen wel vast een tipje van de sluier oplichten.
De nieuwe actuator is 0,5 millimeter lang, 0,1 millimeter breed en 0,05 millimeter dik. Het werkende deel bestaat uit een rubberachtige kunststof, een elastomeer. Door verwarming zet het elastomeer uit en kan zo iets anders in beweging zetten. Lau maakte het prototype van de thermische micromotor in nauwe samenwerking met een promovendus van elektrotechniek, in de cleanroom van elektrotechniek.
Er zijn al meer micromotoren, allemaal met verschillende eigenschappen. Zo zijn er actuatoren op basis van piëzo-elektrische materialen, bijvoorbeeld kristal. Door daar elektrische spanning op te zetten, vervormt het materiaal en kan het iets aandrijven. “De uitzetting van piëzo-elektrische materialen is ongeveer 2 promille. Onze actuator zet 5 procent uit en kan dus iets over een grotere afstand bewegen”, legt Goosen uit. Een ander voordeel is dat er weinig energie nodig is om het elastomeer uit te laten zetten, slechts 2 of 3 volt. “Hierdoor is de nieuwe actuator gemakkelijk te combineren met gewone elektronica. Ter vergelijking, voor piëzo-elektrische actuatoren zijn honderden volts nodig, een spanning die je niet zomaar op gewone elektronica kunt zetten.”
Ook de kracht van een actuator is belangrijk. Rubberachtige elastomeren zetten veel uit, maar worden bij belasting ook ingedrukt. Ze kunnen daardoor minder kracht overbrengen dan de stijvere materialen, die voor traditionele thermische en piëzo-elektrische actuatoren worden gebruikt. “Door verschillende materialen te combineren, is de nieuwe actuator toch behoorlijk sterk”, zegt Goosen. De onderzoeker meent dat de actuator een goede aanvulling is op de bestaande actuatoren, maar ze niet zal vervangen. “Voor verschillende toepassingen zijn actuatoren met verschillende eigenschappen nodig.” (MM)
Als je iets heel kleins wilt laten bewegen, moet je ook iets heel kleins hebben om het aan te sturen. Zo wordt in sommige bioscopen gebruik gemaakt van zogenaamde digitale projectie. Tienduizenden klapperende spiegeltjes projecteren de film op het scherm. Het bewegen van ieder afzonderlijk spiegeltje, is een van de vele mogelijke toepassingen van een nieuwe thermische actuator. Dr.ir. Hans Goosen van de afdeling precision and microsystems engineering (3mE) vroeg promovendus ir. Gih Keong Lau twee jaar geleden om onderzoek te doen naar actuatoren. Met een nieuw soort actuator als resultaat. Hoewel de patentaanvraag binnenkort pas wordt ingediend, wil Goosen wel vast een tipje van de sluier oplichten.
De nieuwe actuator is 0,5 millimeter lang, 0,1 millimeter breed en 0,05 millimeter dik. Het werkende deel bestaat uit een rubberachtige kunststof, een elastomeer. Door verwarming zet het elastomeer uit en kan zo iets anders in beweging zetten. Lau maakte het prototype van de thermische micromotor in nauwe samenwerking met een promovendus van elektrotechniek, in de cleanroom van elektrotechniek.
Er zijn al meer micromotoren, allemaal met verschillende eigenschappen. Zo zijn er actuatoren op basis van piëzo-elektrische materialen, bijvoorbeeld kristal. Door daar elektrische spanning op te zetten, vervormt het materiaal en kan het iets aandrijven. “De uitzetting van piëzo-elektrische materialen is ongeveer 2 promille. Onze actuator zet 5 procent uit en kan dus iets over een grotere afstand bewegen”, legt Goosen uit. Een ander voordeel is dat er weinig energie nodig is om het elastomeer uit te laten zetten, slechts 2 of 3 volt. “Hierdoor is de nieuwe actuator gemakkelijk te combineren met gewone elektronica. Ter vergelijking, voor piëzo-elektrische actuatoren zijn honderden volts nodig, een spanning die je niet zomaar op gewone elektronica kunt zetten.”
Ook de kracht van een actuator is belangrijk. Rubberachtige elastomeren zetten veel uit, maar worden bij belasting ook ingedrukt. Ze kunnen daardoor minder kracht overbrengen dan de stijvere materialen, die voor traditionele thermische en piëzo-elektrische actuatoren worden gebruikt. “Door verschillende materialen te combineren, is de nieuwe actuator toch behoorlijk sterk”, zegt Goosen. De onderzoeker meent dat de actuator een goede aanvulling is op de bestaande actuatoren, maar ze niet zal vervangen. “Voor verschillende toepassingen zijn actuatoren met verschillende eigenschappen nodig.” (MM)
Comments are closed.