Onderzoekers van de Universität des Saarlandes hebben een nieuw soort schakelaars en ventielen ontwikkeld, die alleen uit flinterdun folie bestaan. Er zijn geen zeldzame materialen of koper nodig, ze zijn goedkoop te produceren, licht en gebruiken alleen energie als ze schakelen. Daardoor is een dergelijk persluchtventiel volgens de onderzoekers vijfhonderd keer efficiënter met energie dan elektromagnetische ventielen. Bovendien kunnen ze niet alleen in- en uitschakelen, maar elke gewenste positie vasthouden. Hierdoor kan perslucht perfect per ventiel nauwkeurig worden gedoseerd.
Op het eerste gezicht is er geen echt verschil tussen deze folie en het gebruikelijke huishoudfolie. Maar de door de onderzoekers gebruikte onopvallende siliconenfolie heeft alles wat nodig is. De folie vormt de basis voor een nieuwe generatie schakelaars, ventielen en zelfs pompen zonder motoren. Ingenieurs van de Universität des Saarlandes en van het Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA) hebben de flinterdunne folie omgebouwd tot een technische component.
Hiervoor printen ze telkens een zwarte ring op beide zijden van de folie. Deze elektrisch geleidende laag maakt het mogelijk om een elektrische spanning op de folie te zetten. Als het elektrisch veld verandert, doet de folie wat de onderzoekers willen. Het trekt samen, wordt bolvormig, rekt uit, gaat omhoog en weer omlaag. Het is dus elektro-actief, vandaar de aanduiding ‘elektro-actief polymeer’.
Persluchtventiel
De technici gebruiken dit bijzondere aanpassingsvermogen in een prototype voor een persluchtventiel. Standaard elektromagnetische ventielen schakelen weliswaar snel, maar hiermee kan een bepaalde hoeveelheid perslucht niet worden veranderd. Ook gebruiken ze energie om een bepaalde positie aan te houden. Een elektro-actief polymeer daarentegen verbruikt alleen energie als het daadwerkelijk de ventielpositie verandert. In vergelijking met magneetventielen betekent dit een tot vijfhonderd maal lager energiegebruik.
Het bijzondere voordeel is, dat het met het folie-ventiel mogelijk is om naar behoefte perslucht te doseren. De onderzoekers gebruiken de folie zelfs tegelijkertijd als positiesensor, waardoor ze het persluchtventiel nauwkeurig kunnen aansturen. Ze kunnen de aparte posities van de folie (hoe deze precies vervormt) nauwkeurig conform de waarde van de elektrische capaciteit instellen.
Sensoreigenschappen
Aan de hand van meetwaarden kunnen ze exacte conclusies trekken over de vormverandering van de folie, de zogenaamde mechanische afwijking. Het onderdeel heeft hierdoor gelijktijdig sensoreigenschappen. In de regeleenheid kunnen op deze manier de patronen van de beweging nauwkeurig worden berekend en geprogrammeerd, zodat het ventiel exact naar behoefte kan worden aangestuurd. Dit kan in elke gewenste tussenpositie vanaf ‘aan’ tot ‘uit’.
