Rugalmas közelítésérzékelő intelligenssé teszi a felületeket

Az elasztikus formájával a közelítésérzékelőt rugalmasan lehet nagy felületekre felszerelni. (Forrás: Fraunhofer IPA, Fotó: Rainer Bez)

A Fraunhofer IPA egy szilikon és szénnanorészecskék (CNT) alapú közelítésszabályozó szenzort fejlesztett ki, amely tárgyakat érzékel és azok helyzetét meghatározza. Az alkalmazott anyagokkal és nyomtatási eljárással a szenzor rendkívül rugalmas, költséghatékony és nagy felületeken is használható. Az ipari és kutatási partnerek mostantól alkalmazhatják és továbbfejleszthetik az innovációt.

Első pillantásra a közelítésszabályozó nem tűnik különösebben látványosnak: egy vékony, rugalmas szilikonréteg, amelyen fekete négyzet alakú felületek vannak nyomtatva. Ami színként néz ki, azok azonban számtalan mikroszkopikus méretű szénnanorészecske, amelyekkel emberek vagy tárgyak lokalizálhatók. »A közelítésszabályozó mindent felismer, ami elektromosan vezetőképes. Amint egy tárgy közelít, megváltozik az elektromos mező«, mondja az IPA tudósa, Bodny Florian. Ezt azonban csak akkor látjuk, ha csatlakoztatjuk egy értékelő elektronikához. Amikor egy kéz vagy egy fémtárgy kerül rá, a lámpa felgyullad. Ezzel nemcsak a tárgyat ismerjük fel, hanem annak helyzetét is, ha a felület több érzékelőelemből áll.

Magas rugalmasság és alacsony gyártási költségek

A szenzorukhoz az IPA tudósai egy szilikon és CNT keverék kombinációját alkalmazták. Az összetétel rétegesen készül. Egy szilikonrétegre egy szilikon-CNT keverék réteg kerül. Mindkét anyag rugalmas, flexibilis és magas környezeti stabilitással rendelkezik. Ezért a szenzort nagy felületeken is lehet alkalmazni. A gyártási eljárásként a szakértők a szitanyomást választották. A módszer gyors, és nem igényel bonyolult előkészületeket, erősítette meg Bodny. Továbbá lehetőség van nagy felületek nyomtatására és a szenzorok nagy mennyiségben történő gyártására. »A szenzor könnyen felhelyezhető, rendkívül sokoldalú, és alacsony anyagköltséggel jár«, mondja Bodny.

Egy kísérletsorozatban az IPA szakértői elemezték, mely paraméterek döntőek a felismerés pontosságában. Megállapították, hogy a működő anyag koncentrációja a legnagyobb hatással bír. Második helyen a rétegvastagság áll, majd a szenzor felülete. »Például egy tárgy 8 milliméteres távolságban való érzékeléséhez három nyomtatási rétegre, 1,5 tömegszázalék koncentrációra és 36 cm² felületre van szükség«, magyarázza Bodny.

Partnerek keresése a megvalósításhoz

A közelítésszabályozó sokféle alkalmazásra alkalmas. Elképzelhető például, mint mesterséges bőr robotok számára. »Szervorobotok például kinyújthatják a kezüket, ha felismernek egy személyt«, mondja Bodny. A „Smart Home” területén is sok lehetőség van, például lámpák vagy ajtók működtetésére, amelyek automatikusan nyílnak vagy záródnak, ha valaki előttük áll. Rugalmasságának köszönhetően a szenzor balesetmegelőzésre is alkalmas, például munkaruhán vagy védőfelszerelésen. A tudósok azon is gondolkodnak, hogy orvostechnikai eszközökben, például exoskeletonokban alkalmazzák. »A szenzor mostantól elérhető. Még keresünk ipari és kutatási partnereket, akik tesztelnék és továbbfejlesztenék«, mondja Bodny.

A közelítésszabályozó egy példája a nyomtatott elektronikának. Ezen területen alkalmazott technológiákat általában arra használják, hogy felületeket intelligenssé tegyenek. Az Ipar 4.0 korszakában, amikor a dolgokat intelligenciával látják el és kiberfizikai rendszerekként kommunikálnak egymással, ezek a szenzorok egyre fontosabbá válnak. A közelítésszabályozóval ellátott felületek ember-gép interfészként (Human-Machine-Interface) működnek.