Les vannes et les pompes développées par le groupe de recherche dirigé par le professeur Stefan Seecke de l'Université de la Sarre sont fabriquées à partir d'un film de silicone électroactif et offrent bien plus que la simple fonctionnalité « ouvrir/fermer » ou « marche/arrêt ». Les chercheurs contrôlent électriquement le film et peuvent lui faire exécuter des vibrations ou des impulsions précises à la demande, tout en surveillant sa position ou sa forme exacte. Cette réactivité permet de faire varier en continu le débit à travers une vanne ou de réguler en continu les performances d'une pompe. Une autre caractéristique de ces dispositifs à base de film est qu'ils peuvent indiquer s'ils ont été bloqués par un corps étranger. Comme les chercheurs peuvent façonner les films pour qu'ils s'adaptent à presque tous les boîtiers, les films peuvent être utilisés dans une large gamme d'applications pratiques.

L'équipe sera à la Hannover Messe de cette année, où ils feront la démonstration de leur technologie sur le stand de la recherche et de l'innovation de la Sarre (Hall 2, Stand B46).

La défaillance de petites vannes ou de pompes dans une grande installation industrielle peut causer des problèmes majeurs aux équipes de maintenance et de réparation. Cela peut prendre un certain temps avant que le composant défectueux ne soit localisé. Et cela peut être d'autant plus problématique si la faute a mis du temps à se faire sentir; plus il faut de temps pour trouver un défaut, plus les dommages potentiels à la plante sont importants. Si, par exemple, un corps étranger se coince dans une valve et la valve ne se ferme pas correctement en conséquence, cela peut prendre du temps avant que les opérateurs ne soient conscients du dysfonctionnement.

Heureusement, cette situation ne se présente pas avec les nouvelles pompes et vannes développées par le professeur Stefan Seecke et son équipe de recherche à l'Université de la Sarre. « Nos appareils sont capables de communiquer leur statut et leur activité en temps réel. Par exemple, la vanne peut nous dire non seulement si elle est ouverte ou fermée, mais exactement à quel point il est ouvert. S'il ne peut pas se fermer à cause de la présence d'un corps étranger, il peut aussi nous communiquer ce fait, " explique le professeur Seekeke.

Les vannes et les pompes créées par le groupe de recherche de Sarrebruck sont constituées d'un mince film de silicone imprimé des deux côtés avec un matériau électriquement conducteur. Les scientifiques appellent ces matériaux des élastomères diélectriques. « Si nous appliquons une tension au film, il génère une force d'attraction électrostatique qui comprime le film, l'amenant à s'étendre latéralement, " dit Steffen Hau, un doctorat ingénieur travaillant dans l'équipe de Seecke. En modifiant le champ électrique appliqué de manière contrôlée, les ingénieurs peuvent faire subir au film des vibrations à haute fréquence ou des mouvements de flexion variables en continu. Effectivement, le film peut adopter presque n'importe quelle position ou orientation requise. « Ces propriétés signifient que le film peut être utilisé pour concevoir de nouveaux systèmes d'entraînement, ' explique Hau.

En utilisant des algorithmes intelligents pour contrôler le mouvement du film, les chercheurs de l'Université de la Sarre et du Centre de technologie mécatronique et d'automatisation (ZeMA) de Sarrebruck développent des vannes autorégulées et des pompes sans moteur. « Nous n'avons pas besoin de pièces mobiles séparées pour nos pompes. Parce que les pompes peuvent fonctionner sans moteur rotatif, ils sont plats, compact et très économe en énergie, " dit Hau. « Nous pouvons contrôler le débit volumique dans ces pompes en utilisant l'amplitude de la tension appliquée plutôt que la fréquence, c'est ce qui est normalement utilisé, ' il ajoute. Cela permet de construire des pompes très silencieuses.

« Comme le film lui-même peut agir comme un capteur de position, il en va de même pour un composant fabriqué à partir de celui-ci, " dit Philipp Linnebach, un doctorant-chercheur qui étudie les nouveaux systèmes d'entraînement à base de film. Quand le film se déforme, une valeur de capacité électrique peut être précisément attribuée à n'importe quelle position particulière du film. « Si nous mesurons un changement de capacité, nous savons exactement de combien le film a déformé, explique Linnebach. Cela permet de calculer avec précision des séquences de mouvement spécifiques et de les programmer dans une unité de contrôle. La valve à film peut donc être utilisée pour fournir exactement la quantité requise d'air comprimé ou de liquide.

Le film lui-même est essentiellement une structure plate. «Nous avons maintenant développé la technologie à un point où nous pouvons produire des films de la forme requise. Nous pouvons donc maintenant adapter les films aux besoins d'applications spécifiques, " dit Steffen Hau. La technologie est rentable à fabriquer et les composants sont très légers. Ils consomment également très peu d'énergie et sont plus de cent fois plus économes en énergie que les composants conventionnels. Par rapport à une électrovanne conventionnelle, la vanne à film consomme jusqu'à 400 fois moins d'énergie.