Tout le monde a probablement eu un problème avec des contacts lâches à un moment donné. Le dysfonctionnement des équipements électroniques est souvent causé par de mauvaises connexions. En particulier dans l'industrie automobile, où l'électronique est de plus en plus utilisée, la qualité des contacts des fiches joue un rôle central – et c'est là que la science des matériaux peut intervenir. Structures spéciales à l'échelle micro et nanométrique, qui peut être produit rapidement et à moindre coût à l'aide de nouvelles technologies laser, sont maintenant configurés pour assurer une sécurité accrue contre les pannes.

Les surfaces bosselées détruisent le contact de la fiche

Pendant de nombreuses années, le nombre de capteurs et de processeurs installés dans les voitures a augmenté, et cette tendance risque fort de se poursuivre grâce au succès de la voiture électrique. « Quand vous conduisez une voiture sur une route cahoteuse, une surface irrégulière, faire vibrer tout le véhicule, c'est vraiment la pire chose pour les contacts de la prise", Le professeur Carsten Gachot de l'Institut de conception technique et d'ingénierie logistique de la TU Wien explique. Les bouchons commencent à se tortiller un peu d'avant en arrière sur une toute petite échelle, qui est connu sous le nom de "fretting". Ces mouvements minimes suffisent à provoquer une usure, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement du contact.

Même si la probabilité de détruire un seul contact de prise est assez faible, il y a une forte probabilité de dysfonctionnement car il y a tellement de ces contacts. "Plusieurs kilomètres de câbles avec des milliers de contacts enfichables sont installés dans un haut de gamme, voiture moderne", dit Carsten Gachot. Il n'est donc pas surprenant que, selon l'ADAC, l'Association automobile allemande, les dysfonctionnements électroniques sont la première cause de panne.

Microstructures et nanostructures pour une meilleure tenue

Le problème peut être combattu avec de nouvelles découvertes en tribologie – la discipline scientifique traitant du frottement et de l'usure. « Le problème, c'est qu'il faut répondre simultanément à deux exigences difficiles à concilier l'une avec l'autre », dit Gachot. "D'une part, les contacts doivent tenir et ne pas non plus être desserrés par les vibrations, mais d'un autre côté, il doit être possible de connecter et de déconnecter la prise en utilisant relativement peu de force."

La solution est de doter les bouchons d'une structure délicate. "Différents motifs à l'échelle microscopique qui sont gravés dans le matériau peuvent affecter considérablement le comportement de frottement et d'usure", dit Gachot. « Dans les simulations et les expériences, nous, à la TU Wien, avons examiné quelles structures donnaient les meilleurs résultats."

Brûlé avec la lumière laser

Pour que ces structures puissent être produites rapidement et à moindre coût, Carsten Gachot collabore avec des groupes de recherche de l'Université de la Sarre à Sarrebruck et de la TU Dresden. "Le nouveau concept crucial utilise la lumière laser pour produire les structures délicates", dit Gachot. Les propriétés ondulatoires de la lumière sont utilisées dans ce concept; tout comme des motifs de vagues complexes sont créés dans un étang lorsque vous jetez deux pierres, la surface du matériau peut être éclairée avec un motif d'onde complexe lorsqu'un faisceau laser est divisé en deux parties et ces deux parties se chevauchent alors sur la surface. Le motif lumineux qui en résulte vaporise le matériau en certains points, tandis qu'en d'autres points la surface reste intacte. Par conséquent, selon la façon dont les faisceaux se chevauchent, différentes microstructures et nanostructures peuvent être produites en peu de temps.

"Dans les méthodes précédentes, il n'aurait pas été économiquement sensé de fournir des contacts enfichables avec de telles structures", dit Gachot. "Mais avec cette méthode laser, la structuration de tous les contacts de prise d'une voiture entière peut être réalisée en 40 secondes, pour un coût supplémentaire de 21 centimes d'euros par voiture."

Bien sûr, le développement de microstructures et de nanostructures pour les connexions enfichables n'est pas seulement bénéfique pour l'industrie automobile; ces nouvelles découvertes peuvent être appliquées à de nombreux secteurs techniques, des gadgets de tous les jours aux turbines d'avion.