Er zitten heel wat onderdelen in een moderne auto die van rubber zijn gemaakt. Niet alleen banden, maar ook allerlei aandrijfriemen en slangen. Er zijn echter geen goede mogelijkheden om de status van dat soort elastomeeronderdelen in de gaten te houden. Als er op het oog niets mee mis is, dan moet je maar hopen dat het ook echt zo is en een slang voor koelmiddel niet opeens scheurt. Daarom werkt een team van bandenfabrikant Continental samen met andere partners om elektronica in rubber te integreren.
In het zogenoemde sensIC project proberen technici sensoren met rubber onderdelen te verweven, door ze in het materiaal te printen. Het Duitse federale ministerie van onderwijs en onderzoek financiert het drie jaar durende programma. De onderzoekers werken aan een slang voor vloeistoffen als demonstratiemodel voor hun project. Bij SensIC is een netwerk van bedrijven en universiteiten rond de Duitse stad Freiburg (Duitsland) betrokken, die elk verschillende ideeën en deskundigheid in het onderzoek inbrengen. Continental is verantwoordelijk voor het functioneel bedrukken van het rubber, de integratie van het sensorsysteem en de coördinatie van het hele project.
“Rubberproducten hebben nog altijd een mechanische functie, en geen elektronische. Toch willen we graag weten wat de status van onderdelen is; wat de verwachte levensduur is”, legt Tim Wolfer uit, die werktuigbouwkundig ingenieur en projectmanager van Continental in Freiburg is. Gezien de mogelijkheden van in rubber geprinte elektronica, heeft het Duitse bedrijf hoge verwachtingen van het project. Slangen, luchtveren en banden zijn slechts enkele voorbeelden van de mogelijke toepassingen die deze technologie in de toekomst zou kunnen hebben.
Interactie met componenten
Ondanks de duizenden datapunten die in moderne auto’s beschikbaar zijn, zijn er namelijk geen gegevens beschikbaar over de toestand van rubberen componenten. “Het doel is ervoor te zorgen dat de componenten zichzelf via sensoren kunnen monitoren. Het product zelf moet kunnen voelen wat er gebeurt. Het moet ons kunnen vertellen of de temperatuur te hoog is of dat de belasting te zwaar is”, voegt Wolfer toe.
Volgens de werktuigbouwkundig ingenieur zou een dergelijke technologie ook nuttig kunnen zijn voor preventief onderhoud. “Eigenlijk willen we dat we het product kunnen ‘vragen’ hoe lang het nog meegaat en wanneer we het moeten vervangen.” Componenten kunnen dan in de garage worden uitgelezen, waarna de monteur weet of hij dat onderdeel moet vervangen om problemen te voorkomen. Het onderhoud verloopt zo slimmer verlopen, omdat alleen de versleten onderdelen worden vervangen.
Het is de bedoeling dat zo sensoren in allerlei rubberen onderdelen worden geïntegreerd, zodat ze de volledige levenscyclus van banden, aandrijfriemen en slangen kunnen monitoren. Gegevens over de prestaties van auto-onderdelen zijn ook nuttig voor het ontwerpen van efficiëntere onderdelen.
Ook interessant: Virtuele sensoren in de auto van de toekomst zien wat je nu niet eens kunt zien
Het leidt ook tot een duurzamer gebruik van onderdelen “Onlangs heb ik de banden van mijn auto vervangen. Ik deed dat omdat ik ze al een paar jaar gebruikte. Maar toen ik ze bekeek, zagen ze er nog prima uit. Dus ik dacht: het gaat er niet alleen om hoe oud ze zijn. Het zou geweldig zijn als de band ons zou kunnen vertellen hoe lang hij nog meegaat”, zegt Wolfer. Hoewel banden er nog steeds goed uit kunnen zien, is de leeftijd ervan wel heel belangrijk. Ook al zijn ze misschien helemaal niet gebruikt.
Het systeem dat door Continental en zijn partners is ontwikkeld, zal dus in de toekomst een waarschuwing afgeven over de toestand van de compound, het materiaal van de band.
Betere componenten ontwerpen
De combinatie van gedrukte elektronica en rubber vormt de echte uitdaging van het sensIC-project. Het elektrisch geleidend materiaal moet zich feitelijk net zo gedragen als het rubber. Aangezien het sensIC-programma zich nog in de beginfase bevindt, is het nog te vroeg om de resultaten te voorspellen. Het onderdeel zal worden getest met verschillende temperatuur- en drukniveaus, alsook met verschillende frequentievariaties. Bovendien moet ook rekening worden gehouden met de chemische compatibiliteit.
Volgens Wolfer kan er nog meer bereikt worden. “Een hoge betrouwbaarheid over een lange periode is de belangrijkste uitdaging. Dat is waar we naar streven met de andere partners die ons helpen bij de evaluatie en ontwikkeling van het materiaal.”
Het printen van elektronische componenten in rubber is op dit moment nog niet goed mogelijk. “Op dit moment zijn we daar nog niet toe in staat, omdat we momenteel werken aan basisvraagstukken voor de integratie van rubber en geprinte elektronica. Maar uiteindelijk willen we zover komen dat grootschalige productie mogelijk wordt, waardoor de kostprijs omlaag kan”, aldus Wolfer op.
Foto: Tim Wolfer.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
