Caso de éxito: Smart Materials

Nanoposicionado y control activo de vibraciones

Los materiales inteligentes se caracterizan por variar alguna propiedad física en respuesta a una entrada externa controlable. Esta cualidad los hace especialmente adecuados para el desarrollo de nuevas tecnologías de actuación pues es posible desarrollar sistemas robustos con muy pocas piezas utilizando materiales que se deforman en función de una entrada eléctrica. Entre los distintos materiales existentes, los piezoeléctricos han atraído de una manera especial la atención debido a sus elevadas posibilidades en resolución y precisión.

 En el Instituto Tecnológico de Aragón se ha desarrollo un sistema triaxial de posicionado y amortiguamiento de vibraciones basado en materiales piezoeléctricos con capacidad para realizar movimientos en tres grados de libertad (tip, tilt y verticales) con precisiones por debajo del micrómetro. El objetivo del sistema es el posicionado de dispositivos de medición de alta precisión, como es un Microscopio de Fuerza Atómica (AFM), así como el aislamiento del mismo frente perturbaciones ambientales.

 El diseño realizado contempla todos los aspectos del dispositivo: la selección de los actuadores, la estructura mecánica utilizando uniones flexibles de alta precisión mediante flexures y la electrónica de potencia para alimentar a los actuadores. Para lograr el mejor comportamiento del sistema, ha sido necesario desarrollar algoritmos especiales para compensar las no linealidades presentes en el sistema, principalmente en lo relacionado a la histéresis. El algoritmo de control se ha implementado utilizando herramientas de Rapid Control Prototyping (RCP), con componentes hardware y software de la empresa dSPACE.

 Como resultado de estas actividades, el ITAINNOVA ha publicado sus resultados en prestigiosos foros científicos y técnicos.

 Además de actuadores piezoeléctricos, el instituto también trabaja con otros materiales inteligentes, como son Dielectric Electroactive Polymers (DEAP), Shape Memory Alloys (SMA) y Macro Fiber Composites (MFC). Estos últimos son especialmente adecuados para ser embebidos en estructuras.