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ACTUADORES BASADOS EN MATERIALES INTELIGENTES
Consultor tecnológico
Investigadores
Divisiones
Descripción
Con nuestras soluciones en torno a actuadores basados en materiales inteligentes, el ITAINNOVA propone soluciones a sectores de alto valor tecnológico que requieren nuevas prestaciones en el producto (alta dinámica/precisión, miniaturización, eficiencia energética -bajo consumo, energy harvesting-, … ) que son difíciles de alcanzar con actuadores convencionales.
Los beneficios más relevantes de este tipo de soluciones son:
- Diseño de productos innovadores aprovechando las tecnologías disponibles de actuación con materiales inteligentes.
- Mejora de las prestaciones citadas anteriormente con respecto al uso de actuación eléctrica/hidráulica/neumática.
- Simplificación del diseño y mejora de la controlabilidad.
Como ejemplo, los materiales piezoeléctricos permiten un control muy preciso y rápido de su deformación mediante la aplicación de un campo eléctrico. Al no tener partes móviles la resolución es muy alta y no hay desgaste de componentes. Como no necesitan bobinas eléctricas (como es el caso de los actuadores electromagnéticos), son más fáciles de miniaturizar. Las configuraciones tipo lámina o barra permiten embeber el piezoeléctrico en la estructura del sistema. La conversión de energía eléctrica a mecánica puede invertirse y utilizarse como sensor o para el harvesting de energía de vibración. El piezoeléctrico sólo consume cuando cambia de posición y no para mantenerla.
El uso de actuadores basados en otros materiales como son los SMAs, y en el futuro PVDF o DEAPs permitiría llegar a simplificaciones relevantes de los diseños, con el beneficio de tener muy bajo coste.
El uso de actuadores basados en materiales inteligentes, especialmente los piezoeléctricos cerámicos, es creciente en algunos de los sectores industriales de mayor valor añadido (medicina, óptica, fabricación de precisión, aeronáutica, ...) Además, otros actuadores como los DEAPs y piezoeléctricos poliméricos, se prevé que mejoren sus prestaciones en los próximos años, con una reducción muy significativa del precio con respecto a los piezos cerámicos, lo que permitirá una expansión mucho mayor de productos basados en ellos.
El ITAINNOVA tiene experiencia trabajando en el diseño de productos que utilizan piezoeléctricos cerámicos (tipo stack y bender) para ingeniería de precisión y válvulas para usos médicos: selección de actuadores, diseño mecánico de uniones, diseño de electrónica, algoritmos de control. Además, el ITAINNOVA está desarrollando proyectos de investigación con piezoeléctricos tipo MFC y con otros materiales inteligentes como los SMAs.
- Competencias
Línea de Investigación Sistemas industriales:
- Equipamientos singulares
- Multi-axis shaker table (MAST), vibrador electrodinámico, equipos de metrología dimensional y caracterización electro-mecánica de materiales, software de simulación y control, software y hardware para prototipado rápido de control y hardware-in-the-loop
- Patentes
System und Verfahren zur Antriebs- und Bremsmomentregelung in Elektrofahrzeugen mit Einzelradantrieb
Ivanov, Augsburg, Shyrokau, Savitski,Orus, Bouso, Rodríguez-Fortun, Theunissen, Janssen, Steenbeke TU-Ilmenau, Flanders Drive, ITA
DP 102014003992.7 Fecha de presentación 14.03.2014
Valvola di controllo di un fluido
Orús, Javier; Núñez, José Luis; Bicelli, Sebastian; Zecchini, Marco; Peña, José Carlos.
BS2010A000166, Fecha de presentación: 2010
Valvola di controllo di un fluido
Orús, Javier; Núñez, José Luis; Bicelli, Sebastian; Codeluppi, Simone; Peña, José Carlos.
BS2010A000166, Fecha de presentación: 2010
- Proyectos I+i financiación pública
CELLMICROCART: Design, Development and Validation of Cell Culture Cartridges Based on Polymer Microsystem Technology for the Mimicking of “In-Vivo“ Mechanical, Chemical and Thermal Conditions
PLAN NACIONAL DE I+D. Proyectos de Investigación Fundamental No Orientada 2011. Ref. DPI2011-28262-C04-01
E-VECTOORC: Electric-Vehicle Control of Individual Wheel Torque For On- And Off-Road Conditions
FP7 Information and Communication Technologies. FP7-2011-ICT-GC. Ref 284708
RICAT+: Red De Investigación Cooperativa Aplicada Transpirenáica: Extensión A Mecatrónica Y Tribología
INTERREG IVa 2009
- Publicaciones de artículos Científico-Tecnológicos
Model-based mechanical and control design of a three-axis platform
J.M.Rodriguez-Fortun, J.Orus, J.Alfonso, J.R.Sierra, F.Buil, F.Rotella, J.A.Castellanos
Mechatronics 22.7 (2012): 958-969
Flatness based active vibration control for piezoelectric actuators
J.M.Rodriguez-Fortun, J.Orus, J.Alfonso, F.Buil, and J.A.Castellanos
IEEE/ASME Transaction on Mechatronics, 2011, p. 10.1109/TMECH.2011.2166998
Design and Testing of ABS for Electric Vehicles with Individually Controlled On-Board Motor Drives
V. Ivanov, B. Shyrokau, D. Savitski, J. Orus, R. Meneses, J.M. Rodríguez-Fortún, K. Janssen
SAE Technical Paper. No. 2014-01-9128
General bond graph model for piezoelectric actuators and methodology for experimental identification
J.M.Rodriguez-Fortun, J.Orus, F.Buil, and J.A.Castellanos
Mechatronics, 20 2010, pp. 303–314
Enhancement of the thermal design of bitumen emulsion tanks by analytical equations, CFD models and experimental tests
Mario Miana, José Ramón Valdés, Carlos Millan, Carlos Bernad, Olga Cantín, Jesús María Sánchez
Applied Energy, 88(11), 4106-4112
- Congresos y Ponencias
Active vibration control for torsional oscillations in powertrains for fully electric vehicles
J. Orus, J. Theunissen, R. Meneses, J.M. Rodriguez-Fortun
FISITA Maastrich June 2014
Active vibration control for electric vehicle compliant drivetrains
J.M.Rodriguez, R. Meneses, J. Orus
Industrial Electronics Society, IECON 2013-39th Annual Conference of the IEEE (pp. 2590-2595)
Design of semi-active roller guides for high speed elevators
R.Monge, A.Gómez, J.A.Roig, P.González, J.M.Rodríguez-Fortún
11th International Conference on Vibration Problems. Lisboa Sept 2013
Model-free control of a 3-DOF piezoelectric nanopositioning platform
J.M.Rodriguez-Fortun, F. Rotella, J. Alfonso, F. Carrillo, J. Orus
Conference on Decision and Control, 2013
Hysteresis in piezoelectric actuators: Modeling and compensation
J.M.Rodriguez-Fortun, J.Orus, J.Alfonso, F.Buil, and J.A.Castellanos
IFAC, September 2011
Control of a multi-axis platform for metrological purposes using differential flatness
J.M.Rodriguez-Fortun, J.Orus, J.Alfonso, F.Rotella, and J.A.Castellanos
50th IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference, december 2011
Nonlinear active vibration control for piezoelectric actuators
J.M.Rodriguez-Fortun, J.Orus, J.Alfonso, and J.A.Castellanos
American Control Conference, 46 2010, pp. 744–749.
Use of cosimulation and model order reduction techniques in automotive industry. Application to an Electric Parking Brake (EPB)
E. Bernal, J.M. Rodríguez-Fortún, I. Nadal, J. Orús, T. Puetz
European Automotive Congress, EAEC Valencia 2011.
Real-time simulation of hydraulic control unit for brake systems
J. Orús, J. M. Rodríguez-Fortún, T. Pütz, W. Schwanke
European Automotive Congress. EAEC Bratislava 2009
Multibody simulations of a brake booster system by means of finite element analysis”
F. J. Martínez, J. M. Royo, I. Nadal, J. J. Sánchez, J.Orús, J. Noack, B. Kuhnhert
European Automotive Congress. EAEC Bratislava 2009
Development of Design Tool for Brake Boosters based on Continuous System Simulation
J. Orús, J. R. Valdés, I. Nadal, J. L. Pelegay, M. Giménez, T. Pütz
World Automotive Congress. FISITA Barcelona 2004
Casos de éxito