Keywords: Actuador polimérico, memoria de forma, dispositivo termoeléctrico Polymeric actuator, shape-memory polymer, thermoelectrical device Actuador polimèric, memòria de forma, dispositiu termoelèctric

Title in different languages: Diseño e implementación de un dispositivo termoeléctrico para el control de actuadores mecánicos poliméricos con memoria de forma Design and implementation of a device for the control of polymeric mechanical actuators with shape-memory Disseny i implementació d'un dispositiu termoelèctric per al control d'actuadors mecànics polimèrics amb memòria de forma

Subject areas: Ingeniería mecánica Mechanical engineering Enginyeria mecànica

Confidenciality: No

Academic year: 2017-2018

Work's codirector: Ramírez Falo, José Luis

Student: Baceiredo Ramos, Álvaro

Department: Enginyeria Mecànica

Access Rights: info:eu-repo/semantics/openAccess

Work's public defense date: 2018-09-12

TFM credits: 12

Project director: De la Flor López, Silvia

Abstract: El siguiente proyecto presenta el diseño e implantación del primer prototipo experimental de un dispositivo termoeléctrico para el control de un actuador de activación térmica constituido por un polímero con memoria de forma (SMP). Dicho sistema será un elemento de gran utilidad para aplicaciones funcionales donde se requiera un actuador ligero, eficiente, resistente a ambientes agresivos y que se pueda activar de forma rápida y controlada con el mínimo consumo energético. El sistema que permite al material polimérico (polímero termoestable tiol-epoxi) alcanzar la temperatura de activación, asegurando así el cambio de forma, se basa en el calentamiento por efecto Joule de una malla conductora (de tinta de plata impresa sobre una máscara de Kapton), que debe de ser integrada en el sistema polimérico de manera que actúen, desde el punto de vista mecánico, como un único elemento. En el ensamblaje del conjunto, se lleva a cabo el sistema de procesado dual del polímero, por tal de garantizar su correcta compactación. La energía eléctrica necesaria para la activación térmica del actuador a través del heater es suministrada por un acumulador eléctrico. Adicionalmente, se implementa una etapa electrónica basada en una placa de desarrollo que controla, a través de una salida digital por modulación por ancho de pulsos, un load switch. Este componente puede asimilarse a un relé electrónico que actúa como un interruptor, permitiendo el paso de la corriente eléctrica de calentamiento al actuador en función de la velocidad de activación pretendida por el usuario. The following project presents the design and implementation of the first experimental prototype of a thermoelectric device for the control of a thermal activation actuator constituted by a shape-memory polymer (SMP). This system will be a potential candidate for functional applications where a light and efficient actuator are required, which are resistant to aggressive environments and can be activated and controlled, minimizing the energy consumption. The system which allows the polymeric material (thiol-epoxy thermoset polymer) to reach the activation temperature, thus ensuring the shape-changing, is based on the heating by Joule’s effect of a conductive mesh (silver ink printed on a Kapton layer), which must be integrated into the polymeric system, acting as a single element, from the mechanical point of view. In the assembling of the group, the system of dual processing of the polymer is carried out, in order to guarantee the compaction. The necessary electrical energy for the thermal activation of the actuator through the heater is supplied by a battery. In addition, an electronic stage based on a single-board microcontroller which controls a load switch, by means of a digital output for pulse-width modulation. This component could be assimilated to an electronic relay which acts as a switch, allowing the regulation of the heating electrical current to the actuator according to the activation speed pretended by the user. El següent projecte presenta el disseny i implementació del primer prototipus experimental d’un dispositiu termoelèctric pel control d’un actuador d’activació tèrmica constituït per un polímer amb memòria de forma (SMP). Aquest sistema serà un element de gran utilitat per aplicacions funcionals on es requereixi un actuador lleuger, eficient, resistent a ambients agressius i que es pugui activar de forma ràpida i controlada amb el mínim consum energètic. El sistema que permet al material polimèric (polímer termoestable tiol-epoxi) assolir la temperatura d’activació, assegurant així el canvi de forma, es basa en l’escalfament per efecte Joule d’una malla conductora (de tinta de plata impresa sobre una capa de Kapton), que ha de ser integrada en el sistema polimèric de forma que actuïn, des del punt de vista mecànic, com un únic element. En l’assemblatge del conjunt, es duu a terme el sistema de processament dual del polímer, per tal de garantir la seva compactació. L’energia elèctrica necessària per a l’activació tèrmica de l’actuador a través del heater es subministrada per un acumulador elèctric. Addicionalment, s’implementa una etapa electrònica basada en una placa de desenvolupament que controla, mitjançant una sortida digital per modulació per ample de polsos, un load switch. Aquest component pot assimilar-se a un relé electrònic que actua com un interruptor, permetent el pas del corrent elèctric d’escalfament a l’actuador en funció de la velocitat d’activació pretesa per l’usuari.

Subject: Enginyeria mecànica

Entity: Universitat Rovira i Virgili (URV)

Language: Castellà

Education area(s): Enginyeria Industrial

Title in original language: Diseño e implementación de un dispositivo termoeléctrico para el control de actuadores mecánicos poliméricos con memoria de forma

Creation date in repository: 2020-02-05