La miniaturizzazione nei componenti per l’automazione industriale è un trend che da qualche anno è in costante crescita. Molti settori ricercano questa caratteristica ma le dimensioni ridotte non bastano: viene richiesta anche un’alta precisione di lavorazione, una riduzione dei costi (produzione in scala), del peso e dei consumi di energia
di Elena Biasiolo – Start Innovation
Possiamo dire che la miniaturizzazione è la costante tendenza tecnologica al rimpicciolimento di dispositivi meccanici, ottici ed elettronici. Sebbene già praticata in tempi antichi, la miniaturizzazione si afferma come paradigma dominante nell’età moderna e contemporanea: gli studi sull’atomo hanno aperto la strada alla miniaturizzazione con la nascita dell’elettronica ed il successivo sviluppo di circuiti integrati sempre più diffusi, economici e potenti, che hanno permesso un costante aumento della densità del numero di componenti a parità di volume occupato.
Ponendo come obiettivo finale la miniaturizzazione, un’azienda svedese ha sviluppato un particolare motore piezoceramico, costituito da un corpo unico con quattro piedi mobili in ceramica: il motore effettua movimenti lineari ed estremamente precisi, con un passo che generalmente non supera un paio di micron e che può essere controllato con precisione micrometrica.
Per piezoelettricità intendiamo la proprietà di alcuni cristalli di generare una differenza di potenziale quando sono soggetti ad una deformazione meccanica: tale effetto è reversibile e si verifica su scale dell’ordine dei nanometri. Questa proprietà è intrinseca in molti materiali ma, nello sviluppo di questo motore la scelta è ricaduta su un materiale ceramico poiché, rispetto ai monocristalli, presenta un’elevata resistenza, un’elevata efficienza di trasformazione elettromeccanica e buona lavorabilità. Il motore non lavora con ingranaggi o trasmissioni meccaniche ma, grazie alle sue proprietà piezoelettriche, è in grado di sviluppare cariche elettriche sulla propria superficie se sottoposto a forze meccaniche: in questo modo, la tensione applicata sui piedi mobili in ceramica permette dunque di variarne la forma in base alle necessità. I piedi mobili possono essere controllati per ottenere movimenti sincronizzati e permettono al dispositivo che li contiene di muoversi avanti e indietro; effettuando circa dieci mila passi al secondo, il motore raggiunge velocità di movimento di alcuni centimetri per secondo. Il motore può essere controllato da un’elettronica molto semplice che necessita di una alimentazione a batterie e non si avvale di ingranaggi, viti o cuscinetti.
Sviluppato per soddisfare alcune esigenze del mondo dell’elettronica, il motore piezoceramico permette movimenti che possono essere sfruttati in tutti quei dispositivi che richiedono motori di dimensioni ridotte ma potenti, passi molto precisi e lineari. Dunque, il suo trasferimento in applicazioni dove tali caratteristiche risultano fondamentali è stato immediato e attualmente trova impiego in apparecchiature bio-medicali, in strumenti da laboratorio, come sensori intelligenti nel settore auto motive e, in fine, nei sistemi di controllo non distruttivo nell’industria.
