Gli ingegneri applicativi MTS discutono dei vantaggi unici che l'attuazione elettrica può offrire per le applicazioni di test a bassa forza.
D: Quali sono alcune delle sfide relative all'uso dell'attuazione elettrica per i test?
R: La sfida principale nel caso dell'attuazione elettrica è il controllo. L'attuazione elettrica non è una tecnologia nuova, ma ci è voluto del tempo prima che i sistemi di test ad attuazione elettrica fossero in grado di gestire i precisi requisiti di forza e movimento dei test sui materiali. Una funziona del controllore e del software è proprio il controllo preciso. Migliori sono questi componenti, meglio si è in grado di controllare i parametri e migliori saranno i dati.
D: Quali applicazioni di test sui materiali sono più adatte all'attuazione elettrica?
R: I sistemi di test ad attuazione elettrico sono particolarmente adatti per testare materiali biomedici, microelettronici e campioni su piccola scala. Questi sistemi sono ottimizzati per test a bassa forza e ad alta frequenza con alta fedeltà, che è esattamente ciò che richiedono queste applicazioni.
D: Quali vantaggi offre l'attuazione elettrica rispetto all'attuazione servoidraulica?
R: Uno dei più importanti è la mancanza di olio. Non c'è olio da smaltire o riciclare. Nei test biomedici, ad esempio, una perdita di olio potrebbe contaminare il campione, o il bagno in soluzione salina, o la soluzione bovina. Ora questi problemi possono essere completamente evitati. L'attuazione elettrica è molto silenziosa e pulita. Con i sistemi di test MTS Acumen® non ci sono tubazioni flessibili, tubazioni rigide o pompe idrauliche, e i cavi sono tutti incorporati all'interno del telaio di carico. Questi aspetti più estetici sono importanti in quanto il laboratorio di test è spesso il pezzo forte per i chirurghi in visita, che tendono ad apprezzare un ambiente ordinato.
Per quanto riguarda la microelettronica, la maggior parte dei test viene eseguita in camere pulite: un sistema di test ad attuazione elettrica immediatamente fruibile e più semplice non solo è più facile da configurare e mantenere, ma elimina anche potenziali contaminanti come nebbia d'olio e residui. Questi sistemi consentono di risparmiare il costo e il problema di infrastrutture speciali, come refrigeratori o soluzioni per la manutenzione e lo smaltimento dell'olio.
D: Esistono altri modi in cui i sistemi di test Acumen migliorano la capacità di controllo?
R: Sì, questi sistemi possono gestire facilmente frequenze fino a 100 Hz. Il controllore del sistema di test è lo stesso controllore che usiamo con i nostri sistemi di test servoidraulici, per cui sarà ben noto a coloro che usano già i sistemi di test MTS. Dal momento che usiamo gli stessi metodi di controllo PID (Proporzionale-Integrativo-Derivativo), tutti gli algoritmi di controllo dei test sui materiali precedentemente sviluppati e comprovati sono disponibili. Una grande differenza con l'attuazione elettrica è che le sfumature specifiche del flusso come ad esempio il dimensionamento di servovalvole, collettori e pompe non sono più problematiche. Senza doversi adeguare alle considerazioni idromeccaniche, la piena capacità del sistema attuato elettricamente è disponibile controllando semplicemente la corrente.
D: In che modo l'autoregolazione influisce sul processo?
R: L'autoregolazione è un altro modo per migliorare l'accuratezza dei risultati dei test. I materiali e i test biomedici devono avere alti e bassi in modo coerente per generare dati affidabili sulla fatica. La funzione di autoregolazione sui sistemi di test Acumen include tre parametri, ovvero massa, rigidità e smorzamento, al fine di garantire il miglior controllo possibile e la risposta del campione più accurata. Questo metodo di autoregolazione brevettato da MTS esamina l'intero treno di carico per tutti e tre i parametri. In pratica, l'ingegnere di test non ha bisogno di conoscere la rigidità del campione per regolare il sistema in modo corretto. E se combinato con il controllo dello spostamento stabile come stato iniziale predefinito, è possibile ripristinare e riavviare il test dopo qualsiasi interruzione in tempi brevi. Naturalmente, se si preferisce, si può sempre regolare il sistema manualmente.
D: Puoi darci un esempio di come funzionano queste funzionalità in un'applicazione reale?
R: Il controllo preciso è importante quando il campione ha una rigidità variabile per sua progettazione, oppure è intrinsecamente viscoelastico per sua natura come nel caso di polimeri, elastomeri e tessuti biologici. Prendiamo in considerazione il test su una protesi con una camera d'aria interna in gomma protetta da un paraurti rigido. Quando viene compresso per la prima volta, il campione è morbido e cedevole. Quindi quando colpisci il paraurti, diventa molto rigido. La rigidità cambia notevolmente durante il test, il che rende difficile valutare se la camera d'aria è stata fabbricata correttamente. Un controllo accurato aiuta a sviluppare un profilo di test che replica le prestazioni effettive, in modo da poter produrre dati di test più realistici.
Un altro esempio in cui è necessario un controllo preciso è quando si eseguono scansioni di frequenza a 100 Hz o scansioni di temperatura da freddo estremo a caldo nelle applicazioni di caratterizzazione dinamica (DMA, analisi dinamico-meccanica). Durante questo tipo di test, il campione può cambiare di 1 o 2 ordini di grandezza in rigidità, pertanto la precisione è necessaria per ottenere dati validi.
