Mikroskopiske strukturer til vibrationsbestandige stik

Alle har sandsynligvis på et tidspunkt haft et problem med løse kontakter. Fejl i elektronisk udstyr skyldes ofte dårlige stikforbindelser. Især i bilindustrien, hvor elektronik i stigende grad bruges kvaliteten af ​​stikkontakter spiller en afgørende rolle - og det er her materialevidenskab kan komme ind. Særlige mikroskala- og nanoskala strukturer, som hurtigt og omkostningseffektivt kan produceres ved hjælp af nye laserteknologier, er nu indstillet til at sikre øget fejlsikkerhed.

Ujævn overflade ødelægger stikkontakten

I mange år, antallet af sensorer og processorer installeret i biler er vokset, og denne tendens vil sandsynligvis fortsætte takket være elbilens succes. "Når du kører i en bil over en ujævn, ujævn overflade, får hele bilen til at vibrere, det er virkelig det værste for stikkontakterne ", Professor Carsten Gachot fra Institute for Engineering Design and Logistics Engineering ved TU Wien forklarer. Stikkene begynder at vrikke lidt frem og tilbage i en lille skala, som er kendt som "fretting". Disse minimale bevægelser er nok til at forårsage slid, hvilket i sidste ende kan få kontakten til at fungere forkert.

Selvom sandsynligheden for at ødelægge en enkelt stikkontakt er ret lav, der er stor sandsynlighed for fejl, fordi der er så mange af disse kontakter. "Flere kilometer kabler med tusindvis af stikkontakter er installeret i et eksklusivt marked, moderne bil ", siger Carsten Gachot. Så det er ikke overraskende, at ifølge ADAC, den tyske bilforening, elektroniske funktionsfejl er nummer én årsag til sammenbrud.

Mikrostrukturer og nanostrukturer for et bedre hold

Problemet kan bekæmpes med nye opdagelser inden for tribologi - den videnskabelige disciplin, der beskæftiger sig med friktion og slid. "Problemet er, at vi samtidig skal opfylde to krav, der er vanskelige at forene med hinanden", siger Gachot. "På den ene side, kontakterne skal holde og må heller ikke løsnes af vibrationer, men på den anden side skal det være muligt at tilslutte og afbryde stikket ved hjælp af relativt lidt kraft. "

Løsningen er at give propperne en delikat struktur. "Forskellige mønstre i en mikroskopisk skala, der er præget i materialet, kan drastisk påvirke friktions- og slidadfærden", siger Gachot. "I simuleringer og eksperimenter, vi på TU Wien undersøgte, hvilke strukturer der gav de bedste resultater. "

Indbrændt med laserlys

Så disse strukturer kan produceres hurtigt og omkostningseffektivt, Carsten Gachot samarbejder med forskergrupper fra University of Saarland i Saarbrücken og TU Dresden. "Det afgørende nye koncept er at bruge laserlys til at producere de sarte strukturer", siger Gachot. Lysets bølgeegenskaber bruges i dette koncept; ligesom komplekse bølgemønstre laves i en dam, når du kaster to sten i, materialeoverfladen kan belyses med et komplekst bølgemønster, når en laserstråle opdeles i to dele, og disse to dele derefter overlapper hinanden på overfladen. Det resulterende lysmønster fordamper materialet på bestemte punkter, mens overfladen på andre punkter forbliver intakt. Derfor, afhængigt af hvordan bjælkerne overlapper hinanden, forskellige mikrostrukturer og nanostrukturer kan produceres på kort tid.

"I tidligere metoder, det ville ikke have givet økonomisk mening at tilvejebringe stikkontakter med sådanne strukturer ", siger Gachot. "Men med denne lasermetode, strukturen for alle stikkontakter i en hel bil kan udføres inden for 40 sekunder, mod en ekstra omkostning på 21 Euro cent pr. bil. "

Selvfølgelig, udviklingen af ​​mikrostrukturer og nanostrukturer til stikforbindelser er ikke kun gavnlig for bilindustrien; disse nye opdagelser kan anvendes på mange tekniske sektorer, fra hverdagens gadgets til flymøller.