Un capteur imprimé en 3D dans un boîtier en plastique ouvre de nouvelles voies dans l’automatisation

Les capteurs de proximité inductifs sont largement utilisés dans les systèmes d’automatisation pour la détection sans contact d’objets métalliques. En règle générale, ils sont composés d’une bobine, d’une carte de circuit imprimé et d’une fiche enfermée dans un cylindre métallique. La construction du capteur et la géométrie rigide du boîtier limitent cependant le champ de ses applications. Fraunhofer IPA, en partenariat avec Arburg et la société d’automatisation Balluff, a développé une technologie, ancrée par un polymère aux propriétés diélectriques et le système d’impression 3D freeformer d’Arburg, qui permet la production de ces capteurs sous n’importe quelle forme. Cela permettra leur utilisation dans des dispositifs tels que des pinces robotiques, ce qui n’était pas possible auparavant.

Le boîtier du capteur nécessitait un plastique avec une rigidité diélectrique élevée et des propriétés ignifuges, ont expliqué les chercheurs de Fraunhofer IPA. Le polybutylène téréphtalate semi-cristallin (PBT), qui est utilisé comme matériau de moulage par injection standard pour le boîtier électronique, répondait à ces exigences. Cependant, le matériau n’avait jamais été utilisé dans une application d’impression 3D.

Par rapport à d’autres plates-formes de fabrication additive, la technologie de système ouvert du freeformer est compatible avec une gamme de matériaux, y compris les plastiques de production. Des granulés de PBT ont été introduits dans le freeformer, qui utilise une unité de préparation de matériau avec une vis de plastification spéciale. Dans le processus sans moule, de minuscules gouttelettes de plastique sont positionnées avec précision, y compris des cavités pour les composants électroniques, couche par couche, à l’aide d’un support de pièce mobile. Le freeformer interrompt automatiquement le processus à chaque couche pour intégrer la bobine, la carte de circuit imprimé et la fiche. Dans un processus séparé, un distributeur dépose des pistes conductrices en argent à l’intérieur du boîtier. Pour compléter le processus, les cavités sont surimprimées et enrobées de polyuréthane, a expliqué Fraunhofer IPA.

Plus de 30 modèles de démonstration des capteurs personnalisés ont été produits. Les tests ont montré que le capteur à base de PBT pouvait résister aux changements de température et aux vibrations, était étanche et fournissait une isolation électrique adéquate, a déclaré Fraunhofer IPA.

Suite au succès du projet d’intégration des fonctions électroniques dans les composants fabriqués de manière additive, d’une durée de 18 mois, Fraunhofer IPA et Arburg poursuivent leurs recherches sur l’utilisation de plastiques conducteurs dans d’autres domaines d’application.