Todos provavelmente já tiveram problemas com contatos perdidos em algum momento. O mau funcionamento de equipamentos eletrônicos é freqüentemente causado por conexões de plugue deficientes. Em particular na indústria automotiva, onde a eletrônica está cada vez mais sendo usada, a qualidade dos contatos do plugue desempenha um papel fundamental - e é aí que a ciência dos materiais pode entrar. Estruturas especiais em microescala e nanoescala, que podem ser produzidos de forma rápida e econômica usando novas tecnologias de laser, agora estão configurados para garantir maior segurança contra falhas.

Superfícies irregulares destroem o contato do plugue

Por muitos anos, o número de sensores e processadores instalados nos carros vem crescendo, e é muito provável que essa tendência continue graças ao sucesso do carro elétrico. "Quando você dirige um carro em um acidentado, superfície irregular, fazendo todo o veículo vibrar, é realmente a pior coisa para os contatos do plugue ", O Prof. Carsten Gachot do Instituto de Design de Engenharia e Engenharia Logística da TU Wien explica. Os plugues começam a balançar para frente e para trás em uma escala minúscula, que é conhecido como "fretting". Esses movimentos mínimos são suficientes para causar desgaste, o que pode causar o mau funcionamento do contato.

Mesmo que a probabilidade de destruir um único contato do plugue seja muito baixa, existe uma grande probabilidade de mau funcionamento porque existem muitos desses contatos. "Vários quilômetros de cabos com milhares de contatos de plugue são instalados em um mercado de luxo, carro moderno ", diz Carsten Gachot. Portanto, não é surpreendente que, de acordo com o ADAC, a Associação Automobilística Alemã, avarias eletrônicas são a causa número um de avarias.

Microestruturas e nanoestruturas para uma melhor fixação

O problema pode ser combatido com novas descobertas em tribologia - a disciplina científica que lida com o atrito e o desgaste. “O problema é que temos que atender simultaneamente dois requisitos difíceis de conciliar”, diz Gachot. "Por um lado, os contatos precisam segurar e não ser afrouxados por vibrações, mas, por outro lado, deve ser possível conectar e desconectar o plugue usando relativamente pouca força. "

A solução é dotar os plugues de uma estrutura delicada. "Diferentes padrões em escala microscópica que são gravados no material podem afetar drasticamente o atrito e o comportamento de desgaste", diz Gachot. “Em simulações e experimentos, nós da TU Wien examinamos quais estruturas deram os melhores resultados. "

Queimado com luz laser

Para que essas estruturas possam ser produzidas de forma rápida e econômica, Carsten Gachot está colaborando com grupos de pesquisa da Universidade de Saarland em Saarbrücken e TU Dresden. "O novo conceito crucial é usar luz laser para produzir estruturas delicadas", diz Gachot. As propriedades de onda da luz são usadas neste conceito; assim como padrões de ondas complexos são feitos em um lago quando você joga duas pedras, a superfície do material pode ser iluminada com um padrão de onda complexo quando um feixe de laser é dividido em duas partes e essas duas partes se sobrepõem na superfície. O padrão de luz resultante vaporiza o material em certos pontos, enquanto em outros pontos a superfície permanece intacta. Portanto, dependendo de como os feixes se sobrepõem, diferentes microestruturas e nanoestruturas podem ser produzidas em um curto espaço de tempo.

"Nos métodos anteriores, não teria feito sentido econômico fornecer contatos de plugue com tais estruturas ", diz Gachot. "Mas com este método de laser, a estruturação de todos os contatos do plugue em um carro inteiro pode ser realizada em 40 segundos, por um custo adicional de 21 centavos de euro por carro. "

Claro, o desenvolvimento de microestruturas e nanoestruturas para conexões de encaixe não é apenas benéfico para a indústria automotiva; essas novas descobertas podem ser aplicadas a muitos setores técnicos, de gadgets do dia-a-dia a turbinas de aeronaves.