Equipos electricos y electronicos
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Equipos electricos y electronicos
La industria eléctrica y electrónica (E&E) ha crecido rápidamente en tamaño en los últimos diez o quince años, con una demanda creciente de teléfonos móviles, computadoras, organizadores digitales y equipos de oficina basados en negocios. Asia se ha convertido en el área de fabricación dominante, y America en particular ha perdido una buena cantidad de capacidad de producción. Los fabricantes de equipos electrónicos necesitan una excelente dispersión de aditivos en sus productos, para garantizar propiedades eléctricas uniformes y consistentes. Las carcasas de computadoras, televisores y dispositivos similares representan más de la mitad de todas las ventas de retardantes de llama bromados en el sector eléctrico y electrónico, y las placas de circuito impreso representan casi un tercio. Conectores, condensadores, resistencias, interruptores y relés, junto con el aislamiento y revestimiento de cables y alambres proporcionan la mayor parte del resto. Los FR bromados se usan en partes internas como PCB, conectores y relés, pero en carcasas para monitores de computadora y otros equipos comerciales se fabrican cada vez más con retardantes de llama libres de halógenos, como los ésteres de fosfato. Desafortunadamente, los compuestos de fósforo a menudo son caros y pueden presentan una serie de desafíos técnicos, tanto durante el procesamiento como en términos de rendimiento. Hay una tendencia en la industria electrónica hacia sistemas más potentes, lo que implica temperaturas de funcionamiento más altas. También hay una tendencia creciente hacia la miniaturización y / o los diseños de productos de pared delgada. Las temperaturas de operación más altas significarán el reemplazo eventual de los epóxicos en las placas de circuitos impresos, y los fabricantes han identificado el poliorborneno, el policiclobuteno y el óxido de polifenileno como posibles candidatos, mientras que los rellenos podrían incluir titanato de bario, titanato de estroncio, circonato de calcio y dióxido de titanio. La miniaturización y las paredes delgadas significan que se requiere menos plástico (y, por lo tanto, menos aditivo), pero se debe otorgar una prima a las buenas propiedades de flujo, que es una oportunidad para promover ayudas de proceso y modificadores de múltiples polos. El PBT reforzado con vidrio se ha vuelto popular para piezas electromecánicas y para minifans en computadoras y conectores, mientras que los circuitos flexibles se fabrican con mayor frecuencia utilizando poliésteres y poliimidas para los sustratos, predominando estos últimos en los EE. UU.
Para mantenerse al día con el requisito de la industria automotriz de contar con más y más inteligencia en el automóvil, ahora se están produciendo cambios de gran alcance. Los principales componentes eléctricos y electrónicos de los modelos actuales, excepto ciertos elementos, como las luces delanteras y traseras y las baterías son:
- sistemas de encendido de estado sólido
- cableado y cableado de baja tensión
- conmutadores
- sensores
- fibra óptica
La industria automotriz necesitará estos niveles mejorados de confiabilidad a medida que los vehículos continúen evolucionando. Por ejemplo, algunos fabricantes están introduciendo fuentes de alimentación para vehículos de 48 V para aumentar o reemplazar los sistemas de 12 V actuales. Estos suministros de voltaje más alto se están utilizando para impulsar motores y turbocompresores, para alimentar subsistemas como la dirección, los frenos, las bombas de agua, el enfriamiento del radiador y el aire acondicionado, y para suministrar las cantidades cada vez mayores de electrónica de control de vehículos y sistemas de información y entretenimiento a bordo de los automóviles actuales. El cambio a sistemas de 48 V hará que fluyan grandes corrientes alrededor de los cables de los vehículos. Esto desafiará a los diseñadores de electrónica automotriz a especificar componentes, especialmente pasivos, que puedan soportar una combinación de voltajes relativamente altos, altas corrientes y altas temperaturas de operación, mientras brindan la confiabilidad necesaria a largo plazo. En algunos casos, estas elecciones de componentes pueden tener consecuencias relativamente profundas. Por ejemplo, los diseñadores pueden necesitar usar trazos de PCB mucho más gruesos para disipar el calor de los componentes montados en la superficie que transportan corrientes más altas. A medida que los automóviles se vuelven más complejos, sus funciones serán manejadas cada vez más por dispositivos eléctricos impulsados por electrónica de potencia y controlados por señales digitales. Los diseñadores de sistemas automotrices deberán asegurarse de que los dos puedan coexistir con éxito, además de cumplir con los estrictos requisitos térmicos, de confiabilidad y longevidad de los vehículos modernos. La elección de componentes creados específicamente para uso automotriz garantizará que los sistemas de control y potencia de los vehículos futuros se construyan sobre cimientos firmes.
Sistemas de encendido de estado sólido
Los cabezales de los distribuidores han sido reemplazados casi en su totalidad por un conjunto electrónico de estado sólido. La bobina está encapsulada en resina epoxi en una bandeja moldeada por inyección que generalmente es PBT. Se utiliza una carcasa de PET sobremoldeada para encapsular todo el conjunto. General Motors fue el mejor en adoptar un sistema de microprocesador para el encendido. Las carcasas utilizan varios polímeros diferentes, incluidas algunas molduras de BMC, especialmente en América del Norte. Sin embargo, se utilizan principalmente poliésteres y poliamidas termoplásticos reforzados con fibra de vidrio, así como algunas resinas de poliacetal. Las principales propiedades requeridas son la resistencia a altas temperaturas y una buena estabilidad dimensional. Es probable que el PVC continúe utilizándose como revestimiento en cables de alta tensión. Ha habido cambios en el uso de plásticos para el aislamiento de bobinas del solenoide. Las poliamidas reforzadas con vidrio y otros termoplásticos reforzados moldeados por inyección se han establecido ahora debido a las ventajas en la producción y la fiabilidad en comparación con los termoendurecibles utilizados anteriormente.
Cableado y cableado de bajo voltaje
Tradicionalmente, el revestimiento de PVC se ha utilizado para cubrir el cableado de automóviles de bajo voltaje. Hasta ahora también se ha utilizado una cantidad menor de polietileno reticulado. Hay una serie de aplicaciones debajo del capó en las que se requiere una resistencia a temperaturas muy altas, así como una buena resistencia a la gasolina, los aceites y las grasas. Aquí es necesario especificar materiales resistentes a altas temperaturas y aceites, como silicona o fluorelastómeros. Con el número cada vez mayor de sistemas electrónicos que están presentes en automóviles y SUV, ha habido desarrollos paralelos en cableado y cableado de baja tensión. Los principales son:
- El uso de conectores que se ha incrementado rápidamente en los últimos cinco años. Suelen ser multipin en forma de molduras complejas. El PBT es ahora el principal polímero utilizado y ha tendido a sustituir a las poliamidas 6 y 66 de uso general. Se utiliza muy poco PET. Sin embargo, para áreas de muy alta temperatura, son necesarios PA46 y otras poliamidas aromáticas (HTN). Llenan la brecha de rendimiento de precio entre PA6, PA66, PBT y PET, por un lado, y termoplásticos de alto rendimiento con precios mucho más altos, como poliimidas, polietersulfona, sulfuro de polifenileno y polímeros de cristal líquido.
- Existe una tendencia continua hacia el aumento del premontaje de arneses. Una mayor integración del cableado tiene lugar, por ejemplo, en unidades prefabricadas en los tableros de instrumentos, pero también en diferentes áreas del automóvil, particularmente en pisos, techos y pilares. Los clips moldeados generalmente en PA6 o 66 se utilizan cada vez más para conectar el cableado a la carrocería del automóvil. POM también es adecuado para resorte y clips de presión para cables y tuberías.
- El uso de circuitos impresos está aumentando constantemente. Si bien la mayoría de las placas de circuitos impresos son rígidas y utilizan resinas epoxi para el sustrato, existe una tendencia creciente hacia el uso de placas de circuitos flexibles con sulfuro de polifenileno o polieterimida como material de sustrato. También conocida como tecnología de interconexión moldeada (MIT), sin embargo, todavía hay costos y otros factores que deben abordarse antes de que el ahorro de espacio y otras ventajas de esta tecnología se utilicen en la producción de automóviles en volumen.
- Se ha hablado y experimentado con la multiplexación desde hace algunos años. Estos sistemas también se han utilizado en columnas de dirección y circuitos de iluminación, pero su mayor potencial aún por realizar se encuentra en las áreas de asientos, ventanas y puertas. Sin duda, el efecto de la multiplexación será reducir el aumento adicional de los sistemas de cableado que, especialmente en los modelos de gama alta de precios más altos, amenazan con volverse inmanejable de instalar en el vehículo. Se considera que no será hasta el año 2004 como muy pronto cuando se establezca el uso de multiplexación en diferentes áreas del vehículo. A partir de entonces habrá una reducción marginal en el número de conectores utilizados en los modelos producidos. Interruptores En la actualidad, existe una variedad considerable de interruptores instalados en los modelos actuales.
Estos aumentarán aún más en el futuro con el uso cada vez mayor de productos electrónicos más sofisticados en automóviles y SUV.
Interruptores de control de entrada interior
Los interruptores intermitentes / intermitentes multifunción y las unidades de control de luz maestra son ejemplos del uso de poliamidas reforzadas y poliésteres termoplásticos. Los requisitos incluyen buena rigidez, resistencia a impactos y químicos y baja deformación. Estos materiales también se utilizan para cumplir con los requisitos de alta temperatura. Para interruptores electromecánicos donde se requiere operación durante largos períodos en condiciones relativamente extremas, un ejemplo es un interruptor de émbolo para ubicaciones de luces de puerta, freno y maletero, se han elegido resinas POM (acetal) debido a su excelente resistencia al desgaste y baja fricción propiedades. En el desarrollo de un mecanismo de cambio para una caja de cambios automática, la empresa GHSP de EE. UU. Ha utilizado una versión modificada de poliamida 66 con propiedades autolubricantes. Este componente es un mango pivotante y la moldura ha ahorrado dos estampados, dos calibres, uno de soldadura y uno de remachado requeridos por la versión metálica original. La poliamida 46 rellena con un 30% de vidrio se ha utilizado con éxito para interruptores en entornos hostiles, como el contacto continuo con el líquido de frenos y el aceite de la caja de cambios caliente.
Sensores
Hay varios tipos de sensores que se utilizan para automóviles y SUV. El más básico es la unidad totalmente mecánica, un sensor "potenciométrico". Esto es de bajo costo, es altamente confiable pero está sujeto a desgaste. La mayoría de los fabricantes de automóviles se están alejando de los sensores potenciométricos en favor de los sensores de efecto Hall y los sensores magnetorresistivos. Estos dos tipos de sensores ahora tienen más del 65% del mercado europeo en automóviles y SUV. Operan en áreas como encendido y sincronización de inyección de combustible, posición de la válvula del acelerador, revolución de la caja de cambios, frenado antibloqueo, velocidad de la rueda y el eje, diferencial y posición / dirección del volante. Estas funciones tienen lugar en diferentes entornos, incluidas las temperaturas extremas y las condiciones corrosivas. Los requisitos típicos de temperatura son de -40°C a 150°C La tendencia a colocar sensores dentro de cajas de cambios y motores ha aumentado las tolerancias hasta 170°C El uso de PA66 está establecido para una serie de aplicaciones de sensores que ahora son claramente un plástico moldeado por inyección. unidad en lugar de la construcción original del embalaje de metal, con inserciones de plástico que rodean el cableado. Los usos de PBT incluyen sensores de frenos antibloqueo y sensores de ruedas. Otros polímeros que se están utilizando incluyen el acetal (POM) donde se facilita el ensamblaje a presión, por ejemplo, un sensor de temperatura del aire exterior. Cuando un entorno hostil exige un nivel particularmente alto de propiedades, los polímeros utilizados incluyen poliftalamida (PPA) y sulfuro de polifenileno (PPS).
Fibra óptica
A pesar de las predicciones de crecimiento para el uso creciente de fibras poliópticas en, por ejemplo, sistemas LAN en automóviles de pasajeros, existe una pequeña evidencia del uso de PMMA o PC en este tipo de aplicaciones en automóviles europeos o norteamericanos. El uso que hay se centra en los coches japoneses de mayor precio. El uso de estas fibras termoplásticas es actualmente muy costoso y cuando se considera el reemplazo del alambre de cobre uno por uno, esto resulta antieconómico. Otros enfoques para esta situación incluyen el uso de multiplexación cuando se requiere menos fibra óptica. Si bien la PC es menos frágil que el PMMA, sus propiedades de transmisión aún deben mejorarse para que sea competitiva, teniendo en cuenta las propiedades físicas totales. El PBT de alta viscosidad ha encontrado aplicación como material de revestimiento para fibras poliópticas. Los fabricantes de materiales continúan investigando para mejorar aún más las propiedades de flexión limitadas y la resistencia térmica de las propias fibras.