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El poder de los pequeños pasos

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Cómo la tecnología de accionamiento de alta precisión supera diversos retos

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Un hiperdeportivo en la carretera. Un instrumento de investigación en Marte. Un microscopio en el quirófano. Tres casos de uso que no podrían ser más diferentes. Tres aplicaciones con tareas, requisitos y objetivos distintos. A primera vista, parecen no tener nada en común; pero al observarlos más detenidamente, queda claro: la tecnología está en los detalles —concretamente, en una solución de accionamiento de FAULHABER—.

Ya sea en el sector de la automoción, el espacial o la óptica en tecnología médica, estos tres ejemplos muestran cómo una misma tecnología permite llevar a cabo misiones y movimientos muy diferentes. Detrás de estas variadas aplicaciones se esconden retos técnicos sorprendentemente similares. En los tres casos, los movimientos deben ejecutarse con la máxima precisión, las posiciones deben alcanzarse con exactitud y los cambios más ínfimos deben controlarse de forma fiable. Al mismo tiempo, el espacio disponible es limitado, por lo que la tecnología de accionamiento debe ofrecer el máximo rendimiento en unas dimensiones mínimas.

El lujo de la mecánica en la era digital
En el Bugatti Tourbillon, la ingeniería automovilística de vanguardia se une a la relojería tradicional. En lugar de una cabina puramente digital, este superdeportivo cuenta con una pantalla analógica accionada por un auténtico movimiento suizo. A primera vista, queda claro que no se trata solo de mostrar información, sino de hacer gala de la ingeniería. Detrás de esta extraordinaria pantalla se esconde un exigente reto técnico: los datos del vehículo, como la velocidad, las revoluciones por minuto, el nivel de combustible o el estado de la batería, son captados por sensores electrónicos y procesados por el ordenador de a bordo. Para que estas señales digitales aparezcan en una pantalla mecánica con agujas clásicas, se requiere un puente preciso entre la electrónica y la mecánica.

Aquí es precisamente donde entran en juego los motores paso a paso de FAULHABER. Actúan como «traductores» entre las señales digitales y el movimiento mecánico, convirtiendo los impulsos de control electrónicos directamente en pasos del motor definidos con precisión. De este modo, mueven las manecillas con una precisión excepcional y garantizan que los instrumentos muestren siempre los valores correctos. Sorprendentemente, a pesar del espacio extremadamente limitado, en la delicada unidad de visualización caben un total de ocho accionamientos. Aquí se utilizan los motores paso a paso FAULHABER AM0820 y AM1020, que miden tan solo ocho y diez milímetros de diámetro, respectivamente. Garantizan que los datos digitales del vehículo y la mecánica de precisión se fusionen en una experiencia de conducción excepcional.

Primer plano de la pantalla mecánica situada detrás del volante del Bugatti Tourbillon, con especial atención a los tres satélites mecánicos del salpicadero.
Los pasos más pequeños en el Planeta Rojo
Desde un vehículo de lujo en la Tierra, la siguiente misión nos lleva a varios millones de kilómetros de distancia: a Marte. Allí, un sismómetro de alta sensibilidad registra incluso los temblores más tenues del planeta y permite realizar análisis científicos. Las exigencias a la tecnología son enormes. Al fin y al cabo, el instrumento debe funcionar en condiciones en las que no es posible realizar mantenimiento, reparaciones ni recalibraciones. Un reto fundamental surge de las fuertes fluctuaciones estacionales de temperatura en el Planeta Rojo. Los cambios de temperatura alteran las propiedades de los materiales, lo que afecta, entre otras cosas, a la precarga de los delicados mecanismos de resorte. Por lo tanto, para garantizar la alta precisión de medición del instrumento, es indispensable una compensación térmica precisa.

Motor paso a paso para el sismómetro SEIS Sodern de la misión Space InSight
Para lograrlo, se han instalado motores paso a paso de FAULHABER. Un total de seis motores paso a paso con reductores planetarios cumplen dos funciones críticas: garantizan el equilibrio exacto de la mecánica de medición y compensan las fuerzas inducidas por la temperatura dentro del sistema. Tres motores paso a paso AM0820 están integrados directamente en el interior de la cámara de vacío del sismómetro. Allí compensan incluso los cambios más pequeños en el mecanismo de resorte y contribuyen de manera decisiva a la extraordinaria sensibilidad del instrumento. Los motores, de tan solo ocho milímetros de diámetro, se combinan con reductores planetarios de la serie 08/1 que se han adaptado especialmente para su uso en Marte. El resultado es una solución de accionamiento que funciona de forma fiable incluso en las condiciones ambientales extremas del planeta y que contribuye de manera importante a la exploración de nuestro vecino planetario.

Precisión para una visión clara de lo que importa
Ya sea en neurocirugía, cirugía vascular o en el examen de las microestructuras más finas: en medicina, ver los detalles más pequeños es crucial. Para ello se utilizan modernos microscopios quirúrgicos que, al igual que las gafas, se colocan directamente sobre la cabeza. Permiten adoptar una postura de trabajo natural, al tiempo que proporcionan un aumento de alta precisión exactamente donde se necesita. Esto es posible gracias a dos sistemas ópticos independientes que generan una imagen separada para cada ojo, creando un campo de visión tridimensional y nítido como el cristal. La percepción espacial mejora la orientación en el campo quirúrgico y permite trabajar sin fatiga incluso en las estructuras más delicadas. Para mantener la imagen óptima en todo momento, es necesario ajustar continuamente y con gran precisión el zoom, el enfoque y la compensación de paralaje. El enfoque automático resulta especialmente exigente: dado que el microscopio se mueve con la cabeza del cirujano, el enfoque debe adaptarse constantemente.

Estas tareas las realizan los micromotores paso a paso de FAULHABER. Para el ajuste del enfoque se utiliza el modelo AM1020, con un diámetro de tan solo diez milímetros, mientras que el AM0820, de tan solo ocho milímetros de diámetro, controla la función de zoom. Estos accionamientos compactos permiten un diseño portátil y simplifican la implementación de funciones optomecánicas complejas. Los sistemas ópticos de este tamaño plantean los requisitos más exigentes en cuanto a precisión de posicionamiento. El enfoque y el zoom deben ajustarse con alta resolución, sin holgura ni vibraciones, para garantizar una imagen estable y nítidísima en todo momento. La ejecución precisa de los movimientos más pequeños convierte a los motores paso a paso de FAULHABER en un componente esencial de los microscopios quirúrgicos modernos y ayuda a los médicos a mantener una visión general incluso en las condiciones más exigentes.

Conjunto de cabezales de microscopio quirúrgico con motores paso a paso para trabajar con estructuras microscópicas
FAULHABER AM: una tecnología, tres misiones
Tres aplicaciones con retos específicos en las que los motores paso a paso bifásicos de la familia AM de FAULHABER demuestran sus puntos fuertes. Los impulsos eléctricos se convierten directamente en movimientos definidos con precisión, lo que permite controlar incluso los recorridos de ajuste más pequeños. Ya sea para posicionar con precisión las agujas de los instrumentos en el Bugatti Tourbillon, compensar térmicamente un sismómetro marciano de alta sensibilidad o permitir un ajuste del enfoque y el zoom sin holgura ni vibraciones en un microscopio quirúrgico, en los tres casos un motor paso a paso de la serie AM garantiza un movimiento de alta precisión y un posicionamiento exacto.

Más allá de la precisión, los motores impresionan por su elevado par de retención, su extraordinaria densidad de potencia y su bajo consumo energético. Esto los convierte en la opción ideal para aplicaciones en las que la eficiencia energética y la fiabilidad son decisivas. Otra ventaja es su capacidad para mantener posiciones de forma segura sin necesidad de una fuente de alimentación permanente, un beneficio clave para los sistemas móviles o alimentados por batería.

Los motores paso a paso de la serie AM también deben su versatilidad a un diseño centrado en la dinámica y la durabilidad. Los imanes de NdFeB de alta calidad, con una excelente resistencia a la temperatura, permiten una aceleración de hasta 1.200 revoluciones por minuto en un solo paso, sin sobreimpulso. Al mismo tiempo, los motores están diseñados para un funcionamiento continuo en condiciones exigentes. Gracias a los materiales seleccionados y a los lubricantes especiales resistentes a la temperatura y al envejecimiento, soportan de forma fiable días de funcionamiento continuo a temperaturas elevadas sin comprometer la eficiencia ni la vida útil.

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