Сенсорная технология заменяет кнопки элегантными невидимыми панелями управления
Потребительские товары становятся интеллектуальными, подключенными к информационной сети и сенсорными, и вскоре многие знакомые поверхности, от подлокотников автомобилей до замков входных дверей, станут такими же благодаря технологии влитой конструкционной электроники (IMSE, injection molded structural electronics). Технология IMSE позволяет встраивать электронные схемы и функциональные возможности непосредственно в тело изделия, которые становятся гладкими и элегантными, без механических кнопкок и переключателей.
Домовладельцы скоро смогут оборудовать входные двери умными замками, открывающимися одним касанием PassiveBolt. Эта компания, базирующаяся в Анн-Арборе, штат Мичиган, использовала применяемоую в автомобилестроении технологию, чтобы заменить открывающиеся ключом замки с засовом на устройство, активируемое касанием. Компания получила приз за инновации Consumer Electronics Show (CES) 2020 Innovation Award в категории «Умный дом» за качество проектирования и дизайна, и на рынок в этом году поступит замок Shepherd Lock от компании PassiveBolt.
Этот элегантный и простой дизайн стал возможен благодаря технологии влитой электроники (IME, In-Mold Electronics), разработанной компанией TactoTek из Оулу, Финляндия. TaktoTek дала своей технологии IME имя IMSE (Injection Molded Structural Electronics), и она позволяет добавлять электронику в места, недоступные для традиционной электроники, запечатывая функциональные элементы в тонкий пластик, прессованный методом литьевого формования, который реагирует на прикосновения. В результате получаются гладкие, элегантные "умные" поверхности, электроника в которых не боится вибрации, пыли и влаги, со значительным уменьшением толщины и веса.
«Единственный способом получить такую монолитную конструкцию является встраивание сенсорного датчика и светодиодов обратной связи в поверхность корпуса», - говорит Кабир Майга (Kabir Maiga), соучредитель PassiveBolt. «IMSE - это решение, которое открывает возможность воспользоваться таким конструктивным решением.»
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ С IMSE
Всем, кто когда-нибудь пытался очистить кнопки управления свеклоподъемниками на двери автомобиля от крошек детского печенья, известны недостатки традиционных механических средств управления. Конструкторы их тоже не любят, потому что они разбивают и визуально загромождают места, которые должны быть гладкими и изящными. Технология IMSE позволяет устранить накопители крошек и места где спотыкается взгляд, скрывая сенсорные элементы под тонкой гладкой поверхностью. Это превращает обшивку дверей автомобиля, фальш-панели и другие места, которые когда-то были слишком тонкими для традиционной электроники, в красивые поверхности, становящиеся при прикосновении элементами управления освещением и другими функциями.
«Детали IMSE являются интеллектуальными литыми структурами, в которых электроника является частью тела самой детали», - говорит Дэйв Райс, старший вице-президент по маркетингу компании TactoTek. «Обычно они имеют толщину от 2 до 3,5 миллиметров и формируются в единую трехмерную деталь методом литья под давлением».
IMSE позволяет таким производителям, как PassiveBolt, создавать ранее невозможные инновационные продукты, в которых сочетаются стиль и функциональность.
«IMSE позволяет упростить мехатронную конструкцию», - говорит Майга из PassiveBolt. «Это дает возможность объединить электронные и механические части в единую деталь, значительно упрощая сборку механических частей, сокращая количество деталей, которые требуется производить, и открывая больше возможностей для проектирования.»
ВНЕДРЕНИЕ IME В ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО
После нескольких лет разработки технологии IME (это общий промышленный термин для интеграции электронных схем с помощью термоформования или литья) наконец-то находит свое применение в потребительских товарах, бытовой технике и автомобилях.
«Способность разрабатывать, производить или использовать компоненты, изготовленные методом IME, станет стратегическим ноу-хау и компетенцией для многих компаний по всему миру», - заявляет британская исследовательская компания IDTechEx в своем отчете за 2019 год «In-Mold Electronics 2019-2029: Технологии, прогнозы рынка, игроки».
«Для успеха на рынке технология IMSE должна стать предсказуемой, надежной и экономичной», - говорит Райс. «Но для ее применения требуются глубокие знания о материалах и электронных компонентах, используемых в деталях IMSE, и об их взаимодействии во время производственных процессов IMSE, а также о правилах проектирования».
По его словам, чтобы помочь, в TactoTek разработано предложение под названием IMSE Builder. «С помощью испытаний и анализов мы создаем и документируем проверенные правила проектирования, материалы и компоненты, средства управления производственным процессом, методы тестирования и обеспечения качества», - говорит Райс. «TactoTek предоставляет лицензии на патенты и производственные секреты другим изготовителям для серийного производства деталей IMSE. Мы помогаем им узнать, что становится возможным с технологией IMSE, а они используют свои конструкторские замыслы и возможности, чтобы превратить их в реальность».
ПРИМЕНЕНИЕ РАСШИРЯЕТСЯ
Производители и конструкторы оборудования начинают использовать технологию TactoTek для разработки новых инновационных продуктов и высококачественных специализированных устройств взаимодействия с пользователем.
«Основными вариантами использования для наших клиентов являются панели управления: сенсорные кнопки, линейные и круговые ползунки, датчики приближения для «пробуждения» устройств, источники света для подсветки значков, отображения состояния или для стилизации», - говорит Райс. «Такие интерфейсы для взаимодействии человека с машиной становятся очень популярными, от кофеварок до посудомоечных машин, от промышленных элементов управления до верхних панелей управления в автомобилях».
Например, финский производитель спортивных часов Suunto, использует технологию IMSE компании TactoTek в своем трекере активности Movesense - датчике диаметром 36,576 мм и весом 9,92 г, который можно встраивать в одежду, обувь, спортивный инвентарь и даже в собачьи ошейники для отслеживания движения. Suunto выбрала IMSE за тонкую структуру, долговечность и экономичность.
«Компания Suunto указала, что деталь должна выдерживать 10 000 циклов изгиба, а на нашей испытательной установке деталь сломалась после того, как выдержала более 70 000 циклов, и после 50 циклов в стиральной машине», - говорит Райс. «Это показывает, как креативно инженеры используют технологию.»
Вскоре заказчик TactoTek из автомобильной промышленности представит деталь IMSE, предназначенную для миллионов автомобилей. «Этот вариант использования и некоторые другие, сильно отличающиеся от него, вероятно, будут использоваться в серийных автомобилях в ближайшие два-три года», - говорит Райс. «Подавляющее большинство таких решений реализуют интерфейсы для взаимодействии человека с машиной, с подсветкой в зависимости от состояния устройства и стилизацией, емкостные сенсорные элементы управления, электронные схемы и в некоторых случаях - печатные антенны для связи.»
ВДОХНОВЛЯЮЩЕЕ БУДУЩЕЕ
Ожидайте больше деталей IMSE в ближайшем будущем. Разработчики САПР начали встраивать поддержку этой технологии в свое программное обеспечение, помогая конструкторам и инженерам включать IMSE в свои продукты и знакомя их с этой технологией.
Технология IMSE оживляет поверхности с помощью емкостных сенсорных элементов управления и позволяет организовать подсветку на "деревянной" поверхности. (Рисунок © TaktoTec)
Компания PassiveBolt, например, продолжает изучать, как технология IMSE может помочь ей привнести что-то совершенно новое на рынок умного дома и стать отличительной особенностью ее продуктов.
«IMSE позволяет нам легко настраивать интеллектуальную поверхность под брендинг наших клиентов без какой-либо смены инструментов, что экономит время и деньги», - говорит Майга. «Мы также планируем использовать дизайн интеллектуальных поверхностей в нескольких будущих продуктах. IMSE упрощает конструкцию и улучшает взаимодействие с пользователем.»
