Por delante del estado de la técnica: folios de calefacción transparentes del socio tecnológico KUNDISCH
Bünde/Villingen-Schwenningen, 4 de octubre de 2023. Casi invisibles, pero altamente efectivas. Los sistemas de calefacción transparentes pueden solucionar problemas en numerosos campos de aplicación. La industria del automóvil asume un papel pionero en este campo: por ejemplo, en los faros y los retrovisores calefactados. Mediante su incorporación a estos componentes, los sistemas de calefacción transparentes permiten a los sensores de automatización crear una cartografía precisa en 3D, con independencia de las condiciones climáticas. Desde la introducción de esta técnica se han multiplicado los campos de aplicación de las calefacciones transparentes. El fabricante de teclados de membrana y sistemas de mando táctiles KUNDISCH GmbH & Co. KG en Villingen-Schwenningen (Alemania) recurre a una tecnología especial en sus folios térmicos.
Las cámaras ópticas y otros sensores tienen que soportar con frecuencia condiciones adversas en sus campos de aplicación, desde los climas extremos durante el uso a la intemperie hasta las oscilaciones en la temperatura en un terrario. Para que estas cámaras puedan cumplir su cometido, es preciso mantener el campo visual siempre exento de hielo y de agua de condensación. Los climas extremos o las variaciones de la temperatura pueden constituir un auténtico problema y poner en peligro la funcionalidad de los equipos. La solución es el empleo de sistemas de calefacción transparentes. Estos elementos protegen el campo visual y los sensores de las influencias externas y aseguran al mismo tiempo la máxima transparencia.
Smart Heating: un importante campo de trabajo para KUNDISCH
El fabricante de teclados de membrana y sistemas de mando táctiles KUNDISCH desarrolla desde hace muchos años soluciones en torno a los equipos electrónicos transparentes. KUNDISCH ha registrado un incremento importante de la demanda en uno de los campos de aplicación de los sistemas electrónicos transparentes: la calefacción inteligente o Smart Heating mediante folios de calefacción transparentes. Esto no resulta sorprendente para Sebastian Gepp, jefe de desarrollo de equipos electrónicos impresos en KUNDISCH. En su opinión, los folios de calefacción basados en circuitos electrónicos transparentes brindan numerosas ventajas. Una característica exclusiva de los folios de calefacción transparentes en comparación con los sistemas de calefacción convencionales es el calentamiento rápido. «Por poner un ejemplo: con ayuda de un folio de calefacción es posible calentar una luna de cristal en unos pocos segundos hasta una temperatura de 60 grados centígrados. Los sistemas convencionales de calefacción suelen operar con ventiladores y filamentos, y calientan sobre todo el aire del entorno. Es decir, el proceso dura mucho más tiempo y requiere mucha más energía.»
La tecnología de malla metálica
El desafío que debe afrontarse en la fabricación de los folios de calefacción transparentes consiste en utilizar un material que posea suficiente conductividad y que sea transparente. KUNDISCH recurre para ello a la tecnología de malla metálica o Metal-Mesh, que satisface exactamente estos requisitos. Mediante esta tecnología se fabrican folios homogéneos transparentes, conductores de la electricidad, en forma de capas impresas. Estos folios pueden utilizarse como calefacción en superficies transparentes. Para ello, KUNDISCH imprime generalmente dos conducciones de plata en el folio. Estas conducciones conducen la corriente eléctrica al folio. Entre las dos conducciones de plata impresas existe un recubrimiento, formado por una mezcla de cobre y carbono, que presenta una gran conductividad y es altamente transparente. «Es algo así como colocar alambres de cobre ultrafinos sobre el folio. Para poder distinguir estos alambres a simple vista es necesario tener cierta destreza», explica Sebastian Gepp.
» Este es el secreto de la nueva tecnología. A diferencia de otras soluciones técnicas, el material de espesor mínimo y casi invisible permite alcanzar valores de resistencia mucho menores. Gracias a ello, los usuarios disponen de la misma potencia de calefacción con menos intensidad eléctrica. «
–Sebastian Gepp, Director de Desarrollo de Electrónica Impresa de KUNDISCH
Otra ventaja de la tecnología es la posibilidad de estructurar el material de acuerdo con las especificaciones del cliente, adaptando la técnica de impresión. Y es que no siempre es idónea una superficie rectangular con recubrimiento para lograr la potencia calorífica deseada a partir de parámetros eléctricos prescritos. KUNDISCH puede utilizar su tecnología para adaptar con precisión los productos a cada aplicación.
El folio térmico eléctrico transparente suele integrarse normalmente mediante disposición en «sándwich» de un material conductor de la electricidad entre capas de cristal o de plástico transparente, tradicionalmente policarbonato o metacrilato.
La ventaja de este método se pone sobre todo de manifiesto si es necesario fabricar folios térmicos transparentes para elementos de gran superficie, como puede ser el parabrisas de un automóvil. El estado actual de la técnica para parabrisas calefactables es el tendido de alambres con ayuda de robots. Un robot tiende alambres ultrafinos con una separación de pocos centímetros, recorriendo para ello cada posición de la luna. Este procedimiento precisa mucho más tiempo que la tecnología de malla metálica utilizada por KUNDISCH, explica Sebastian Gepp. KUNDISCH es capaz de imprimir con gran homogeneidad y en cuestión de segundos un metro cuadrado de calefacción, una operación para la que un robot precisa varios minutos. «Es decir, podemos alcanzar una productividad mucho mayor que la que permite el estado actual de la técnica.»
Los sistemas de calefacción transparentes se utilizan en diversas variantes técnicas desde hace mucho tiempo. No obstante, el material utilizado por KUNDISCH, que constituye la base del innovador procedimiento, está disponible en el mercado desde hace pocos años. «Durante mucho tiempo hubo problemas de aprovisionamiento. Por ese motivo, en el pasado fue necesario recurrir a tecnologías alternativas para el Smart Heating, como el uso de alambres o revestimientos ITO de óxido de indio y estaño», afirma Sebastian Gepp.
La solución para variados problemas en muchos campos de aplicación
El sector que ha impulsado de forma decisiva esta tecnología es la industria del automóvil. Los folios térmicos no son solo transparentes a la vista, sino también para los sistemas láser y de radar. Es decir, los folios térmicos transparentes son la clave del funcionamiento impecable de los dispositivos de medición de la distancia en vehículos, incluso si el resto del automóvil está recubierto de hielo. Lo mismo puede decirse de los robots que descargan camiones, de carretillas elevadoras no tripuladas o de vehículos agrícolas autónomos. Los sectores que trabajan con un alto grado de automatización son los que más se benefician de las calefacciones transparentes.
También existen campos de aplicación en la medicina. Por ejemplo, en las incubadoras para recién nacidos. Además, las calefacciones de este tipo pueden incorporarse en los displays de distintos dispositivos, como en lectores de E-Paper. Pero los folios térmicos transparentes solucionan también problemas en otros sectores, comenta Sebastian Gepp, y menciona un ejemplo muy concreto y extremo: «Entre nuestros clientes se encuentran también fabricantes de productos alimenticios que comercializan su surtido en lugares de climas especiales, como en la Antártida. Dado que ya no está permitido utilizar bombillas incandescentes, que desarrollan calor y pueden evitar que se congelen los dispositivos, es habitual que las lámparas se congelen bajo a esta baja temperatura. Como consecuencia, el brillo de la lámpara es insuficiente.» Los folios térmicos transparentes evitan este fenómeno.
