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Diseñar un smartphone plegable es un desafío titánico: nos lo explican los ingenieros de los Galaxy Z de Samsung

La complejidad de un smartphone si nos ceñimos a sus componentes electrónicos es equiparable a la de un ordenador. Y es que la arquitectura de ambos dispositivos es esencialmente idéntica más allá de la evidente miniaturización a la que están sometidos los teléfonos móviles.

De hecho, el mínimo espacio disponible en el interior de uno de estos terminales contribuye a ponérselo aún más difícil a los ingenieros involucrados en su diseño por una razón: deben ingeniárselas para garantizar que ningún componente electrónico superará su umbral máximo de temperatura.

No obstante, el desafío que representa introducir varios circuitos integrados que tienen una capacidad de disipación de energía térmica importante en un recinto con un volumen muy reducido es solo uno de los ingredientes de la receta. Si además es necesario poner a punto un teléfono móvil plegable la envergadura de los retos que es necesario resolver intimida.

El diseño mecánico de los móviles plegables es una pequeña proeza

Jinhwanjeong

La ejecución de la mecánica de un smartphone plantea desafíos que no es fácil resolver, especialmente si es necesario garantizar su integridad cuando se ve sometido a la energía de un impacto o a la acción de agentes externos que pueden dañar los delicados componentes electrónicos alojados en su interior.

Sorprendentemente aún es posible rizar más el rizo. Y es que el diseño de un smartphone plegable obliga a los ingenieros que deben resolverlo a enfrentarse a desafíos que no están presentes en un teléfono móvil convencional.

Los usuarios esperamos que un móvil plegable nos dure tanto como un smartphone convencional. Y las marcas conocen nuestras expectativas

Minsujung

A los usuarios nos preocupa que la necesaria presencia de dos elementos críticos como lo son la bisagra y el panel OLED flexible condicione la vida útil de un dispositivo que actualmente tiene un precio elevado. En este contexto es razonable aceptar que los usuarios esperamos que un móvil plegable nos dure tanto como un smartphone convencional. Y las marcas conocen nuestras expectativas.

No se trata solo de una intuición. Hemos tenido la oportunidad de hablar con dos de los ingenieros de Samsung responsables del diseño mecánico de los smartphones plegables de esta compañía, y nos lo han confirmado.

Jinhwan Jeong es un ingeniero de materiales especializado en el diseño de nuevas aleaciones que puedan ser utilizadas en la fabricación de los teléfonos móviles de la familia Galaxy.

Y Minsu Jung es el ingeniero mecánico responsable del diseño estructural de los Galaxy Z Fold3 y Flip3. Lo que nos han contado es interesantísimo y refleja con claridad los enormes desafíos que conlleva la puesta a punto de un smartphone plegable.

Primer reto: la elección del material para la estructura interna, los marcos y la bisagra

La mayor parte de los fabricantes de teléfonos móviles recurre al aluminio para poner a punto la estructura interna y los marcos de sus dispositivos, pero hay muchos tipos de aluminio distintos.

Cada aleación de aluminio tiene unas propiedades mecánicas diferentes que pueden llegar a condicionar profundamente no solo la rigidez estructural del teléfono móvil, sino también su capacidad de absorber la energía de los impactos y de resistir la acción de los agentes externos abrasivos, como la arena o el cemento, con los que un terminal puede entrar en contacto durante su vida útil.

Durante nuestra conversación Jinhwan Jeong nos explicó que el equipo que lidera ha elaborado una nueva aleación de aluminio conocida como Armor Aluminum y utilizada por primera vez por Samsung en la fabricación de los smartphones plegables Galaxy Z Fold3 y Flip3 (aunque posteriormente ha sido empleada también en los Galaxy S22).

Según Samsung el Armor Aluminum es un 10% más resistente y rígido que el aluminio de la serie 7000 utilizado en los otros smartphones prémium

Este material ha sido patentado por esta compañía y, como cabía prever, no conocemos su composición exacta. Lo que sí sabemos es que según Samsung es un 10% más resistente y rígido que el aluminio de alta calidad empleado habitualmente en la fabricación de los teléfonos móviles prémium, conocido como aluminio de la serie 7000.

La bisagra de los Galaxy Z Fold3 y Flip3 es el elemento estructural más complejo desde un punto de vista mecánico de estos smartphones plegables, y, como podemos intuir, está fabricada en Armor Aluminum. No obstante, este no es el único componente que está siendo producido empleando este material; la estructura interna y los marcos de estos teléfonos móviles también lo utilizan.

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Este despiece del Galaxy Z Fold3 de Samsung nos invita a intuir la complejidad de la bisagra desde un punto de vista mecánico. Según sus diseñadores este smartphone plegable es más resistente y duradero que sus predecesores.

Y lo hacen porque esta aleación, de nuevo según Samsung, incrementa la integridad estructural del dispositivo y su capacidad de absorción de la energía de los impactos. De hecho, la rigidez y la resistencia de estos tres elementos (la bisagra, la estructura interna y los marcos) condicionan profundamente la durabilidad de los smartphones plegables.

La razón por la que lo hacen consiste en que también actúan de forma indirecta reduciendo el estrés mecánico que deben soportar otros elementos del teléfono móvil, como, por ejemplo, el panel utilizado en la pantalla, la cobertura de vidrio que lo protege, e, incluso, el vidrio Gorilla Glass que buena parte de los móviles de gama alta emplea como recubrimiento externo.

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La bisagra de los Galaxy Z Fold3 y Flip3 es el elemento estructural más complejo desde un punto de vista mecánico de estos smartphones plegables, y, como podemos intuir, está fabricada en Armor Aluminum.

No obstante, esto no es todo. La utilización en la fabricación de la estructura interna y los marcos de una aleación de aluminio más rígida y resistente permite que estos últimos sean más finos. De esta forma, de propina, el material Armor Aluminum tiene el potencial añadido de permitir a los ingenieros de Samsung idear teléfonos móviles un poco más finos y ligeros siempre que, eso sí, su volumen interior permita la instalación de los componentes electrónicos y su correcta refrigeración.

Segundo reto: conseguir que sea resistente al agua (aunque aún no lo es al polvo)

Ya no hay vuelta atrás. Cuando pruebas un smartphone diseñado para resistir estoicamente no solo salpicaduras, sino, incluso, pequeños chapuzones accidentales, es muy difícil renunciar a esta prestación. Implementar un nivel de protección IP67 u otro similar en un smartphone convencional es difícil, pero en un móvil plegable lo es aún mucho más.

Minsu Jung nos ha explicado que lo primero que hacen él y su equipo cuando se enfrentan a la puesta a punto del diseño mecánico de un nuevo terminal que debe ser resistente al agua (los Galaxy Z Fold3 y Flip3 lo son) es identificar aquellos puntos por los que este agente externo puede acceder al interior del teléfono móvil.

El elemento más vulnerable de un smartphone plegable es la bisagra, pero, al igual que durante la fase de diseño mecánico de un terminal convencional, también es necesario proteger otras zonas sensibles al agua. El equipo que lidera Jung presta mucha atención a los puntos de contacto entre la pantalla y los marcos, así como a los conectores y los botones integrados en el teléfono móvil.

Una de las propiedades de esta cinta impermeabilizante a las que los ingenieros de Samsung prestan más atención es su fuerza de adhesión

Uno de los elementos más importantes de cuantos participan en el sellado de un smartphone es una cinta adhesiva flexible e impermeable que permite a los ingenieros de Samsung proteger aquellos componentes del móvil que podrían degradarse si entrasen en contacto directo con el agua. Se emplea para impermeabilizar, entre otros elementos, las regiones más sensibles del panel AMOLED.

Una de las propiedades de esta cinta impermeabilizante a las que los ingenieros de Samsung prestan más atención es su fuerza de adhesión. Y es que además de ser flexible debe quedar fijada en la zona apropiada y no desplazarse si el agua penetra en el interior del móvil y entra en contacto con ella. Si su fuerza de adhesión no fuese la adecuada esta cinta podría desplazarse y dejar de proteger aquel componente electrónico cuya integridad debe preservar.

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La bisagra de los Galaxy Z Fold3 y Flip3 incorpora un lubricante que no solo se responsabiliza de minimizar la fricción entre las partes móviles de este componente; también es resistente al agua.

Otro elemento que también juega un rol crítico a la hora de hacer posible la convivencia de la bisagra y el agua es el lubricante que se responsabiliza de minimizar la fricción entre las partes móviles de este componente. El que Samsung ha empleado en los Galaxy Z Fold3 y Flip3 no solo lubrica; también es resistente al agua, por lo que no pierde sus propiedades al entrar en contacto con este fluido. Y, de propina, protege los componentes que recubre.

El equipo de Minsu Jung ha puesto a punto una placa de circuito impreso flexible que se encarga de transportar las señales eléctricas a través de la bisagra

Por otro lado, el sustrato flexible utilizado como soporte estructural de la matriz OLED no es el único elemento dúctil de los móviles plegables al que merece la pena que prestemos atención. Y es que el equipo de Minsu Jung ha puesto a punto una placa de circuito impreso flexible que se encarga de transportar las señales eléctricas a través de la bisagra desde una sección del smartphone hasta la otra.

Todo lo que hemos visto hasta ahora refleja con claridad la sofisticación que está inevitablemente ligada a la bisagra de los teléfonos móviles plegables, pero todavía nos queda indagar en un elemento más de este importantísimo componente. Cuando desplegamos un smartphone una porción de la bisagra queda oculta debajo del recinto del terminal, lo que ha obligado a los ingenieros de Samsung a dejar un pequeño hueco en la superficie del móvil bajo el que se desliza la bisagra.

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Los ingenieros de Samsung han instalado en el interior de la bisagra y junto a la zona por la que se puede filtrar el agua unos diminutos cepillos con forma de escobillas que impiden su entrada.

El problema es que el agua se cuela con facilidad en cualquier hueco por pequeño que sea, pero estos técnicos se las han ingeniado para evitar que este agente externo acabe dañando la bisagra. Lo que han hecho es muy ocurrente: han instalado en el interior de la bisagra y junto a la zona por la que se puede filtrar el agua unos diminutos cepillos con forma de escobillas que impiden su entrada.

Los filamentos de la fibra de nailon son elásticos y extraordinariamente resistentes

Puede parecer una solución muy simple, pero no lo es. Y no lo es debido a que el material textil empleado en la fabricación de estas estructuras fibrosas debe ser elástico, pero no puede degradarse cuando cambia de forma muchas veces. Esta característica obligó a estos ingenieros a descartar la fibra de carbono.

Después probaron a utilizar fibras de tereftalato de polietileno (se conocen como PET por su acrónimo en inglés), y tampoco sirvieron debido a que se deformaban. El material por el que finalmente se decantaron es la fibra de nailon. Y eligieron esta poliamida sintética por una razón: sus filamentos son elásticos, pero también extraordinariamente resistentes.

Los Galaxy Z Fold3 y Flip3 pueden soportar más de 200 000 aperturas (según Samsung)

Samsung asegura que las últimas revisiones de sus smartphones plegables son las más robustas y duraderas. De hecho, de acuerdo con sus pruebas el panel AMOLED y la bisagra de los Galaxy Z Fold3 y Flip3 están diseñados para soportar impertérritos más de 200 000 aperturas. Esta cifra es equiparable a abrir y cerrar el teléfono móvil 100 veces al día durante cinco años. No suena nada mal.

La certificación IPX8 es bienvenida, pero aún tienen una deuda pendiente: no son resistentes al polvo

Durante nuestra conversación con ellos los ingenieros de Samsung se esforzaron para transmitirnos confianza porque son conscientes de que a los usuarios nos preocupa la longevidad de los smartphones plegables. No son precisamente baratos y es importante que nos propongan una vida útil equiparable a la de cualquier otro teléfono móvil.

En este contexto no cabe duda de que es una buena noticia que estos terminales tengan certificación IPX8. Su diseño mecánico no solo les permite soportar salpicaduras; también podemos sumergirlos en agua dulce y a no más de 1,5 metros de profundidad durante un máximo de 30 minutos. Aun así, tienen una deuda pendiente: no son resistentes al polvo. Confiemos en que los técnicos de Samsung consigan refinarlos lo suficiente para que las próximas revisiones del Fold3 y el Flip3 sí lo sean.

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