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hyProFGAEntwicklung und Produktion hybrider Produkte mit Formgedächtnisaktorik
FormgedächtnislegierungenEigenschaften, Stand der Forschung, Kompetenzen und Ausblick
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Agenda
Was sind Formgedächtnislegierungen (FGL)?I
Welches Einsatzpotential besitzen FGL?III
Welche Eigenschaften besitzen FGL?II
Wie ist der Stand der Forschung?IV
Mit welchen Dienstleistungen können wir Sie optimal unterstützen?V
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Was sind Formgedächtnislegierungen (FGL)?
Aktivierung durch elektrischen Strom oder Wärme
Aktorelemente Thermisch sensitiv Interne Sensorfunktionen
Aktivierung durch mechanische Last, bei konstanter Temperatur
(Pseudo-)elastische Elemente Mechanischer Effekt Interne Sensorfunktionen
Thermischer Effekt Pseudoelastischer Effekt
Für Aktorsysteme nutzbare Formgedächtniseffekte
Formgedächtnislegierungen besitzen die Fähigkeit eine zuvor eingeprägte beliebige Form durch Energiezufuhr einzunehmen.
Dieser Effekt basiert auf der diffusionslosen, hysteresebehafteten Phasenumwandlung von der Tieftemperaturphase (Martensit) in die Hochtemperaturphase (Austenit).
Der Effekt wird thermisch aktiviert, ist reversibel und zeitunabhängig, da eine Verzerrung des Atomgitters und keine Atomwanderung erfolgt.
Grundlagen der Formgedächtnislegierungen
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Was sind Formgedächtnislegierungen (FGL)?
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Temperatur
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Mechanische Spannung
Extrinsischer Zweiweg-Aktoreffekt
Der elektrische Widerstand von FGL ändert sich mit der Umwandlung.Dies kann als Sensorgröße genutzt werden.
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Welche Eigenschaften besitzen FGL?
Eigenschaften von FG-Aktoren
Große Arbeitsleistung Verschiedene Bewegungsarten
durchführbar Potential zur Standardisierung und
Funktionsintegration Leicht miniaturisierbar Reinraum tauglich Hohe elektromagnetische Verträglichkeit Einfacher und kompakter Aufbau Geringer Bauraumbedarf Geringes Gewicht Keine bewegten Teile Geringe elektrische Betriebsspannung Geräuschlos Kein magnetisches Feld Korrosionsbeständig
Vorteile von Formgedächtnislegierungen
Problem der Reproduzierbarkeit und der Qualitätsstandards industriell hergestellter FG-Halbzeuge müssen gelöst werden.
Funktionelle Materialermüdung kann das Aktorverhalten beeinflussen
Bisher sehr geringe Bekanntheit und Akzeptanz der Technologie
Geringere Dynamik des FG-Aktors aufgrund des Abkühlverhaltens
Für bestimmte Anwendungen zu niedrige Umwandlungs- und Einsatztemperaturen
Schwankung der Materialeigenschaften und fehlende Normung der Produktionsprozesse
Hindernisse von Formgedächtnislegierungen
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Welche Eigenschaften besitzen FGL?
Eigenschaften von FG-Aktoren
FG-Akto
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volumenspezifisches Arbeitsvermögen [J/d m3]
FG-Aktor
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Wie ist der Stand der Forschung?
FGL-Aktorbeispiele
Ventile mit FGL-Aktoren
Haptisches-Warnsystem (Abstandswarnung und Spurwechsel)
Unkonventionelle Antriebe
Standardisierte FG-Stackaktoren als Antriebselemente
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Welches Einsatzpotential besitzen FGL?
Durch ihr hohe volumenspezifische Arbeitsvermögen, großen Stellwege/ -kräfte und vorteilhaften Eigen-schaften stellen FG-Aktoren Alternativen zu konventionellen Aktoren da. FG-Aktoren eignen sich für vielfältige Lösungen u.a. in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Maschinen- und Anlagenbau.
Aktor Elastisches Element
Einsatzpotentiale von FGL
Thermische Ventile Elektrische Ventile Mikro- / Feinaktoren Schließsysteme Entriegelungen Sicherheitssysteme Vorschubantriebe Orthesen /
Prothesen Aktoren für Optiken
Sensor
Elastische Sensorelemente
Eingebettete Sensoren
Thermische Schaltsensoren
Kraft- / Dehnungssensoren
Dämpfungselement
Passive Dämpfungselemente
Maschinenbetten Maschinenfüße Dämpfung in
spanender Bearbeitung
Kompensation von Setzungs-erscheinungen
Federdrähte mit 8% reversible Dehnung
Federn mit 100% reversible Dehnung
Federn mit integriertem Dehnungssensor
Adaptive Federn (Verstellung der Steifigkeit)
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Mit welchen Dienstleistungen können wir Sie optimal unterstützen?
Markt-, Trend- und Patentanalysen
Erstellung von Machbarkeitsstudien
System-Integration von Formgedächtnislegierungen
Konzeptentwicklung und Gestaltung von neuen Produkten
Wissensmanagement für Formgedächtnislegierungen
Experimentelle Untersuchungen/ Materialtests
Simulation (FEM, Matlab Simulink)
Unsere Dienstleistungen im Bereich Formgedächtnislegierungen
Gerne Beraten wir Sie hinsichtlich der Einsatzpotentiale in Ihrem Unternehmen und unterstützen Sie bei der Entwicklung und Umsetzung.
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Mit welchen Dienstleistungen können wir Sie optimal unterstützen?
Seit dem Jahr 2000 tiefgreifende Kompetenz an der RUB im Bereich FGL durch Sonderforschungsbereich SFB 459 (mit ca. 100 Mitarbeitern und 500 Veröffentlichungen sowie über 40 Dissertationen)
LPS ist seit 2004 im Bereich Formgedächtnistechnik tätig. Derzeit 6 Mitarbeiter im Bereich FGL tätig. Koordination von hyProFGA (FGL-Industrieprojekt) mit
insgesamt 15 Mitarbeitern Industrienahe Forschung und Produktentwicklungserfahrung
im Bereich Formgedächtnislegierungen
Wir sind Ihr Partner im Bereich FGL
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Gebäude IC 02 / 677Universitätsstraße 15044801 Bochum
Lehrstuhl für ProduktionssystemeRuhr-Universität Bochum
Kontakt
Benjamin Fleczok, M.Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter+49 (234) 32 [email protected]
Christian Rathmann, M.Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter+49 (234) 32 [email protected]
Dipl. -Ing. Dennis OtibarWissenschaftlicher Mitarbeiter+49 (234) 32 [email protected]