Das
dynamische Verhalten von Aktoren aus einer
Formgedächtnislegierung (FGL), gekennzeichnet durch das
Geschwindigkeitsprofil der Stellbewegungen während der
Aufheiz- und Abkühlvorgänge, kann gegenwärtig nur
unzureichend applikationsspezifisch beschrieben werden.
Kenntnisse zum Aktivierungsverhalten von FG-Werkstoffen
stellen jedoch eine wichtige Grundlage für die
Charakterisierung der Dynamik und die konstruktive
Auslegung von FG-Aktoren und -Aktorsystemen dar und
haben damit entscheidenden Einfluss auf deren
industrielle Verwertbarkeit. In der vorangegangenen
Förderphase wurde ein erstes numerisches Modell für das
Aktivierungsverhalten von Formgedächtnisdrähten
entwickelt, welches geeignet ist, das zeitliche
Verhaltens von FG-Drahtaktoren beim Zweiweg-Effekt im
System zu simulieren. Die Ergebnisse konnten an einem
Versuchsstand validiert werden, welcher es erlaubt, den
FG-Aktor durch Nutzung des Ohmschen Widerstandes (Joulsche
Wärme) unter unterschiedliche Bestromungsformen mit
konstanten (I=konst.) aber auch zeitlich veränderlichen
Stromprofilen (I=f(t)) aufzuheizen. Zudem ist im
Versuchsaufbau die Applizierung einer konstanten
Rückstellmasse oder einer Rückstellfeder realisiert.
Ziel des aktuellen Projektes ist der Ausbau des
Versuchsstands, um das Aktorverhalten anwendungsnäher
analysieren und weitere Aktorbauformen untersuchen zu
können, speziell FG-Federaktoren und
FG-Dünnschichtaktorik. Neben der experimentellen Analyse
erfolgt eine energetische Betrachtung der veränderten
Aktorsysteme, um, abhängig von der anliegenden Last und
der Aktorbauform, Aussagen über das
Aktivierungsverhalten ableiten und in das
Simulationsmodell übernehmen zu können. Weitergehend
soll das Modell durch partielle Hysteresemodelle,
nichtlineare Lastprofile und Degressionsverläufe
erweitert werden.
In der aktuellen Projektphase wird ein Computerwerkzeug
zur Gestaltung und Auslegung eines FG-Aktorsystems
entwickelt. Basierend auf dem bestehenden
Simulationsmodell für das Zeitverhalten eines FG-Aktors
soll das Tool in der Lage sein, automatisiert die
Auswahl eines geeigneten Aktorsystems zu treffen. Die
Einsetzbarkeit soll an einfachen Beispielanwendungen,
dem weiterzuentwickelnden dynamischen Bewegungssystem
und einer Mikroanwendung mit FG-Dünnschichtaktorik
bestätigt werden.
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