hyProFGA Entwicklung und Produktion hybrider Produkte mit Formgedächtnisaktorik Formgedächtnislegierungen Eigenschaften, Stand der Forschung, Kompetenzen und Ausblick

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

Was sind Formgedächtnislegierungen (FGL)? Grundlagen der Formgedächtnislegierungen 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. Für Aktorsysteme nutzbare Formgedächtniseffekte Thermischer Effekt Pseudoelastischer Effekt 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

Elektrischer Widerstand Was sind Formgedächtnislegierungen (FGL)? Extrinsischer Zweiweg-Aktoreffekt Der elektrische Widerstand von FGL ändert sich mit der Umwandlung. Dies kann als Sensorgröße genutzt werden. Stellweg / Stellkraft Elektrischer Widerstand FGL-Draht Temperatur Mechanische Spannung

 Welche Eigenschaften besitzen FGL? Eigenschaften von FG-Aktoren Vorteile von Formgedächtnislegierungen Hindernisse von Formgedächtnislegierungen 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 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 

Welche Eigenschaften besitzen FGL? Eigenschaften von FG-Aktoren FG-Aktor Stellwege und -zeit verschiedener Aktortypen

Wie ist der Stand der Forschung? FGL-Aktorbeispiele Unkonventionelle Antriebe Ventile mit FGL-Aktoren Haptisches-Warnsystem (Abstandswarnung und Spurwechsel) Standardisierte FG-Stackaktoren als Antriebselemente

Einsatzpotentiale von FGL Welches Einsatzpotential besitzen FGL? 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) 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.

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.

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

Kontakt Lehrstuhl für Produktionssysteme Ruhr-Universität Bochum Gebäude IC 02 / 677 Universitätsstraße 150 44801 Bochum Lehrstuhl für Produktionssysteme Ruhr-Universität Bochum Benjamin Fleczok, M.Sc. Wissenschaftlicher Mitarbeiter +49 (234) 32 26305 fleczok@lps.rub.de Dipl. -Ing. Dennis Otibar Wissenschaftlicher Mitarbeiter +49 (234) 32 27568 otibar@lps.rub.de Christian Rathmann, M.Sc. Wissenschaftlicher Mitarbeiter +49 (234) 32 28930 rathmann@lps.rub.de