Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Piezohydraulik: Winzling mit viel Kraft

08.10.2014

Forscher von Siemens haben einen kleinen aber kraftvollen Piezohydrau­lik-Aktor entwickelt. Er ist nur ungefähr neun Zentimeter lang, kann aber mehr als 150 Newton Kraft ausüben - das entspricht der Gewichtskraft von 15 Kilogramm. Solche Aktoren dienen beispielsweise zum Bewegen von Ventilen oder Klappen und könnten in der Robotik verwendet werden.

Das Konzept kombiniert Piezomecha­nik mit Hydraulik: Eine elektrische Spannung erzeugt winzige Auslenkungen eines Piezokristalls und ein internes Hydrauliksystem integriert diese kleinen Bewegungen zu einem Hub von zwei Zentimetern auf.

Im Gegensatz zu rein elektromagnetischen Aktoren verlieren diese nicht an Effizienz, wenn sie sehr klein sind. Ein weiterer Vorteil des neuen Aktors besteht in der metallischen Kapselung: So ist alles Hydrauliköl im System enthalten und es braucht nur mit Strom, nicht aber mit Flüssigkeit versorgt zu werden. Zum anderen ist der Aktor geschützt gegen Einflüsse wie Staub, Feuchtigkeit oder Chemikalien. 

Piezoelektrische Kristalle dehnen sich in einer bestimmten Richtung aus, sobald man eine elektrische Spannung anlegt. Sie werden zum Beispiel als Antrieb für Einspritzventile von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Einer ihrer Vorteile liegt in ihrer Dynamik, denn sie reagieren aufgrund ihrer hohen Steifigkeit fast trägheitsfrei. Herkömmliche hydraulische Systeme dagegen müssen die Hydraulikflüssigkeit im gesamten Leitungssystem mit einer zentralen Pumpe komprimieren, bevor sie eine mechanische Bewegung erzeugen. 

Der von der globalen Siemens Forschung Corporate Technology (CT) entwickelte piezohydraulische Aktor erreicht eine hohe Steifigkeit, weil er mit nur sechs Millilitern Hydrauliköl auskommt. Das gekapselte Hydrauliksystem besteht aus drei benachbarten metallischen Bälgen, die in axialer Richtung dehnbar und durch Rückschlagventile miteinander verbunden sind. Wird der Piezokristall angeregt, dehnt er sich in die mittlere Kammer aus, erzeugt dort Druck und öffnet so das Ventil zur benachbarten Kammer, an deren Vorderseite eine Abtriebsstange sitzt.

Das einströmende Öl dehnt den Balg leicht aus und die Abtriebsstange wird ausgelenkt. Einen Hub von insgesamt zwei Zentimetern erreichen die Entwickler mit einer patentierten Integrationslösung: Sie betreiben den Piezokristall mit einer hochfrequenten Sägezahnspannung und addieren so die schnellen kleinen Ausdehnungen zu einer gleichförmigen Bewegung der Abtriebsstange.

Das Konzept hat zwei Vorteile: Legt man die umgekehrten Spannungsform an, dreht sich die Pumprichtung und damit die Bewegung um. Außerdem hält der Aktor einen einmal eingestellten Hub stabil ein. Aktoren, die herkömmliche Getriebe zur Übersetzung verwenden, können zum Beispiel Vibrationen nicht auf Dauer standhalten. 

Das System ist eine Weiterentwicklung eines piezohydraulischen Aktors, den die CT für die Ventilsteuerung an großen Verbrennungsmaschinen wie zum Beispiel Gasturbinen realisiert hat. Mögliche weitere Anwendungen sehen die Entwickler unter anderem in der Robotik, in der Betätigung von Flugzeug-Flügelklappen oder in der Medizin- und Reinraumtechnik. (2014.10.1)

Dr. Norbert Aschenbrenner | Siemens InnovationNews
Weitere Informationen:
http://www.siemens.com/innovationnews

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Modulares Fertigungssystem für Kettenräder
15.03.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

nachricht Nimm zwei: Metallische Oberflächen effizient mit dem Laser strukturieren
15.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE