Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleiner Draht, große Wirkung

07.07.2017

Formgedächtnisdrähte machen PKW-Leichtbau smarter und effizienter

Das Gewicht von Fahrzeugen schon durch ihre Bauweise zu reduzieren, um Energie und Rohstoffe einzusparen, gehört zu den relevantesten Forschungsthemen weltweit. Am Bundesexzellenzcluster MERGE der Technischen Universität Chemnitz werden Möglichkeiten erforscht, wichtige Funktionen direkt in das Material zu integrieren, um so eine Ausstattung mit vielen einzelnen Teilen zu umgehen und Gewicht einzusparen.


Björn Senf mit einem Demonstrator für Formgedächtnisdrähte (rot) und einem Vorabdemonstrator für geplante Projekte in MERGE II (links).

TU Chemnitz/Rico Welzel

Für diesen Miniaturisierungs-Ansatz benutzen die Forscher und Forscherinnen der TU Chemnitz und am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) sogenannte Formgedächtnisdrähte: „Dieses Material hat die Eigenschaft, dass es bei Erwärmung wieder seine Ausgangsform annimmt“, erklärt Björn Senf vom Fraunhofer IWU.

„Wir binden die Drähte in eine Matrix aus einem Faserkunststoffverbund ein und nutzen deren Verformungsbewegung in den Ausgangszustand aus.“ Das lasse sich bei Teile anwenden, die sich bei Nutzung erwärmen. Zum Beispiel zur Temperierung eines Motors, einer Brennstoffzelle oder einer Batterie im Auto. Eine dort angebrachte Lüftungsklappe aus einem mit Formgedächtnisdraht durchzogenen Faserkunststoffverbund erwärmt sich ebenfalls und öffnet sich durch das Verformen der Drähte von allein: „Das ist ein autarker Regelkreis, in dem die Wechselwirkung nicht gesteuert werden muss“, so Senf.

Die Formgedächtnisdrähte können aber noch mehr: „Wärme kann auch durch Stromfluss, speziell durch den elektrischen Widerstand im Leiter, erzeugt werden. Das gibt uns zum einen die Möglichkeit, die Bewegung gezielt auszulösen. Also dann, wenn der Fahrer oder Techniker es will und nicht nur wenn sich die Umgebung erwärmt. Zum anderen können wir das intelligente Material auch als Sensor nutzen“, so Senf weiter. Aus der Messung des Widerstands wird die Dehnung der Drähte bzw. die Verformung der Gesamtstruktur bestimmt.

Diese eingebettete Sensorik gezielt auszunutzen und die Technologie im Sinne der Funktionsintegration zu optimieren, soll Mittelpunkt der Forschung in MERGE II sein, dem soeben beantragten zweiten Teil der Förderperiode des Clusters im Rahmen des Exzellenzstrategie von Bund und Ländern. In dieser zweiten Phase soll verstärkt die großserientaugliche Produktion im Mittelpunkt stehen.

Am Beispiel der sogenannten Pultrusion, also dem Strangziehen von faserverstärkten Kunststoffprofilen, soll der Leichtbaugrad dieser Bauteile erhöht sowie ihre sensorische Funktion besser für die Struktur-Überwachung genutzt werden. Außerdem ist die Erforschung von Lösungsansätzen zu damit einhergehenden Kontaktierungsproblemen geplant. „Das Ziel ist ein Bauteil ohne Sicherheitsreserven, das über seinen Ermüdungszustand selbst Auskunft gibt, um die minimal eingesetzten Rohstoffe maximal auszunutzen“, erklärt Senf.

Die Formgedächtnisdrähte in Verbindung mit dem Faserkunststoffverbund sind ein zukunftsweisendes „smart material“, das ökonomisch eingesetzt werden kann. Der Formgedächtniseffekt ist bei der typischen geringen Dehnung von weniger als 1 Prozent über 1 Million Mal nutzbar. Damit ist die funktionelle Ermüdung äußerst gering und das Material hat eine lange Lebensdauer. Zudem weisen die Drähte eine hohe Energiedichte auf und entfalten für ihr geringes Volumen große Kräfte. Das macht sie zum idealen Ersatz für mehrteilige und damit schwere Geräte.

Kürzlich veröffentlicht wurden die Ergebnisse in:

B. Senf, C. Eppler, A. Bucht, W.-G. Drossel: Design of Multifunctional Lightweight Structures with Integrated Shape Memory Alloy Wires. BIT’s World Congress of Smart Materials, Singapore, 2016.

B. Senf, W.-G. Drossel, A. Bucht, C. Elibol, M.F.-X. Wagner: Characterization of Shape Memory Alloy Wires Integrated into Lightweight Structures. Proc. of the 2nd International MERGE Technologies Conference, Chemnitz, 2015.

Weitere Informationen:

http://mytuc.org/tdxz

Matthias Fejes | Technische Universität Chemnitz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Neue Oberflächeneigenschaften für holzbasierte Werkstoffe
14.08.2018 | INNOVENT e.V. Technologieentwicklung Jena

nachricht Europaweit einzigartiges Forschungszentrum geht an den Start
14.08.2018 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schatzkammer Datenbank: Digitalisierte Schwingfestigkeitskennwerte sparen Entwicklungszeit

16.08.2018 | Informationstechnologie

Interaktive Software erleichtert Design komplexer Gussformen

16.08.2018 | Informationstechnologie

Fraunhofer HHI entwickelt Quantenkommunikation für jedermann im EU-Projekt UNIQORN

16.08.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics