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Entwicklung von Auslegungsgrundlagen für Hochlastaktoren aus Formgedächtnislegierungen

 
: Erben, Andreas
: Pagel, Kenny

Dresden, 2017, 81 pp.
Dresden, TU, Dipl.-Arb., 2017
German
Thesis
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Die aktorischen Konzepte für thermische Formgedächtnislegierungen in Form von Drähten, Federn und Blechen sind weitgehend erforscht. Eine neue Form von Formgedächtnisaktoren stellen Hochlastaktoren mit einem Durchmesser von 4 bis 6mm und einer Länge von 8 bis 12 mm dar. Diese neue Aktorgeometrie wird entgegen den bisherigen Varianten auf Druck und nicht auf Zug belastet. Voruntersuchungen ergaben Stellwege bis 200 µm bei Kräften oberhalb von 1 kN. Die Arbeit soll einen ersten Überblick über die Einsatzmöglichkeiten der neuen Aktoren auf der Basis des verfügbaren Materials vermitteln. Eine Untersuchung der Abläufe auf kristallographischer Ebene ist nicht Bestandteil dieser Arbeit. Zur Untersuchung der Nutzbarkeit der neuen Aktoren werden die drei gängigen, bei Drähten angewendeten Aktorkonzepte, Federlast, freier Hub und antagonistische Anordnung vergleichend betrachtet. Damit einhergehend wird die Skalierbarkeit und das Langzeitverhalten bewertet. Abschlißend werden für die umfassende Betrachtung der Hochlastaktoren Aktivierungskonzepte und Positionsmesssysteme analysiert, welche für den gesteuerten Einsatz der Aktoren notwendig sind.

 

The actuator concepts for thermal shape memory alloys like wires, springs and sheet metals have been broadly explored. A new form of shape memory actuators are bulk actuators with a diameter of 4 to 6 mm and a length of 8 to 12 mm. This new actuator geometry contrasts with the previous variants charged with pressure and not with stretch. Preliminary investigations have shown operating displacements up to200 µm and forces over 1 kN. This work o ers a first overview of the possible applications based on the material available on the market. An examination of the procedures in the crystal structure is outside the scope of this work. For the investigation of the usability of the new actuators the three common concepts for wires: spring load, free stroke and antagonistic arrangement are comparatively considered. Furthermore, the scalability and the long-time behaviour are rated. Finally, for a full contemplation activation concepts and position measuring systems are analysed. These systems are necessary fora controlled application of the actuators.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-458811.html