Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Aktive Elastomerbauteile auf Basis Dielektrischer Elastomere

Active elastomer components based on dielectric elastomers
 
: Kaal, William; Herold, Sven

Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V. -DVM-, Berlin:
3. Tagung des DVM-Arbeitskreises "Elastomerbauteile" 2015 : 24. und 25. März 2015, Hannover
Berlin: DVM, 2015
9 S.
Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung, Arbeitskreis Elastomerbauteile (Tagung) <3, 2015, Hannover>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer LBF ()
elektroaktives Polymer; Dielektrische Elastomere; Adaptronik; Schwingungstechnik; adaptives Element

Abstract
Zur gezielten Beeinflussung des dynamischen Verhaltens von Maschinen- und Fahrzeugstrukturen haben sich passive Elastomerbauteile bewährt. Das breite Spektrum an verfügbaren Materialien mit ihren unterschiedlichen Federungs- und Dämpfungseigenschaften erlaubt eine maßgeschneiderte Abstimmung der einzelnen Komponenten auf die jeweilige Anwendung.
Mit Elektroaktiven Polymeren (EAP), insbesondere den Dielektrischen Elastomeren (DE), lassen sich darüber hinaus aktive Elastomerbauteile realisieren, die die Integration von adaptiven und aktiven Funktionalitäten ermöglichen. So lassen sich die mechanischen Eigenschaften der Elastomerkomponenten durch elektrische Stimulation im Betrieb ändern und bei Bedarf zusätzlich aktive Kräfte einleiten. Damit stehen neue Konzepte zur Optimierung des Schwingungsverhaltens und der Akustik zur Verfügung, die je nach Anwendung eine Leistungssteigerung, eine Erhöhung des Komforts oder eine Verlängerung der Lebensdauer bewirken können.
Durch ein neues, am Fraunhofer LBF entwickeltes Designkonzept können Dielektrische Elastomere besonders effizient als lasttragende Komponenten integriert werden und gleichzeitig aktorische und sensorische Funktionen übernehmen. Da das Konzept auf gelochten, metallischen Elektroden mit hohen elektrischen Leitfähigkeiten basiert, können auch hochdynamische und akustische Anwendungen adressiert werden, die sonst typischerweise für Dielektrische Elastomere nicht Frage kommen.
Im Mittelpunkt dieses Beitrags steht die Adaptionsfähigkeit entsprechender Elastomerkomponenten. Durch Anlegen einer statischen Spannung können der effektive komplexe Elastizitätsmodul und der Verlustwinkel des Materialverbunds in gewissen Grenzen eingestellt und bei Bedarf geändert werden. Zu diesem Ansatz werden experimentelle Ergebnisse gezeigt und perspektivisch das Potential dieser jungen Technologie für innovative Lösungen dargestellt.

 

Passive elastomer components have proven their value for the specific influence of the dynamic behavior of machine and vehicle structures. The broad spectrum of available materials with a variety of different compliance and damping properties enables a tailored adjustment of such components to the particular application.
With electroactive polymers (EAP), especially dielectric elastomers (DE), active elastomer components can be realized, allowing the integration of adaptive and active functionalities. In this way the mechanical properties of the elastomer components can be changed under operating conditions by electrical stimulation. If necessary, active forces can additionally be introduced. New concepts for the optimization of the dynamic and acoustic behavior of technical systems are thereby available which can, depending on the application, increase the power, the comfort or the lifetime.
A new concept developed at the Fraunhofer LBF allows dielectric elastomer components to be integrated especially efficiently as load-bearing components within technical structures. They can additionally serve as sensor and actuator.
The concept is based on perforated, metal electrodes with a high electric conductivity. Therefore it can be used for highly dynamic and acoustic applications that are typically out of question for dielectric elastomers. This article focuses on the adaptive properties of such elastomer components. By applying a static voltage the complex stiffness and the phase angle of the composite material can be changed within certain limits and intentionally be tuned. For this approach some experimental results are shown and the potential of this new technology for innovative solutions is highlighted.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-423601.html