Adaptive Hybridstrukturen aus Textil und FGL für die medizinische Therapie und Rehabilitation

Die Untersuchung von fertigungstechnischen Besonderheiten und die Entwicklung einer Berechnungsgrundlage liefern die Voraussetzungen für den Einsatz von adaptiven Hybridstrukturen aus Textil und Formgedächtnislegierung (FGL) im medizinischen Umfeld. Drahtförmige Linearaktoren auf Basis von FGL werden im vorliegenden Projekt für eine definierte Beeinflussung des Spannungs-Dehnungs-Verhalten hybrider Strukturen genutzt. Aus verarbeitungstechnischer Sicht ist eine flexible und anwendungsbezogene Gestaltung möglich, sofern die Besonderheiten der eingesetzten Materialien in Bezug auf ihr Spannungs-Dehnungsverhalten berücksichtigt werden. Da sich die Materialsteifigkeit von FGL und unterschiedlicher Textilien (elastischer Gewirke und unelastischer Gewebe) stark unterscheidet, ist eine Anpassung über die Geometrie erforderlich. Dadurch stellt sich eine homogene Gesamtsteifigkeit der Hybridstruktur ein. Die mechanischen Zusammenhänge lassen sich numerisch auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM) beschreiben. (Finckh, 2004; Prodromou et al., 2011; Wielage et al., 2005) Bedingt durch die nichtlineare Komplexität ist eine Modellreduktion erforderlich, die über mehrere Entwicklungsstufen untersucht wurde. Mit Hilfe des bevorzugten Simulationsmodells lässt sich der adaptive Verbund auslegen und perspektivisch auch für die medizinische Therapie und Rehabilitation einsetzen.