Erforschung von Hochlast-Inchworm-Motoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen zur Feinpositionierung und Fixierung im Schwermaschinenbau

Die Feinpositionierung von Großwerkstücken im Maschinenbau ist eine arbeitsintensive Aufgabe, die bisher einen großen Anteil manueller Arbeit beinhaltet. Dadurch kann die Positionierung und Justage eines solchen Werkstücks eine ganze Schicht oder länger dauern bzw. die gleiche Zeit wie die eigentliche Bearbeitung benötigen. Zur Automatisierung fehlen Aktoren, die Kräfte im kN-Bereich aufbringen können, einen vergleichsweise kleinen Bauraum benötigen, um der Bearbeitung nicht im Weg zu sein, und Anschaffungs- sowie Betriebskosten aufweisen, welche die Automatisierung wirtschaftlich machen.

Im Bereich der Feinstpositionierung kleinster Werkstücke (z. B. in Rastertunnelmikroskopen) werden Inchworm-Motoren (IWM) erfolgreich eingesetzt. Bei größeren, schwereren Werkstücken kommen derzeit verfügbare IWMs schnell an ihre Grenzen. Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Piezo-Elementen bieten Formgedächtnislegierungen (FGL) eine wesentlich höhere Energiedichte, was die Umsetzung kleinerer Aktoren, die sehr große Kräfte aufbringen können, ermöglicht.

Ziel des Projekts ist es, diese Technologien und ihre Vorteile zu kombinieren und die technischen Grundlagen von FGL angetriebenen IWM für die Feinpositionierung und Fixierung von Großwerkstücken im Maschinenbau zu erforschen. Dieses Gesamtziel gliedert sich in drei Teilziele:

1. die Erforschung der Grundlagen des FGL-Inchworm-Motors wie Klemmmechanismen, Verschleißkompensierung, Materialauswahl oder thermisches Design
2. die Entwicklung einer passenden Ansteuerelektronik in Kombination mit der Erforschung eines Regelungssystems, das einen präzisen und schnellen Betrieb des FGL-IWM ermöglicht
3. die Erprobung des FGL-IWM unter realen Lastbedingungen im Labormaßstab und die Evaluierung der Wirtschaftlichkeit des IWM im Einsatzgebiet des Maschinenbaus

Laufzeit
Juli 2025 bis Dezember 2027

Fördermittelgeber
SAB

Förderkennzeichen
100741578

Projektpartner

• Dr. Matzat & Co. GmbH
• ANDAV Electronics GmbH