Inchworm-Aktor, angetrieben von Formgedächtnislegierungen

Herausforderung

Konventionelle Aktoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen (FGL) überzeugen durch ihre hohe Energiedichte, kompakte und leichte Bauweise, geräuschlosen Betrieb sowie einfache Ansteuerung. Dennoch sind sie in ihrer Hubbewegung auf wenige Millimeter begrenzt. Diese Einschränkung limitiert ihren Einsatz in Anwendungen, die größere Verfahrwege bei gleichzeitig geringem Bauraum und Gewicht erfordern. Zudem benötigen viele herkömmliche Aktoren kontinuierlich Energie, um eine Position zu halten – was ihre Effizienz in mobilen oder energieautarken Systemen einschränkt. Bisherige Ansätze zur Hubvergrößerung sind oft komplex, teuer oder technisch wenig überzeugend.

Lösung

Durch die Kombination von FGL-Technologie mit dem Inchworm-Prinzip ist es gelungen, einen innovativen FGL-Inchworm-Aktor zu entwickeln, der die Vorteile beider Konzepte vereint. Der Aktor bewegt sich schrittweise voran, wobei sich die einzelnen Bewegungen zu einem theoretisch unbegrenzten Gesamthub addieren.

Der erste Prototyp misst 74 mm in der Länge, 19 mm in der Breite und 12 mm in der Höhe. Er erreicht eine Schrittweite von 1 mm bei einer Positioniergeschwindigkeit von bis zu 10 mm/min. Erste Tests zeigen eine Positioniergenauigkeit von nur 2 %, was für einen frühen Prototyp ein hervorragendes Ergebnis darstellt.

Das Konzept ist hochgradig skalierbar: Sowohl Kräfte im Bereich von Millinewton bis Kilonewton als auch Schrittweiten von wenigen Mikrometern bis mehreren Millimetern lassen sich realisieren – je nach Anwendungsfall.

Gesellschaftliche Relevanz

Die Miniaturisierung und Effizienzsteigerung von Aktoren ist ein Schlüssel für Fortschritte in Bereichen wie Medizintechnik, Robotik, Mikrosystemtechnik und Industrie 4.0. Der entwickelte FGL-Inchworm-Aktor bietet eine ressourcenschonende, kostengünstige und vielseitig einsetzbare Alternative zu piezoelektrischen, elektromotorischen oder hydraulischen Systemen. Besonders dort, wo herkömmliche Lösungen zu groß, zu teuer oder zu energieintensiv sind, eröffnet dieser Ansatz neue Möglichkeiten – und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Technologietransformation.