Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWUFormgedächtnislegierungen: Intelligente Antriebstechnologie mit Zukunft
Antriebssysteme auf Basis von Formgedächtnislegierungen (FGL) erobern seit einigen Jahren kontinuierlich neue Anwendungsfelder – von Smartphone-Kameras bis hin zu Ventilen im Automotive-Bereich. Der Grund: Diese Materialien besitzen eine außergewöhnliche Eigenschaft. Nach einer scheinbar plastischen Verformung nehmen sie durch Erwärmung auf eine bestimmte Temperatur wieder ihre ursprüngliche Form an – ein Effekt, der völlig neue Anwendungsmöglichkeiten in der Aktorik eröffnet.
Kompakt, leise, effizient – und intelligent
Im Vergleich zu herkömmlichen Antrieben bieten FGL-basierte Systeme eine ganze Reihe entscheidender Vorteile:
- hohe Leistungsdichte bei minimalem Bauraum
- elektromagnetische Unbedenklichkeit
- atrraktive Wirtschaftlichkeit
- geräuschloser Betrieb und einfache Integration in kompakte Bauräume
- geringer Verschleiß durch geringe Anzahl mechanischer Komponenten
- Sensorik inklusive: Dank des sogenannten intrinsischen Sensor-Effekts liefern FGL-Aktoren gleichzeitig Informationen über Lasten, Temperaturen und Stellwege – ganz ohne zusätzliche Sensoren.
Das Ergebnis sind kompakte, technisch einfache, aber hochfunktionale Leichtbau-Aktoren.
Praxisbeispiel: Intelligente Verriegelung in der Drohne Grabbit G7
Ein aktuelles Beispiel für den erfolgreichen Einsatz dieser Leichtbau-Aktoren ist die Drohne Grabbit G7 der Firma Vectorbirds. Hier sorgt die entwickelte Aktorik dafür, dass der Batterieschlitten zuverlässig verriegelt bleibt und ein unbeabsichtigtes Lösen während des Betriebs verhindert wird.
Das System besteht aus einem federbelasteten Schieber und einem nur 76 Mikrometer dünnen Formgedächtnisdraht aus Nickel-Titan. Im kalten Zustand wird der Draht durch die Federkraft vorgespannt. Wird er elektrisch erwärmt, kontrahiert der Formgedächtnisdraht, da er in seine lastfreie Ursprungsform zurückkehren möchte, und zieht so den Schieber zurück. Beim Abkühlen übernimmt die Rückstellfeder wieder die Kontrolle und bringt das System in die Ausgangsposition zurück.
Skalierbar für jede Anwendung
Ein weiterer Vorteil: FGL-Aktoren lassen sich in Hinblick auf Stellweg, Bauraum, Kraftbereich und Lebensdauer einfach skalieren. Längere Drähte ermöglichen größere Stellwege, dickere Querschnitte erzeugen höhere Kräfte. So lassen sich maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedlichste Anwendungen realisieren.
Diese innovative Aktorik entstand im Rahmen eines Kooperationsprojekts mit der Vectorbirds airborne systems GmbH & Co. KG.