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DER KONSTRUKTEUR 10/2015

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SERIE Aktives

SERIE Aktives Elastomerlager reduziert Schwingungen Wo große Bewegungen ausgeglichen werden müssen, sind Elastomere in ihrem Element. Sie federn passiv Stöße bei Fahrzeugen ab und reduzieren Schwingungen in Maschinen. Aber sie können noch mehr, wie Forscher des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF zeigen konnten. Das LBF hat diese elastischen Komponenten smarter gemacht und ihnen beigebracht, sich aktiv zu verformen. Dazu nutzt das Institut dielektrische Elastomere (DE). Das sind weiche Materialien, die sich unter hohen elektrischen Spannungen verformen, und das prädestiniert sie für den Aufbau von Aktoren. Gegenüber Piezoaktoren haben sie den Vorteil, vergleichsweise große Dehnungen bei geringeren Kräften zu erreichen. Diese Fähigkeit hat das LBF genutzt und ein Konzept für DE-Aktoren entwickelt, das mit metallischen, gelochten Elektroden arbeitet. Dank der ge lochten Struktur kann das Elastomer bei anliegendem elektrischem Feld lokal in diese Mulden entweichen. Dieses Konzept eignet sich für den Aufbau von dynamischen, lasttragenden Aktoren. Darauf aufbauend wurde ein Funktionsdemonstrator zur aktiven Lagerung entwickelt. Die Wissenschaftler entkoppelten eine auf dem Aktor gelagerte Masse von den Schwingungen des Untergrunds. Bei passiven Lagern wäre es unvermeidbar, dass sich die Amplitude der Schwingungen in der Resonanz spürbar überhöht. Nicht so bei der neuartigen aktiven Lagerung: Sie mindert die Schwingung im gesamten relevanten Frequenzbereich. Die sonst nachteilige charakteristische Aktornichtlinearität, also die zur angelegten Spannung nicht exakt proporti- Das Potenzial zur Schwingungsminderung steigt erheblich onale Auslenkung, konnten die LBF-Forscher durch neue regelungstechnische Ansätze umgehen. Das am Fraunhofer LBF entwickelte Design eignet sich für die Lagerung schwingungsanfälliger Geräte und Prozesse wie z. B. empfindlicher Mikroskope oder präziser Fertigungsverfahren. Auch der umgekehrte Fall ist denkbar: Maschinen wie beispielsweise Pumpen oder Motoren lassen sich durch die aktiven Lagerungen schwingungstechnisch entkoppeln, sodass der Schwingungseintrag in die Umgebung minimiert wird. Sollte die Elektronik einmal ausfallen, bleiben die günstigen passiven Eigenschaften des Elastomers für die Lagerung weiterhin erhalten. Neben den aktorischen Ansätzen lassen sich darüber hinaus auch sensorische Funktionen integrieren. Damit kann z. B. die im Betrieb über das Lager laufende Kraft und die vom Lager aufgenommene Bewegung überwacht werden. Bislang konnte das Fraunhofer LBF vielversprechende Ergebnisse mit den Funktionsdemonstratoren erzielen. Allerdings müssen diese bislang aufwändig von Hand aufgebaut werden. Damit eine seriennahe Produktionstechnik umgesetzt werden kann, sucht das LBF Partner, mit denen gemeinsam die Technologie weiterentwickelt werden kann und kostengünstige Aktoren für vielfältige Anwendungsbereiche gefertigt werden können. www.lbf.fraunhofer.de 98 Der Konstrukteur 10/2015

VORSCHAU IM NÄCHSTEN HEFT: 11/2015 ERSCHEINUNGSTERMIN: 17. 11. 2015 • ANZEIGENSCHLUSS: 02. 11. 2015 01 02 03 04 Der direkte Weg im Internet: www.DerKonstrukteur.de als E-Paper: www.engineering-news.net Redaktion: m.doeppert@vfmz.de Werbung: a.zepig@vfmz.de 01 Zentral oder dezentral Motion Control mit zentraler oder dezentraler Intelligenz – Es gibt immer wieder neue Aspekte in der Diskussion über Vor- und Nachteile zentraler oder dezentraler Ansteuerung von Antriebsverstärkern. Bild: Wittenstein, Iggersheim 02 Bauteilsauberkeit zunehmend im Fokus Technische Sauberkeit ist ein wichtiges Thema in der Ventiltechnik. Sie beginnt bereits in der Konstruktion und im Qualitätsmanagement. Bild: Pöppelmann, Lohne 03 Reibungslose Funktion sicherstellen Absolutwert-Drehgeber mit Magnetfeldtechnologie in Kombination mit Seilzügen sorgen für eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Hubeinrichtungen von fahrerlosen Transportsystemen. Bild: Pepperl+Fuchs, Mannheim 04 An Dynamik kaum zu überbieten Mit einem neuen Handling-Roboter geht ein Pressenbauer neue Wege nicht nur im Design, sondern vor allem auch in Sachen Energiemanagement. Mit im Spiel ist ein dynamischer Energiespeicher. Bild: Michael Koch GmbH, Ubstadt-Weiher (Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten) in sozialen Netzwerken: www.Facebook.com/DerKonstrukteur www.twitter.com/derkonstrukteu Der Konstrukteur 10/2015 99

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