Autonome Materialstrukturen passen sich selbstständig veränderten Randbedingungen an

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Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Da piezoelektrische Materialien die Eigenschaft haben, mechanische Deformation in elektrische Ladung zu wandeln, können je nach Anwendung sehr einfache flächige Systeme realisiert werden. In solch einem Fall genügen einfache analoge Schaltungen, um durch Energiewandlung der piezokeramischen Folien einen dämpfenden Effekt zur Beruhigung der Fläche zu erzielen.

Wenn sich die Viskosität von Flüssigkeite steuern lässt, werden stufenlose Kupplungen möglich

Weitere Anwendungen flächiger adaptronischer Systeme fanden sich in der Vergangenheit zur aktiven Bedämpfung von Ölwannen, Fassadenelementen, Karosserieteilen oder Leichtbaustrukturen wie Spiegel und Reflektoren, letztere mit dem Ziel einer aktiven Formkontrolle.

Darüber hinaus befasst sich die Adaptronik mit der Entwicklung schaltender oder kontinuierlich verstellbarer Systeme zur Kraftumleitung oder –übertragung. Beispielhaft seien hier reversible Verriegelungssysteme basierend auf Formgedächtnislegierungen genannt, die die Crashsicherheit verbessern. Weitere Beispiele sind adaptive Dämpfer und stufenlos schaltbare Kupplungen auf Basis magneto- oder elektrorheologischere Flüssigkeiten. Bei diesen Flüssigkeiten ist die Viskosität steuerbar. Dieser Effekt wird ausgenutzt um Dämpfungseigenschaften zu verändern oder kontinuierliche Kupplungsvorgänge zu steuern.

Da die Adaptronik eine stark interdisziplinäre Technologie sit, erfordert sie neben Kenntnissen der jeweiligen Branchen Know-how auf den unterschiedlichsten Gebieten der Ingenieurwissenschaften. Dazu gehören Materialwissenschaft, Elektrotechnik, Regelungstechnik oder numerische und experimentelle Simulation (Bild 3). Von zentraler Bedeutung für die Systemauslegung sind numerische Simulationsverfahren, die unter Berücksichtigung sämtlicher Subsysteme eine Gesamtsystemsimulation erlauben.

Der durch die Adaptronik erschließbare Performancezuwachs ermöglicht außergewöhnliche, schwer kopierbare Produkte. Diese lassen sich optimal für die Beherrschung künftiger Herausforderungen in den Branchen Automobilbau, Energietechnik, Schiffs- und Schienenfahrzeugbau, Maschinen- und Anlagenbau, Bau- und Haustechnik, Medizintechnik und Sicherheitstechnik nutzen, um nur einige zu nennen.

*Dipl.-Ing. Michael Matthias ist stellvertretender Leiter des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und tätig im Kompetenzcenter Mechatronik/Adaptronik.

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