Curve® Das Funktionsprinzip des Biegeaktors

Die Curve® – Biegeaktoren von CompActive nutzen Formgedächtnislegierungen, um neuartige Verstellfunktion zu realisieren. Dieses Video erklärt in eingänglichen Animationen, wie Biegeaktoren die Bewegung von Formgedächtnislegierung-Drähten effizient nutzen.
Damit sind Lösungen ohne Mechanik, Motor, Getriebe und Hebel umsetzbar. Das Funktionsprinzip erlaubt robuste, absolut lautlose und sehr schnelle Verstellfunktionen. Ähnliche wie Bimetalle aber doch ganz anders – Biegeaktoren von CompActive sind die leistungstarken Antriebe von morgen und eine elegante Alternative zu Hubmagneten, Elektromotoren und Pneumatik.

Branchenübergreifende Anwendungsmöglichkeiten der Technologie

Aktive Aero Felgen by CompActive
Lüftungsöffnungen bei Bedarf

Den Nagel auf den Kopf getroffen – seit Jahrzenten arbeitet die Automobilindustrie an Konzepten, um den lästigen Luftwiderstand am sich schnell drehenden Rad zu minimieren. Dieser macht einen erheblichen Anteil am Gesamtluftwiderstand aus. Die Designs neuerer Elektrofahrzeuge zeigen, dass aus Gründen der Effizienz und Reichweite geschlossene Felgendesigns mit kleineren Öffnungen auf dem Vormarsch sind. So lässt sich der Luftwiderstand im einstelligen Prozentbereich reduzieren, mehr jedoch nicht. Nur das vollständige Schließen der Felge kann die Durchströmung und den schädlichen Rotoreffekt des Rades ganz unterbinden. Dies jedoch steht im Konflikt mit der erforderlichen Kühlung des Bremsraumes im Fall der Fälle, z.B. nach einer Passabfahrt.

Aktorikmodule von CompActive erlauben es nun, mehrere Lüftungsklappen in die Felge zu integrieren, die sich durch die Abwärme des Bremssystems selbstständig öffnen und eine Kühlung durch die Radoberfläche einleiten. Da sie hier ohne Stromquelle auskommen, lassen sie sich auch einfach an den rotierenden Bauteilen applizieren: Die flächigen Biegeaktoren bieten ausreichenden Stellweg und die nötige Robustheit eines Elementes, das im Straßenverkehr schnell rotiert bewegt wird.

Sanfte Bewegung
für Leuchten, Laser und Sensoren

Die Biegeaktoren von CompActive liefern durch ihr materialintegriertes und reibungsfreies System eine absolut kontinuierliche Verformung und Bewegung. So können auch z.B. Entfernungsmesssysteme für z.B. das Autonome Fahren mit hohen Messlängen von mehr als 100 Metern über einen definierten Winkel geschwenkt werden, ohne dass durch die Samplerate des Messgeräts oder durch mechanische Sprünge wichtige Informationen aus der Umgebung übersehen werden.

Ob es um moderne optische Messtechnik oder die Wohnraumbeleuchtung geht, testen Sie unsere Biegeaktoren! Unsere Lösungen sind absolut lautlos, was die interaktive Leuchte im SmartHome sicher auch sein sollte…

Schnelle Aktoren für Deckelöffnung Berührungslose Funktionen - mehr Komfort

Denken Sie an den Deckel Ihres Küchenabfalleimers, an die herausstehenden Griffe Ihrer Schubladen, an die Klappe des Mülleimers an Ihrem Hauptbahnhof, an den Deckel am Buffet ihres Lieblingshotels… wäre es nicht schön, wenn die Dinge sich von alleine bewegen würden?

Will man dem Menschen Handgriffe und Bewegungen erleichtern bzw. abnehmen, so muss man mindestens so schnell sein wie der Handgriff selbst. Es wird erwartet, dass nicht gleichzeitig Abstriche am Komfort an anderer Stelle entstehen, wie Störgeräusche oder Vibrationen.
Hier greifen zwei wesentliche Vorteile der Biegeaktoren:

1. Sie können sehr schnell sein: Die großen Wege der Biegeaktoren werden durch einen Festkörperaktor, eine Formgedächtnislegierung (FGL), erzeugt. Dessen Aktivierung kann beliebig schnell von statten gehen, ob mit 12 V im Sekundenbereich oder mit 48V im Millisekunden-Bereich.

2. Sie sind absolut geräuschlos und vibrationsfrei: Ohne Getriebe und Lager gibt es keine Ansatzpunkte an denen Geräusche oder Vibrationen entstehen könnten. So läuft jede Funktion reibungsfrei!

Biegeaktor mit Formgedächtnislegierungen
Handheld Demonstrator

Handheld Demonstrator eines Biegeaktors auf Basis von Formgedächtnislegierungen.

Verteilte Aktorik bei adaptiven Turbulatoren mit Formgedächtnislegierungs-Biegeaktoren

Mit adaptiven Turbulatoren kann die aerodynamische Leistungsfähigkeit bei fast jedem Tragflächenflugzeug verbessert werden. Sie bieten die Möglichkeit die Mindestfluggeschwindigkeit ohne Nachteile für die Reiseflugeffizienz zu reduzieren. Die Randbedingungen der Anwendung – ein sehr limitierter Bauraum, ein möglichst geringes Gewicht und die Realisierung einer Vielzahl von kleinen Stellelementen – erschweren die Realisierung dieser Funktionalität mit konventionellen mechanischen Systemen. Durch den Einsatz von Aktorikmodulen mit integrierten Drähten aus einer Formgedächtnislegierung wird die flächige Krümmung von Bauteilbereichen ermöglicht. Der aktive Bauteilbereich im 3D-Druck ist in der Ausgangkonfiguration ohne das aufgebrachte Aktorikmodul biegeweich, d. h. dünn, auszuführen. Mit dem Aufbringen des Aktorikmoduls wird dieser Bereich versteift und die Aktorik – also die Krümmung – des Bauteils lässt sich anschließend durch externe Wärmezufuhr oder mittels direkter Beheizung durch elektrischen Strom abrufen.

Flugversuch - Adaptive Turbulatoren mit flächigen Biegeaktoren aus Formgedächtnislegierung

Die Flugversuche wurden im Rahmen eines ZIM-Kooperationsprojektes, Partner Institut für Verbundwerkstoffe und DG Flugzeugbau, durchgeführt. Mit adaptiven Turbulatoren kann die aerodynamische Leistungsfähigkeit bei fast jedem Tragflächenflugzeug verbessert werden. Sie bieten die Möglichkeit die Mindestfluggeschwindigkeit ohne Nachteile für die Reiseflugeffizienz zu reduzieren. Die Randbedingungen der Anwendung – ein sehr limitierter Bauraum, ein möglichst geringes Gewicht und die Realisierung einer Vielzahl von kleinen Stellelementen – erschweren die Realisierung dieser Funktionalität mit konventionellen mechanischen Systemen. Hybridverbunde aus FGL und FKV mit materialintegrierter Aktorik ermöglichen eine aktiv ansteuerbare Funktion auch unter derartigen Anforderungen. Ein einzelner aktiver Turbulatoren mit einer Bauhöhe von 1,8 mm und einem Gewicht von 1,5 g ist in der Lage eine Spitzenauslenkung von 17 mm zu erzeugen.

Aktive Unterbodenklappe mit flächenintegrierten Biegeaktoren

Mit flächenintegrierten FGL-Biegeaktoren wird aus einem statischen Fahrzeugunterboden, ein Unterboden mit aktiver Entlüftungsklappe – ohne komplexe Mechanik, bauraumarm und knickfrei. Die Aktorikmodule werden mittels Klebefilm und Nieten auf die zugeschnittene Klappe des Unterbodens aufgebracht und werden entweder mittels Fremdwärme oder Joulescher Erwärmung aktiviert.

Eckdaten:
Entlüftungsgröße: 220*100 mm²
Gewicht des Aktorikmoduls: 3*4 g
Aktordicke: 2,8 mm

Bauraumminimierte Lüftungsklappe mit Protagonist-Antagonist-Formgedächtnislegierungs-Aktor

Bei einer im Automobilbau üblicherweise eingesetzten elektronisch verstellbaren Lüftungsklappe wird neben dem eigentlichen Lüftungskanal und der Klappe auch Motor, Getriebe und Mechanik verbaut, die zusammen ein Volumen im größeren zweistelligen cm³-Bereich beanspruchen. Um einen minimalen Bauraum zu realisieren wurde in Kooperation mit einem Partner, eine direkt in die Klappe intergierte und über die Fläche verteilte Aktorik aus Formgedächtnislegierungen auf der Basis des materialintegrierten Protagonist-Antagonist-Prinzip entwickelt, wodurch der erforderliche Bauraum außerhalb quasi auf null sinkt. Der Einsatz des Protagonist-Antagonist-Aktors erlaubt somit eine kompaktere Bauweise, ohne dass der Komfort darunter leidet.

High Speed Catapult - Biegeaktor mit Formgedächtnislegierungen

High-Speed-Aktivierung des Biegeaktors innerhalb von wenigen Millisekunden (<< 30 ms).

Aktives aerodynamisches Profil - flächenintegrierter Biegeaktor mit Formgedächtnislegierung

Die Vorteile der flächigen Biegeaktoren mit Formgedächtnislegierungen, speziell für Anwendungen im Aerodynamik-Bereich, verdeutlicht dieses aktive aerodynamische Profil, welches seine Form auf “Knopfdruck” verändert. Der benötigte Bauraum wird durch die direkte Integration des Aktors in den unteren Profilschenkel minimiert. Das Leichtbau-Potential des skalierbaren Aktorikprinzips wird hier verdeutlicht: Ein Profilabschnitt mit einer Breite von 30 mm ist bei einer Masse von 40 g in der Lage ein Gewicht von 120 g um 10 mm anzuheben. Besonders die geschlossene und kontinuierlich gekrümmte Außenkontur stellt eine innovative aerodynamische Formanpassung sowie optisch ansprechende Designlösungen in Aussicht.

How to Use

CompActive-Musteraktor - einfach in der Anwendung

In diesem Video wird erklärt wie einfach der CompActive-Musteraktor angesteuert und aktiviert werden kann.

Flächige Biegeaktoren auf Basis von Formgedächtislegierungen treffen auf den
3D-Druck

Aktorikmodule mit integrierten Drähten aus einer Formgedächtnislegierung ermöglichen die flächige Krümmung von Bauteilbereichen. Der aktive Bauteilbereich ist in der Ausgangkonfiguration ohne das aufgebrachte Aktorikmodul biegeweich, d. h.  dünn, auszuführen. Mit dem Aufbringen des Aktorikmoduls wird dieser Bereich versteift und die Aktorik – also die Krümmung – des Bauteils lässt sich anschließend durch externe Wärmezufuhr oder mittels direkter Beheizung durch elektrischen Strom abrufen. Durch die Technologie des 3D-Drucks sind der Gestaltungsfreiheit nahezu keine Grenzen gesetzt und neuartige Bewegungsprinzipien für vielfältige Anwendung lassen sich einfach entwickeln und testen. Eine Übertragung auf Großserienbauteile, die z.B. im Spritzgussverfahren hergestellt werden, ist zudem möglich.

CompActive Curve®
Mustermodul Montageanleitung

Das Video erläutert mit vielfältigen Beispielen, wie die Curve Aktormodule einfach auf individuellen Bauteilen montiert werden können. Beispielhaft gezeigte Materialklassen sind: Faserkunststoffverbunde (GFK, CFK), Stahl, Bauteile aus dem 3D-Druck (FDM, SLS). Der Anwender muss sich beim Einsatz der Aktormodule nicht mit den Formgedächtnislegierungen (FGL) selbst auseinander setzen, die anspruchvolle Anbindung elektrisch sowie mechanische ist im Modul bereits für den Anwender gelöst. Ergänzend zum Video finden sich Empfehlungen zu geeigneten Materialkombinationen auf den online verfügbaren Einsatzhinweisen (Application Notes) der jeweiligen Aktormodule 1910H, 3920M, 2940L.