Kleine Löcher, große Wirkung: Aktives Elastomerlager reduziert Schwingungen

(PresseBox) - 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 als das, wie Forscher des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuver­lässigkeit LBF zeigen konnten. Sie haben 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 haben die Wissenschaftler des Fraunhofer LBF genutzt und ein Kon­zept für DE-Aktoren entwickelt, das mit metallischen, gelochten Elektroden arbeitet. Dank der gelochten Struktur kann das Elastomer bei anliegendem elektrischem Feld lokal in diese Mulden entwei­chen. Dieses Konzept eignet sich für den Aufbau von dynamischen, lasttragenden Aktoren und soll in Zukunft den Umfang der Funktionen konventioneller Elastomerelemente erweitern. Darauf aufbauend hat das Fraunhofer LBF einen Funktionsdemonstrator zur aktiven Lagerung entwickelt. Mit dem aktiven Elastomerlager erweitert das Institut sein Leistungsangebot in der Schwingungstechnik.
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 proportionale Auslenkung, konnten die LBF-Forscher durch neue regelungstechnische Ansätze umgehen. Mit Hilfe von nicht-ganzzahligen Potenzfunktionen kann das nichtlineare Verhalten kompensiert und ungewünschte Effekte vermieden werden.


Das am Fraunhofer LBF entwickelte Design eignet sich für die Lagerung schwingungs­anfälliger Geräte und Prozesse wie beispielsweise 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 - ein deutlicher Vorteil im Vergleich zu anderen Aktortechnologien.
Bislang ist es eine typische Aufgabe von passiven Elastomerbauteilen, in großen Stück­zahlen und in zahlreichen Anwendungen Schwingungen zu reduzieren. Durch die akti­ven LBF-Komponenten steigt das Potential zur Schwingungsminderung erheblich. Neben den aktorischen Ansätzen lassen sich darüber hinaus auch sensorische Funktio­nen integrieren. Damit kann zum Beispiel die im Betrieb über das Lager laufende Kraft und die vom Lager aufgenommene Bewegung überwacht werden.
Für das neuartige aktive Elastomerlager sind Anwendungen im Automobil-, Maschinen- und Anlagen­bau sowie beispielsweise als Brücken- und Gebäudelagerungen denkbar. Auch den Umweltaspekt haben die LBF-Forscher berücksichtigt: Grundwerkstoff im Funktionsdemonstrator ist der nachwach­sende Rohstoff Naturkautschuk. Im Gegensatz zu elektrodynamischen oder piezoelektrischen Aktoriken kommen keine Metalle selte­ner Erden oder bleihaltige Keramiken zum Einsatz.
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.

Das Fraunhofer LBF entwickelt, bewertet und realisiert im Kundenauftrag maßgeschneiderte Lösungen für maschinenbauliche Komponenten und Systeme, vor allem für sicherheitsrelevante Bauteile und Systeme. Dies geschieht in den Leistungsfeldern Schwingungstechnik, Leichtbau, Zuverlässigkeit und Polymertechnik. Neben der Bewertung und optimierten Auslegung passiver mechanischer Strukturen werden aktive, mechatronisch-adaptronische Funktionseinheiten entwickelt und proto-typisch umgesetzt. Parallel werden entsprechende numerische sowie experimentelle Methoden und Prüftechniken vorausschauend weiterentwickelt. Die Auftraggeber kommen aus dem Automobil- und Nutzfahrzeugbau, der Schienenverkehrstechnik, dem Schiffbau, der Luftfahrt, dem Maschinen- und Anlagenbau, der Energietechnik, der Elektrotechnik, dem Bauwesen, der Medizintechnik, der chemischen Industrie und weiteren Branchen. Sie profitieren von ausgewiesener Expertise der rund 500 Mitarbeiter und modernster Technologie auf mehr als 11 560 Quadratmetern Labor- und Versuchsfläche an den Standorten Bartningstraße und Schlossgartenstraße

Unternehmensinformation / Kurzprofil:
Bereitgestellt von Benutzer: PresseBox
Datum: 04.08.2015 - 09:18 Uhr
Sprache: Deutsch
News-ID 1246114
Anzahl Zeichen: 5252

Kontakt-Informationen:
Stadt:

Darmstadt

Kategorie:

Forschung und Entwicklung

Diese Pressemitteilung wurde bisher 267 mal aufgerufen.

Duromere mit dem Laser sprengen: Neue Analytik charakterisiert Harze und Härter ...
Ihre mechanischen Eigenschaften sind exzellent, und sie sind widerstandsfähig gegenüber hohen Temperaturen und Chemikalien. Deshalb konnten sich Duromere in den vergangenen Jahrzehnten zu Hochleistungswerkstoffen entwickeln. Zu verdanken haben sie dies hauptsächlich den eingesetzten Harzen und H

Fraunhofer-Allianz Leichtbau etabliert neue Fortbildungsreihe "Faserverbund-Fachingenieur" ...
Der Schlüssel zu neuen Technologien und zu einer nachhaltigen Unternehmensentwicklung liegt heute in der beruflichen Weiterbildung. Insbesondere das Arbeiten mit Faserverbundwerkstoffen (FVW) eröffnet zahlreichen Branchen neue Möglichkeiten. Vor diesem Hintergrund bietet die Fraunhofer-Allianz L

Potenziale smarter Strukturen und Systeme aufgezeigt: Erfolgreiche Premiere des neuen Symposiums 4SMARTS ...
Aktive, intelligente und adaptive ? kurz: smarte ? Strukturen und Systeme standen im Fokus des neu geschaffenen Symposiums 4SMARTS, das Anfang April 2016 im Maschinenhaus der TU Darmstadt eine erfolgreiche Premiere erlebte. Die Veranstaltung stand unter der Schirmherrschaft des Fraunhofer-Instituts

Weitere Mitteilungen von Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Ungewöhnliche PUR-Anwendungen - FSK zeichnet weltbekannte Ideen als In-novation aus ...
Was haben ein Weltmeister-Fußball, ein Elektro-Hochrad, Seepocken aus PUR für die Wohnung und ein Solarflugzeug gemeinsam? Der Fachverband Schaumkunststoffe und Polyurethane e.V. (FSK) zeichnet am 16.09.2015 interessante Innovationen und Anwendungen mit PUR im Rahmen des Festaktes zum Innovations

Lichtwirkung blau-angereicherter Beleuchtung am Arbeitsplatz / BAuA-Studie erforscht die Basismechanismen der biologischen Uhr ...
Die innere Uhr bestimmt die Tagesrhythmik des Menschen. Neuere Erkenntnisse zeigen, dass Licht dabei eine bedeutende Rolle für Physiologie und Verhalten spielt. Eine Studie im Auftrag der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) untersuchte akute und mittelfristige Effekte von b

Digitale Kindheit / Schon jedes zehnte dreijährige Kind nutzt das Internet ...
Ab welchem Alter dürfen Kinder ins Internet? Solche Fragen beschäftigen Experten und Eltern. Doch die Wirklichkeit ist schon weiter, berichtet das Apothekenmagazin "Baby und Familie". Kinder seien längst im Netz angekommen, belege eine aktuelle Umfrage des Deutschen Instituts für Ve

RAL-Gütezeichen sachgemäße Wäschepflege ...
Nach knapp zwei Jahren Betriebszeit wurde die hauseigene Wäscherei der Fachakademie Triesdorf im bayerischen Weidenbach mit dem RALGütezeichen 992 für sachgemäße Wäschepflege (RAL-GZ 992) ausgezeichnet. Im Rahmen einer offiziellen Feierstunde mit geladenen Gästen überreichte Ludger