Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Morphing durch formvariable Strukturen aus Formgedächtnislegierungen und Faserverbundwerkstoffen

Ziel im Verbundprojekt „Morphing durch formvariable Strukturen aus Formgedächtnislegierungen und Faserverbundwerkstoffen“ ist die Erschließung der Potentiale von adaptiven Hybridverbunden aus Formgedächtnislegierungen (FGL) und Faserkunststoffverbunden (FKV) als standardisierte Morphing Strukturen für vielfältige Anwendungsbereiche im Automobil- und Luftfahrtsektor. Anhand zweier, im Projekt zu entwickelnden Demonstrations-Systemen aus aktiver Hybridstruktur (aktive FGL-Aktoren integriert in eine FKV Struktur) und elektrischer Einheit werden Richtlinien für die Konstruktion, die Verarbeitung und die Systemintegration der adaptiven Formveränderungstechnologie entwickelt und praxisrelevante Leistungskennwerte ermittelt. Das Projekt soll für potentielle Anwender, insbesondere im Bereich der kmU die Ausgangsbasis für erfolgreiche eigene Entwicklungsvorhaben entlang der gesamten Wertschöpfungskette dieser Technologie, von der Modulherstellung, Integration in verschiedenste Bauteile, Entwicklung und Herstellung von Systemen zur Energieversorgung und Steuerung oder Regelung, sowie der Systemintegration bilden. Die Projektergebnisse werden in Form einer technischen Richtlinie zusammengefasst und zusammen mit der erforderlichen Hardware den Unternehmen zur Verfügung gestellt.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden zu Beginn mehrere Teilziele definiert, die im Folgendem mit den erreichten Ergebnissen abgeglichen werden.

Zunächst sollten im Vorhaben reale Einsatzanforderungen für FGL und Faserkunststoff-Verbunde als formvariable Strukturen unter Betrachtung der mechanischen, thermischen, elektrischen und konstruktiven Aspekte konkretisiert werden. Durch die Absprache mit dem Projektausschuss, wie auch eine Analyse verschiedener Anwendungen konnten zwei Anwendungsklassen definiert und entsprechende Morphing-Zellen ausgelegt werden.

Für das nächste Teilziel sollte der FVK-FGL Verbund samt Elektronik in einer Morphing-Zelle integriert werden, die zu den erarbeiteten Einsatzanforderungen passt. Die Herstellung der Morphing-Zellen mit integrierten FG-Elementen wurde unter Nutzung verschiedener Materialien, Materialkombinationen und Designkonzepten durchgeführt. Dieses Vorgehen ermöglichte eine breite Eignungsanalyse, so dass für die Anwendungsklassen die geeignetste Morphing-Zelle ausgewählt werden konnte. In diesem Zuge wurde außerdem ein neues FGL- Stahl Gewebe hergestellt, dass ein hohes Potential an Leichtigkeit, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit bietet.

Die erstellten Morphing-Zellen konnten daraufhin unter Einsatzbedingungen in zwei Anwendungsklassen validiert werden. Die erstellen Morphing-Zellen wurden dabei unter Variation der thermischen, elektrischen und mechanischen Bedingung erprobt. Hier wurden die Stellwege, Kräfte und Lebensdauer, wie auch die generelle Eignung der Materialien gemessen und bewertet. Zusätzlich wurden weitere Untersuchungen von Schutzschichten durchgeführt und ausgewertet.

Abschließend konnten die Zellen in mehreren Demonstratoren umgesetzt werden, um die Technologie besser darzustellen. Die Ergebnisse des Vorhabens wurden im einem Technologieleitfaden zusammengefasst und für eine praktische Überführung ausgelegt.