Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Kennwertbasierte Auslegungssystematik für Formgedächtnis-Federn

Mit Formgedächtnislegierungen (FGL) steht ein thermosensitiver Werkstoff zur Verfügung, der bei Erreichen einer definierten Temperatur seine Geometrie ändert. Aktorfedern aus FGL sind hierbei von besonderer Bedeutung, da sie große Kräfte und Hübe bei präzisen Schalttemperaturen realisieren können. Insbesondere die energieautarke Arbeitsweise, also eine Aktivierung durch das Umgebungsmedium, prädestiniert FGL-Federn für selbstregelnde Anwendungen z.B. im Bereich Thermomanagement. Die Entwicklung dieser Aktoren stellt jedoch für die kmU einen aufwändigen, iterativen Prozess dar, da für FGL-Federn weder eine geeignete Auslegungssystematik, noch standardisierte Methoden zur Erfassung der dafür benötigten Werkstoffkennwerte existieren. Die dadurch entstehenden Kosten und Entwicklungszeiten erschweren Anwendern den Weg zum Produkt. Das Vorhaben setzt sich zum Ziel, sowohl eine industrietaugliche Auslegungssystematik, welche außerdem eine Auslegung von alternativen Federgeometrien ermöglicht, als auch ein standardisiertes Verfahren zur FGL-Kennwerterfassung zu entwickeln. Hierzu werden Messmethoden zur Materialcharakteristik erarbeitet und weiterentwickelt, in welchen die Ermittlung der Kennwerte für die Simulationserstellung erfolgt. Durch den Abgleich der Eigenschaften von zu fertigenden Musterelementen mit den Simulationsdaten werden Erkenntnisse zur Entwicklung des mathematischen Modells gewonnen. Als Endergebnis entsteht ein Auslegungswerkzeug, welches es Unternehmen erlaubt, FGL-Federn so einfach wie konventionelle Stahlfedern zu dimensionieren. Somit können Anwender in den klein- und mittelständisch strukturierten Branchen ohne spezifisches Fachwissen die Vorteile von FGL-Federn nutzen und aufgrund des geringeren Entwicklungsaufwand Produkte in deutlich reduzierterer Zeit auf den Markt bringen, was einen erheblichen Mehrwert für die kmU darstellt.