CompActive – Aktorikmodule ermöglichen neue Freiheiten bei minimalem Bauraum und geringstem Gewicht

Die Effizienz, die Leistung und der Komfort technischer Produkte sind in vielen Anwendungen abhängig von der aktuellen Einsatzsituation. Zur Verbesserung der Effizienz oder des Komforts der Produkte ist es sinnvoll, dass sich diese an die aktuelle Situation anpassen lassen. Für die konventionelle Implementierung einer Verstellfunktion in Produkte müssen die benötigten Komponenten wie Mechanik, Motor und Getriebe im Produkt untergebracht werden. Dieses zusätzliche Volumen, der sogenannte Bauraum, und die zusätzliche Masse wirken sich i. d. R. negativ auf die Gesamtleistung des Produktes aus und gehen mit zusätzlichen Kosten einher. Unternehmen aus den verschiedensten Branchen stehen häufig unter einem gewissen Handlungsdruck, die Performance ihrer Produkte zu verbessern.

Mit der Technologie der aktiven Hybridverbunde  können für unterschiedliche Anwendungen in vielen Branchen neue Potenziale erschlossen werden. Die aktiven Hybridverbunde kombinieren die bekannten Vorteile technischer Kunststoffverbunde mit denen eines modernen Festkörperaktors, den Formgedächtnislegierungen. Formgedächtnislegierungen sind intelligente Metalle, deren Form durch Temperaturänderung kontrolliert  verändert werden kann. Durch die direkte Integration des Aktormaterials – die Formgedächtnislegierungsdrähte – in ein Kunststoffbauteil wird die Aktorik auf die Hybridstruktur übertragen und eine aktive Formanpassung der Komponente ist möglich. Verstellfunktionen können somit bei minimalem Bauraum, geringstem Gewicht sowie spalt- und knickfreier Kontur in Produkten realisiert werden.

Im Rahmen des EXIST-Forschungstransfers – gefördert durch das BMWi - arbeitet die Ausgründung CompActive seit Ende 2017, bis voraussichtlich Anfang 2020, an der Weiterentwicklung der Technologie der aktiven Hybridverbunde, verbunden mit dem Ziel, diese zur Marktreife zu bringen. Der ursprüngliche Förderzeitraum von 24 Monaten wurde Anfang des Jahres um weitere acht Monate verlängert. Somit stehen dem CompActive-Team mehr Zeit und zusätzliche Sach- und Personalmittel zur Verfügung, um die Weiterentwicklung der Technologie voranzutreiben sowie die Anlagentechnik für eine Serienproduktion der Aktorikmodule vorzubereiten.

Seit Projektstart konnten wichtige Entwicklungsfortschritte erzielt werden, sowohl im Hinblick auf den Aufbau der Aktorikmodule als auch hinsichtlich der serienausgerichteten Produktionsprozesse.

Im Wesentlichen besteht das CompActive-Aktorikmodul aus mehreren Komponenten:

• einem Formgedächtnisgitter, bestehend aus FGL-Drähten und Messingankern,
• zwei Ankerclips, die an den Enden des Moduls angebracht sind sowie
• einer Elastomerschicht im mittleren Bereich.

Diese werden in einem automatischen Nähprozess miteinander verbunden. Insbesondere bei der Herstellung der FGL-Gitter, dem Einsatz von Ankerclips und im Nähprozess konnten Fortschritte hinsichtlich der Produktivität, Reproduzierbarkeit und Qualitätssicherung der Aktorikmodule erreicht werden.

Das neue – geprägte – FGL-Gitter aus Formgedächtnisdrähten und Messingankern erleichtert zum einen das Handling und bietet zum anderen verschiedene Kontaktierungsmöglichkeiten zur elektrischen Ansteuerung der Aktorikmodule, beispielsweise durch Löten, Crimpen, Schweißen oder eine Kontaktierung mittels Steckverbindungen.

Durch den Einsatz von individuell anpassbaren Ankerclips, die zukünftig im Spritzgussverfahren hergestellt werden, sind zusätzliche Verbindungstechnologien zwischen Aktorikmodul und Substrat-Bauteil möglich. So können einfach montierbare, formschlüssige Verbindungen wie Niet-, Bolz-, oder Steckverbindungen ohne großen Mehraufwand realisiert werden. Durch die größere Flexibilität und eine geschickte Realisierung der mechanischen Verbindung zwischen Bauteil und Aktorikmodul sind, zusätzlich zu faserverstärkten oder reinen Polymeren, z. B. auch Stahlbleche als Bauteil-Substrat umsetzbar.

Die entsprechenden Anlagen zur Herstellung der Aktorikmodule stehen dem CompActive-Team bereits in Teilen in den IVW-Räumlichkeiten zur Verfügung. Die Beschaffung der Anlage zur Herstellung von Messingankern und der Spritzgussanlage zur Herstellung der Ankerclips ist mit Hilfe der finanziellen Aufstockung des EXIST-Projektes CompActive. Ein Bauteilprüfstand, der die Zyklenstabilität der Aktorikmodule untersucht, läuft bereits; erste Aktoren haben schon mehr als 200.000 Zyklen erreicht und laufen weiter.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Moritz Hübler
EXIST-FT
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Erwin-Schrödinger-Str. 58
67663 Kaiserslautern
Telefon: +49 631 2017 443
E-Mail: moritz.huebler@ivw.uni-kl.de
Homepage: www.compactive.de