Demonstrator für Mikrokamera-Stabilisierung
Foto: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Mikrostrukturtechnik
Motivation
Dämpfung miniaturisierter Systeme (mobil, tragbar) auf der Grundlage von Formgedächtnislegierungen (FGL)
- Smart Material: NiTi(Cu) (500 MPa, 5-10% Dehnung, Arbeitsdichte 10 MJ/m3)
- Physikalischer Mechanismus: Thermoelastischer Phasenübergang
- Intelligente Systeme: FGL-Mikrobauelemente als Aktor, Feder und Dämpfer
- Vorteile der Miniaturisierung:
- Frequenzen bis zu einigen100 Hz
- Neue ermüdungsarme bzw. -freie FGL-Filme verfügbar
- Einsatzbereiche:
- Makro: Wind, Seismik (bisher)
- Miniaturskala:
- Portable & Handheld
- Unbemannte Flugobjekte (UAVs)
- Pico-Satelliten
Wissenschaftliche Ziele
Entwicklung von film- bzw. folienbasierten FGL-Mikrobauelementen, die mehrere Freiheitsgrade (Rotation, Translation) unter Vibrationsbelastung stabilisieren
- Dissipationsmechanismen auf Miniaturskala: Thermo- und Pseudoelastizität
- Modellierung: Materialmodell mit integriertem Ermüdungsverhalten
- Skalierungsmethoden: Materialmodell → Bauelemente-Modell
- Entwicklung von Design- und Kontrollansätzen für miniaturisierte Systeme
- Iterative Bauelemente-Optimierung: (1) Wärmetransport, (2) Umwandlungsgrad Martensit-Austenit, (3) strukturelles Versagen
- Smart Functionality (Self-Sensing durch Filmwiderstandsmessung)
Brücken-, Linear-Balken- und Planarfeder-Layouts
Foto: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Mikrostrukturtechnik
Foto: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Mikrostrukturtechnik
Foto: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Mikrostrukturtechnik
Arbeitsprogramm
- Materialcharakterisierung und Modellierung auf der Mesoskala
- Design und Herstellung von FGL-Mikrobauelementen und darauf aufgebauter Systeme
- Untersuchung des Dissipationsverhaltens unter Vibration: Formgedächtniseffekt (<10 Hz), Pseudoeastizität mit bzw. ohne Temperaturkontrolle (10 -100 Hz)
- Modellierung (FEM, Phasenfeld), Modellintegration
- Validierung und Komplexitätsreduktion:
- Lumped-Element-Model
- Model Order Reduction
- Entwicklung eines Demonstrators
Foto: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Mikrostrukturtechnik
Kontakt
Dr. Frank Wendler
Institute of Materials Simulation
Friedrich-Alexander-Universität
Dr.-Mack-Str. 77
90762 Fürth
Tel.: +49 911 65078 65067
Fax: +49 911 65078 65066
E-Mail: frank.wendler@fau.de
Shahabeddin Ahmadi
Karlsruher Institut für Technologie
Institute of Materials Simulation
Friedrich-Alexander-Universität
Dr.-Mack-Str. 77
90762 Fürth
Tel.: +49 721 608-22768
E-Mail: shahabeddin.ahmadi@fau.de