Alternative Steuerungselemente für die Automobil- und Luftfahrtbranche

In Kaffeemaschinen, in Motoren von Autos oder Flugzeugen – an allen Stellen, an denen eine Steuerung oder Regelung erfolgen soll, befinden sich Aktoren. Diese Elemente dienen dazu, elektrische oder thermische Energie in mechanische Bewegungen umwandeln. In dem Forschungsprojekt „Qualifizierung und Anwendung von Formgedächtnisaktoren auf Kupfer-Aluminium-Basis für Anwendungen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie“ untersuchen Wissenschaftler der Jade Hochschule jetzt neue Möglichkeiten der Zusammensetzung von Aktoren.

Neue Zusammensetzung der „Formgedächtnislegierungen“: Kupfer und Aluminium
Bisher werden Aktoren aus „Formgedächtnislegierungen“ hergestellt – einem Gemisch von mindestens einem Metall mit einem Werkstoff – derzeit überwiegend aus einer Verbindung von Nickel und Titan. Aktoren, die sich so zusammensetzen, können ihre Geometrie stark verändern, behalten dabei aber ihre „Form im Gedächtnis“ und kehren anschließend in die ursprüngliche Form zurück. Sie sind einfach aufgebaut, arbeiten geräuschlos und sind leicht und klein. „Trotz dieser Vorteile findet gerade im Automobilbereich nur eine zögerliche Anwendung der Formgedächtnisaktoren statt“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Karsten Oehlert. Denn Aktoren, die auf der gängigen Legierung basieren, dürfen nicht heißer als 90 Grad Celsius werden. Zudem sei ihre Abkühlungsphase für viele Anwendungen zu lang und sie seien verhältnismäßig teuer.

Eine Alternative, die die Wissenschaftler der Jade Hochschule derzeit untersuchen, sind Formgedächtnisaktoren basierend auf einer Verbindung aus Kupfer und Aluminium. Welche Eigenschaften die Aktoren auf dieser Grundlage aufweisen und welche maximalen Belastungen möglich sind, sind aktuelle Forschungsfragen. „Wir werden auch untersuchen, ob die bisherigen Konstruktionen auf die neuen Legierungen übertragbar sind und welche Lebensdauer eine Kupfer-Aluminium-Verbindung hat“, sagt der Projektleiter.

Transfer in die Industrie
Die Jade Hochschule führt das Verbundprojekt in Kooperation mit dem Institut für Werkzeugforschung und Werkstoffe (IFW) und mit Partnerunternehmen aus der Industrie durch. „Um den Transfer von der Hochschule in die industrielle Anwendung zu realisieren, haben wir Partner gewonnen, die das Projekt begleiten und in die bedarfsorientierte Richtung steuern“, so Oehlert.

Über das Projekt
Das Forschungsprojekt „Qualifizierung und Anwendung von Formgedächtnisaktoren auf Kupfer-Aluminium-Basis für Anwendungen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Er wird in Kooperation mit dem Institut für Werkzeugforschung und Werkstoffe (IFW) der Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V. durchgeführt und läuft noch bis Mai 2021. Neben Projektleiter Prof. Dr. Karsten Oehlert sind von der Jade Hochschule die wissenschaftlichen Mitarbeiter Konrad Hartung und Christof Woge an dem Projekt beteiligt.

Foto: Kopfstütze: Aktoren kommen beispielsweise in aktiven Kopfstützen in Fahrzeugen zum Einsatz, die sich bei einem Aufprall nach vorne neigen, um einem Schleudertrauma entgegen zu wirken. Foto: Jade HS