Focus on Intelligent Sealing Solutions

Auf dem Gebiet der elektroaktiven Polymere wurde in Form von gestapelten EAP-Aktuatoren ein bedeutender Durchbruch erzielt. In Zusammenarbeit mit dem spezialisierten Partner CTSystems, spielte Dätwyler bei der Industrialisierung und Kommerzialisierung dieser Lösung eine entscheidende Rolle. Der Aktuator wurde ohne die Verwendung traditioneller mechanischer und Spulenkomponenten konstruiert und kann dank seines Designs geräuschlos und nicht nur zuverlässiger, sondern auch wesentlich energieeffizienter arbeiten als herkömmliche Alternativen.

Diese Technologie basiert auf der Herstellung kleiner Plattenkondensatoren in einem Dreischichtsystem, das aus zwei Elektroden aus leitfähigen Materialien und einem weichen elektroaktiven Polymer dazwischen besteht. Wenn Spannung an den Kondensator angelegt wird, bewegen sich die Oberflächenelektroden aufeinander zu, wodurch das Polymer komprimiert und dadurch eine geringe axiale Bewegung ermöglicht wird. Diese einzelnen Kondensatoren werden dann mit hoher Präzision aufeinandergestapelt, um eine technisch verwertbare, genau definierte axiale Bewegung zu generieren. Der Aktuator kann hinsichtlich Baugrösse und Geometrie unterschiedlich ausgeführt werden und kann somit auf die jeweilige Einbau- und Anwendungssituation angepasst und ohne weitere mechanische Elemente praktisch in jedes Bauteil, das Betätigung erfordert, direkt integriert werden.
Dr. Norbert Haberland
Senior Manager EAP

EAP: Leistungsstarke gestapelte dielektrische Polymeraktuatoren mit vielseitigen Funktionalitäten.

Die axiale Bewegung des Aktuators kann stufenlos eingestellt und gesteuert werden. Da der Aktuator keine mechanischen Komponenten besitzt, arbeitet er völlig geräuschlos, was mechanische Schwingungen, die für den Fahrer störend sein können, vollständig beseitigt. Dies ist von besonderem Vorteil bei batterieelektrischen (BEV) und Hybridfahrzeugen, bei denen das von einem konventionellen Verbrennungsmotor (ICE) erzeugte Grundgeräusch nicht vorhanden ist, welches zusätzliche mechanische Geräusche überdeckt. Die Eliminierung des mechanischen Elements erhöht auch dessen Zuverlässigkeit, da die traditionellen beweglichen Teile wegfallen.

Auch der Energieverbrauch ist im Vergleich zu einem herkömmlichen Magnetspulensystem deutlich geringer, da hier permanenter Strom oder permanente Spannung benötigt wird, um einen bestimmten Zustand, z.B. Aus oder Ein, aufrechtzuerhalten. Bei einem EAP-System wird die Spannung in den Elektroden gespeichert und Spannung wird nur dann benötigt, wenn ein Zustandswechsel von Aus auf Ein oder umgekehrt erforderlich ist.
Norbert Haberland

Integrierte Elektronik

Der zweite Fokusbereich ist intelligente Elektronik oder Sensorik, die entweder in eine Elastomerkomponente integriert wird, oder alternativ direkt auf die Oberfläche gedruckt werden kann, um eine funktionale Struktur zu bilden. Die resultierenden intelligenten Dichtungslösungen bieten eine Vielzahl von Vorteilen.

Im Beispiel eines eingebetteten RFID-Chips können Informationen gespeichert werden, die Herstellern im Mobilitätssektor deutliche Vorteile bringen können. So lässt sich beispielsweise die Authentizität eines Bauteils leicht überprüfen, während Teilenummern und Produktionsdaten im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung von Lieferketten auch zu Rückverfolgbarkeit beitragen können. Komponenten, die ähnlich aussehen, wie z.B. Membranen, können ebenfalls überprüft werden, um beim Zusammenbau von Baugruppen sicherzustellen, dass die Teile in dem jeweils richtigen Material verwendet werden.

Die Fortschritte bei intelligenten Dichtungslösungen gehen weit über die Lieferkette hinaus. Beispielsweise können sensoraktive Schichten innerhalb von Elastomeren auf Druck oder Berührung reagieren und sogar Leckagen oder das Vorhandensein von Flüssigkeiten auf der Oberfläche einer Dichtung erkennen, was zu neuen Möglichkeiten im Hinblick auf vorausschauende Wartung führt. In dem Maße, wie wir voranschreiten und die Elektrifizierung weiter an Fahrt gewinnt, ist es höchst wünschenswert, solche Eigenschaften in Batteriepaketen zu haben, wo jede Form von Leckage zu reduzierter Funktionalität oder sogar Überhitzung führen kann.
Norbert Haberland

Elektronische Komponenten wie Chips und Sensoren können auch Parameter wie Temperatur, Flüssigkeitsstände und Abrieb erkennen, wenn sie in Dichtungslösungen integriert sind. Diese Informationen tragen ebenfalls dazu bei, dass Fahrzeuge vorausschauende Analysen liefern können, was wiederum das Risiko ungeplanter Ausfallzeiten und sogar potenzieller Sicherheitsprobleme senken kann.