Innovative Zusammenarbeit für dielektrische Elastomer Aktuatoren
Momentive, Dätwyler und BSC Computer arbeiten gemeinsam an der industriellen Markteinführung von Lösungen rund um die Innovation der 'Dielektrischen Elastomer Aktuatoren'.
Gegenwärtig weisen herkömmliche Aktorsysteme eine komplexe Mechanik auf, die Geräusche und Vibrationen erzeugt, was zu vorzeitigem Verschleiß führen oder andere mechanische Elemente des Systems beeinträchtigen kann. Diese komplexe und schwere Bauweise führt auch zu einer erheblichen Größe, aus der eine eingeschränkte Einsatzmöglichkeit bei beengten Platzverhältnissen resultiert. Darüber hinaus sind bei Aktorwirkung und zeitgleicher Auslenkungsmessung zusätzliche Sensorbauteile erforderlich. Die Qualität und damit die realistische Simulation von Rückmeldungen stellt in Kombination mit begrenzt verfügbarem Platz eine schwierige Herausforderung für das Schalterdesign dar. Des Weiteren verbrauchen die heutigen konventionellen Aktoren viel Energie und müssen gewartet werden, was zu hohen Betriebskosten führt.
Das Interesse an alternativen Antriebstechnologien mit geringem Energieverbrauch und "intelligenten Werkstoffen" hat im letzten Jahrzehnt zugenommen.
Dätwyler ist auf dem Weg zur Industrialisierung einer neuen Polymerwandlertechnologie ("Electroactive Polymers" oder EAPs), die auf gestapelten Polymeraktoren basiert und ursprünglich von CTsystems, einem Spin-off der EMPA, Schweiz, entwickelt wurde. EAPs können herkömmliche Aktortechnologien ersetzen, diese übertreffen und in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden. Zu den Vorteilen von EAPs gehören ein geringer Energieverbrauch, das Wegfallen von zusätzlichen komplexen mechanischen Teilen, ein robustes und widerstandsfähiges Design, ein geräuschloser Betrieb mit der Möglichkeit des Energy Harvesting, Sensorik und haptische/taktile Rückmeldefunktionen.
Eine flexible Lösung für zahlreiche Anwendungsfälle.
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Lösung
Das Stapeldesign des neuen Mehrschicht-Aktors ermöglicht eine starke Kontraktion und Zugkraft.
Das spezielle Design des im Aktor verwendeten dielektrischen Elastomers basiert auf einer Reihe flexibler Kondensatoren, die elektrisch parallel zur wechselnden Polarität jeder Schicht geschaltet sind. Dank dieser neuen Anordnung eignet sich die EAP-Technologie für ein breiteres Spektrum potenzieller Anwendungen.
Diese Elastomere haben die Besonderheit, geräuschlos und vibrationsfrei zu arbeiten. Darüber hinaus verfügt diese neue Technologie von Haus aus über Messfunktionalität (ohne zusätzlichen Sensorkomponenten), wodurch der Aktor kompakter wird. Durch diese beiden Faktoren ist die neue Lösung optimal für beengte und mechanisch präzise Systeme geeignet.
Ebendiese Messfunktionalität wird noch durch kurze Reaktionszeiten, anpassbare Amplitudenformen und einen breiten Frequenzbereich verbessert. Hierdurch wird der Einsatz für haptische/taktile Mensch-Maschine-Schnittstellen um vieles interessanter.
Zu guter Letzt ist der Energieverbrauch der neuen Aktoren erheblich niedriger als der herkömmlicher Formen wodurch die Betriebskosten des mechanischen Systems gesenkt werden, in dem sie verbaut sind.
Wie es funktioniert
Elektromechanischer Wandler aus weichem und elastischem Polymer.
Elektrische Energie wird durch elastische Verformung in mechanische Bewegung umgewandelt.
Unsere einzigartigen Stapel aus dünnschichtigem dielektrischem Elastomer ermöglichen eine taktile und feinfühlige Betätigung und Messung.
Zuverlässiges elektrostatisches Arbeitsprinzip für vielseitige Einsatzzwecke und einen effizienten Betrieb.
Wichtigste Vorteile
Halten der Position
Green, efficient and mobile application
bei sehr geringem Energieverbrauch (nahezu null).
Stufenlose proportionale Positionierung
Light weight, solid and compact size
durch spannungsgesteuerten Hub.
Aktorwirkung und Messung
Cost-saving monoblock and integration with simultaneous actuation and sensing capability
ermöglicht einen vielseitigen Einsatz.
Hub im Makrobereich
Resilient, enduring design
durch geringe Materialsteifigkeit.
Geräuschlose Aktorwirkung
Maintenance and noise free
dank Hub durch reine Materialverformung.
Kostengünstig
aufgrund geringer Materialkosten und vollautomatisierten, effizienten Prozessen.
Kompakt und leicht
dank hoher Energiedichte.
Anwendung
EAP-Pumpen-Demonstrator mit adaptiver Flüssigkeitssteuerung
Allgemeine Eigentschaften
20N
Max. Stellkraft (abhängig von den Stapelmassen)
10 %
Max. Kontraktion
unter 2 ms
Stellzeit (abhängig von den Stapelmassen)
50 Hz
Stellfrequenz (abhängig von den Stapelmassen)
-40°C bis +130°C
Temperaturbeständigkeit
Dätwyler in den Medien
Dieelektrische Elastomer Aktuatoren stehen vor industrieller Markteinführung
Plastverarbeiter berichtet über die Zusammenarbeit von Dätwyler, Momentive und BSC Computer für die Markteinführung von neuartigen Dielektrischen Elastomer Aktuatoren.
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