Smart Materials

Smart Materials

Innovative Produkte sind oftmals erst durch die entsprechenden intelligenten Werkstoffe zu realisieren. Bauteile (und damit auch die Werkstoffe aus denen diese Bauteile aufgebaut sind) müssen heute oftmals mehr Fähigkeiten mitbringen als nur eine gewisse strukturelle Beschaffenheit (Festigkeit, Härte, Zähigkeit, Haptik etc.) oder auch optische Eigenschaften (im Sinne von Oberflächenbeschaffenheit). Sie müssen auch intelligente Eigenschaften aufweisen, d.h. verfügen über sensorische oder aktorische Eigenschaften. In der Regel wird dies durch Werkstoffe realisiert, die ihre Eigenschaften durch aktive Steuerung verändern können. Z.B. sind das die Änderung der geometrischen Abmessungen, der Fließeigenschaften (Rheologie), des elektrischen Widerstandes, der magnetsichen Eigenschaften etc.

Beispiele für derartige Smart Materials sind: Piezoelektrika, OLEDs, CNTs (Carbon Nanotubes), Dielektrische Elastomere, Formgedächtnislegierungen, Elektro- und Magnetorheologische Flüssigkeiten usw.

1. Aktive Systeme und Funktionsintegration

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Mittels aktiver Strukturtechnologie und der Integration strukturkonformer sensorischer sowie aktorischer Funktionen steigt mit der Funktionalität der Strukturen auch die Systemkomplexität.

Die Fraunhofer-Gesellschaft verfügt über alle Kompetenzen im Bereich der aktiven Strukturentwicklung sowie deren Bewertung. Dies reicht von den Funktionswerkstoffen, der Strukturmechanik, der Mechatronik, dem Maschinenbau, der Fertigungstechnik, der Simulation von Komponenten und Systemen, der Informationstechnologie, der Regelungs- und Elektrotechnik, der Prüftechnik bis zur Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit.

Leistungsbeschreibung

  • Integration von sensorischen und/oder aktorischen Komponenten
  • Betriebslastenerfassung, Systemidentifikation und Modellbildung
  • Beanspruchungsanalyse
  • Simulation des dynamischen Verhaltens komplexer Systeme und frühzeitige Machbarkeitsbewertung
  • Auslegung, Konstruktion, Umsetzung aktiver Strukturlösungen
  • Reglerentwicklung und Funktionsdemonstration
  • Methodenentwicklung zur Untersuchung der Zuverlässigkeit aktiver Struktursysteme
  • Funktionsnachweis unter Betriebslasten

 

Projektbeispiele

2. Kunststoffe & Fertigungsverfahren

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Kürzere Produktlebenszeiten verlangen eine Reduzierung des Zeit- und Kostenaufwands in der Entwicklung neuer Komponenten. Die frühzeitige Optimierung von Werkstoff und Fertigungsverfahren ist zu einem entscheidenden Wettbewerbsfaktor geworden.

Vor diesem Hintergrund beschäftigen sich mehrere Partnerinstitute mit der Entwicklung von Werkstoffen, wobei der Schwerpunkt auf Polymerwerkstoffen liegt. In mehreren Demonstrationshallen werden neuartige Fertigungsverfahren erprobt.

Leistungsbeschreibung

  • Werkstoffe mit spezifischen Eigenschaften
  • Werkstoffmodifikation für bestimmte Verarbeitungsverfahren
  • Recyclingtechnik und Kreislaufführung
  • Materialaufbereitung
  • Materialprüfung und -charakterisierung
  • Bemusterung von Werkstoffen, Werkzeugen und Fertigungsverfahren
  • Entwicklung von Fertigungsprozessen
  • Werkzeugtechnik
  • Verfahrensentwicklung

 

Projektbeispiele