iMSL – Intelligent Material Systems Lab – Lehrstuhl für intelligente Materialsysteme an der Universität des Saarlandes

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Bistabile FGL-Aktorik

Energie-effiziente Aktorik für On/Off Betrieb

Bistabile FGL-Aktorik

Formgedächtnislegierungen (FGL) verändern ihre Form durch thermische Aktivierung. Dauerhafte Aktivierung führt dabei zu generell hohem Energieverbrauch.

Ziel

Ein bistabiles Aktor-Design generiert zwei Schaltstellungen, welche energiefrei gehalten werden können. 

Ergebnis

  • Bistabile Aktorik mit 2 energiefreien Schaltstellungen  
  • Erhöhte Schaltfrequenzen durch antagonistische Aktor Anordnung 
  • Größere Hübe durch einstellbares Übersetzungsverhältnis 

Ausblick

Bistabile Aktorik findet in einer Vielzahl von Applikationen Anwendung. Bereits eingesetzte bistabile FGL-Aktoren finden sich in iMSL Entwicklungen zu mechanischen Greifern und Vakuum-Greifern, Ver-/ und Entriegelungsaktoren sowie verschiedenen Stellaktoren. Weitere Anwendungsfelder gilt es zu identifizieren 

Anwendungsbereiche

  • Jegliche On/Off Aktorik,
  • Schalter,
  • Ventile,
  • usw.

Entwickelt von

Technik des Vakuumsauggreifer
Einblick in die Technik des Vakuumsauggreifer

The versatility in form factors of thermal shape memory alloys (SMA) in combination with their unique actuation and sensing abilities allow for the design and construction of innovative multifunctional systems. Despite the considerable number of advantages, like their exceptional energy density, only a few SMA-based actuator systems are commercially available. One of the main reasons for this is their inefficient thermal activation and the resulting high energy consumption. The efficiency of SMA-based actuator systems can be improved by innovative design and control approaches. In the first part, the intelligent combination of SMA actuator wires with bi-stable, nonlinear spring elements is described. This combination eliminates oftentimes-quoted disadvantages of SMAs-slow actuation and energy-inefficiency-for a wide range of applications. In particular, two energy-free actuator configurations are realized, which can be applied to any non-proportional actuation tasks. The second approach for the realization of high-speed actuation and energy-efficiency is the activation of SMA wires with high voltage pulses, which leads to actuation times in the millisecond-range and energy-savings up to 80 % in comparison to the suppliers‘ recommendations. It is shown that even high AC voltages like typical mains supplies can be directly used for highly efficient SMA activation.