Dresdner Forscher entwickeln neue Werkstoffklasse
09.05.2018
An flexiblen Faserverbundwerkstoffen mit integrierten Aktoren und Sensoren arbeiten Dresdner Material- und Leichtbau-Forscher. Sie entwickeln damit eine völlig neue Werkstoffklasse. Gefördert wird dieses Vorhaben der TU Dresden und des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) als neues Graduiertenkolleg 2430 „Interaktive Faser-Elastomer-Verbunde“. Sprecher ist Prof. Chokri Cherif vom Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der TU Dresden.
Faserverbundwerkstoffe werden aufgrund der hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten sowie der Möglichkeit zur maßgeschneiderten Einstellung dieser Eigenschaften immer stärker in bewegten Komponenten eingesetzt. Durch die Integration adaptiver Funktionalitäten in derartige Werkstoffe entfällt die Notwendigkeit, Aktoren nachträglich zu platzieren, und die Robustheit des Systems wird signifikant verbessert. Besonders vielversprechend sind dabei Aktoren und Sensoren auf textiler Basis, wie sie am ITM erforscht und entwickelt werden, da diese direkt im Fertigungsprozess in die Faserverbundwerkstoffe integriert werden können.
Der innovative Ansatz besteht darin, die heute nicht verfügbare Werkstoffklasse der interaktiven Faser-Elastomer-Verbunde (I-FEV) mit strukturintegrierter Aktorik und Sensorik zu schaffen und wissenschaftlich zu durchdringen. Die Entwicklung von I-FEV erlaubt beispielsweise, die geometrischen Verformungsfreiheitsgrade von mechanischen Bauteilen reversibel und berührungslos einzustellen und so sehr schnell und präzise auf variable Anforderungen der Umwelt zu reagieren.
Mit ihren innovativen Eigenschaften sind interaktive Faser-Elastomer-Verbunde für zahlreiche Anwendungsfelder im Maschinen- und Fahrzeugbau, in der Robotik, Architektur, Orthetik und Prothetik prädestiniert, so in Systemen für präzise Greif- und Transportvorgänge (z. B. bei Handprothesen, Verschlüssen und verformbaren Membranen) und in Bauteilen (z. B. Trimmklappen für Land- und Wasserfahrzeuge).