AMDEA


Projektbeschreibung

Seit vielen Jahren sind dielektrische Elastomere (DE) als sog. „Smart Materials“ Gegenstand intensiver Forschungsarbeit. Dabei konnte bereits das hohe Potenzial von DE anhand beispielhafter Applikationsdemonstratoren aus verschiedensten Bereichen gezeigt werden. Im Einsatz als Aktoren dienen DE zur Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Bewegung, wohingegen die veränderlichen elektrischen Kennwerte für Signale im sensorischen Einsatz genutzt werden. Der Aufbau ähnelt dem eines flexiblen Plattenkondensators mit hochflexiblen Elektroden und einem dünnen isolierenden Polymerfilm dazwischen. Durch Anlegen einer Hochspannung führt die elektrostatische Anziehungskraft der beiden flächigen Elektroden zu einem Druck auf das zwischen ihnen befindlichen Material. Diese Kraft führt zu einer Dickenreduktion und aufgrund der Inkompressibilität zu einer Ausdehnung in der Elektrodenebene. Die Geometrieänderung, die auch durch eine externe mechanische Beanspruchung verursacht werden kann, führt weiterhin zu einer Kapazitätsänderung, welche als Sensorsignal und als Feedback für einen geregelten Aktor genutzt werden kann. Weitere Vorteile von DE liegen vor allem in ihrem geringen Gewicht, den geringen Herstellungskosten, der Energieeffizienz und ihrer hohen Anpassbarkeit. Allerdings werden Elektroden in vielen Forschungsarbeiten noch manuell aufgetragen, dielektrische Schichten händisch gegossen und die Systeme sind insgesamt nur schwierig, als gesamtheitliche Produkte im industriellen Kontext herzustellen.

Ziel des Projektvorhabens ist es, die Herstellung der dielektrischen Elastomer zu optimieren und zuverlässige sowie reproduzierbare System herstellen zu können. Durch industrielle Anwendungsfälle, die zuverlässig mit der Technologie der DE umgesetzt werden, wird die Technologie für die Industrie sichtbar und die technologische Überlegenheit gegenüber herkömmlichen Ansätzen aufgezeigt. Weiterhin sollen für die Applikation der flexiblen Aktoren bzw. Sensoren unterschiedliche Fertigungsstrategien gewählt werden, woraus sich Richtlinien für die Herstellung und den Einsatz dieser Systeme ableiten lassen. Diese vereinfachen den Technologieeinstieg für interessierte Anwender und machen die Smart Materials einem breiteren Anwenderspektrum zugänglich.

Das IGF-Vorhaben 22453 der Forschungsvereinigung Räumliche elektronische Baugruppen wird über das DLR im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Begleitet wird das Vorhaben von einem umfangreichen Industrieausschuss, bestehend aus 11 Unternehmen mit Material- und Anlagenherstellern, sowie Anwendern.