Motivation

Zur Realisierung komplexer Verformungsmuster mit zeitlich gestaffelten Freiheitsgraden bei Faserverbundbauteilen ist es zielführend, aktorische Funktionalitäten direkt bindungstechnisch in die textile Verstärkungsstruktur zu integrieren. So können reproduzierbar große Kräfte übertragen bzw. große Stellwege realisiert werden. Die Übertragung erfolgt zum einen durch die mechanische Verankerung (Einarbeitung) der Funktionskomponente in die textile Struktur, die wiederum durch ein gezieltes Grenzschichtdesign (Form- und Stoffschluss) mit der Matrix interagiert und zum anderen durch unmittelbare stoff- und formschlüssige Verbindung zwischen Funktionskomponente (z. B. Formgedächtnislegierung (FGL)) und elastomerer Matrix.

Stand der Forschung und eigene Vorarbeiten

Bisher sind Vorversuche zur Integration von Formgedächtnismaterialien in eine gießfähige Silikonmatrix ohne textile Verstärkung bekannt, wobei ausschließlich einfache Topologien untersucht wurden. Für die Entwicklung textilbasierter adaptiver Strukturen wird auf umfangreiche Erkenntnisse aus eigenen Vorarbeiten im Bereich der textilen Verstärkung von Duroplastbauteilen, Elastomerbauteilen, Funktionsgarnentwicklung sowie der Funktionsintegration zurückgegriffen.

© ITM/TUD

Wissenschaftliche Fragestellung und Projektziele

Ziel des TP1 ist die Entwicklung funktionsangepasster textilbasierter und -ver­arbeit­barer Aktoren auf Basis von FGL zur Umsetzung hoher Kräfte (im kN-Bereich) und Verformungsgrade (> 90°). Darüber hinaus sollen mittels elektroaktiver Polymere (EAP) funktionalisierte fadenförmige Aktoren, z. B. in Form eines geflochtenen Zylinderkondensators oder als Bikomponentenfilamentgarn, entwickelt werden, die hohe Schalt- bzw. Transformationsfrequenzen ermöglichen (in der Größenordnung von min. 10 Hz). Zur Realisierung gezielter Verformungsarten mit hohen Freiheitsgraden der resultierenden Deformation erfolgt die bindungstechnische Modellierung zur gezielten Einbindung und Anordnung der aktorischen Komponenten in mehrlagig aufgebaute Verstärkungs­strukturen mit Gra­dien­teneigenschaften. Grundlage dafür bildet die Weiterentwicklung verfügbarer Algorithmen, für die mechanische Modellierung und die Simulation der Verformungsgrade der funktionalisierten textilen Verstärkungsstrukturen mit lokalen Eigenschaften auf der Mesoebene unter Beachtung des wirkprinzipabhängigen aktorischen Effekts.

Kontakt

Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM), Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden

© Christian Hüller

Name

Herr Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif

Institutsdirektor und Inhaber der Professur für Textiltechnik

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