Die Situation
Innovative formveränderliche Faserkunststoffverbunde (FKV) werden für verschiedene Anwendungen benötigt: zum Beispiel in der Robotik als Greifwerkzeuge oder im Gesundheitsbereich als Gelenk- oder sogar Gliedmaßenersatz. Wer eine Armprothese hat, möchte gern in der Lage sein, mit der künstlichen Hand präzise Greifbewegungen auszuführen. Industrieroboter sollten natürlich so klein und leicht wie möglich sein, um Material einzusparen und Ressourcen zu schonen. Integrierte textile Sensoren und Aktoren können das unterstützen.
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Die Projekte
Am ITM der TU Dresden laufen aktuell zwei Projekte, die sich dieser Herausforderung stellen. In beiden Forschungsvorhaben entwickeln die Wissenschaftler textilbasierte Sensor-Aktor-Netzwerke (SAN), die in die Verstärkungsstruktur beweglicher Faserkunststoffverbunde (FKV) integriert werden. Damit werden die Materialien in sich mobilisiert und die mechanischen Verbundeigenschaften (die Steifigkeit) sichergestellt. Das heißt, die Handprothese und der Industrieroboter können sicher greifen, ohne zu brechen. Mit den Projektergebnissen wird das Materialverständnis gesteigert und der Ressourceneinsatz gesenkt.
Der Unterschied der Projektziele besteht im Funktionsprinzip der Aktoren. Im Projekt IGF 19832 mit dem "Spitznamen" TexSAN stehen sensorische und aktorische Funktionsgarne und der Entwicklung eines entsprechenden Herstellungsverfahrens im Fokus. Diese Drähte aus Formgedächtnislegierungen bieten große Stellkräfte, sodass mit wenig Materialeinsatz "schwer gehoben" werden kann. Sie werden thermisch, zum Beispiel durch Stromfluss, aktiviert und deaktiviert. Dadurch sind sie jedoch vergleichsweise langsam.
An dieser Stelle setzt das Projekt HoTexA mit der IGF-Nr. 20786 an. Die ausgeführten Bewegungen basieren hier auf Dielektrischen Elastomeraktoren (DEA). DEA wandeln die elektrische Energie direkt in mechanische Arbeit um. Sie sind deshalb erheblich schneller und damit auch für schnelle Verformungen eines sie umgebenden Textils bzw. FKV prädestiniert. Im Projekt wird nun unter anderem erforscht, ob die verfügbaren Stellkräfte mit denen der elektrisch leitenden Garne vergleichbar sind.
Der Nutzen für den Mittelstand
Herstellern auf dem Gebiet der gesamten textilen Wertschöpfungskette für textilbasierte Endanwendungen (z. B. smarte mehrgelenkige Prothesen) werden innovative Technologien für hochpräzise In-Situ-Mechanismen zur Verfügung gestellt, mit denen sie ihr Produktportfolio erweitern können.
Ist das Projektthema für Ihr Unternehmen interessant? Sie sind herzlich eingeladen, Ihre Kompetenzen in die Entwicklung dieser Innovationen einzubringen. Bitte sprechen Sie den Projektleiter, Herrn Andreas Nocke gern an.
Beteiligte Forschungseinrichtung/en I:
Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM), TU Dresden
Institut für Festkörperelektronik (IFE), TU Dresden
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF)
Förderung:
Förderprogramm: BMWi/IGF
Projektstart: 01.10.2019
Laufzeit: 30 Monate
Fördersumme: 713 235 €
IGF-Nr. 20786 BR
Beteiligte Forschungseinrichtung/en II:
Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM), TU Dresden
Förderung:
Förderprogramm: BMWi/IGF
Projektstart: 01.12.2017
Laufzeit: 37 Monate
Fördersumme: 267 160 €
IGF-Nr. 19832 BR
Projektbegleitende Ausschüsse:
Automobilbranche, Luftfahrtbranche
Spinnereien, Webereien
Maschinenbau
Medizintechnik
Maschinenbau und Textilmaschinenbau
Hersteller Technischer Textilien
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