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Ressourcenschonung
Durch ihr geringes Gewicht und ihre hohe Energieeffizienz tragen die Systeme zu einem nachhaltigen Ressourceneinsatz bei.
Dielektrische Elastomere
Einführung
Dielektrische Elastomere (DEs) sind dünne Filme (20-200 µm) aus z. B. Silikon, welche mit hochflexiblen Elektroden bedruckt sind. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung im Kilovoltbereich (ca. 80 V/µm) ziehen sich die Elektroden an und komprimieren den Polymerfilm, der gleichzeitig seine Oberfläche vergrößert. Dieser Effekt wird sowohl für aktorische (z.B Ventile oder Pumpen) als auch für sensorische Anwendungen wie Druck- oder Wegmessung genutzt, da die Geometrieänderung auch eine Kapazitätsänderung bewirkt. Koppelt man beide Effekte, spricht man von Self-Sensing, so dass die Position eines DE-Aktors ohne weiteren externen Sensor bestimmt werden kann.
Technologiebeschreibung
Dielektrische Elastomere sind eine Klasse elektroaktiver Polymere, die sich durch ihre Fähigkeit auszeichnen, bei Anlegen einer elektrischen Spannung mechanisch zu verformen. Sie bestehen typischerweise aus einer dünnen Schicht eines elastischen, elektrisch isolierenden Polymers, das zwischen zwei flexiblen Elektroden eingebettet ist. Wird eine Spannung angelegt, ziehen sich die Elektroden elektrostatisch an, wodurch das Elastomer in Dickenrichtung komprimiert und sich gleichzeitig in der Fläche ausdehnt. Dieser Effekt kann zur Nutzung in Aktoranwendungen wie Pumpen, Ventilen, adaptiven Optiken, künstlichen Muskeln weicher Robotik oder haptischen Interfaces eingesetzt werden. Beim aufbringen einer mechanischen Last auf den DE ändert sich dessen Geometrie und folglich die Kapazität des flexiblen Kondensators. Diese Eigenschaft kann für Sensoranwendungen wie Druck-, Dehnungs- und Bewegungssensoren eingesetzt werden. DEs zeichnen sich durch hohe Dehnfähigkeit, schnelle Ansprechzeiten und geringes Gewicht aus.
Einsatzmöglichkeiten
Chemie, Pharma, Lebensmitteltechnik: DE-basierte Aktoren ermöglichen kompakte Pump- und Dosiersysteme ohne bewegliche Metallteile und sorgen so für hygienische und effiziente Prozesse.
Maschinenbau, Produktionstechnik: DEs können als leichte und flexible Aktoren in Greifern, Ventilen oder Förderanlagen eingesetzt werden und eröffnen neue Möglichkeiten in der Automatisierung.
Industrie & Maschinenbau: Durch ihre Flexibilität eignen sich DEs hervorragend als Druck- und Dehnungssensoren zur präzisen Prozessüberwachung.
Produktion und Fertigungstechnik: Adaptive Assistenzsysteme mit integrierter Sensorik und haptischem Feedback unterstützen Werker direkt im Arbeitsprozess und steigern Ergonomie sowie Effizienz.
Schrittweise Einführung
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