Klein, stark und leise – ein unkonventioneller Aktuator

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Elektrische Aktuatoren mit smarten Antriebsmaterial bieten hohe Leistung bei geringem Gewicht

Motoren & Antriebstechnik

Der FG-ONE Aktor: Nur 10g leicht, verstellt Lasten von über 1500g.
Der FG-ONE Aktor: Nur 10g leicht, verstellt Lasten von über 1500g.
Der FG-ONE für Sicherheitsentriegelungen – so flach, dass er in einer Geräteklappe eingebaut werden kann.
Der FG-ONE für Sicherheitsentriegelungen – so flach, dass er in einer Geräteklappe eingebaut werden kann.

Wird in einer feinmechanischen Anwendung eine elektrisch generierte Bewegung benötigt, so werden heutzutage Elektromotoren oder Elektromagnete eingesetzt. Eine Alternative, die sich besonders durch das Leichtbaupotential auszeichnet, sind Aktuatoren auf Basis von Formgedächtnislegierungen. Würde man den standardisierten ONE-easy Aktuator der Hoffmann GmbH aufbrechen, so fände man als Antriebsprinzip lediglich mehrere dünne Metalldrähte vor. Diese Drähte sind aus den genannten smarten Antriebsmaterialien hergestellt. Dabei handelt es sich um eine Legierung aus Nickel und Titan (auch NiTinol genannt). Wird dieses Material nach einer Verformung erwärmt (z.B. durch elektrischen Strom), wandelt es seine Form in eine zuvor eingeprägte Kontur. Diese Umwandlung führt zu einer kraftvollen Stellbewegung. Ein gerader Draht aus NiTinol kann über das Tausendfache des Eigengewichtes bewegen. Damit können die standardisierten Aktuatoren einen Spitzenwert hinsichtlich des Verhältnisses von Eigengewicht zu Stellkraft erreichen: Mit nur 14 g Eigengewicht kann ein ONE-easy Aktuator bis zu 1,5 kg auf einen Hub von bis zu 4,2 mm bewegen. Dabei erzeugt der Aktuator weder elektrische Magnetfelder noch Geräusche. 

Intelligente Funktionen

Die Stellbewegung ist linear regelbar. Mit entsprechenden Regelmethoden können alle Zwischenpositionen mit einer Genauigkeit von unter 10μm erreicht werden. Aufgrund seiner „dünnen“ Bauweise, kann der lediglich 6 mm dicke Aktuator in verschiedensten Anwendungen eingebaut werden. So kann er zur Entriegelung von Klappen, Betätigung von Möbelelementen aber auch für die proportionale Wegregelung von Ventilen und Verstellmechanismen genutzt werden. In Applikationen wo eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit wichtig ist, kann diese Technologie ebenfalls punkten. Da der Aktuator selbst keine eigene Masse wie einen Eisenkern beschleunigen muss, wirkt seiner eigenen Bewegung kaum eine Trägheit entgegen. Daher kann der Aktuator innerhalb weniger Millisekunden reagieren. Dies hängt zwar im Wesentlichen von der zu bewegenden Last und der zur Verfügung stehenden Auslösenergie ab, kann im Endeffekt jedoch zu zuverlässigen Sicherheitsentriegelungen unterhalb von 50 ms genutzt werden. Für Notsituationen bzw. die Sytemdiagnose ist der ONE-easy auch mit einem lastabhängigen Schaltsystem ausgestattet. Tritt ein Überlastfall ein (z.B. durch die Blockade der Mechanik) detektiert der schlaue Aktuator diesen Zustand automatisch. Dies kann vom Steuergerät erkannt werden, so dass z.B. eine Fehlbedienung erkannt werden kann. Über seinen elektrischen Widerstand ist zudem eine vollständige Zustandsüberwachung samt einer Lebensdauerprognose möglich.

Ein weiterer futuristischer Einsatzbereich wird sich in den nächsten Jahren im Bereich Wearables und Haptik mit diesem Antriebsprinzip ergeben. Da die Formgedächtnisaktuatoren so gut wie nichts wiegen, können Sie in intelligenten Bekleidungselementen oder in Fahrradkomponenten eingesetzt werden, um z.B. haptische Warnsignale an den Nutzer zu senden.

Veröffentlicht am September 14, 2020 - (104 views)
Kunststoffverarbeitung Hoffmann GmbH
Humboldtstr. 15
42579 Heiligenhaus - Germany
+49-2056 58 690 10
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