Page 29 - ITM Jahresbericht 2021

Aktuelle Forschung – Professur für Textiltechnik

Längsschnittansicht III

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IV

FM1 FM2 FM3 Demonstrator aktiv verformbares
3D-FKV-Bauteil

/
– – ― FGL-Aktoren integriert/frei FGL-Verankerungs- bzw. elektrischer Kontaktierungsbereich
.
– – – – Elektrische Zuleitungen Deformationsbereich ― ― Hauptgelenkachse FGL-Verankerungsbereich
Abb. 1: Funktionsmuster (FM) gestrickter 3D-Schlauchpreformen mit integrierten FGL-Draht-Aktoren sowie als aniso-
troper Steifigkeitsgradient ausgeführtes Zweiachsfestkörpergelenk (li.) zur Realisierung aktiv verformbarer 3D-FKV-
Bauteile z. B. für Robotik-Anwendungen (re.) / Functional pattern (FM) of knitted 3D tubular preforms with integrated SMA
wire actuators as well as two-axis solid joint (left) designed as an anisotropic stiffness gradient for the realization of actively
deformable 3D FRP components e.g. for robotics applications (right)

dern verlaufen dort flott liegend und werden auch anhand eines aktiv verformbaren 3D-FKV-Bauteils
nicht in den FKV konsolidiert. Für die Gewährleis- für Robotik-Anwendungen aufgezeigt werden, z. B.
tung eines hinreichend großen Kraftschlusses liegt als beweglicher Leichtbau-FKV-Roboterarm.
ein besonderes Augenmerk auf der Entwicklung
und stricktechnischen Umsetzung von form- und Das laufende DFG Graduiertenkolleg 2430 „Interak-
kraftschlüssigen Verankerungsbereichen der FGL- tive Faser-Elastomer-Verbunde“ (DFG 380321452)
Draht-Aktoren mit der textilen Halbzeugstruktur befasst sich u. a. mit der simulationsgestützten Ent-
(vgl. Legende Abb. 1). Im Vergleich zu konventionel- wicklung intelligenter Werkstoffkombinationen für
len Gelenkkonstruktionen sollen mit einem daraus autarke, flexible Faserverbundwerkstoffe mit integ-
herstellbaren, aktiv verformbaren 3D-FKV-Demon- rierten Aktoren. Zur Verbesserung eines reversiblen
strator (vgl. Abb. 1 rechts) bei gezielter Aktivierung Verformungsverhaltens kommt eine Materialkombi-
des FGL-Aktornetzwerks eine signifikant gesteigerte nation aus einem hochflexiblen, elastomeren Matrix-
Dynamik mit Auslenkungen von min. 50° aus dem system und einem Verstärkungstextil zum Einsatz,
gestreckten Zustand mit min. 1 Hz erreicht wer- die gleichzeitig hohe Zugkräfte übertragen können.
den. Die Nutzbarkeit der Forschungsergebnisse soll

Abb. 2: Korrelation von Simulationsmodell und Aktivierungsversuch eines aktiv beweglichen Faser-Elastomerverbun-
des mit integriertem Drahtaktor aus Formgedächtnislegierung (FGL) / Correlation of simulation model and activation
experiment of an actively deforming fiber rubber composite specimen with integrated wire actuator made of shape memory
alloy (SMA) [4]

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