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Jahresbericht 2022





               Hilfe textilverstärkte Elastomerkomposite mit akti-  toren entwickelt werden, die bei einer Länge von 5
               ver Verformbarkeit anforderungsgerecht dimensio-  cm unter Anregung von 2000 V eine mechanische
               niert und hergestellt werden können. In Koopera-  Verschiebung erreichen. Darüber hinaus wurden die
               tion mit anderen Doktorand:innen im GRK wurden   hochelastischen, leitfähigen Filamente auch als Deh-
               die Strukturen experimentell untersucht und mittels   nungssensoren bis 100 % erprobt und stricktech-
               simulativer Parameterstudien das Verformungsver-  nisch in Faser-Elastomer-Verbunde integriert.
               halten der adaptiven Verbundstrukturen untersucht
               und für die Auslegung genutzt. Anschließend wur-  Vision der zweiten Förderphase
               den die Strukturen mit integrierten FGL-Aktordräh-
               ten hergestellt und in Aktivierungsversuchen mess-  Darauf  aufbauend  stehen  in  der  zweiten  Förder-
               technisch untersucht. Ergebnis seiner Dissertation   phase ionische und helixförmige Aktor-Sensor-Kon-
               ist eine validierte Auslegungsmethodik für aktiv in   zepte im Fokus. Diese Mechanismen sind potenti-
               der Ebene verformbare faserverstärkte Elastomer-  ell extrem leistungsstarke faserförmige Aktoren. Sie
               verbunde, die für spezifische Anwendungen entwi-  können bspw., analog zum Vorbild natürlicher Mus-
               ckelt und anforderungsgerecht dimensioniert wer-  keln, elektrische Energie in eine mechanische Ver-
               den können.                                     formung umwandeln und hohe Kräfte übertragen


































               Biege-Torsions-Kopplung von Interaktiven Faser-Elastomer Verbunden - Experiment und Simulation / Bend-twist cou-
               pling of Interactive Fibre Rubber Composites – Experiment and simulation

               Frau Dr.-Ing. Henriette Grellmann forschte in ihrem   bzw. große Stellwege realisieren. Besondere Vor-
               Promotionsprojekt „Technologische Entwicklung tex-  teile ergeben sich daraus, dass Aktorik und Senso-
               tilbasierter Aktor- und Sensorstrukturen für komplex   rik weitgehend auf den gleichen Wirkmechanismen
               verformbare adaptive Faser-Elastomer-Verbunde“   beruhen. Somit können faserförmige Aktormecha-
               an der Entwicklung eines Herstellungsprozesses für   nismen gleichzeitig als strukturkompatible Sensoren
               hochelastische Kern-Mantel-Mantel-Filamente. Die-  zur In-situ-Erfassung vorliegender Beanspruchungs-,
               se Filamente haben einen elektrisch leitenden, elas-  Verformungs- und  Degradationszustände  einge-
               tischen Faserkern, einen ebenfalls elastischen aber   setzt werden. Durch die Kombination mit intelligen-
               elektrisch  isolierenden  ersten  Mantel  und  einen   ten Auslegungs- und Regelungsalgorithmen werden
               elektrisch leitenden zweiten Mantel. Der Faserkern   autarke, sich dreidimensional verformende Material-
               und der erste Mantel wurden mittels Bikomponen-  systeme entstehen. So werden diese Systeme robus-
               tenschmelzspinntechnologie hergestellt und der   ter, komplexe Verformungsmuster lassen sich an der
               zweite Mantel wurde anschließend per Beschich-  gewünschten Stelle maßgeschneidert einstellen.
               tungsverfahren aufgebracht. Als elektrisch isolieren-
               des, elastisches Dielektrikum verwendete Dr. Grell-  Auch in der zweiten Doktorand:innenkohorte ist das
               mann thermoplastisches Polyurethan (TPU) und um   ITM wieder mit zwei Promotionsprojekten beteiligt.
               die geforderte elektrische Leitfähigkeit zu erreichen,   Im ersten Teilprojekt der zweiten Kohorte steht die
               wurde TPU mit Carbon Nanotubes (CNT) kombiniert   Materialentwicklung von neuartigen Aktorfasern auf
               und sowohl im Filamentkern verarbeitet als auch als   Basis von ionischen Elektroaktiven Polymeraktoren
               Beschichtung eingesetzt. Somit konnten Filamentak-  sowie die Entwicklung eines textiltechnischen Spinn-


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