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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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