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59,80 €ISBN 978-3-8191-0556-2Paperback236 Seiten147 Abbildungen315 g21 x 14,8 cmDeutschDissertation
März 2026
Robin Löffler
Entwicklung eines Konstruktionskatalogs für Aktorbaugruppen mit additiv gefertigten Umlenkgeometrien und Drahtaktoren aus Formgedächtnislegierungen
Im Kontext der branchenübergreifenden Produktentwicklung stellen Effizienz im Entwicklungsprozess und rohstoffbezogene Ressourcenschonung schon immer übergeordnete Ziele dar. Insbesondere in Anbetracht der heutzutage intensiven Nutzung von endlichen Rohstoffen und der gleichzeitig rapiden Weiterentwicklung verschiedenster Technologien wird an alternativen Materialien, Fertigungsverfahren und Antrieben geforscht. Aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten zur Ressourcenschonung durch Leichtbau und Funktionsintegration wird im Rahmen dieser Arbeit die Kombination von Drahtaktoren aus Formgedächtnislegierungen (FGL) und additiv gefertigten Trägerbauteilen untersucht. FGL Drahtaktoren zeichnen sich durch sehr große Stellkräfte bei minimalem Eigengewicht und die Möglichkeit zur gleichzeitigen Nutzung als Sensoren aus. Die additive Fertigung liefert enorm flexible Formgebungsoptionen bei geringem Materialeinsatz und stückzahlunabhängigen Produktionskosten.
Um eine bestmögliche Substitution von konventionellen Aktorbaugruppen und die Entwicklung neuartiger Aktorsysteme zu ermöglichen, wird im Rahmen dieser Arbeit insbesondere die Integration von FGL-Drahtaktoren in kompakte Bauräume betrachtet. Zur Erzeugung einer relevanten Stellbewegung werden aufgrund der vergleichsweise geringen relativen Verkürzung der Aktordrähte allerdings große Drahtlängen benötigt. Diese langen FGL Drähte werden mittels konventionell und additiv gefertigten Umlenkstellen flexibel in den vorhandenen Bauraum integriert, woraus allerdings bisher wenig untersuchte Einflussgrößen resultieren. Die empirische und analytische Untersuchung dieser Einflussgrößen hinsichtlich Kraft , Kontraktions und Dynamikverlusten stellen den Hauptteil dieser Arbeit dar.
Zur Gewährleistung einer allgemeinen und effizienten Anwendbarkeit der Versuchs- und Berechnungsergebnisse im Rahmen der für Ingenieure bekannten Produktentwicklung wird ein Konstruktionskatalog verfasst, welcher sich in die gängigen Konstruktionsmethodiken nach den VDI Richtlinienreihen 2206, 2221, 2222 und 2248 einfügt. Neben der Vorstellung einer neuen Aktortechnologie resultiert daraus eine Reduktion der Iterationsschritte und damit verbundene Kosten- sowie Zeiteinsparungen im holistischen Produktentwicklungsprozess von Aktorsystemen mit umgelenkten FGL-Drähten.
Zusammenfassend stellt diese Arbeit die vielfältig kombinierbaren Potentiale von FGL Drahtaktoren und additiv gefertigten Umlenkstellen zur Erforschung neuartiger Aktorbaugruppen dar. Gleichzeitig soll durch den erweiterbaren Konstruktionskatalog die Notwendigkeit zur Intensivierung der Tätigkeiten innerhalb dieses Forschungsgebiets motiviert werden.
Um eine bestmögliche Substitution von konventionellen Aktorbaugruppen und die Entwicklung neuartiger Aktorsysteme zu ermöglichen, wird im Rahmen dieser Arbeit insbesondere die Integration von FGL-Drahtaktoren in kompakte Bauräume betrachtet. Zur Erzeugung einer relevanten Stellbewegung werden aufgrund der vergleichsweise geringen relativen Verkürzung der Aktordrähte allerdings große Drahtlängen benötigt. Diese langen FGL Drähte werden mittels konventionell und additiv gefertigten Umlenkstellen flexibel in den vorhandenen Bauraum integriert, woraus allerdings bisher wenig untersuchte Einflussgrößen resultieren. Die empirische und analytische Untersuchung dieser Einflussgrößen hinsichtlich Kraft , Kontraktions und Dynamikverlusten stellen den Hauptteil dieser Arbeit dar.
Zur Gewährleistung einer allgemeinen und effizienten Anwendbarkeit der Versuchs- und Berechnungsergebnisse im Rahmen der für Ingenieure bekannten Produktentwicklung wird ein Konstruktionskatalog verfasst, welcher sich in die gängigen Konstruktionsmethodiken nach den VDI Richtlinienreihen 2206, 2221, 2222 und 2248 einfügt. Neben der Vorstellung einer neuen Aktortechnologie resultiert daraus eine Reduktion der Iterationsschritte und damit verbundene Kosten- sowie Zeiteinsparungen im holistischen Produktentwicklungsprozess von Aktorsystemen mit umgelenkten FGL-Drähten.
Zusammenfassend stellt diese Arbeit die vielfältig kombinierbaren Potentiale von FGL Drahtaktoren und additiv gefertigten Umlenkstellen zur Erforschung neuartiger Aktorbaugruppen dar. Gleichzeitig soll durch den erweiterbaren Konstruktionskatalog die Notwendigkeit zur Intensivierung der Tätigkeiten innerhalb dieses Forschungsgebiets motiviert werden.
Schlagwörter: Produktentwicklung; Formgedächtnislegierung; Additive Fertigung; Konstruktionskatalog
Fortschritte in Konstruktion und Produktion
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg, Prof. Dr.-Ing. Rolf Steinhilper und Prof. Dr.-Ing. Stephan Tremmel, Bayreuth
Band 64
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Elektronische Publikation (PDF): 978-3-8191-0606-4
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Am Langen Graben 15a
52353 Düren
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