Thermobil in die Zukunft

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1 Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Leipzig University of Applied Sciences Thermobil in die Zukunft Fakultät Maschinenbau und Energietechnik fbme.htwk-leipzig.de

2 Inhalt Das Thermobile STIRTAC Abwärmenutzung mit Formgedächtnislegierungen NiTiNol als Arbeitsmittel Schrägscheibenantrieb vs. Thermobile NiTiNol in der Anwendung FORLEIN dynamischer massiver FGL-Aktor Weitere Anwendungsbeispiele 2

3 STIRTAC Abwärmenutzung mit Formgedächtnislegierungen STIRTAC (Stirling enginge with thermal actuators working on low temperature) Ziel: kleinskalige Wärmekraftmaschine für niederkalorische Abwärme Kleinskalig: P 100 W Niederkalorisch: ϑ H 90 C Potenziell wirtschaftlich geringer maschinenbaulicher Aufwand Arbeitsmittel mit hoher Energiedichte 3

4 NiTiNol als Arbeitsmittel Korrosionsbeständigkeit Hohe Festigkeit Chemische Stabilität Biokompatibilität Großes volumenbezogenes Arbeitsvermögen Große Dehnbarkeit Pseudoplastisch Pseudoelastisch 4

5 NiTiNol - Pseudoelastizität Drahtlänge Drahtdurchmesser Temperatur l o = 225 mm d = 0,12 mm θ = 95 C 5

6 NiTiNol - Pseudoplastizität Drahtlänge Drahtdurchmesser Temperatur l o = 225 mm d = 0,12 mm θ = 50 C 6

7 NiTiNol als Arbeitstier Gewinnbare Arbeit Drahtvolumen Spezifische Arbeit 27 mj 2,5 mm³ 10 J/cm³ 7

8 Vergleich FG-Aktor Elektromotor 8

9 NiTiNol - Schrägscheibenantrieb 9

10 NiTiNol Thermobile 10

11 FORLEIN dynamischer massiver FG-Aktor FORLEIN (Formgedächtnislöseeinheit) Ziel: dynamischer massiver Aktor zur Substitution hydraulischer Antriebe Massiv: F 15 kn Dynamisch: Werkzeugwechselzyklen < 2 s 11

12 Die neuen Arbeitstiere : Intelligente Metalle mit Formgedächtnis FORLEIN Temperaturfeldsimulation 12

13 NiTiNol weitere Anwendungsbeispiele Medizintechnik als gefäßstabilisierende Stents in der Endodontie zur Wurzelkanalbehandlung als flexible Brillengestelle Automobilbau Entriegelungs- und Komfortsysteme Maschinen- und Anlagenbau als mechanische Stellglieder als Aktoren für pneumatische Ventile als Schrumpfhülsen für Rohrverbindungen als hochkompakter thermischer Regelkreis Raumfahrt zur Entfaltung von Sonnensegeln 13

14 Höher? Schneller? Weiter? STIRTAC Nutzung von Abwärme aus fast beliebig kleinen Quellen keine externe Antriebsenergie FORLEIN Substitution hydraulischer Antriebe Einsparung eines Mediums Erhöhung der Energieeffizienz Verbesserung der Hygiene 14

15 Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Leipzig University of Applied Sciences Interesse geweckt? Kontakt: Prof. D. Riemer Tel.: Heiko Engelhardt Tel.: Fakultät Maschinenbau und Energietechnik fbme.htwk-leipzig.de

16 Einsatz von FG-Aktoren, wenn Entelektrifizierung bzw. Simplifizierung von Anwendungen (autarke Regelung z. B. über die Umgebungsbedingungen soll Elektronik ersetzen) Gewichtseinsparung steht im Vordergrund (Gewichtsreduzierung in Flugzeugen und Kraftfahrzeugen wird gewünscht) geräuschlose Arbeitsweise steht im Vordergrund (Geräuschreduktion in hochpreisigen Personenkraftwagen wird gewünscht) Multifunktionalität steht im Vordergrund (Integration von Sensor- bzw. Monitoring-Funktionen wird gewünscht) Auslösedynamik (nicht zyklische Dynamik) steht im Vordergrund (Schnelle Auslösung bei Sicherheitsfunktionen wird gewünscht) 16

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