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Werkstoffe mit Erinnerungsvermögen

Formgedächtnislegierungen im Fahrzeug

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Ein weiterer Effekt ist die Pseudoelastizität. Dabei befindet sich die FGL stets über ihrer Umwandlungstemperatur, die auch bei Raumtemperatur liegen kann. Dehnt man das Material über seinen real-elastischen Anteil von etwa 0,2 bis 0,5 % hinaus, klappen die Gitter mit steigender Dehnung immer weiter um. Wird das Material wieder entlastet, schnappen die Gitter gummiartig zurück in ihre Grundform. Dieser Effekt funktioniert bis zu einer Dehnung von zirka 6 %, was die Elastizität konventioneller Metalle bis zum zwanzigfachen übertrifft. Man spricht hier auch von Superelastizität.

In einigen Branchen werden FGL bereits sehr erfolgreich eingesetzt. So nutzt etwa die Medizintechnik die Superelastizität des Materials für sogenannte Stents – medizinische Gefäßstützen – die sich im kalten Zustand zusammenpressen und „minimalinvasiv“ in die betroffenen Blutgefäße implantieren lassen. Am Zielort entfalten sie sich bei Körpertemperatur zur gewünschten Form und halten verengte Blutgefäße (etwa nach einem Herzinfarkt) wieder offen.

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Vorteile für die Automobilindustrie in Sicht

Auch für die Automobilindustrie sind vorteilhafte Einsätze diverser Formgedächtnislegierungen möglich. Diese zu erschließen, haben sich unter anderem Ingenieure von CSI zur Aufgabe gemacht und mit einer Bachelorarbeit näher betrachtet. Christian Bender – mittlerweile festes Mitglied im Team Kinematik am CSI-Standort Neckarsulm – führte eine Anwendungsanalyse für den Fahrzeuginnenraum durch und erarbeitete bereits erste konkrete Konzepte.

Daniel Gruner ist heute überzeugt, dass sich mit FGL bestehende Mechanismen vereinfachen und „sich künftig komplett neue Kinematiken realisieren lassen, die bis dato noch nicht denkbar waren.“ Grund ist vor allem die hohe Leistungsdichte des Materials. Ein Draht mit einem Durchmesser von 2 mm und einer Länge von 1 m könnte ein Gewicht von etwa 100 kg um 50 mm anheben. Bei einer Drahtmasse von lediglich etwa 20 g ergibt sich eine Leistungsdichte von 2326 W/kg. Im Vergleich dazu: Ein herkömmlicher Hubmagnet mit einem Hub von 50 mm und einer Hubkraft von 450 N wiegt mit etwa 30,5 kg das 1500-fache des FGL-Drahts und hat somit eine Leistungsdichte von lediglich rund 0,74 W/kg.

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