NACH OBEN

GFSE

Das Projekt zielt auf ein besseres wissenschaftliches Verständnis der gekoppelten funktionellen / strukturellen Ermüdung (GFSE) von Nickel-Titan (NiTi)-basierten Formgedächtnislegierungen (FGL) ab. Entsprechende Legierungen werden für Aktorik- Anwendungen in verschiedensten High-Tech-Bereichen verwendet, um z.B. Objekte zu bewegen oder Schaltvorgänge auszulösen. Von dem Werkstoff wird heute gefordert, dass der Formgedächtniseffekt über eine hohe Zyklenzahl ohne kritische Degradationserscheinungen abgerufen werden kann. Für die Lebens-dauer von Aktoren spielt daher die GFSE besonders bei hohen Zyklenzahlen eine entscheidende Rolle. Es handelt sich dabei um ein Phänomen, welches sowohl durch eine funktionelle Degradation (bezogen auf die resultierende Kraft und Stellweg des Drahtes) als auch durch die simultane Entstehung und Ausbreitung von Ermüdungsrissen gekennzeichnet ist. In dem Projekt arbeiten WissenschaftlerInnen aus den Bereichen der Werkstoffwissenschaft und der Produktionstechnik mit dem Ziel zusammen, die GFSE besser zu verstehen und so die Lebensdauer und Zu-verlässigkeit von FGL-Komponenten zu erhöhen. Am Lehrstuhl Werkstoffwissenschaft (LWW) werden unter Leitung von Herrn Prof. Eggeler werkstoffspezifische Aspekte zur GFSE-Schädigung betrachtet. Dabei geht es um den Verlauf und um die grundlegenden Mechanismen der GFSE-Schädigung, um mikrostrukturelle Aspekte und um die Rolle der Legierungszusammensetzung. Am Lehrstuhl für Produktionssysteme (LPS) werden unter Leitung von Herrn Prof. Kuhlenkötter Untersuchungen zur Ermüdungslebensdauer, zum Einfluss von Betriebsparametern und zum Aktordesign durchgeführt. Ein besseres Verständnis der GFSE ermöglicht die Entwicklung bzw. die Auswahl von optimierten Werkstoffen sowie die Anpassung von Betriebsparametern und des Aktordesigns.

 

Formgedächtnislegierungen (FGL) kommen in einer immer größer werdenden Anzahl an Anwendungen zum Einsatz, da sie eindeutige Vorteile gegenüber herkömmlichen Aktoren wie Elektromotoren aufweisen (klein, wenige Bauteile, geräuschlos etc.). Für viele weitre Anwendungsmöglichkeiten ist jedoch eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Aktoren gefordert, wie sie von FGL aktuell noch nicht erreicht werden kann. Daher ist es wichtig das Ermüdungsverhalten der Legierungen besser zu verstehen, wobei dies bereits in vielen Arbeiten geschehen ist. Dabei wurde bislang jedoch immer entweder die funktionelle oder die strukturelle Ermüdung betrachtet. Im realen Einsatz kommt es jedoch zu einer Überlagerung dieser beiden Ermüdungsmechanismen, weshalb es wichtig ist die gekoppelten funktionellen / strukturellen Ermüdung (GFSE) von Nickel-Titan (NiTi)-basierten FGL zu erforschen.

Ziel des Projektes ist es die Zusammenhänge zwischen der funktionellen und strukturellen Ermüdung von Nickel-Titan (NiTi)-basierten Formgedächtnislegierungen (FGL) genauer zu untersuchen und Aussagen treffen zu können, wie eine gekoppelten funktionellen / strukturellen Ermüdung (GFSE) einen Einfluss auf das Langzeitverhalten und die Effektstabilität des FGL hat.

Lehrstuhl Werkstoffwissenschaft, Ruhr-Universität Bochum

Projektnummer: 498172553
GZ: KU 1543/41-1