Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Leipzig University of Applied Sciences
„Thermobil“ in die Zukunft
Fakultät
Maschinenbau und Energietechnik 23.06.2015
HTWK Leipzig University of Applied Sciences – Fakultät Maschinenbau und Energietechnik
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„Thermobil“ in die Zukunft
Inhalt
• Das „Thermobile“ •
STIRTAC – Abwärmenutzung mit Formgedächtnislegierungen
•
NiTiNol als Arbeitsmittel
•
Schrägscheibenantrieb vs. Thermobile
• NiTiNol in der Anwendung •
FORLEIN – dynamischer massiver FGL-Aktor
•
Weitere Anwendungsbeispiele
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„Thermobil“ in die Zukunft
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:
ϑ𝐻 ≈ 90°C
•
Potenziell wirtschaftlich
•
Arbeitsmittel mit hoher Energiedichte
geringer maschinenbaulicher Aufwand
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„Thermobil“ in die Zukunft
NiTiNol als Arbeitsmittel
• Korrosionsbeständigkeit • Hohe Festigkeit • Chemische Stabilität • Biokompatibilität • Großes volumenbezogenes Arbeitsvermögen • Große Dehnbarkeit •
Pseudoplastisch
•
Pseudoelastisch
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„Thermobil“ in die Zukunft
NiTiNol - Pseudoelastizität
Drahtlänge
𝑙𝑜 = 225 𝑚𝑚
Drahtdurchmesser
𝑑 = 0,12 𝑚𝑚
Temperatur HTWK Leipzig University of Applied Sciences – Fakultät Maschinenbau und Energietechnik
𝜗 = 95°𝐶 5
„Thermobil“ in die Zukunft
NiTiNol - Pseudoplastizität
Drahtlänge
𝑙𝑜 = 225 𝑚𝑚
Drahtdurchmesser
𝑑 = 0,12 𝑚𝑚
Temperatur HTWK Leipzig University of Applied Sciences – Fakultät Maschinenbau und Energietechnik
𝜗 = 50°𝐶 6
„Thermobil“ in die Zukunft
NiTiNol als „Arbeitstier“
Gewinnbare Arbeit
27 mJ
Drahtvolumen
2,5 mm³
Spezifische Arbeit
≈10 J/cm³
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„Thermobil“ in die Zukunft
Vergleich FG-Aktor
Elektromotor
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„Thermobil“ in die Zukunft
NiTiNol - Schrägscheibenantrieb
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„Thermobil“ in die Zukunft
NiTiNol – Thermobile
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„Thermobil“ in die Zukunft
FORLEIN – dynamischer massiver FG-Aktor
•
FORLEIN (Formgedächtnislöseeinheit) •
Ziel: dynamischer massiver Aktor zur Substitution hydraulischer Antriebe F ≈ 15 𝑘𝑁
•
Massiv:
•
Dynamisch: Werkzeugwechselzyklen < 2 s
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Die neuen „Arbeitstiere“: Intelligente Metalle mit Formgedächtnis
FORLEIN – Temperaturfeldsimulation
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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
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„Thermobil“ in die Zukunft
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
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Interesse geweckt?
Kontakt:
Prof. D. Riemer
Heiko Engelhardt
[email protected]
[email protected]
Tel.: 0341 3076 4116
Tel.: 0341 3076 4117
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„Thermobil“ in die Zukunft
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)
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