Umformtechnische Herstellung und Charakterisierung von Aktuatorprofilen basierend auf Shape-Memory-Alloys

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya; Professor Dr.-Ing. Kay A. Weidenmann
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239663515

Das Verbundstrangpressen mit modifizierten Kammerwerkzeugen ist ein geeignetes Herstellungsverfahren von unidirektional verstärkten Metallmatrix-Verbundwerkstoffen. Hierbei werden während des Strangpressprozesses spezifische Verstärkungselemente in Form von Drähten oder Bändern mittels Zuführkanälen im Kammerwerkzeug in den Werkstofffluss eingebracht. Vorarbeiten zur Einbettung von Verstärkungselementen und auch von Funktionselementen, wie z. B. elektrischen Leitern mittels Verbundstrangprozess wurden, im Rahmen des SFB/TR 10 geleistet. Zur Erweiterung des Innovationspotenzials von Verbundwerkstoffen sollen sogenannte Shape-Memory-Legierungen durch Strangpressen in Strukturprofile integriert werden. Durch eine thermisch induzierte Reaktion der im Profil integrierten Formgedächtnis-Elemente soll eine aktive Aktorfunktion der Struktur erreicht werden. Es soll dabei auch eine reversible Funktion mittels Zwei-Wege-Effekt erzielt werden, dafür ist eine thermomechanische Weiterbehandlung erforderlich, die sich an die Profilherstellung anschließt. Die thermomechanische Weiterbehandlung soll dabei sowohl über die gesamte Bauteillänge als auch lokal zur Fertigung von Aktoren mit gradierten Eigenschaften erfolgen. In dem Zusammenhang werden die Formänderungsgrenzen des Verbundwerkstoffs ermittelt. Die hergestellten Profile sollen durch werkstoffkundliche Untersuchungen bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften, des Schädigungsverhaltens und der Funktionalität des Aktuators geprüft werden, um das Materialverständnis auf dem Gebiet der Shape-Memory-Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (SMA-MMC) zu erweitern und zu vertiefen. In der ersten Phase des Projektes konnte sowohl das entwickelte Aktuatorkonzept validiert als auch das Potenzial zur Steigerung mechanischer Eigenschaften aufgezeigt werden. In der zweiten Phase des Projektes liegt der Fokus auf der numerischen Simulation des Aktorverhaltens. Der hierbei erzielte Erkenntnisgewinn soll anschließend zur Auslegung von Aktoren und Profilen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften genutzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen