Miniaturisiertes peristaltisches Fluidfördersystem mit elektrostatischen Elastomeraktoren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Helmut F. Schlaak (†)
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 42287714

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Paketantrages „Integrierte mechatronische Fluidfördersysteme" wurde im Teilprojekt „Miniaturisiertes peristaltisches Fluidfördersystem mit elektrostatischen Elastomeraktoren" eine kontinuierliche peristaltische Pumpe entwickelt und aufgebaut. Die Arbeit in diesem Teilprojekt verteilte sich vor allem auf zwei Schwerpunkte: Entwicklung und Aufbau der Pumpe sowie die Weiterentwicklung der Fertigungstechnologie für gestapelte dielektrische Elastomeraktoren. Das erste Arbeitspaket umfasste die Simulation des mechanischen Verhaltens des Elastomerkörpers sowie die fluiddynamische Simulation der durch diese Bewegung entstehenden Volumenströmung, Ausgehend von den hier erzielten Ergebnissen wurde die Geometrie des Pumpenkörpers und der einzelnen Aktorelemente ausgelegt. Parallel hierzu erfolgte die Weiterentwicklung der Herstellungstechnologie der Elastomeraktoren. Dieses zweite Arbeitspaket erwies sich als wesentlich umfangreicher als in der Planungsphase angenommen. Es waren umfangreiche Tests und Versuche notwendig, um den Herstellungsprozess zu charakterisieren und Prozessparameter zu identifizieren. Die veränderte Gewichtung der Arbeitspakete hatte jedoch zur Folge, dass die Optimierung der Pumpe nicht im geplanten Maße durchgeführt werden konnte. Schließlich konnten jedoch erste Funktionsmuster der peristaltischen Pumpe aufgebaut und vermessen werden. Es wird Aufgabe von Folgeprojekten sein, die Leistungsfähigkeit der Pumpe zu verbessern und Messergebnisse und numerische Simulationsmodelle abzugleichen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Lotz, P.: Novel MultUayer Electtostatic Solid- State Acmators with Elastic Dielectric. In: Proceedings of SPIE, Volume 5759: Smart Structures and Materials 2005: Electroactive Polymer Actuators and Devices, 2005
  Schlaak, H. F.; Jungmann, M.; Matysek, M.
  
• Integrated Sensor-Actuator-System Based on Dielectric Elastomer Actuators for Peristaltic Pumps. In: Conference proceedings: Actuator 2006,10th International Conference on New Actuators & 4th International Exhibition on Smart Actuators and Drive Systems, 14 -16 June 2006, Bremen. 2006, S. 104-107
  Lotz, P.; Bischof, V.; Matysek, M.; Schlaak, H. F.
  
• Matysek, M.: Muskeln unter Hochspannung - Antriebe mit elektroaktiven Polymeren. In: thema Forschung. Technische Universität Darmstadt. Nr. 2 , Bd. 11 (2006), S. 68-73
  Schlaak, H. F.; Lotz, P.
  
• Development of Multilayer Dielectric Elastomer Actuators. In: Annex of the Conference proceedings: Actuator 2008, 11th International Conference on New Actuators and 5th International Exhibition on Smart Actuators and Drive Systems, 9-11 June 2008, Bremen, Gennany, 2008
  Matysek, M.; Lotz, P.; Schlaak, H. F.
  
• Dielectric elastomer actuators using improved thin film processing and nanosized particles. In: Smart Structures / NDE. Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD) X. Proceedings of SPIE, Bd. 6927(2008)
  Lotz, P.; Matysek, M.; Lechner, P.; Hamann, M.; Schlaak, H. F.
  
• Dielectric Elastomers as Electromechanical Transducers - Fundamentals, Materials, Devices, Models and Applications of an Emerging Electroactive Polymer Technology. Elsevier. Amsterdam, 2008
  Schlaak, H. F.; Lotz, P.; Matysek, M.: Multilayer Stack Contractile Actuators. In: Carpi, F.; de Rossi, D.; Kornbluh, R.; Pelrine, R.; Sommer-Larsen, P.
  
• High-precision characterization of dielectric elastomer stack actuators and their material parameters. In: Smart Structures / NDE. Electroactive Polymer Acmators and Devices (EAPAD) X. Proceedings of SPIE, Bd. 6927 (2008)
  Matysek, M.; Lotz, P.; Flittner, K.; Schlaak, H. F.
  
• New Electrode Materials and Technologies for Enhanced Performance of Stacked Dielectric Elastomer Acmators. In: Conference proceedings: Actuator 2008, 11th International Conference on New Actuators and 5th International Exhibition on Smart Actuators and Drive Systems, 9-11 June 2008, Bremen, Germany. 2008, S. 872-875
  Matysek, M.; Lotz, P.; Flittner, K.; Schlaak, H. F.
  
• Reduction of the Driving Voltage in Dielectric Elastomer Actuators, In: Conference proceedings: Actuator 2008, 11th International Conference on New Actuators and 5th International Exhibition on Smart Actuators and Drive Systems, 9-11 June 2008, Bremen, Germany. 2008, S. 868-871
  Lotz, P.; Matysek, M.; Flittner, K.; Schlaak, H. F.