Miniaturisiertes peristaltisches Fluidfördersystem mit elektrostatischen Elastomeraktoren

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Helmut F. Schlaak (†)
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2007 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 42287714

Im dritten Jahr der laufenden interdisziplinären Zusammenarbeit zum Aufbau einer peristaltischen Pumpe werden die hydrodynamischen Aspekte auf theoretischem und experimentellem Weg untersucht. Die Pumpe wird aus dielektrischen Elastomeraktoren aufgebaut. Die hierzu notwendige und beim Antragsteller entwickelte Multilayer-Technologie liefert Aktoren, die durch Stapelung dünner Schichten ein sehr gutes Verhältnis von elektrischer Ansteuerspannung zu erzeugter Auslenkung zeigen. Die bisher erarbeiteten Ergebnisse umfassen sowohl die Konzeption und prinzipielle Auslegung der Pumpe als auch die Weiterentwicklung der eigentlichen Herstellungstechnologie. Grundsätzlich erlaubt die Technologie der dielektrischen Aktoren eine weite Formenvielfalt des Pumpenkörpers. Effektive Pumpenvarianten können damit durch eine anwendungsspezifische Anordnung und Gestaltung der Aktoren entwickelt werden. Es wird untersucht, in welchen Anordnungen effektive peristaltische Pumpen aufgebaut werden können. Der Betrieb der Aktoren in elektromechanischer Resonanz erhöht die erreichte Auslenkung der Aktoren und führt so zu einer besseren Nutzung der eingesetzten Energie. An entsprechenden Funktionsmustern werden die Vorhersagen aus analytischen Modellen und numerischen Simulationen überprüft. Die Modellierung der komplexen zeitabhängigen nichtlinearen Vorgänge innerhalb der Pumpe wird hierdurch verbessert, mit dem Ziel, in Zukunft die Gestalt und Geometrie der Pumpe an die jeweilige Anwendung anpassen zu können. Durch die sensorische Verwendung der Aktorelektroden ist eine Betriebsüberwachung grundsätzlich möglich. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern werden Algorithmen entwickelt, die einen geregelten Betrieb der Pumpe und eine integrierte Fehlererkennung ermöglichen. Abschließend wird ein Demonstrator dieses neuartigen integrierten Fluidfördersystems realisiert, messtechnisch charakterisiert und mit den erzielten Ergebnissen derart optimiert, dass das Fluidfördersystem als Grundlage für die Anwendung in technischen, medizinischen und biologischen Systemen dienen kann.

• DFG Programme: Research Grants