direkt zum Inhalt springen

direkt zum Hauptnavigationsmenü

Sie sind hier

TU Berlin

Inhalt des Dokuments

SmartDrive

Im BMBF-Projekt SmartDrive beschäftigen sich das FG EMK TU Berlin und seine Projektpartner mit der Entwicklung von Linear-Antriebssystemen auf Basis dielektrischer Elastomere (DE-Wandler). Deren vielfältige Vorteile sollen bei langlebigen und medienbeständigen Linearantrieben in der Pneumatik und Hydraulik genutzt werden. Zu den Vorteilen gehören das geringe Gewicht, der geringe Stromverbrauch im statischen Zustand sowie die Möglichkeit zum Self-Sensing.

Die TU Berlin ist in dem Projekt im Besonderen mit der Modellbildung, der Spannungsversorgung sowie der Regelung und Eigendiagnose der DE-Wandler befasst.

Modellbildung

Für die Auslegung DE-basierter Antriebe wird ein modelbasiertes Entwurfswerkzeug entwickelt, um so eine Vielzahl an Antriebsmöglichkeiten analysieren zu können. Anforderungen der Applikationen sind hierbei z.B. die auftretenden Kräfte, der Stellweg, sowie Ansprechzeiten und die Regelgüte.  Der Fokus liegt in diesem Projekt auf einer detaillierten Abbildung des Konzeptes der Multilayer-Stapelaktoren, welche unter anderem den Einfluss dünner Schichtdicken, der Integrationsschnittstellen, der Verkapselung, der Kontaktierelektroden, sowie Rückwirkungen der Applikation berücksichtigt. Im ersten Schritt werden komplexe Analysen auf Basis von FEM-Modellen sowie Matlab/Simulink entwickelt und validiert. Eine besondere Herausforderung liegt dann in der Entwicklung vereinfachter Approximationen, die eine hinreichend hohe Genauigkeit bezüglich ihrer Ergebnisse und auf der anderen Seite eine hinreichend geringe Komplexität aufweisen müssen. Ziel dabei ist die Rechengeschwindigkeiten gering zu halten und das angestrebte Entwicklungswerkzeug in einer kommerziell kostengünstigen Software Umgebung mit einer transparenten Modellierung umzusetzen.

Ansteuerelektronik

Lupe

Eine entscheidende Herausforderung beim Einsatz dielektrischer Elastomerwandler stellt die hohe Versorgungsspannung im Bereich von ca. 1000 V dar. Das FG EMK TU Berlin entwickelt hierzu geeignete Ansteuerelektroniken, die über eine Niederspannung versorgt und geeignete Schnittstellen angesprochen werden. Ausgangsseitig stellen sie die hohe Spannung sowie den Strom zum Laden und Entladen der DE-Wandler bereit. Es werden hierzu verschiedenartige Topologien erforscht und erprobt, die auf die verschiedenen Einsatzfälle und Lastbedingungen abgestimmt werden. Neben der Bauraum- und Kostenoptimierung stellt der energieeffiziente Betrieb (ggf. Rückspeisung) ein vorrangiges Forschungsziel dar.

Regelung und Self-Sensing

Eng verbunden mit der Entwicklung der Ansteuerelektronik ist die Erforschung geeigneter Regelungen (Spannung, Position, etc.) und Self-Sensing-Verfahren. Der DE-Wandler stellt eine verformungsabhängige Kapazität dar. Da sich die Kapazität allein mit Hilfe elektrischer Messgrößen schätzen lässt, kann auch ohne explizites Wegmesssystem auf die Verformung des Wandlers geschlossen werden. Dieser Umstand kann bspw. zur günstigen Realisierung von kontinuierlich einstellbaren Ventilen genutzt werden. Das FG EMK entwickelt hierzu zweckmäßige Schätz- und Identifikationsverfahren, mit Hilfe derer z. B. eine übergeordnete Lageregelung ohne externen Sensor realisiert werden kann.

Zusatzinformationen / Extras

Direktzugang

Schnellnavigation zur Seite über Nummerneingabe