Ein Armaturenbrett mit unsichtbaren Schaltelementen, ein Fail-Safe-Stoßdämpfer oder Sitzbelegungssensoren, die erkennen, ob ein Erwachsener oder ein Kind auf einem Platz sitzt - auf der Internationalen Automobilausstellung IAA vom 10. bis 13 September in Frankfurt am Main werden diese Entwicklungen des Center Smart Materials CeSMa des Fraunhofer Instituts für Silicatforschung ISC in Würzburg vorgestellt. Als Mitaussteller auf dem Stand von Bayern Innovativ (Halle 4.1, Stand C37) zeigt CeSMa intelligente Materialien, die komplizierte technische Systeme vereinfachen und verschiedene Funktionen integrieren.
Intelligente und adaptive Materialien haben aktorische bzw. sensorische Fähigkeiten, die sich durch äußere Einflüsse wie elektrische oder magnetische Felder steuern lassen. So können Materialien in ihrer Festigkeit, ihrem Fließverhalten, ihrer Ausdehnung und Druckempfindlichkeit verändert werden. CeSMa entwickelt solche intelligenten und adaptiven Materialien zu Prototypen für OEMs und die Zuliefererindustrie.
Designfreiheit
Schalter und Drucksensoren auf der Basis von extrem dehnbaren dielektrischen Elastomersensoren (DES) bzw. höchst sensitiven piezoelektrischen Schichten, passen sich unterschiedlichen Haptikanforderungen und mechanischen Sensorfunktionen an. Dabei eignen sich DES für weiche Oberflächen während Piezosensoren auf oder unter harten Materialien (z. B. Stahl) einsetzbar sind. DES stellen eine neue Klasse von mechanischen Sensoren dar, mit denen Verformungen, Kräfte und Drücke gemessen werden. Sie zeichnen sich durch eine extrem hohe Dehnbarkeit aus. So können sie in Strukturen integriert werden, die selbst starken Verformungen ausgesetzt sind, beispielsweise als ortsauflösende Sitzbelegungssensoren. Dünne piezoelektrische Schichten bieten dagegen eine große Designfreiheit in Bezug auf Größe, Form und Krümmungsradien. Außerdem lassen sich mit dieser Technologie frei programmierbare "unsichtbare" Schalter in Innenraumflächen (z. B. Armaturenträger) integrieren.
Flüssigkeiten in Schaltern und »Fail-Safe« - Dämpfer ohne Strom
Intelligente Materialien können im Fahrwerk für Sicherheit und Nachhaltigkeit sorgen. Bei der magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF) wird die Dämpfungskraft über ein Magnetfeld stufenlos eingestellt, wobei sich die MRF entsprechend versteift. Somit sind adaptive MRF-Stoßdämpfer realisierbar, die sich den Straßenverhältnissen anpassen und aktiv die Fahrdynamik beeinflussen. Der gegenüber bisherigen Systemen weiterentwickelte Dämpfer enthält darüber hinaus einen hybriden Magnetkreis mit Elektromagnet und Permanentmagnet, der das Dämpfungsverhalten auch im stromlosen Zustand aufrechterhält. Das bietet außer der schnellen Reaktion den Vorteil der Ausfallsicherheit sowie der Energieeffizienz.
Das Prinzip lässt sich auch für eine Kraftrückmeldung anwenden, z. B. zur haptischen Rückmeldung in Bedienelementen.
Leicht und flexibel - DEA-Lautsprecher
Mit dielektrischen Elastomeraktoren (DEA) lassen sich neuartige Lautsprechersysteme mit flexiblem Aufbau verwirklichen, die leicht sind und ohne Magnete auskommen. Sie bestehen aus einer beidseitig elektrodenbeschichteten Elastomermembran, die lediglich über eine elektrische Spannung angesteuert und damit zum Schwingen angeregt wird. Mit dieser neuen Technologie lassen sich Lautsprecher mit besonderer Klangabstrahlung realisieren.
Intelligente und adaptive Materialien haben aktorische bzw. sensorische Fähigkeiten, die sich durch äußere Einflüsse wie elektrische oder magnetische Felder steuern lassen. So können Materialien in ihrer Festigkeit, ihrem Fließverhalten, ihrer Ausdehnung und Druckempfindlichkeit verändert werden. CeSMa entwickelt solche intelligenten und adaptiven Materialien zu Prototypen für OEMs und die Zuliefererindustrie.
Designfreiheit
Schalter und Drucksensoren auf der Basis von extrem dehnbaren dielektrischen Elastomersensoren (DES) bzw. höchst sensitiven piezoelektrischen Schichten, passen sich unterschiedlichen Haptikanforderungen und mechanischen Sensorfunktionen an. Dabei eignen sich DES für weiche Oberflächen während Piezosensoren auf oder unter harten Materialien (z. B. Stahl) einsetzbar sind. DES stellen eine neue Klasse von mechanischen Sensoren dar, mit denen Verformungen, Kräfte und Drücke gemessen werden. Sie zeichnen sich durch eine extrem hohe Dehnbarkeit aus. So können sie in Strukturen integriert werden, die selbst starken Verformungen ausgesetzt sind, beispielsweise als ortsauflösende Sitzbelegungssensoren. Dünne piezoelektrische Schichten bieten dagegen eine große Designfreiheit in Bezug auf Größe, Form und Krümmungsradien. Außerdem lassen sich mit dieser Technologie frei programmierbare "unsichtbare" Schalter in Innenraumflächen (z. B. Armaturenträger) integrieren.
Flüssigkeiten in Schaltern und »Fail-Safe« - Dämpfer ohne Strom
Intelligente Materialien können im Fahrwerk für Sicherheit und Nachhaltigkeit sorgen. Bei der magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF) wird die Dämpfungskraft über ein Magnetfeld stufenlos eingestellt, wobei sich die MRF entsprechend versteift. Somit sind adaptive MRF-Stoßdämpfer realisierbar, die sich den Straßenverhältnissen anpassen und aktiv die Fahrdynamik beeinflussen. Der gegenüber bisherigen Systemen weiterentwickelte Dämpfer enthält darüber hinaus einen hybriden Magnetkreis mit Elektromagnet und Permanentmagnet, der das Dämpfungsverhalten auch im stromlosen Zustand aufrechterhält. Das bietet außer der schnellen Reaktion den Vorteil der Ausfallsicherheit sowie der Energieeffizienz.
Das Prinzip lässt sich auch für eine Kraftrückmeldung anwenden, z. B. zur haptischen Rückmeldung in Bedienelementen.
Leicht und flexibel - DEA-Lautsprecher
Mit dielektrischen Elastomeraktoren (DEA) lassen sich neuartige Lautsprechersysteme mit flexiblem Aufbau verwirklichen, die leicht sind und ohne Magnete auskommen. Sie bestehen aus einer beidseitig elektrodenbeschichteten Elastomermembran, die lediglich über eine elektrische Spannung angesteuert und damit zum Schwingen angeregt wird. Mit dieser neuen Technologie lassen sich Lautsprecher mit besonderer Klangabstrahlung realisieren.
