InGuss
InGuss - Adaptronische Gußbauteile durch strukturkonforme Integration multifunktionaler Materialsysteme und elektronischer Komponenten
Die Adaptronik zielt auf eine aktive Kontrolle der sich in Strukturen ausbreitenden mechanischen Störenergien. Dies geschieht auf der Basis einer strukturkonformen Integration aktiver, d.h. sensorischer und aktorischer Funktionen, die über geeignete signalverarbeitungstechnische Konzepte verkoppelt werden. Derart zielen adaptronische Systemansätze auf eine aktive Schwingungs-, Lärm-, Form- und Positionskontrolle sowie ein strukturintegriertes Schadensmonitoring. Stand der Technik bei der fertigungstechnischen Realisierung adaptronischer Systeme ist die in verschiedenen Arbeitsschritten erfolgende Applikation und/oder Integration von Sensor- und Aktorkomponenten an/in die Struktur. Die in der Adaptronik geforderte Strukturkonformität der adaptronischen Materialsysteme und Komponenten erfolgt als aufwendiger Herstellungsprozess, mit begrenztem Potential zur Automatisierung.
In der MAVO InGUSS - Adaptronische Gußbauteile durch strukturkonforme Integration multifunktionaler Materialsysteme und elektronischer Komponenten – arbeitet das Fraunhofer LBF mit den Partnern IFAM und IIS an der Zielsetzung, eine Fertigungstechnologie für adaptronische Systeme in Serienbauteilen zu etablieren. Hierzu eignet sich das Druckgussverfahren. Dieses Fertigungsverfahren wird so modifiziert, dass aktive Wandlermaterialien, aktorische und sensorische Komponenten, sowie elektronische Komponenten direkt in der gießtechnischen Herstellung von Leichtmetallbauteilen verarbeitet werden und aktive Gussbauteile hergestellt werden.
Untersucht werden besonders piezokeramische Aktor-Komponenten, die zusammen mit elektronischen Bauteilen wie RFIDs, eingebetteten Systemen (Embedded Systems) und leistungselektronischen Schaltungen in Magnesium- und/oder Aluminiumlegierungen eingegossen werden sollen. Dies ist besonders herausfordernd durch die beim Gießen wirkenden hohen thermischen Lasten, die bei bis 750°C besonders die empfindlichen elektronischen und elektromechanischen Komponenten zu zerstören drohen. Durch eine geeignete Fertigungskontrolle und Schutzmaßnahmen muss dies vermieden werden. Vorversuche von Fraunhofer LBF und IFAM haben sowohl piezokeramische Materialproben wie auch Stapelaktoren und RFIDs „überleben“ lassen. Bei Projekterfolg werden Gussbauteile greifbar, die eine Beanspruchungserfassung und aktive, adaptive Störkontrolle erlauben, sowie logistisch verfolgt werden können. Diese Funktionserweiterung von Gussbauteilen von mechanischen zu sensorischen, aktiven und logistischen Funktionen soll einen Beitrag zur Standortsicherung Deutschland leisten.
In der MAVO InGUSS - Adaptronische Gußbauteile durch strukturkonforme Integration multifunktionaler Materialsysteme und elektronischer Komponenten – arbeitet das Fraunhofer LBF mit den Partnern IFAM und IIS an der Zielsetzung, eine Fertigungstechnologie für adaptronische Systeme in Serienbauteilen zu etablieren. Hierzu eignet sich das Druckgussverfahren. Dieses Fertigungsverfahren wird so modifiziert, dass aktive Wandlermaterialien, aktorische und sensorische Komponenten, sowie elektronische Komponenten direkt in der gießtechnischen Herstellung von Leichtmetallbauteilen verarbeitet werden und aktive Gussbauteile hergestellt werden.
Untersucht werden besonders piezokeramische Aktor-Komponenten, die zusammen mit elektronischen Bauteilen wie RFIDs, eingebetteten Systemen (Embedded Systems) und leistungselektronischen Schaltungen in Magnesium- und/oder Aluminiumlegierungen eingegossen werden sollen. Dies ist besonders herausfordernd durch die beim Gießen wirkenden hohen thermischen Lasten, die bei bis 750°C besonders die empfindlichen elektronischen und elektromechanischen Komponenten zu zerstören drohen. Durch eine geeignete Fertigungskontrolle und Schutzmaßnahmen muss dies vermieden werden. Vorversuche von Fraunhofer LBF und IFAM haben sowohl piezokeramische Materialproben wie auch Stapelaktoren und RFIDs „überleben“ lassen. Bei Projekterfolg werden Gussbauteile greifbar, die eine Beanspruchungserfassung und aktive, adaptive Störkontrolle erlauben, sowie logistisch verfolgt werden können. Diese Funktionserweiterung von Gussbauteilen von mechanischen zu sensorischen, aktiven und logistischen Funktionen soll einen Beitrag zur Standortsicherung Deutschland leisten.
Nebenstehend wird das Projektvorgehen visualisiert:
(rechts die Grafik anklicken!)
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Zunächst wird die fertigungstechnische Machbarkeit der gießtechnische Komponentenintegration anhand einfacher Testgeometrien bewertet und das Verfahren optimiert (1), anschließend komplexere aktive Strukturen umgesetzt (2) und jeweils mit diskret aufgesetzten adaptiven Strukturlösungen verglichen. Im dritten Schritt eine Technologiedemonstration hin zu komplexen, auch verteilten Systemlösungen unternommen (3).
Für die Adaptronik ist dies ein wichtiges Projekt, da damit Technologien entwickelt werden, die eine Serienfertigung adaptronischer Systeme ermöglichen: Ein wichtiger Schritt, um Kosten zu senken und die Adaptronik in den Markt hineinzubringen!
Für die Adaptronik ist dies ein wichtiges Projekt, da damit Technologien entwickelt werden, die eine Serienfertigung adaptronischer Systeme ermöglichen: Ein wichtiger Schritt, um Kosten zu senken und die Adaptronik in den Markt hineinzubringen!
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