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Poster-Präsentation

Auslegung, Aufbau und Validierung einer mit dielektrischen Elastomeraktoren angetriebenen Pneumatikpumpe

Mittwoch (22.05.2019)
16:20 - 16:25 Uhr

Dielektrische Elastomeraktoren (DEA) erlauben kompakte, lautlose und leichte Systemaufbauten mit einer großen Aktuierungsbandbreite bis hin in den Kilohertzbereich. DEAs im Wesentlichen aus einer dünnen Elastomerfolie die beidseitig mit einer elektrisch leitfähigen, flexiblen Elektrode beschichtet ist.

Wird dieser Kondensatoraufbau mit einer Hochspannung beaufschlagt, so ziehen sich die gegensätzlich geladenen Elektroden an. Diese elektrostatischen Kräfte resultieren in einer steuerbaren Verformung des Elastomers. Diese Arbeit zeigt einen schematischen Ansatz zur Auslegung einer DEA basierten Pneumatikpumpe für mobile Anwendungen. Durch die Kombination von großer Aktuierungsbandbreite und der hohen Kompaktheit erscheinen DEAs als sehr geeignet für die Konstruktion von Pumpen. Untersucht wird die Kombination aus silikonbasierenden, ringförmigen, aus der Ebene arbeitenden Membran-DEAs (engl.: circular out-of-plane membrane DEAs (COP-DEA)) und Vorspannfedern.

Zur Drucklufterzeugung und zur Validierung der Auslegungsstrategie wird ein kommerziell verfügbarer Pumpenmechanismus, bestehend aus Rollmembranen und Rückschlagventilen benutzt. Basierend auf der Charakterisierung von DEA und Pumpe wird ein systematischer Ansatz mit grafischen Methoden verfolgt. Diese Vorgehensweise erlaubt eine Vorhersage der Leistung im Betrieb im statischen Betrieb sowie bei hohen Frequenzen. Dieser Ansatz berücksichtigt dynamische Effekte und kann auf jede externe Last angepasst werden ohne ein komplexes Materialmodel erstellen zu müssen. Im Anschluss an die Auslegung wird die entwickelte Pumpe als Prototyp aufgebaut. Die Leistung der Pumpe wird zur Validierung der Vorgehensweise experimentell ermittelt. Dazu gehören der erreichbare Druck sowie der maximale Volumenstrom.

 

Sprecher/Referent:
Philipp Linnebach
Universität des Saarlandes
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Steffen Hau
    Universität des Saarlandes
  • Prof. Dr. Stefan Seelecke
    Universität des Saarlandes