Besondere Bauweisen von Formgedächtnisaktoren

Zusammenfassung

Um den schlechten Materialnutzungsgrad von Biegeflachdraht oder anderen FG-Biegeelementen zu verbessern, besteht die Möglichkeit, das FG-Bauteil als Schichtverbund aufzubauen. Dies geschieht, indem man die neutrale Faser des FG-Elementes, die keinen Beitrag zur Arbeit des Aktorelementes leistet, durch ein Trägermaterial bzw. ein Substrat ersetzt. Das Substrat hat die Aufgabe, Kräfte in Längsrichtung aufzunehmen, darf dabei aber der Biegung nur einen geringen Widerstand entgegensetzen. Bei FG-Schichtverbunden wird die nötige Rückstellspannung (Bias-Spannung) dann durch den Bimetalleffekt erzeugt, der zusätzlich zum FG-Effekt auftritt. Die Arbeitsweise der Schichtverbunde ähnelt dabei der von gewöhnlichen Bimetallstreifen, wo unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zweier Materialien zur Erzeugung einer Krümmungsbewegung ausgenutzt werden. Der FG-Effekt dient bei dieser Bauweise im Prinzip dazu, zwischen verschiedenen Bimetallspannungen hin und her zu schalten, um die Aktorbewegung auf ein geringeres Temperaturintervall zu beschränken. Die an der Grenzfläche zwischen FG-Schicht und Substrat aufgebauten temperaturabhängigen, mechanischen Spannungen erzeugen also den Krümmungszustand bzw. die Bewegung des Schichtverbundes.