Rückblick auf die erste Förderperiode 2006 - 2010
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Forschungsziele
Forschungsziel des geplanten SFB/TR ist die Entwicklung von Produktionstechnologien für aktive Strukturbauteile. Diese zeichnen sich durch die direkte stoffliche Integration von Sensor-Aktor-Materialien in einen Leichtbaukonstruktionswerkstoff aus. Die bisher getrennten Prozessketten der Bauteilfertigung und der Fertigung applizierbarer sensorisch oder aktorisch wirksamer Module sollen fusionieren. Die stoffliche Integration des Wandlerwerkstoffs Piezokeramik erfolgt direkt im Prozess der Bauteilfertigung (siehe Bild).
Es entstehen serienfähige Produktionstechnologien für aktive Strukturbauteile als wesentliche Voraussetzung für die Einführung adaptronischer Komponenten in die industrielle Anwendung.
Adaptronische Komponenten nutzen die integrierten Sensoren und Aktoren in Verbindung mit angepasster Ansteuer- und Regelungselektronik zum selbstständigen Anpassen ihrer strukturdynamischen Eigenschaften an die Veränderungen der auf sie wirkenden Belastungen. Auf diese Weise kann der permanente Auslegungskonflikt in mechanischen Strukturen zwischen Geometrie und Belastung auf der einen und niedrigem Gewicht und hoher Strukturdämpfung auf der anderen Seite in solchen Größenordnungen vermindert werden, die allein mit strukturellem und stofflichem Leichtbau nicht erreichbar sind. Das Problem flächiger Leichtbaustrukturen liegt heute insbesondere in der Anfälligkeit für Strukturschwingungen und der mit der reduzierten Flächenmasse verbundenen hohen Schallabstrahlung. Im Maschinenbau reduzieren die Strukturschwingungen über die Minderung der Bearbeitungsqualität die erreichbare Dynamik und somit die Produktivität, schwingende Fahrzeugkomponenten verringern den Komfort, passive Zusatzmaßnahmen erhöhen den Kraftstoffverbrauch. Hohe Lärmbelastung durch erhöhte Schallabstrahlung ist ein generelles Umweltproblem mit wachsender Bedeutung.
Der Nutzen und das sehr hohe Anwendungspotential der Adaptronik ist unbestritten. Die technische Machbarkeit des Systemansatzes ist in nationalen und internationalen Forschungsvorhaben vielfach nachgewiesen. Die Umsetzung in Produkte scheitert vor allem an fehlenden Produktionstechnologien mit dem Potential einer Serienfertigung. Diese Fragestellung mit hohem Innovationspotential ist Forschungsgegenstand des SFB/TR.
