Nachgiebigkeit in Bewegungssystemen - vom Design zur Funktion

Prof. L. Zentner
 

Nachgiebigkeiten in mechanischen Strukturen stellen in vielen Bereichen der Technik eine unerwünschte Eigenschaft dar, deren Auswirkungen durch besondere konstruktive oder regelungstechnische Maßnahmen beseitigt bzw. kompensiert werden müssen. Sowohl in der Makrotechnik als auch insbesondere in der miniaturisierten Technik sind hingegen Lösungen bekannt, die eine spezifische Nachgiebigkeit mechanischer Strukturen zur Funktionserfüllung benötigen. Eine erwünschte Nachgiebigkeit kann durch die gezielte Komplementierung stofflicher und geometrischer Eigenschaften erreicht werden. Im Rahmen dieses Projektes soll die Wechselwirkung der durch die Geometrie (Design) und Materialeigenschaften erzielten Nachgiebigkeitsverteilung in der Tierwelt und in technischen Bewegungssystemen untersucht werden. Es sollen neue Bewegungsübertragungs-Lösungen mit nachgiebigen Strukturen erarbeitet und systematisiert dargestellt werden, wobei eine Funktionalität hohen Grades durch konstruktive Auslegung und nicht durch erheblichen sensorischen Aufwand gewährleistet werden soll.

Insbesondere für medizinische Anwendungen werden nachgiebige Systeme benötigt, die Bewegungen mit hohem Freiheitsgrad ermöglichen, wobei die Umgebung nicht beschädigt werden darf. Als Anwendungsbeispiele seien Innenohrimplantate oder peristaltische Sonden für minimal invasive Operationen in Körperhöhlen genannt. Wegen hoher Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Stoffe (im Falle der Silikonstrukturen) und dem monolithischen Aufbau können nachgiebige Strukturen außerdem in der Hochspannungstechnik, Chemieindustrie, Reinraumtechnik sowie strahlungsbelasteten Räumen angewendet werden. Des Weiteren sind mikrotechnische Anwendungen denkbar, bei denen hohe Anforderungen an die Integration von Getriebe und Aktorik gestellt werden, wie z.B. bei Mikromanipulatoren und Dosiereinrichtungen.

01/2006 - 12/2006

BMBF – Bundesministerium für Bildung und Forschung