Impulsdämpfer mit einstellbarer Charakteristik

Magnetic Shape Memory-Legierungen bilden die Grundlage

Die mechanische Hysterese magnetischer Formgedächtnislegierungen (MSM) bietet eine bemerkenswerte Dämpfungsleistung, die in Schwingungsdämpfern und Impuls-Dämpfern ausgenutzt werden kann. Wo immer die Frage im Raum steht, ob passive, semi-aktive oder aktive Dämpfer eingesetzt werden sollen, lohnt es sich, auch Dämpfer mit MSM-Technik in Betracht zu ziehen. Auf der ACTUATOR 2016 stellt ein Entwicklerteam von ETO MAGNETIC am 14. Juni die neuesten Erkenntnisse dazu vor.

Dämpfungstechniken sind allgemein bekannte Methoden zur Abschwächung von Vibrationen beziehungsweise deren schädigende Übertragung auf technische Systeme oder Strukturen. Die passive Dämpfung kann auf mehreren Wegen erfolgen: über die Viskoelastizität, die Reibung oder die Materialdämpfung. Normalerweise wird jede Lösung auf ein bestimmtes Szenario hin ausgewählt und optimiert. Demgegenüber lässt sich mit semi-aktiven und aktiven Dämpfungstechniken ein breiteres Spektrum von Bedingungen erfüllen. Die aktive Dämpfung ist allerdings aufgrund der hohen Kosten sowie der Baumaße der technischen Komponenten und der geforderten Kräfte nicht immer anwendbar.

Magnetic Shape Memory-Legierungen sind intelligente Materialien, die sich in einem Magnetfeld sehr schnell strecken und zusammenziehen können, viele Millionen Mal ohne nennenswerte Leistungseinbußen. In der Regel handelt es sich um monokristalline-Nickel-Mangan-Gallium-Legierungen (Ni-Mn-Ga). Neueste Legierungen erreichen eine vom Magnetfeld induzierte Dehnung von bis zu 12 % ihrer Baulänge. Dabei weisen sie eine Hysterese zwischen Spannung und Dehnung auf. Der Bereich der Spannungs-Dehnungs-Hysterese betrifft die Energie, die bei jedem Zyklus durch das Material absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Diese Eigenschaft kann zum Beispiel in passiven Schwingungsdämpfern verwendet werden, bei denen die kinetische Energie der Vibration kontinuierlich absorbiert wird. Sie kann aber auch für Impuls-Dämpfer benutzt werden, bei denen die maximale Energiemenge bei einem einzigen Ereignis absorbiert werden muss.

MSM-Dämpfer zu bauen, setzt detaillierte Kenntnisse der MSM-Legierungen voraus und nicht zuletzt deren Reaktion auf induzierte Magnetfelder. Deshalb hat ETO MAGNETIC die spezifische Dämpfungskapazität ihrer MSM-Legierung mit dem Markennamen „Magnetoshape“ anhand von Experimenten ermittelt. Dadurch ist ein direkter Vergleich mit anderen Dämpfungsmaterialien möglich.

Auf der international anerkannten Kongressmesse ACTUATOR stellt das Unternehmen einen Impuls-Dämpfer vor, der auf MSM-Legierungen basiert. In Versuchsreihen ließ das Entwicklerteam von ETO eine Masse aus wechselnden Höhen fallen, um die Energieaufnahme im freien Fall zu quantifizieren. Der Versuchsaufbau ermöglichte es, die Dämpfung von verschiedenen MSM-Legierungen sowie anderen metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen zu vergleichen. Der Versuchsdämpfer ließ es zu, die magnetische Erregung der MSM-Legierung zu optimieren und so das Dämpfungsverhalten bei verschiedenen starken Magnetfeldern zu studieren. Leonardo Riccardi von ETO dazu: „Die Einstellbarkeit der Dämpfung mit Magnetfeldern macht MSM-Legierungen für den Einsatz in semi-aktiven Stoßdämpfern interessant, das haben unsere Versuche gezeigt.“

Über diese Versuche hinaus wurden Experimente mit semi-aktiven und passiven Dämpfern angestellt. In einem dieser Experimente wurde das Magnetfeld auf intelligente Weise aktiviert und die Energieabsorption über das bislang erzielte Maß hinaus gesteigert. Heute steht für die Entwickler von ETO fest, „dass MSM-Legierungen – dank ihrer Fähigkeit Energie zu absorbieren und ihrer hohen mechanischen Lebensdauer – eine viel versprechende Technologie für innovative semi-aktive und passiven Dämpfer sind.“

Informationen über die Kongressmesse auf der namhafte Referenten aus aller Welt die neuesten Entwicklungen für die Mikro- und Nanopositionierung sowie bei unkonventionellen Aktoren präsentieren, finden Sie im Internet unter: www.actuator.de.

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