Technische Zuverlässigkeit von Formgedächtnisaktoren: Systematische Analyse des Degradationsverhaltens und Entwicklung eines Erprobungsprogramms

Im Bereich der Aktorik haben sich einige Technologien als Standardlösungen etabliert. Aktoren, welche ein Element aus einer Formgedächtnislegierung verwenden, stellen eine Alternative zu diesen konventionellen Lösungen dar. Ein großflächiger Einsatz findet jedoch bisher nur begrenzt statt, was auf folgende Ursachen zurückzuführen ist: Die Betätigungsfrequenz ist auf Grund einer erforderlichen Abkühlphase begrenzt. Weiterhin liegt ein komplexes Ermüdungsverhalten vor, welches nicht in einem standardisierten Erprobungsprogramm durch einheitliche Testbedingungen erprobt werden kann. Im Rahmen dieser Dissertation wurden Ermüdungsversuche von über 300 Formgedächtnisdrähten unter diversen Lastkollektiven durchgeführt. Durch die systematische Analyse von in Summe über 4.200.000 Zyklen im Hinblick auf das Stellverhalten, die Bestromungsparameter, beschleunigtes Testen und den Einfluss von Konvektion wurde ein Erprobungsprogramm für Formgedächtnisaktoren entwickelt. Zur Charakterisierung eines getesteten Aktors werden die Ergebnisse des Erprobungsprogramms übersichtlich im HEß-THEREN-Diagramm, ähnlich wie in einem Datenblatt, dargestellt. Das Diagramm liefert alle relevanten Informationen für die Auslegung sowie den Betrieb eines Formgedächtnisaktors. Das Erprobungsprogramm wurde abschließend auf Basis von sieben Versuchsreihen erfolgreich validiert. Diese Dissertation leistet somit einen Beitrag zur Zuverlässigkeitsanalyse und -steigerung von Formgedächtnisaktoren.