In den letzten Jahren erfreuten sich Aktoren auf Basis dielektrischer Elastomere (DE) einer stetig wachsenden Aufmerksamkeit, die eine vergleichsweise neue Teilklasse der Smart Materials darstellen. Zwischen zwei dehnbaren Elektroden befindet sich ein nachgiebiges dielektrisches Material, auf das beim Anlegen einer Spannung an die Elektroden ein elektrostatischer Druck ausgeübt wird und sich infolgedessen der Schichtverbund verformt. Der auf diese Weise entstehende formveränderliche Kondensator lässt sich als Generator, Sensor und/oder Aktor vielfältig einsetzen.

Eine Möglichkeit derartige DE-Wandlern zu entwickeln, ist die Verbindung von DE-Aktoren mit elastischen Strukturen, mit denen je nach Anwendung (beispielsweise durch passive Vorspannmechanismen) der absolute Hub oder die Kraft eines DE-Wandlers vergrößert und multistabiles Verhalten realisiert werden kann. Um den verschiedenen Entwicklungsherausforderungen der DE-Wandler mit kombinierten elastischen Strukturen gerecht zu werden und sie systematisch und gezielt zu untersuchen, soll im Rahmen des Vorhabens ein Modellierungsansatz entwickelt werden, auf dem der Entwurf und die Regelung der multistabilen DE-Wandlersysteme basieren. Der hierfür neu entwickelte, analytische Modellierungsansatz beruht auf der Betrachtung der Energieterme im System auf Basis des Hamilton-Prinzips, mit dem systematisch ein gekoppeltes, dynamisches Gesamtmodell für das elektromechanische Verhalten des komplexen Aktorsystems, bestehend aus DE-Wandlern mit elastischen Strukturen, gewonnen werden kann.

Ansprechpartner: Abd Elkarim Masoud

Masoud, A.E., Maas, J.: Energy-based nonlinear dynamical modeling of dielectric elastomer transducer systems suspended by elastic structures, Acta Mech, doi: 10.1007/s00707-022-03151-4, 2022.

Masoud, A.; Hubracht, A.; Junglas, S.; Maas, J.: Flatness-based Control for Dielectric Elastomer Transducers. 17th International Conference on New Actuators, ACTUATOR 2021, Online Only, Germany, pp. 1-5, 17-19 Feb. 2021, ISBN 978-3-8007-5456-4.