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N ordrhein-WestHilische Akademie der Wissenschaften Natur-, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften
Herausgegeben von der Nordrhein-Westfalischen Akademie der Wissenschaften
Vortrage . N 418
MATTHIAS MERTMANN Entwicklung eines Greifmechanismus aus neuen Verbundwerkstoffen mit Zweiweg-Formgedachtnis
WOLFGANG GARTNER Die Funktion biologischer photosensorischer Pigmente
Westdeutscher Verlag
397. Sitzung am 1. Dezember 1993 in Diisseldod
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Mertmann, Matthias: Entwicklung eines Greifmechanismw aus neuen Verbundwerkstoffen mit Zweiweg-FormgediichtnislMatthias Mertmann. Die Funktion biologischer photosensorischer Pigmente I Wolfgang Gartner. - Opladen: Westdt. Verlag., 1995 (Vortriige I Nordrhein-Westfilische Akademie der WlSsenschaften: Natur-, Ingenieur- und WlrtSchaftswissenschaften; N 418)
NE: Gartner, Wolf~g: Die Funktion biologischer photosensorischer Pigmente; Nordrhem-Westfilische Akademie der WlSsenschaften T > Ms. Dieser Vorgang ist mit einer betrachtlichen Dehnung verbunden. Bei Nachlassen der auBeren Belastung kehrt der Werkstoff spontan in die bei dieser Temperatur stabile Austenitphase zuruck. Dadurch wird die Verformung wieder vollstan-
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Matthias Mertmann
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Martensit
spannungsinduzierter Martenslt Austenit
Abb.1: Thermo-mechanisches Verhalten von Metallen mit Formgedachtnis im Spannungs(G)-, Verformungs(£)-, Temperatur(f)-Diagramm. Oberhalb von Md zeigen Formgedachtnislegierungen normales Verformungsverhalten in Abhangigkeit von der Temperatur und der mechanischen Spannung. Zwischen Md und As tritt pseudoelastisches Verhalten und unterhalb von As pseudoplastisches Verhalten auf.
dig aufgehoben. Das pseudoelastische Verhalten findet besonders in der Medizintechnik Anwendung. - Pseudoplastizitiit oder Einwegeffekt (EWE): Bei Einwirken einer auBeren Kraft im Tieftemperaturzustand (T < ms)="" tritt="" eine="" vedormung="" auf,="" die="" als="" »pseudoplastisch"="" bezeichnet="" wird.="" es="" handelt="" sich="" urn="" eine="" nur="" scheinbar="" bleibende="" deformation="" des="" materials,="" die="" durch="" eine="" nachfolgende="" erwarmung="" (t=""> ~) wieder aufgehoben werden kann. Dabei ist der Werkstoff in der Lage, groBe Krafte durch Unterdriickung der Formanderung zu erzeugen. Der maximal mogliche Effektbetrag liegt bei etwa 10%. Zur Einstellung des EWE ist folglich die vorherige Vedormung eine notwendige Voraussetzung. Aus diesem Grund ist der EWE fUr Anwendungen, die auf der wiederholten Ausnutzung des Fo~mgedachtniseffektes beruhen, wie dieses z.B. bei Greifern, Aktoren oder Stellelementen der Fall ist, ungeeignet. - Zweiwegeffekt (ZWE): Fiir die Herstellung von Aktoren oder Greifelementen ist die Ausnutzung des Zweiwegeffektes notwendig. Beim ZWE ist sowohl das Aufheizen als auch das Abkiihlen des Formgedachtnisbauteils mit einer Formanderung verbunden. Zur Einstellung eines ZWE sind grundsatzlich drei verschiedene Moglichkeiten zu unterscheiden:
Greifmechanismus aus neuen Verbundwerkstoffen
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Abb. 2: Intrinsisches Zweiweg-Verhalten einer durch thermo-mechanisches Training behandelten Probe. Die Formanderung tritt ohne vorhergehende Verformung auf, da sich die Tieftemperaturphase Martensit entsprechend der inneren Spannungsfelder direkt orientiert bildet.
I. Intrinsischer ZWE (Abb. 2): Urn einen intrinsischen Effekt einzustellen, muS der Werkstoff einem speziellen Lernprogramm, dem Zweiwegtraining, unterworfen werden. Wahrend des Lernprogramms wird die Bildung des Martensits aus dem Austenit durch die gezielte Erzeugung innerer Spannung