ISBN 978-3-8439-2997-4

978-3-8439-2997-4, Reihe Produktentwicklung

David Inkermann
Anwendung adaptronischer Lösungsprinzipien für die Entwicklung adaptiver Systeme

240 Seiten, Dissertation Technische Universität Braunschweig (2016), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Anpassungsfähigkeit adaptronischer Lösungen basiert auf Wandlerwerkstoffen, die als Funktionselemente in einem Regelkreis eingesetzt werden. Diese Werkstoffe zeichnen sich durch eine regelbare Kopplung ihrer mechanischen und elektrischen, magnetischen, thermischen oder chemischen Eigenschaften aus und vereinen oftmals aktorische, sensorische und lasttragende Funktionen in einem Einzelteil. Diese Funktionsverdichtung führt zu reduziertem Bauraum und geringem Systemgewicht adaptronischer Lösungen.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist, die systematische Anwendung von Wandlerwerkstoffen während der Produktentwicklung. Die Entscheidung für die Anwendung von Wandlerwerkstoffen soll anhand des geforderten Systemverhaltens unterstützt werden. Zur Erarbeitung eines Lösungsansatzes werden Eigenschaften und Aufbau adaptronischer Systeme und methodische Ansätze zur Synthese technischer Systeme analysiert. Um Zusammenhänge zwischen Systemverhalten und -gestalt durch einfache Modelle abbilden zu können, wird die Beschreibung mechanischer Wirkprinzipien durch Wirkkörper, Wirkflächen und Wirkflächenpaaren eingeführt.

Für die Entwicklung adaptiver Systeme auf Basis von Wandlerwerkstoffen werden adaptronische Lösungsprinzipien formuliert. Diese stellen das erforderliche Konstruktionswissen für den Einsatz von Wandlerwerkstoffen während der Synthese bereit. In Form

von Basisprinzipien geben sie grundlegende Lösungsansätze für Eigenschaftsänderungen einzelner Wirkkörper und Wirkflächen sowie Wirkflächenpaare an. Zugeordnete Erweiterungsprinzipien enthalten detailliertes Konstruktionswissen wie erforderliche Sekundärfunktionen und Auslegungshinweise. Zur Auswahl und Anwendung der adaptronischen

Lösungsprinzipien wird ein methodisches Rahmenwerk vorgestellt, dass die Modellierung und Analyse des geforderten Systemverhaltens und der mechanischen Wirkstruktur unterstützt. Mithilfe der Modellierung wird es möglich, zeitliche Änderung und die veränderte

Relevanz der geforderten Systemeigenschaften auf unterschiedlichen Zeitskalen zu beurteilen. Aus der Analyse der zeitlichen Änderungen können Anpassungsstrategien für die Eigenschaften der mechanischen Wirkstruktur mithilfe adaptronischer Lösungen abgeleitet werden.

Die entwickelte Methodik wird abschließend für die Entwicklung eines adaptiven Drehgelenkes für Parallelroboter praktisch angewendet und grundlegend evaluiert.