ISBN 9783843916202

978-3-8439-1620-2, Reihe Ingenieurwissenschaften

Konstantin Lygin
Eine Methodik zur Entwicklung von umgebungsaktivierten FG-Aktoren mit geringer thermischer Hysterese am Beispiel der Heizungs- und Klimatechnik

270 Seiten, Dissertation Ruhr-Universität Bochum (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit hat die Betrachtung von Formgedächtnis-Aktorsystemen (FG-Aktorsystemen) auf Basis der R-Phasenumwandlung zum Gegenstand. Solche Aktoren zeichnen sich durch eine sehr geringe thermische Hysterese von wenigen Kelvin aus und sind prädestiniert für autarke Stellapplikationen. Um die wesentlichen Fragestellungen rund um die technische Nutzung der R-Phasenumwandlung beantworten zu können, wird im Rahmen dieser Arbeit eine Methodik zur Entwicklung von FG-Aktoren mit einer geringen Temperaturhysterese entworfen. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf Einsatzpotentialen in der Heizungs- und Klimatechnik.

Durch die Ableitung von relevanten Forschungsfragen werden zwei Themenschwerpunkte für diese Arbeit definiert. Zum einen wird der Frage nachgegangen, wie die identifizierten Parameter der R-Phasenumwandlung sich auf die funktionellen Kenndaten von FG-Aktoren auswirken. Zum anderen wird die Frage geklärt, wie ein FG-Aktor mit geringer thermischer Hysterese zielorientiert entwickelt werden kann und welche methodische Unterstützung dazu notwendig ist.

Nach der Charakterisierung der wichtigen funktionellen Kenndaten der R-Phasenumwandlung wird der Schwerpunkt der Arbeit auf den Entwurf der Methodik zur Entwicklung von thermisch aktivierbaren FG-Aktoren mit geringer thermischer Hysterese gelegt. Den Kern der entworfenen Methodik bildet ein Vorgehensmodell, welches die wesentlichen Phasen des Entwicklungsprozesses abdeckt. Die einzelnen Phasen werden auf der Detailebene durch Vorgehensleitfäden konkretisiert, welche operative Arbeitsschritte und ihre Ergebnisse beschreiben. Zur Unterstützung der Lösungsfindung bietet die Methodik mehrere Werkzeuge in Form von Methodenbausteinen an. Die Methoden¬bausteine bieten Hilfestellung bei der Analyse der Problemstellung, der Findung des Lösungskonzepts, der Funktionsgebung der FG-Aktorkomponente und der Dimensionierung des Aktors.

Den Abschluss der Arbeit bildet ein Anwendungsbeispiel. Aufgabe war im Rahmen dieser Produktentwicklung der Entwurf eines Verstellmechanismus zur Regulierung des Verhältnisses von Luftströmen unterschiedlicher Temperatur in einem Wohnmobil. Das Anwendungsbeispiel durchläuft den kompletten Produktentwicklungsprozess. Die Ergebnisse zeigen großes Potential für die Verwendung dieser Methodik im industriellen Umfeld.