Ventilerna och pumparna som utvecklas av forskargruppen under ledning av professor Stefan Seelecke vid Saarlands universitet är gjorda av elektroaktiv silikonfilm och erbjuder mycket mer än bara den typiska "öppna/stänga" eller "på/av" funktionalitet. Forskarna styr filmen elektriskt och kan få den att utföra exakta vibrationer eller pulser på begäran, samtidigt som den övervakar dess exakta position eller form. Denna reaktionsförmåga gör det möjligt att kontinuerligt variera flödeshastigheten genom en ventil eller kontinuerligt reglera en pumps prestanda. En annan egenskap hos dessa filmbaserade enheter är att de kan indikera om de har blivit blockerade av en främmande kropp. Eftersom forskarna kan forma filmerna så att de passar i nästan alla höljen, filmerna kan användas i ett brett spektrum av praktiska tillämpningar.

Teamet kommer att vara på årets Hannover Messe, där de kommer att demonstrera sin teknik vid Saarland Research and Innovation Stand (Hall 2, Stativ B46).

Fel på små ventiler eller pumpar i en stor industrianläggning kan orsaka stora problem för underhålls- och reparationsteamen. Det kan ta ganska lång tid innan den felaktiga komponenten har spårats. Och detta kan vara desto mer problematiskt om felet tog tid att göra sig känt; ju längre tid det tar att hitta ett fel, desto större potentiell skada på anläggningen. Om, till exempel, en främmande kropp fastnar i en ventil och ventilen stänger inte ordentligt som ett resultat, det kan ta tid innan operatörerna är medvetna om felet.

Tack och lov, denna situation uppstår inte med de nya pumpar och ventiler som har utvecklats av professor Stefan Seelecke och hans forskargrupp vid Saarlands universitet. ”Våra enheter kan kommunicera sin status och sin aktivitet i realtid. Till exempel, ventilen kan inte bara berätta för oss om den är öppen eller stängd, men exakt hur långt öppet det är. Om det inte kan stängas på grund av närvaron av en främmande kropp, det kan också kommunicera detta faktum till oss, förklarar professor Seelecke.

Ventilerna och pumparna skapade av forskargruppen Saarbrücken är gjorda av en tunn silikonfilm som är tryckt på båda sidor med ett elektriskt ledande material. Forskare hänvisar till dessa material som dielektriska elastomerer. "Om vi ​​lägger en spänning på filmen, det genererar en elektrostatisk attraktionskraft som komprimerar filmen, får den att expandera i sidled, säger Steffen Hau, en doktorsexamen ingenjör som arbetar i Seeleckes team. Genom att ändra det pålagda elektriska fältet på ett kontrollerat sätt, ingenjörerna kan få filmen att genomgå högfrekventa vibrationer eller kontinuerligt variabla böjningsrörelser. Effektivt, filmen kan anta nästan vilken position eller orientering som helst. "Dessa egenskaper gör att filmen kan användas för att designa nya drivsystem, 'förklarar Hau.

Använda intelligenta algoritmer för att kontrollera filmens rörelse, forskarna vid Saarlands universitet och vid Centre for Mechatronics and Automation Technology (ZeMA) i Saarbrücken utvecklar självreglerande ventiler och motorlösa pumpar. "Vi behöver inga separata rörliga delar till våra pumpar. Eftersom pumparna kan köras utan en roterande motor, de är platta, kompakt och mycket energieffektiv, säger Hau. "Vi kan styra volymflödet i dessa pumpar genom att använda amplituden för den applicerade spänningen snarare än frekvensen, vilket är vad som normalt används, ' han lägger till. Detta gör det möjligt att bygga mycket tysta pumpar.

"Eftersom filmen i sig kan fungera som en positionssensor, så kan också en komponent tillverkad av det, säger Philipp Linnebach, en doktorand som studerar de nya filmbaserade drivsystemen. När filmen förvrängs, ett elektriskt kapacitansvärde kan exakt tilldelas vilken speciell position som helst av filmen. 'Om vi ​​mäter en förändring i kapacitans, vi vet exakt hur mycket filmen har förvrängt, förklarar Linnebach. Detta gör att specifika rörelsesekvenser kan beräknas exakt och programmeras i en styrenhet. Den filmbaserade ventilen kan därför användas för att leverera exakt den mängd tryckluft eller vätska som krävs.

Filmen i sig är i grunden en platt struktur. ”Vi har nu utvecklat tekniken till en punkt där vi kan producera filmer med den form som krävs. Så vi kan nu anpassa filmerna för att möta behoven för specifika applikationer, säger Steffen Hau. Tekniken är kostnadseffektiv att tillverka och komponenterna är mycket lätta. De förbrukar också väldigt lite energi och är mer än hundra gånger mer energieffektiva än konventionella komponenter. Jämfört med en konventionell magnetventil, den filmbaserade ventilen förbrukar upp till 400 gånger mindre energi.