Für Krebs, Kurzschluss oder Muskelkraft

Kongressmesse ACTUATOR stellt neueste Entwicklungen vor

2014 stellte die Gruppe um Professor Peter Müllner auf der ACTUATOR in der Messe Bremen die erste Mikropumpe aus einer magnetischen Formgedächtnislegierung (MSM) vor, damals laut Angaben eine der ersten Lösungen überhaupt, die sich die Eigenschaften von MSM zunutze machte. Auf der diesjährigen Kongressmesse für neue Aktoren präsentieren die Wissenschaftler von der Boise State University die weiter miniaturisierte Version dieser Pumpe, die etwa in der Krebsforschung zu biophysiologischen Untersuchungen auf Zellmembran-Ebene dienen kann.

Die Hochleistungspumpe gehört aus Sicht des Programmkomitees zu den herausragenden Beiträgen der 16. ACTUATOR von Montag bis Mittwoch, 25. bis 27. Juni 2018. Darüber hinaus beschäftigen sich die rund 300 Teilnehmer mit zahlreichen weiteren Themen, etwa Aktoren aus Piezomaterialien und Polymeren oder auf Basis von elektrorheologischen Flüssigkeiten. Vorgestellt werden Anwendungen für Medizintechnik, Flugzeugbau oder Robotik. Insgesamt sind 13 Sessions mit rund 85 Vorträgen sowie eine Session mit 56 Poster-Beiträgen geplant. Den Kongress begleitet eine Fachausstellung.

„Die Mikropumpe übertrifft andere Miniaturpump-Lösungen nicht nur in ihrer Wiederholgenauigkeit – sie produziert zudem Tropfen in besonders feiner Auflösung von kleiner als 100 Nanoliter, und zwar mit einem Druck von 10 bar, theoretisch sogar 30 bar“, erläutert Müllner, Professor für Materialwissenschaft und Ingenieurwesen in Idaho. Dabei komme die Pumpe ohne reparaturanfällige, mechanische Bauteile aus. Sie besteht aus einer Legierung, die sozusagen selbst die Maschine ist: Diese transportiert Flüssigkeiten, wenn sie magnetisiert wird und sich dadurch in einer vorgegebenen Weise verformt. Zudem arbeitet die Lösung anders als andere Pumpen ab dem Einschalten präzise, ohne typische Leistungsfehler beim Warm-up.

„Aufgrund der außergewöhnlichen Leistungsfähigkeit tut sich auf dem Sektor der magnetischen Formgedächtnislegierungen derzeit viel Spannendes“, sagt Dr. Hubert Borgmann, Projektleiter bei der Messe Bremen. Einen bislang einzigartigen Ansatz wählen Experten vom ABB AG Forschungszentrum Ladenburg und der ETO Magnetic GmbH in Stockach. Sie kombinieren zwei Eigenschaften von MSM in einem Schutzschalter. Dank magnetischer und thermischer Verformung kann er auf Notfälle differenziert reagieren. Konventionelle Schutzschalter verfügen dafür über zwei Aktoren – „was eigentlich eine Notlösung war“, sagt Sebastian Breisch von ABB. Wie er erläutert, fordert der Gesetzgeber unterschiedliche Auslösezeiten: von Millisekunden bis zu Minuten, je nachdem ob ein Kurzschluss oder eine nur leichte Überhitzung vorliegt. „Bisherige Aktoren waren entweder sehr schnell oder sehr träge – mittels MSM-Technologie können beide Anforderungen mit nur einem Aktor erfüllt werden.“

In der Robotik gehört zu den großen Hürden, die Feinmotorik von Menschen nachzuahmen. Die Mensch-Roboter-Interaktion nimmt aber stetig zu – und damit wachsen zum Beispiel die Anforderungen an Robotern, die in der Gesundheitsversorgung, in Fertigung oder Montage eingesetzt werden. Entwickler der Siemens AG in München arbeiten an einem Aktor, der muskelähnliche Eigenschaften aufweist, so Wolfgang Zoels und Georg Bachmaier.

Nach einem bekannten theoretischen Modell erreichen Muskeln ihre maximale Kraft bei Null-Geschwindigkeit und ihr maximales Tempo bei Null-Kraft, erläutert Zoels. Das widerspreche dem Wirkprinzip elektromagnetischer Antriebe. Die Entwickler setzen demgegenüber auf eine Kombination von Festkörperaktoren und Mikrohydraulik, das im Unterschied zu einem mechanischen Getriebe völlig reibungslos und entsprechend fein abgestimmt arbeitet. Die Wissenschaftler kommentieren: „Hohe Kraftdichte und Robustheit sind weitere Eigenschaften des Aktors, die für Robotik-Anwendungen in der Industrie und anderen rauen Umgebungen wesentlich sind.“

Die ACTUATOR wird seit 1988 ausgerichtet. Sie ist die weltweit größte Kongressmesse auf ihrem Sektor und findet im Zwei-Jahres-Rhythmus statt.

Mehr Informationen: www.actuator.de

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