Ga naar hoofdinhoud

Actief elastomeerlager reduceert trillingen

Doorsnede van de actieve isolatie unit met 100 DE-lagen. (foto: Fraunhofer LBF)

Als er grote bewegingen moeten worden gecompenseerd zijn elastomeren in hun element. Bij voertuigen nemen ze passief stoten op en verminderen trillingen in machines. Maar ze zijn tot veel meer in staat, zoals onderzoekers van Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkei (LBF) konden aantonen. Ze hebben deze elastische componenten slimmer gemaakt en ze aangeleerd, om actief te vervormen.

Het instituut gebruikt hiervoor diëlektrische elastomeren (DE). Dit zijn zachte materialen, die onder invloed van een hoge elektrische spanning vervormen en daarmee zijn ze geschikt voor de constructie van actuatoren. Ze hebben ten opzichte van piëzo-actuatoren het voordeel, dat bij geringere krachten grotere uitzetting is te bereiken.

Deze eigenschappen hebben de wetenschappers van het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF gebruikt en daarmee een concept ontwikkeld voor een DE-aktuator, die met metalen elektroden met gaten functioneert.
Dankzij de gatenstructuur kan elastomeer bij een aangesloten elektrisch veld uitwijken in deze ruimtes. Het concept is geschikt voor de constructie van dynamische, belaste actuatoren en moet op termijn het aantal functies van conventionele elastomeer elementen uitbreiden. Fraunhofer LBF heeft een functiedemonstratiemodel opgebouwd voor actieve lagers. Met het actieve elastomeerlager wordt de capaciteit voor trillingstechnieken uitgebreid.

Actieve lagering

De wetenschappers  maakten een massa, die was gelagerd op een actuator, los van de trillingen in de ondergrond. Bij passieve lagers zou het onvermijdelijk zijn, dat de amplitude van de trillingen in het resonantiegebied duidelijk hoger wordt. Bij de nieuwe, actieve lagering is dit niet zo: deze vermindert de trillingen in het hele frequentiegebied. De nadelige lineaire karakteristiek van de actuator, dus de niet zuivere proportionele uitwijking met de aangelegde spanning, kon door een nieuwe regeltechnische benadering worden omzeild. Door niet volledig uitgevoerde potentiefuncties kan men het niet lineaire gedrag compenseren en zo ongewenste effecten vermijden.

Het door Fraunhofer LBF ontwikkelde design is geschikt voor de lagers van trillingsgevoelige apparaten en processen , zoals gevoelige microscopen of nauwkeurige productieprocessen. Ook is het omgekeerde denkbaar: machines als pompen of motoren kunnen door de actieve lagering trillingstechnisch worden losgekoppeld, zodat de trillingsinvloed op de omgeving wordt verkleind. Als de elektronica een keer mocht uitvallen, dan blijven de gunstige eigenschappen van elastomeer voor de lagering gewoon bestaan, wat een belangrijk voordeel is ten opzichte van andere technologieën.

LBF elastomeer 2
Vergelijking van de isolatiewerking zonder en met actieve regeling: door de actieve regeling kan het isolatiebereik groter worden en de amplitude verhoging worden beperkt (< 0dB Isolatiewerking). (Afbeelding: Fraunhofer LBF)

Een typische taak van passieve onderdelen van elastomeer is in belangrijke mate het beperken van trillingen. Door de actieve LBF- componenten neemt het potentie voor de vermindering van trillingen sterk toe. Naast de toepassing als actuator kunnen bovendien ook sensor eigenschappen worden geïntegreerd. Hiermee kan tijdens bedrijf de kracht, die het lager belast en de door het lager opgenomen beweging worden bewaakt.

Voor het nieuwe actieve elastomeerlager kan men denken aan toepassingen in de automobiel-, machine- en installatiebouw evenals lagering voor bruggen en gebouwen. De LBF onderzoekers hebben ook oog gehad voor het milieu: basismateriaal voor het functiedemonstratiemodel is de grondstof natuurrubber, die blijft groeien. Er worden geen metalen, zeldzame grondstoffen of loodhoudende keramische materialen gebruikt.

Fraunhofer LBF kon een aantal veelbelovende resultaten bereiken met het demo-model. Deze moet echter volledig met de hand worden opgebouwd. LBF zoekt nu partners om een serieproductietechniek op te zetten, om gezamenlijk de technologie verder te ontwikkelen voor de productie van goedkope actuatoren in diverse toepassingsgebieden.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven