Stil, licht en energetisch efficiënt zijn enkele voordelen van het nieuwe vacuüm zuig-/grijpsysteem, dat mechatronicastudent Julian Kunze aan de Universität des Saarlandes heeft ontwikkeld. Het systeem maakt gebruik van ragfijne geheugendraadjes, die net als spieren aanspannen en ontspannen. Met deze intelligente draad wordt een uiterst nauwkeurig bewegingsverloop mogelijk, waardoor technische componenten precies kunnen worden bewogen. Bij de zuiggrijper trekt de draad aan een membraan en creëert zo een vacuüm, als het membraan vlak op een voorwerp ligt. Vacuümspecialist Schmalz beloonde de student hiervoor met een innovatieprijs.
Vacuümgrijpers stapelen dozen, pakken tientallen blikken tegelijk op pallets, verplaatsen grote stukken metaal of transporteren glasplaten; de grijpers worden op veel plaatsen toegepast. Veel gebruikte systemen werken pneumatisch; ze zijn vaak complex, zwaar en maken lawaai. Dit nieuwe systeem is eenvoudig, licht, stil en efficiënt en bovendien geschikt voor clean rooms. Het geheim zit in een draad, die een bijzondere eigenschap heeft: hij trekt samen als een spier als er stroom door vloeit. Zodra de stroom wordt uitgeschakeld, wordt hij weer net zolang als voorheen.
Intelligente draad
De toegepaste draden met vormgeheugen zijn van nikkel-titaan. Vormgeheugen betekent, dat het materiaal zijn oorspronkelijke vorm weer aanneemt, nadat het is gevormd. Het herinnert zich als het ware zijn oude vorm. Deze eigenschap van de nikkel-titaan-legering berust op de zogenaamde faseverandering: wordt de draad warm, bijvoorbeeld als er een stroom door vloeit, dan verandert de kristalstructuur dusdanig dat hij korter wordt. Na afkoeling wordt deze weer langer.
Het onderzoeksteam aan de afdeling Unkonventionelle Aktorik aan de universiteit en het Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (Zema) gebruikt deze eigenschap voor verschillende toepassingen: in een inhalator, waarvan het mondstuk werkzame deeltjes gericht schiet richting werkingsgebied in de longen, een nieuw soort koelsystemen en componenten, die geruisloos en nauwkeurig omhoog en omlaag gaan.
Membraan
Bij de vacuüm grijper is een membraan direct verbonden met de vormgeheugendraad, die doelgericht kan worden aangestuurd. Hierdoor is het mogelijk om met een elektrische stroom een bruikbaar vacuüm op te wekken. Omdat het systeem zonder perslucht, ventilator, pompen of andere grote componenten werkt, is het plaatsbesparend, licht en er wordt minder CO2 uitgestoten. Kunze heeft de prototypes zelf ontworpen met de computer en vervaardigd met de 3D printer van de afdeling, compleet met frame en membraan. Daardoor kon hij het hele proces van idee tot de ontwikkeling en het kant en klare prototype uitwerken.
De draagkracht van de vacuümgrijper is regelbaar. Het prototype kan al een gewicht van enkele kilo’s heffen en veilig vasthouden maar dat kan nog meer worden.
