Leistungsstark und einzigartig

Ultrakompakte Aktoren von memetis

Die Sensorik hat die Möglichkeiten der Miniaturisierung in den letzten Jahren bereits eindrucksvoll demonstriert. Wir stehen jedoch vor großen Herausforderungen, wenn es darum geht, Bewegung zu miniaturisieren. Hierbei stoßen bisherige Technologien an physikalische Grenzen. memetis geht diese Grenzen aktiv an.

Grundlage unserer Aktorik

In unseren Aktoren kommen intelligente Materialen zum Einsatz – die sogenannten Formgedächtnislegierungen (FGL). Dies sind metallische Legierungen, welche sich nach Verformung scheinbar an ihre Ausgangsform „erinnern“ und diese eigenständig wieder herstellen. Bei diesem Formgedächtniseffekt werden große Kräfte freigesetzt und Wege zurückgelegt. Diese Eigenschaften nutzen wir gezielt, um leistungsstarke Aktoren mit unübertroffener Arbeitsdichte in kompaktem Format zu fertigen.

Pressestimme / „Krokodil“ mit Formgedächtnis
„Krokodil“ mit Formgedächtnis

Um beim jüngsten Modell des "Krokodils" die Kupplungen zu verschlanken, hat Märklin eingefahrene Gleise verlassen: Bei der Kultlok übernimmt kein elektromagnetischer Antrieb mehr das Kuppeln, sondern ein Aktor aus einer Formgedächtnislegierung in 2D-Geometrie. Die Strukturierung der Folie nach Vorgaben wie Kraft und Stellage hat memetis übernommen. [...] "Auf Basis des Formgedächtniseffekts lassen sich thermisch aktiuierbare Aktoren mit unübertroffener Leistungsdichte fertigen", erklärt Dr. Marcel Gültig, Mitgründer und Cheftechniker von memetis. [Weiter]

Industrie Anzeiger, 26. Februar 2018

FGL-Aktorik eröffnet neue Anwendungsfelder

Anhaltend große Herausforderungen zur weiteren Miniaturisierung bei begrenzten Stückzahlen zeigen konventionellen Aktorik-Technologien ihre Grenzen auf. Derzeit sind im Bereich MEMS (engl. micro-electromechanical systems) verschiedene Herausforderungen zu beobachten: Anpassbarkeit auf neue Anwendungen, kontinuierliche Miniaturisierung sowie ein erhöhtes Maß an „Intelligenz“ (d.h. Komplexität, Funktionsumfang). Diese Herausforderungen werden durch Aktoren aus Formgedächtnislegierung von memetis vollständig adressiert und grenzen das memetis-Angebot vom Wettbewerb deutlich ab.

Spezifische Vorteile von memetis Aktoren

Die spezifischen Vorteile von folienbasierten Formgedächtnis-Aktoren sind ein einfaches, höchst anpassbares Design, ein robustes Funktionsprinzip (elektrisches Widerstandsheizen), ein geräuschloser Betrieb und sehr hohe Arbeitsdichten im Vergleich zu anderen Aktortechnologien. Formgedächtnislegierungen bieten weiterhin Vorteile hinsichtlich ihrer Biokompatibilität. Durch die Verwendung von Folien anstelle von Drähten ergeben sich als zusätzliche Vorteile ein großes Oberfläche-zu-Volumen Verhältnis (kurze Schaltzeiten unabhängig von der Aktorkraft) und die Realisierbarkeit komplexer Strukturen (Kombination mehrerer oder mehrdimensionaler Aktoren in einem einzigen Bauteil). Als Ergebnis aktueller Forschung sind nun ermüdungsfreie Materialien mit deutlich gesteigerten Betriebszeiten (> 100 Mio. Schaltzyklen) verfügbar. Smart Materials wie Formgedächtnislegierungen erlauben in entsprechenden Systemen eine gezielte und intelligente Aktorik mittels entsprechender Steuerungselektronik und Software. Eine verstärkte Vernetzung der Aktoren ist somit gegeben und wird angestrebt.

Umsetzung in kundenspezifischen Anwendungen

Mit memetis-Aktorik erhalten unsere Kunden eine völlig neue Art der Aktuierung zur Integration in der eigenen Produktpalette. Diese Aktuierung bringt in der Regel verschiedene Vorteile mit sich, welche jedoch stark vom Kontext der angestrebten Anwendung abhängen. memetis bietet ihren Kunden eine Aktuierung, die sich an durch klare Stärken auszeichnet.

  • Flacher Aufbau und reduzierte Baumaße
  • Große Kräfte und Stellwege
  • Flexible Aktor-Designs für komplexe Bewegung
  • Geräuschlose Aktuierung
  • Lange Lebensdauer
Linearaktor
Mehrere Millimeter Stellweg für Bewegungen in der Ebene.
Spiralaktor
Große Kräfte bei Bewegungen aus der Ebene heraus.
Biegeaktor
Umsetzung von Hebebewegungen aus der Ebene.
Antagonistischer Linearaktor
Antagonistische Bewegung für verschiedene Schaltpositionen.

Eigenschaften im Überblick

Spezifische Aktorikeigenschaften zur klaren Differenzierung
01 /
Erhöhte Geschwindigkeit

Durch extrem dünne Folien spielen folienbasierte FGL-Miniatur-Aktoren von memetis die Vorteile eines großen Oberfläche-Volumen-Verhältnis klar aus und erreichen sehr geringe Schaltzeiten.

02 /
Anpassbares Design

Der einfache Aufbau der Aktoren von memetis ermöglicht sehr stabile Designs, welche sich an spezifische Markt- sowie Kundenbedürfnisse anpassen lassen. Auch komplexe Strukturen, wie mehrdimensionale Aktoren, gehören zum Leistungsspektrum von memetis.

03 /
Hohe Leistungsdichte

Folienbasierte FGL-Miniatur-Aktoren von memetis arbeiten mit großen Kräften auf kleinem Bauraum – selbst kleinste Aktoren erreichen somit Leistungs-merkmale von konventionellen Aktoren, deren Ausmaße um den Faktor 2-5 größer sind.

04 /
Konkurrenzfähige Herstellung

Das neuartige memetis-Verfahren und ausgewählte Materialien erlauben die Herstellung von konkurrenzfähigen Aktoren aus FGL. memetis-Aktoren arbeiten effizient und zuverlässig und helfen somit Kosten einzusparen.

05 /
Biokompatibel & ermüdungsarm

Die von memetis verwendeten Materialien sind biokompatibel und so auch für den Einsatz in der Medizintechnik oder Biotechnologie geeignet. Bei besonders hohen Anforderungen können ermüdungsfreie Materialien mit deutlich erhöhten Betriebszeiten (über 10 Mio. Schaltzyklen) eingesetzt werden.

06 /
Geräuschloser Betrieb

Formgedächtnislegierungen (FGL) wie sie von memetis für Aktoren verwendet werden, ermöglichen einen geräuschlosen Betrieb. Damit sind auch Anwendungsfelder möglich, welche sich durch eine erhöhte Geräusch-Sensitivität auszeichnen.

Breites Anwendungsspektrum

Heutzutage sollen verschiedene Arten der Aktuierung, also autonomer Bewegung durch technische Komponenten, in einer Vielzahl von Anwendungen umgesetzt werden. Doch die bloße Umsetzung von Bewegung entspricht nicht dem Anspruch unserer heutigen Industrien. Bewegung muss auf kleinstem Bauraum mit größtmöglicher Kraft und Distanz umgesetzt werden. Die Anwendungsmöglichkeiten sind hierbei noch lange nicht erschöpft.

Einsatz- und Anwendungsbeispiele

Anwendungsspezifische Aktorik durch Technologie-Plattform

Die Einsatzbereiche der memetis Aktorik sind divers.
Unter Ziel ist es, ein möglichst konkretes Bild der Möglichkeiten zu vermitteln.
Lassen Sie uns Anwendungen in Ihrer Branche diskutieren.

01 /
Formgedächtnisaktor für Märklin Telex-Kupplung
Linearaktorik
  • Kupplung geschlossen - Martensit (Tieftemperaturphase)

    Der Aktor (blau) ist nicht erwärmt und wird durch die Kraft einer Rückstellfeder voll ausgelenkt. Die Kupplung ist geschlossen.

  • Kupplung geschlossen - Martensit (Tieftemperaturphase)

    Der Aktor (blau) ist nicht erwärmt und wird durch die Kraft einer Rückstellfeder voll ausgelenkt. Die Kupplung ist geschlossen.

  • Kupplung geschlossen - Martensit (Tieftemperaturphase)

    Der Aktor (blau) ist nicht erwärmt und wird durch die Kraft einer Rückstellfeder voll ausgelenkt. Die Kupplung ist geschlossen.

  • Kupplung öffnet sich - Phasenumwandlung

    Der Aktor wird nun zunehmend erwärmt. Die Legierung wandelt sich in ihre Gedächtnisform und baut eine Gegenkraft zur Rückstellfeder auf.

  • Kupplung öffnet sich - Phasenumwandlung

    Der Aktor wird nun zunehmend erwärmt. Die Legierung wandelt sich in ihre Gedächtnisform und baut eine Gegenkraft zur Rückstellfeder auf.

  • Kupplung öffnet sich - Phasenumwandlung

    Der Aktor wird nun zunehmend erwärmt. Die Legierung wandelt sich in ihre Gedächtnisform und baut eine Gegenkraft zur Rückstellfeder auf.

  • Kupplung offen - Austenit (Hochtemperaturphase)

    Der Aktor (rot) ist nun ausreichend erwärmt und realisiert ausreichend Kraft um die Kupplung voll zu öffnen. Ein sauberes Kuppeln ist nun möglich.

  • Kupplung offen - Austenit (Hochtemperaturphase)

    Der Aktor (rot) ist nun ausreichend erwärmt und erzeugt ausreichend Kraft, um die Kupplung voll zu öffnen. Ein sauberes Kuppeln ist nun möglich.

  • Kupplung offen - Austenit (Hochtemperaturphase)

    Der Aktor (rot) ist nun ausreichend erwärmt und erzeugt ausreichend Kraft, um die Kupplung voll zu öffnen. Ein sauberes Kuppeln ist nun möglich.

  • Kupplung offen - Austenit (Hochtemperaturphase)

    Der Aktor (rot) ist nun ausreichend erwärmt und erzeugt ausreichend Kraft, um die Kupplung voll zu öffnen. Ein sauberes Kuppeln ist nun möglich.

Das deutsche Traditionsunternehmen Gebr. Märklin & Cie. GmbH ist weltweit für seine Modelleisenbahnen bekannt und Marktführer der europäischen Modelleisenbahnbranche. memetis unterstützt hier mit ultrakompakter Linearaktorik für "noch mehr authentische Bewegung auf kleinstem Raum".

Ausgangslage

Als europäischer Marktführer der Modelleisenbahnbranche verfolgt Märklin ebenso das Ziel der Innovationsführerschaft in relevanten Märkten. Es gilt die Funktionalität der detailgetreuen Märklin-Modelle stets weiter zu erhöhen und die Authentizität dabei im Blick zu behalten. Dies ermöglicht ein noch besseres Kundenerlebnis und eine starke Positionierung im Markt.


Herausforderung

Die Attraktivität der Märklin-Modelle lässt sich durch zusätzliche physikalische Funktionen, wie sie beispielsweise die neue Telexkupplung bietet, erhöhen. In den meisten Fällen steht nur ein sehr begrenzter Bauraum zur Verfügung, der zusätzlich mit der komplexen Modellelektronik oder anderen Antrieben in Konkurrenz steht. Dadurch wird eine Aktoriklösung benötigt, die bei minimalen Abmessungen eine steuerbare Bewegung mit relativ großen Stellwegen und Kräften ermöglicht.

Lösung

memetis fertigt einen Linearaktor, welcher den Anforderungen von Märklin gerecht wird: Große Kräfte und Stellwege bei möglichst geringen Abmessungen. Darüber hinaus wird realitätsnahere Bewegung und schlankes Design gewährleistet.

Kundenstimme / Gebr. Märklin & Cie. GmbH

„Wir bauen die besten Großserien-Modelllokomotiven und vermitteln das Prestige der Marke durch Wertigkeit – das bedeutet auch, dass wir […] die Grenzen der Miniaturisierung verschieben, um einen höheren Grad an Miniaturisierung zu erreichen. […] In diese Kategorie gehört auch die Verschlankung der Telex-Kupplung durch einen Miniaturaktor.“

Wolfrad Bächle, Mitgeschäftsführer der Gebr. Märklin & Cie. GmbH

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