De kleppen en pompen die worden ontwikkeld door de onderzoeksgroep onder leiding van professor Stefan Seeelecke van de Universiteit van Saarland, zijn gemaakt van elektroactieve siliconenfilm en bieden veel meer dan alleen de typische 'open/dicht'- of 'aan/uit'-functionaliteit. De onderzoekers sturen de film elektrisch aan en kunnen deze op verzoek nauwkeurige trillingen of pulsen laten uitvoeren. terwijl ook de exacte positie of vorm wordt bewaakt. Dit reactievermogen maakt het mogelijk om het debiet door een klep continu te variëren of het vermogen van een pomp continu te regelen. Een ander kenmerk van deze op film gebaseerde apparaten is dat ze kunnen aangeven of ze zijn geblokkeerd door een vreemd lichaam. Omdat de onderzoekers de films zo kunnen vormen dat ze in bijna elke behuizing passen, de films kunnen worden gebruikt in een breed scala aan praktische toepassingen.

Het team zal dit jaar aanwezig zijn op de Hannover Messe, waar ze hun technologie zullen demonstreren op de Saarland Research and Innovation Stand (hal 2, Stand B46).

Het uitvallen van kleine kleppen of pompen in een grote industriële installatie kan grote problemen veroorzaken voor de onderhouds- en reparatieteams. Het kan geruime tijd duren voordat het defecte onderdeel is opgespoord. En dit kan des te problematischer zijn als de fout tijd nodig had om zich te manifesteren; hoe langer het duurt om een ​​fout te vinden, hoe groter de potentiële schade aan de plant. Indien, bijvoorbeeld, een vreemd lichaam komt vast te zitten in een klep en de klep sluit daardoor niet goed, het kan even duren voordat operators op de hoogte zijn van de storing.

Dankbaar, deze situatie doet zich niet voor met de nieuwe pompen en kleppen die zijn ontwikkeld door professor Stefan Seelecte en zijn onderzoeksteam aan de Universiteit van Saarland. 'Onze apparaten kunnen in realtime hun status en activiteit doorgeven. Bijvoorbeeld, de klep kan ons niet alleen vertellen of hij open of gesloten is, maar precies hoe ver open het is. Als het niet kan sluiten vanwege de aanwezigheid van een vreemd lichaam, het kan dit feit ook aan ons doorgeven, ' legt professor Seelecke uit.

De kleppen en pompen die door de onderzoeksgroep Saarbrücken zijn gemaakt, zijn gemaakt van een dunne siliconenfilm die aan beide zijden is bedrukt met een elektrisch geleidend materiaal. Wetenschappers noemen deze materialen diëlektrische elastomeren. 'Als we een spanning op de film zetten, het genereert een elektrostatische aantrekkingskracht die de film samendrukt, waardoor het zijwaarts uitzet, ' zegt Steffen Hau, een doctoraat ingenieur die in het team van Seelecke werkt. Door het aangelegde elektrische veld op een gecontroleerde manier te veranderen, de ingenieurs kunnen de film hoogfrequente trillingen of continu variabele buigbewegingen laten ondergaan. Effectief, de film kan bijna elke gewenste positie of oriëntatie aannemen. 'Deze eigenschappen zorgen ervoor dat de film kan worden gebruikt om nieuwe aandrijfsystemen te ontwerpen, ' legt Hau uit.

Met behulp van intelligente algoritmen om de beweging van de film te regelen, de onderzoekers van de Universiteit van Saarland en het Centrum voor Mechatronica en Automatiseringstechnologie (ZeMA) in Saarbrücken ontwikkelen zelfregelende kleppen en motorloze pompen. 'We hebben geen aparte bewegende delen nodig voor onze pompen. Omdat de pompen kunnen draaien zonder roterende motor, ze zijn plat, compact en zeer energiezuinig, ' zegt Hau. 'We kunnen het volumedebiet in deze pompen regelen met behulp van de amplitude van de aangelegde spanning in plaats van de frequentie, dat is wat normaal wordt gebruikt, ' hij voegt toe. Hierdoor kunnen zeer stille pompen worden gebouwd.

'Omdat de film zelf als positiesensor kan fungeren, zo kan een onderdeel ervan ook gemaakt worden, ' zegt Philipp Linnebach, een promovendus die de nieuwe op film gebaseerde aandrijfsystemen bestudeert. Wanneer de film vervormt, een elektrische capaciteitswaarde kan nauwkeurig worden toegewezen aan een bepaalde positie van de film. 'Als we een verandering in capaciteit meten, we weten precies door hoeveel de film is vervormd, legt Linnebach uit. Hierdoor kunnen specifieke bewegingssequenties nauwkeurig worden berekend en in een besturingseenheid worden geprogrammeerd. Het op film gebaseerde ventiel kan daarom worden gebruikt om precies de benodigde hoeveelheid perslucht of vloeistof te leveren.

De film zelf is in wezen een platte structuur. 'We hebben de technologie nu zover ontwikkeld dat we folies in de gewenste vorm kunnen maken. We kunnen de films nu dus aanpassen aan de behoeften van specifieke toepassingen, ', zegt Steffen Hau. De technologie is kosteneffectief te produceren en de componenten zijn zeer licht van gewicht. Ze verbruiken ook heel weinig energie en zijn meer dan honderd keer energiezuiniger dan conventionele componenten. In vergelijking met een conventioneel magneetventiel, de op film gebaseerde klep verbruikt tot 400 keer minder energie.