Fraunhofer-Forscher konstruieren aktives Elastomerlager Aktive Schwingungsdämpfung mit passivem Backup

Aktives Elastomerlager zur Schwingungsdämpfung. Die Dämpfende Komponente besteht aus 100 Lagen dielektrischem Elastomer (DE).
Aktives Elastomerlager zur Schwingungsdämpfung. Die Dämpfende Komponente besteht aus 100 Lagen dielektrischem Elastomer (DE).

Forscher des Fraunhofer-Instituts haben Elastomere, die zur passiven Stoßdämpfung in Fahrzeugen eingesetzt werden, mit einer aktiven Regelung zur Schwingungsdämpfung ausgestatte. Resonanzen werden aktiv unterdrückt, die passive Dämpfung bleibt auch bei Ausfall der Elektronik wirksam.

Im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) haben Ingenieure einen Aktor aus dielektrischem Elastomer (DE) konstruiert. Das Material verformt sich unter elektrischer Spannung deutlich stärker, als es Piezokeramiken tun (i.d.R 10 – 35% unidirektionale Verformung, maximal bis zu 300%, gegenüber weniger als 1% bei Piezoelementen) und kann in Kombination mit einer aktiven Regelschaltung mechanische Schwingungen kompensieren.

Zur Funktionsdemonstration wurde ein handgefertigter Prototyp einer aktiven Lagerung gebaut. Er entkoppelt eine gelagerte Masse von den Schwingungen des Untergrunds. Im Gegensatz zu passiv schwingungsgedämpften Systemen aus Elastomer treten bei aktiver Regelung keine Resonanzfrequenzen auf. Die Stoßfedernde Wirkung des Elastomers erfüllt gleichzeitig eine passive Backup-Funktion, falls die Regelelektronik ausfallen sollte.

Das typische, nichtlineare Verhalten der dielektrischen Elastomere wurde über die Steuersoftware kompensiert.

Anwendungsbereiche für aktive Elastomerlager, für deren Serienfertigung aktuell nach Partnern gesucht wird, sehen die Forscher in den Bereichen Automobil- und Maschinenbau sowie der Lagerung von hochempfindlichen Mikroskopen. Ein Pluspunkt dieser Technik könnte der Umweltaspekt sein: „Im Gegensatz zu elektrodynamischen oder piezoelektrischen Aktoriken kommen keine Metalle seltener Erden oder bleihaltige Keramiken zum Einsatz“, heißt es von Seiten des Fraunhofer-Institus.