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Erschienen in: Journal of Materials Engineering and Performance 4-5/2011

01.07.2011

Smart Control Systems for Smart Materials

verfasst von: Horst Meier, Alexander Czechowicz, Christoph Haberland, Sven Langbein

Erschienen in: Journal of Materials Engineering and Performance | Ausgabe 4-5/2011

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Abstract

Shape memory alloys (SMAs) are thermally activated smart materials. Due to their ability to change into a previously imprinted shape by the means of thermal activation, they are suitable as actuators for microsystems and, within certain limitations for macroscopic systems. Most commonly used SMAs for actuators are binary nickel-titanium alloys (NiTi). The shape memory effect relies on the martensitic phase transformation. On heating the material from the low temperature phase (martensite) the material starts to transform into the high temperature phase (austenite) at the austenite start temperature (A s). The reverse transformation starts at the martensite start temperature after passing a hysteresis cycle. To apply these materials to a wide range of industrial applications, a simple method for controlling the actuator effect is required. Today’s control concepts for shape memory actuators, in applications as well as in test stands, are time-based. This often leads to overheating after transformation into the high temperature phase which results in early fatigue. Besides, the dynamic behavior of such systems is influenced by unnecessary heating, resulting in a poor time performance. To minimize these effects, a controller system with resistance feedback is required to hold the energy input on specific keypoints. These two key points are directly before transformation (A s) and shortly before retransformation (M s). This allows triggering of fast and energy-efficient transformation cycles. Both experimental results and a mechatronical demonstrator system, exhibit the advantages of systems concerning efficiency, dynamics, and reliability.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat S. Langbein, “Lokale Konfiguration und partielle Aktivierung des Formgedächtniseffektes zur Erzeugung smarter Bauteilstrukturen,” Ph.D. Thesis, Faculty of Mechanical Engineering, Ruhr-University Bochum, 2009 (in German) S. Langbein, “Lokale Konfiguration und partielle Aktivierung des Formgedächtniseffektes zur Erzeugung smarter Bauteilstrukturen,” Ph.D. Thesis, Faculty of Mechanical Engineering, Ruhr-University Bochum, 2009 (in German)
2.
Zurück zum Zitat X. Miyazaki, Effect of Thermal Cycling on Transformation Temperature of Ti-Ni Alloys, Acta Metall., 1986, 34(10), p 2045–2051CrossRef X. Miyazaki, Effect of Thermal Cycling on Transformation Temperature of Ti-Ni Alloys, Acta Metall., 1986, 34(10), p 2045–2051CrossRef
3.
Zurück zum Zitat L. Oelschläger, “Nummerische Modellierung des Aktivierungsverhaltens von Formgedächtnislegierungen am Beispiel eines Schrittantriebes,” Ph.D. Thesis, Facutly of Mechanical Engineering, Ruhr-University Bochum, 2004 (in German) L. Oelschläger, “Nummerische Modellierung des Aktivierungsverhaltens von Formgedächtnislegierungen am Beispiel eines Schrittantriebes,” Ph.D. Thesis, Facutly of Mechanical Engineering, Ruhr-University Bochum, 2004 (in German)
4.
Zurück zum Zitat H. Meier and S. Dilthey, Numerical Modelling Approach in Simulation of the Dynamic Behavior of SMA-Wire-Actuators, Prod. Eng. Res. Dev., 2005, XII(1), p 115–118 H. Meier and S. Dilthey, Numerical Modelling Approach in Simulation of the Dynamic Behavior of SMA-Wire-Actuators, Prod. Eng. Res. Dev., 2005, XII(1), p 115–118
5.
Zurück zum Zitat J. Hesselbach and H. Stork, Simulation and Control of Shape Memory Actuators, Proceedings of 5th International Conference on New Actuators, Bremen, 1996, p 369–399 J. Hesselbach and H. Stork, Simulation and Control of Shape Memory Actuators, Proceedings of 5th International Conference on New Actuators, Bremen, 1996, p 369–399
6.
Zurück zum Zitat H. Meier, A. Czechowicz, and C. Haberland, Control Loops with Detection of Inner Electrical Resistance and Fatigue-Behavior by Activation of NiTi-Shape Memory Alloys, ESOMAT 2009 Conference Proceedings, 1st ed., P. Sittner, Ed., Sept 7–11, 2009 (Prague), EDP Sciences, Ref. No. 05006 H. Meier, A. Czechowicz, and C. Haberland, Control Loops with Detection of Inner Electrical Resistance and Fatigue-Behavior by Activation of NiTi-Shape Memory Alloys, ESOMAT 2009 Conference Proceedings, 1st ed., P. Sittner, Ed., Sept 7–11, 2009 (Prague), EDP Sciences, Ref. No. 05006
7.
Zurück zum Zitat F. Schiedeck, “Entwicklung eines Modells für Formgedächtnisaktoren im geregelten dynamischen Betrieb,” Ph.D. Thesis, Leibniz University Hannover, 2009 (in German) F. Schiedeck, “Entwicklung eines Modells für Formgedächtnisaktoren im geregelten dynamischen Betrieb,” Ph.D. Thesis, Leibniz University Hannover, 2009 (in German)
8.
Zurück zum Zitat L. Fumagalli, F. Butera, and A. Coda, Smartflex NiTi Wires for Shape Memory Actuators, J. Mater. Eng. Perform., 2009, 18(5–6), p 691–695CrossRef L. Fumagalli, F. Butera, and A. Coda, Smartflex NiTi Wires for Shape Memory Actuators, J. Mater. Eng. Perform., 2009, 18(5–6), p 691–695CrossRef
Metadaten
Titel
Smart Control Systems for Smart Materials
verfasst von
Horst Meier
Alexander Czechowicz
Christoph Haberland
Sven Langbein
Publikationsdatum
01.07.2011
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Engineering and Performance / Ausgabe 4-5/2011
Print ISSN: 1059-9495
Elektronische ISSN: 1544-1024
DOI
https://doi.org/10.1007/s11665-011-9877-4

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