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Elektrische Kontaktierung dielektrischer Elastomerstapelaktoren unter Berücksichtigung der Langzeitstabilität und der Ausbeute kontaktierter Schichten

Fischer, Jonas (2011):
Elektrische Kontaktierung dielektrischer Elastomerstapelaktoren unter Berücksichtigung der Langzeitstabilität und der Ausbeute kontaktierter Schichten.
TU Darmstadt, [Bachelor Thesis]

Abstract

Herkömmliche Verfahren zur Kontaktierung von dielektrischen Elastomeraktoren in Stapelbauweise (DEA) haben zum einen den Nachteil, dass sie nicht alle Elektroden kontaktieren, sondern nur ca. 80 %. Zum anderen wird vermutet, dass die Kontaktierung eine wesentliche Schwachstelle bezüglich der Lebensdauer darstellt. Ziel dieser Arbeit ist es, ein neues Kontaktierungsverfahren zu entwickeln. Mit diesem soll eine größere Ausbeute an kontaktierten Elektroden und eine verbesserte Lebensdauer erreicht werden. In einer Literaturrecherche wird der Stand der Technik zur Kontaktierung von Elastomeraktoren aufgearbeitet. Somit werden verschiedene Ideen zur Kontaktierung gewonnen, aber auch Probleme und Schwierigkeiten deutlich. Mittels einer theoretischen Modellbildung der Elektrodenkontaktierung und einer Betrachtung der Elektrodenbeschaffenheit mit einem Mikroskop wird in dieser Arbeit die konzentriert an den Kontaktstellen auftretende Wärmeentwicklung für Ausfälle der DEA verantwortlich gemacht. Die Betrachtung einer Kontaktierung nach dem bisherigen Prinzip mit einer Wärmebildkamera bekräftigt diese Vermutung. Weiterhin werden über die Modellbetrachtung wichtige Parameter für eine verbesserte Kontaktierung erarbeitet. Wesentliches Ziel ist es, eine möglichst große Fläche zur Kontaktierung jeder einzelnen Elektrode zu nutzen, um die Stromdichte und folglich auch die Temperatur zu senken. Ergebnis der Lösungsfindung ist ein Verfahren, welches jede Elektrode einzeln kontaktiert, indem ein Stufenprofil in den Aktor geschnitten wird. Im nächsten Schritt wird der Bereich des entfernten Materials mit einer elektrisch leitfähigen Paste aufgefüllt. Durch Messungen wird nachgewiesen, dass die Ausbeute der kontaktierten Elektroden durch das neue Verfahren auf 90% gesteigert wird. Außerdem zeigt sich, dass die konzentrierte Wärmeentwicklung, die für einen Aktorausfall verantwortlich sein kann, gleichmäßig über den zur Verfügung stehenden Kontaktierungsbereich verteilt ist. Es ist davon auszugehen, dass sich die optimierte Temperaturverteilung positiv auf die Lebensdauer der Aktoren auswirkt.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2011
Creators: Fischer, Jonas
Title: Elektrische Kontaktierung dielektrischer Elastomerstapelaktoren unter Berücksichtigung der Langzeitstabilität und der Ausbeute kontaktierter Schichten
Language: German
Abstract:

Herkömmliche Verfahren zur Kontaktierung von dielektrischen Elastomeraktoren in Stapelbauweise (DEA) haben zum einen den Nachteil, dass sie nicht alle Elektroden kontaktieren, sondern nur ca. 80 %. Zum anderen wird vermutet, dass die Kontaktierung eine wesentliche Schwachstelle bezüglich der Lebensdauer darstellt. Ziel dieser Arbeit ist es, ein neues Kontaktierungsverfahren zu entwickeln. Mit diesem soll eine größere Ausbeute an kontaktierten Elektroden und eine verbesserte Lebensdauer erreicht werden. In einer Literaturrecherche wird der Stand der Technik zur Kontaktierung von Elastomeraktoren aufgearbeitet. Somit werden verschiedene Ideen zur Kontaktierung gewonnen, aber auch Probleme und Schwierigkeiten deutlich. Mittels einer theoretischen Modellbildung der Elektrodenkontaktierung und einer Betrachtung der Elektrodenbeschaffenheit mit einem Mikroskop wird in dieser Arbeit die konzentriert an den Kontaktstellen auftretende Wärmeentwicklung für Ausfälle der DEA verantwortlich gemacht. Die Betrachtung einer Kontaktierung nach dem bisherigen Prinzip mit einer Wärmebildkamera bekräftigt diese Vermutung. Weiterhin werden über die Modellbetrachtung wichtige Parameter für eine verbesserte Kontaktierung erarbeitet. Wesentliches Ziel ist es, eine möglichst große Fläche zur Kontaktierung jeder einzelnen Elektrode zu nutzen, um die Stromdichte und folglich auch die Temperatur zu senken. Ergebnis der Lösungsfindung ist ein Verfahren, welches jede Elektrode einzeln kontaktiert, indem ein Stufenprofil in den Aktor geschnitten wird. Im nächsten Schritt wird der Bereich des entfernten Materials mit einer elektrisch leitfähigen Paste aufgefüllt. Durch Messungen wird nachgewiesen, dass die Ausbeute der kontaktierten Elektroden durch das neue Verfahren auf 90% gesteigert wird. Außerdem zeigt sich, dass die konzentrierte Wärmeentwicklung, die für einen Aktorausfall verantwortlich sein kann, gleichmäßig über den zur Verfügung stehenden Kontaktierungsbereich verteilt ist. Es ist davon auszugehen, dass sich die optimierte Temperaturverteilung positiv auf die Lebensdauer der Aktoren auswirkt.

Uncontrolled Keywords: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Date Deposited: 09 Jan 2012 14:40
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKB1785

Art der Arbeit: Bachelorarbeit

Beginn Datum: 01-08-2011

Ende Datum: 01-11-2011

Querverweis: keine

Identification Number: 17/24 EMKB1785
Referees: Schlaak, Prof. Dr. Helmut F.
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