Was sind eigentlich Dielektrische Elastomere?

Dielektrische Elastomere können als Sensor, Antrieb oder Kombination von beiden eingesetzt werden. Im Sensorbetrieb wird eine Verformung in eine Kapazitätsänderung übersetzt, während bei Antrieben durch das Anlegen einer elektrischen Spannung Bewegung erzeugt werden kann.

Dielektrische Elastomere als Sensor, Antrieb oder Kombination von beiden

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Technologien

Was sind eigentliche Dielektrische Elastomere?

Den Grundbaustein bildet eine hauchdünne Elastomerfolie (Dielektrikum), welche beidseitig mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet ist. Zum einen erlaubt diese kondensatorähnliche Struktur über eine Kapazitätsänderung das flexible Messen der auf die Folie wirkenden Verformung. Zum anderen kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung der sogenannte Maxwelldruck zur effektiven Bewegungserzeugung genutzt werden. Die Kombination dieser beiden Effekte ermöglicht den Schritt zum intelligenten und selbstregelnden Antriebssystem mittels Self-sensing.

Wofür eigenen sich Dielektrische Antriebe?

Die Bandbreite der Anwendungen reicht von haptischem Feedback über intelligente Oberflächen bis hin zu intelligenten Antriebe für bspw. Ventile. Aufgrund der Vereinigung von sensorischen und aktorischen Eigenschaften eignet sich die DE Technologie optimal für I4.0 und IoT Anwendungen.

Zudem können auch vorhandene pneumatische oder elektromagnetische Antriebe vorteilhafte ersetzt werden. Hierbei werden die Nachteile herkömmlicher Linearantriebe wie der hohe Energieverbrauch, die hohe Wärmeentwicklung oder zusätzlich benötigte Sensoren bei positionsgeregelten Antrieben aufgehoben.

Wofür eigenen sich Dielektrische Sensoren?

Sensoren von Desaar bestehen im Wesentlichen aus einer dünnen, beschichteten Silikonfolie die sich flexibel in verschiedene Formen bringen oder an Oberflächen anschmiegen lässt. Vor Ort können sie dann Druck, Dehnung, Verformung und vieles mehr messen.

Was ist Self-sensing?

Die Erzeugung von Bewegung mit den von Desaar hergestellten Antrieben basiert immer auf einer Verformung der Elastomerfolie und einer hieraus resultierenden Kapazitätsänderung. Diese Kapazitätsänderung ist proportional zur Bewegung und erlaubt somit eine ständige Positionsmessung ohne zusätzliche Sensoren. Dieser Effekt des Antriebs wird als Self-sensing bezeichnet, da der Antrieb sich selbst überwachen kann.

Sind unsere Antriebe teuer?

Nein. Für die von Desaar hergestellten Dielektrische Elastomere (DE) greifen wir im Wesentlichen auf kostengünstige Materialien wie Silikon (als Elastomer) und Ruß (für die leitfähige Schicht) zurück. Zudem kombinieren wir bei der Herstellung ausschließlich Prozesse, die sich in anderen Bereichen bereits in der Massenfertigung bewiesen haben. Unser langjähriges Know-How im Bereich der Leistungselektronik ermöglicht uns außerdem auch die Verwendung kostengünstiger Elektroniklösungen.

Warum sind unsere Antriebe so effizient?

Bei den von Desaar angebotenen Dielektrischen Elastomere (DE) handelt es sich um eine kapazitive Antriebstechnologie, welche zwar hohe Spannungen (<3kV) jedoch nur geringe Ströme im Mikroamperebereich benötigt. Dadurch liegt die benötigte Leistung typischerweise im Milliwattbereich. Das kapazitive Verhalten ermöglicht zudem, dass Positionen nahezu stromlos gehalten werden können. Dies führt gerade im Dauerbetrieb zu einer sehr geringen Leistungsaufnahme und damit auch zu keiner Erwärmung der Bauteile.

Wie werden unsere Antriebe gesteuert?

Zum Betrieb der von Desaar hergestellten Antriebssysteme werden zwar relativ hohe Spannungen (<3 kV) benötigt, jedoch liegen die fließenden Ströme dafür im Mikroamperebereich. Um dennoch eine einfache und sichere Integration unserer Antriebe zu erlauben verfügen diese über eine integrierte Leistungselektronik die mit üblichen Versorgungsspannungen von 12 bis 48 Volt auskommt. Dadurch lassen sich auch auf einfachste Weise elektromagnetische Antriebe in bestehenden Anlagen ersetzen ohne an der Ansteuerungsperipherie Änderungen vornehmen zu müssen.