ASIM 3 - Aktorik und Sensorik mit intelligenten Materialsysteme 3

Modulbeschreibung

Dieser Kurs vermittelt den Studierenden fortgeschrittene theoretische und numerische Werkzeuge zur Simulation komplexer technischer Systeme, die auf intelligenten Materialien basieren. Es werden zwei spezifische Arten von intelligenten Materialien behandelt, nämlich Formgedächtnislegierungen (FGL) und dielektrische Elastomere (DE). Aufbauend auf den theoretischen Grundlagen, die zuvor in ASIM 2 studiert wurden, in dem nur grundlegende Aktuator-Konfigurationen diskutiert wurden, werden in diesem Kurs komplexere Arten von intelligenten Materialsystemen untersucht. Die untersuchten Systeme decken ein breites Spektrum an realen Smart-Material-Anwendungen ab, das von Protagonist-Antagonist-Aktoren und Robotern bis hin zu weniger konventionellen Geräten wie Lautsprechern, Energy Harvestern und Kühlschränken reicht. Für jede Art von System wird zunächst das Funktionsprinzip diskutiert. Anschließend werden systematische Ansätze zur Ableitung der konstitutiven Gleichungen diskutiert. Auf jede theoretische Vorlesung folgt eine Übungseinheit, in der das entwickelte Systemmodell in Matlab/Simulink implementiert und zur Simulation des komplexen Systemverhaltens verwendet wird. Am Ende des Kurses wird erwartet, dass die Studierenden ein tiefes Verständnis für den Stand der Technik von intelligenten Materialsystemen und Anwendungen erlangt haben und in der Lage sind, intelligente Geräte verschiedener Komplexitätsstufen zu simulieren und zu optimieren.

Das Lehrmaterial wird während des Semesters durch den Dozenten verteilt.

 

Inhalt

  • Einführung in komplexe intelligente Materialsysteme
  • Kurzer Überblick über Aktoren und Sensorsysteme aus Formgedächtnislegierungen (FGL)
  • Kurze Zusammenfassung von Aktoren und Sensorsystemen aus dielektrischen Elastomeren (DE)
  • Multi-aktuierte intelligente Materialsysteme:
    • Protagonist-Antagonist-Aktoren
    • Konventionelle Roboter
    • Kontinuums- und Softroboter
  • Multiphysikalische intelligente Materialsysteme:
    • Saugnäpfe
    • Lautsprecher
  • Energieanwendungen von intelligenten Materialsystemen:
    • Ferroic cooling
    • Energy harvesting

Zusätzliche Infos

Zugeordnete Person: Jun.-Prof. Gianluca Rizzello​

Zuordnung zu Einrichtungen: Systems Engineering

Semester: Wintersemester

Zulassungsvoraussetzungen: keine formalen Voraussetzungen, Besuch der LV ASIM 2 ist dringend empfohlen

Veranstaltungsart: Vorlesung / Übung

​Leistungskontrollen / Prüfungen: Mündliche Prüfung und Projektpräsentation

Lehrveranstaltungen / SWS: 3 SWS, davon 2 SWS Vorlesung und 1 SWS Übung

ECTS-Punkte: 4