smeX-Kit - Material Tool-Kit

Experimentierset mit Experimenten zu Formgedächtnislegierungen und Piezokeramiken

smeX-Kit vermittelt die Materialcharakteristika smarter Werkstoffen für eine breite Nutzergruppe und deckt damit die Ansprüche unterschiedlicher Altersgruppen ab. Das Versuchs-Set ist so angelegt, dass es von leicht verständlichen Experimenten zu komplexen Anwendungen heranführt und befähigt, eigenständig und intuitiv mit dem intelligenten Material zu forschen. smeX-Kit vereint Werkstoffkunde mit anwendungsbezogenen Experimenten.

Ausführungen:

  • smeX-Kit Basic: Grundlegende Experimente mit thermischen Formgedächtnislegierungen
  • Demobausteine mit Formgedächtnislegierungen und Peizokeramiken
  • weitere Experimente in Entwicklung

Inhalte:

  • Lernschablonen zu den Experimenten
  • smeX-Kit Steckplatten
  • Thermische FGL
  • Strombox
  • Elektrische Bauteile zum Aufbau von Schaltungen

 

smeX-Kit will FGL mit seinen stark anwendungsbezogenen Eigenschaften für ein breites Publikum bereitzustellen. Die Multifunktionalität eignet sich somit bestens, junge Menschen frei und ungezwungen an das Themenfeld smart materials heranzuführen.

smeX-Kit eignet sich hervorragend zur Wissensvermittlung im Rahmen von Workshops und Exkursionen.
Weitere Informationen zum Arbeiten und Unterstützen des Experimentiersets!

 

Solar Curtain

Energieautarke Verschattung auf FGL-Basis

Der Anteil des Gebäudesektors am gesamten Energieverbrauch in Deutschland beträgt fast 40 Prozent. Heizen, Kühlen und Lüften von Wohnhäusern, Büroimmobilien und öffentlichen Bauten ist ressourcen- und kostenintensiv. Wahre Energieverschwender sind Bürogebäude mit großflächigen Glasfassaden; im Sommer verwandeln sie sich in Treibhäuser, im Winter steigt der Heizbedarf wegen der nicht ausreichenden Wärmedämmung der Glasflächen enorm. Um den Energieverbrauch zu senken, entwickelten Forscher vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Dresden gemeinsam mit dem Fachgebiet Textil- und Flächen-Design der Weißensee Kunsthochschule Berlin Fassadenkomponenten, die autark auf Sonneneinstrahlung und die dadurch entstehende Wärme reagieren.

 

Die intelligente Fassade "Solar Curtain" besteht aus einer Matrix von 72 einzelnen, an Blüten erinnernden, textilen Bauteilen. In diese Module integriert sind Formgedächtnisaktoren. Dabei handelt es sich um dünne, 80 Millimeter lange Drähte, die sich bei Erwärmung an ihre Ausgangsform erinnern. Erwärmt sich die Fassade durch die auftreffenden Sonnenstrahlen, werden diese Drähte aus einer Nickel-Titan-Legierung aktiviert, sie ziehen sich zusammen und öffnen dadurch geräuschlos die textilen Komponenten. Die Glasfassade wird verschattet, Sonnenlicht und Wärme dringen nicht mehr in den Raum ein. Verschwindet die Sonne wieder hinter den Wolken, schließen sich die Elemente und die Fassade ist wieder transparent.

Intelligente Fassade Solar Curtain

Die intelligente Fassade "Solar Curtain" konnte im Februar 2016 die Jury des Fraunhofer-Ideenwettbewerb überzeugen und bei der Auswahl um innovative Konsumgüter den ersten Platz belegen.

Das smart³-Projekt „Solar Curtain – die intelligente Fassade“ hat es in die Top 10 in den Kategorien Bauen & Wohnen und Galileo Wissenspreis der GreenTec Awards 2017 geschafft. Wir wollen den größten Umwelt- und Wirtschaftspreis der Welt entgegen nehmen und benötigen dafür Ihre Unterstützung. Stimmen Sie jetzt unter abstimmung.greentec-awards.com für unsere Beitrag! Durch Ihre Stimme können Sie die Auswahlprozess entscheidend mitgestalten: Das Projekt mit den meisten Stimmen qualifiziert sich als einer der drei Nominierten in der jeweiligen Kategorie.

 

Helfen Sie uns jetzt, die Welt ein Stückchen grüner zu gestalten und stimmen Sie online für Solar Curtain in den Kategorien Bauen & Wohnen und Galileo Wissenspreis. Ihre Stimme zählt!

 

Up And Down

Das intelligente Schafwolle-Rollo mit Erinnerungsvermögen

UP AND DOWN kombiniert Technik und Natur in einer Symbiose zweier Materialien, die unterschiedlicher nicht sein können. Die Vorteile von Wolle werden mit den High-Tech-Eigenschaften von Nickel-Titan-Legierungen verknüpft zu autarken, wetterbeständigen Verschattungsmöglichkeiten. Der von Laura Risch entworfene Demonstrator UP AND DOWN reagiert auf die Wärme, die durch Sonneneinstrahlung am Fenster entsteht; ist die Zieltemperatur erreicht, bewegt sich das Textil organisch nach unten und verschattet das Fenster so lange, bis die Sonneneinstrahlung nachlässt. Damit schafft UP AND DOWN eine selbstständige Verdunklung, die im Einklang mit dem natürlichen Umfeld agiert.

 

Als nachwachsender Rohstoff verfügt Wolle über hervorragende Eigenschaften etwa zu Wärmeisolation, Temperaturausgleich und Feuchtigkeitsaufnahme. Das natürliche Wollfett schützt das Textil zudem auf natürliche Weise, so dass keinerlei chemische Zusätze für die Behandlung notwendig sind. Die Formgedächtnislegierung aus Nickel-Titan ermöglicht durch den Gedächtniseffekt eine autarke Funktionsweise der Verschattung; durch den Wärmeeintrag erinnert sich das Material an seine Ausgangsform und schiebt so das Textil vor die Fensterscheibe. Der Verbund beider Materialien schafft ein lautlos fließendes Textil, das bei Sonneneinstrahlung die Fensterfläche bedeckt.

Demonstrator Up and Down von Laura Risch

 

Chamäleon-Membran

Die Chamäleon-Membran setzt an der dem Chamäleon eigenen Funktion des Farbwechsels bei Veränderung der Sonneneinstrahlung bzw. Temperaturveränderung an. Die Rolle der in den verschiedenen Ebenen eingelagerten Pigmentzellen der Chamäleonhaut wird hier von farbigen Fassadenelementen übernommen, die mit Hilfe der Formgedächtnislegierung zueinander verschiebbar sind. Hohe Temperaturen bzw. Überhitzung führen dazu, dass sich die aus den Elementen gebildete, sonst teilweise offene Fläche komplett schließt.

 

Neben der Aufgabe der Temperaturregelung fungiert die Oberfläche auch als ein variables Display, dass mit seiner Umgebung kommuniziert.

Chamäleon-Membran: Energieautarke Verschattung, die auf Sonnenenergie reagiert
Logo GPA Award

Die Chamäleon-Membran wurde von der Jury des Green Product Award in die Green Product Award Stockholm Selection für innovative und nachhaltige Design-Produkte und -Konzepte gewählt.

 

LEAF

Damit Pflanzen sprechen können

LEAF ist das Kommunikationsmittel der häuslichen Flora. Am Blumentopf angebracht, misst es die Wachstumsbedingungen der Pflanze. Temperatur, Feuchtigkeit und Lichtverhältnisse werden erfasst und ausgewertet. Die daraus gewonnenen Informationen lassen sich mittels Zeigern in Form von Blättern visualisieren, die sich analog zu den Bedürfnissen der Pflanze bewegen und verformen. Die Verformung wird durch eine strukturintegrierte Aktorik aus Formgedächtnislegierungen erzeugt, die vollständig in die Elastomermatrix eingebettet ist. Damit können nicht nur die Bewegungen der Pflanze analog zu deren Verhalten bei Nährstoff- oder Wassermangel simuliert werden, LEAF ist dank des Einsatzes von smart materials zudem kompakt und völlig geräuschlos.

Kompakte Anzeige der Wachstumsbedingungen Ihrer Pflanze

 

Cumulino

Aktives Lagerungskissen zur Prävention und Heilung von Schädelasymmetrien im Säuglings- & Kleinkindalter

Seit dem bei Säuglingen die Rückenlage als Schlafposition zur Vermeidung des plötzlichen Kindstodes (SIDS) empfohlen wird, kommt es häufiger zu Schädelverformungen. Diese Verformungen entstehen durch Lageanomalien im Mutterleib oder postnatal. So sind beispielsweise 19,7 % der Neugeborenen im vierten Monat davon betroffen.

 

Die Verformungen stellen nicht nur ein offensichtliches ästhetisches Problem dar, das auch im Erwachsenenalter fortbesteht, sondern gehen auch mit kieferorthopädischen Problemen, Augenveränderungen (Extropie – Außenschielen) und Verzögerungen in der psychomotorischen und kognitiven Entwicklung einher. Ebenso kann eine Minderdurchblutung des Gehirns nicht ausgeschlossen werden. Bestehende Produkte lösen das Problem nur unzureichend. Bisherige Kopfkissen gehen beispielsweise nicht auf die SIDS-Problematik ein.

 

Das aktive Lagerungskissen Cumulino schafft hier Abhilfe; während das Kind auf dem Kissen liegt wird eine Kopfbewegung von links nach rechts und umgekehrt erreicht. Realisiert wird dies durch eine langsame kontinuierliche Formveränderung. Dadurch werden ohne den Schlaf zu stören unterschiedliche Auflagepunkte des kindlichen Kopfes angesprochen und eine einseitige Belastung des Schädels verhindert.

 

Cumulino wird derzeit im Rahmen eines FuE-Projektes weiterentwickelt.

Lagerungskissen Cumulino

 

Chirurgische Formgedächtnissauger

Der chirurgische Sauger auf Basis von Formgedächtnislegierungen wurde zur minimalinvasiven endonasalen Tumorresektion, also der Entfernung von Hirntumoren durch die Nase, entwickelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen OP-Saugern kann der FGL-Sauger während der OP durch den Chirurgen individuell an die Patientenanatomie angepasst werden. Damit wird ermöglicht, den kurvenreichen Zugang durch die Nase bis zum Tumor ohne Verletzung von Nerven oder Blutgefäßen sicher zu passieren. Gesundes Gewebe und Knochenstrukturen müssen nicht mehr großflächig entfernt werden.

 

Nach der Operation wird das Instrument in einem Autoklaven sterilisiert. Dabei stellt sich der gerade Ausgangszustand selbstständig wieder her. Während der nächsten Operation kann das Instrument schließlich wieder individuell an die Anatomie des jeweiligen Patienten angepasst werden.

Chirurgische FGL-Sauger zur minimalinvasiven endonasalen Tumorsektion

 

Smart-FLUOX

Die zunehmende Elektrifizierung in fast allen technischen Bereichen erhöht den Bedarf an mechatronischen Komponenten wie Aktoren oder Sensoren. Gleichzeitig steigen die Anforderungen hinsichtlich Bauraum und Gewicht mechatronischer Komponenten. Die dadurch notwendige Funktionsverdichtung bringt herkömmliche Aktortechnologien an die Grenze des technisch Machbaren, der immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung sind Grenzen gesetzt. Technologien auf Basis von smart materials überwinden diese Barriere.

 

Der Technologiedemonstrator SmartFLUOX nutzt etwa Formgedächtnislegierungen als Aktoren, spart damit Bauraum, Gewicht und Energie. Ebenso zuverlässig wie herkömmliche Entriegelungsmechanismen auf Basis von Elektromagneten, verwirklicht die FGL-Variante die Vision des Paradigmenwechsels hinsichtlich Funktion und Struktur kommender Produktgenerationen. So konnte durch die Integration der Entriegelungsfunktion in die Struktur das Gewicht um 90 Prozent gegenüber herkömmlichen Systemen reduziert werden. Zusätzlich verringert sich der Bauraum um 80 Prozent, 85 Prozent des Energiebedarfs werden durch den Einsatz von smart materials eingespart.

Smart-FLUOX: Demonstrator auf Basis von Formgedächtnislegierungen
Logo Crystal Cabin Award

Die Sauerstoffmasken-Entriegelung SmartFLUOX wurde 2015 von der Jury des Crystal Cabin Awards zu den Finalisten um den Preis für exzellente Flugzeug-Innenausstattung gewählt.