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Der Einsatz von adaptiv arbeitenden Sicherheitssystemen im Kraftfahrzeugbereich wird ständig zunehmen. Im vorliegenden Projekt soll ein einfach arbeitendes und schnellschaltendendes Aktorprinzip mit Hilfe des Einsatzes von Formgedächtniselementen realisiert werden. Ein solch kostengünstiges und sehr sicher arbeitendes System wird nicht nur vorhandene teure und aufwendige Systeme ersetzen können, sondern es wird auch durch die hohe Integrierbarkeit und günstige Recyclebarkeit den Einsatz von Aktoren im Kraftfahrzeugbereich erhöhen. Gegenstand dieses Projektes ist die werkstoffkundliche Entwicklung eines adaptiven Sicherheitssystems mit Formgedächtnislegierungen zum Einsatz in Kraftfahrzeugen. Durch die spontane Umwandlung der FGL beim Überschreiten einer kritischen Temperatur, können sehr schnell und funktionssicher Linearbewegungen ausgeführt werden. Das Problem der Langzeitstabilität des Formgedächtniseffektes soll in diesem Forschungsvorhaben betrachtet werden. Hierzu werden durch Auslagerungsversuche sowohl die Auswirkungen von Ausscheidungen, als auch die metallkundlichen Hintergründe für die Entstehung der Ausscheidungen betrachtet. Durch die Kenntnis der ablaufenden Vorgänge sollte es möglich sein Legierungen einzusetzen, welche die erforderliche Langzeitstabilität aufweisen. In einem weiteren Projektschritt sollen Schnellerwärmungssysteme entwickelt und erprobt werden, die es ermöglichen mit dem vorhandenen Bordstromnetz eine schnellstmögliche und sichere Erwärmung der FG-Elemente zu gewährleisten.

In Ländern mit aridem Klima, z.B. in Dürregebieten, und nicht flächendeckender Energieversorgung stellt der Antrieb von Pumpen zur landwirtschaftlichen Bewässerung und zur Trinkwasserversorgung ein erhebliches Problem dar. Bisherige Bewässerungsanlagen arbeiten größtenteils mit Dieselgeneratoren, welche die Umwelt mit Emissionen belasten und zur Verstärkung des weltweiten Treibhauseffektes führen, oder über photovoltaisch betriebene Anlagen. Letztere sind in der Anschaffung sehr kostenintensiv und aufgrund ihrer Funktionsweise gegenüber Störeinwirkungen sehr anfällig. Gerade in den sogenannten Dritte-Welt-Ländern, in denen in der Regel kein geschultes Fachpersonal für Wartungsarbeiten bereitsteht, ist der Ausfall der Anlagen schon kurz nach der Inbetriebnahme eine häufig berichtete Tatsache. Im Werkstoffprüflabor der HTWG Konstanz wurde ein System zur energieautonomen Wasserförderung entwickelt, bei der zum Antrieb der Pumpen Formgedächtnislegierungen (FGL) verwendet werden [1, 2]. Bei Sonnenschein arbeitet diese geplante Bewässerungsanlage völlig energieautonom: Die Wärmeenergie der Sonne wird durch die FG-Drähte direkt in mechanische Energie umgewandelt und betreibt die Bewässerungspumpen. Die Vorteile dieses einfachen Prinzips liegen in der Bedienerfreundlichkeit, Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit der Anlage wie auch in der Fle-xibilität bezüglich weiterer Anwendungsfälle der modular einsetzbaren Wärmekraftmaschine in Industrie und Klimatechnik. Der angestrebte Einsatz von derartigen Anlagen würde zu einer entsprechenden Entlastung der immer stärker mit Emissionen belasteten Umwelt führen. Das überaus große Interesse an diesen Forschungsarbeiten sowie an einem Transfer der Bewässerungsanlage in die Industrie zeigte sich auch schon während früherer Teilnahmen an Messen, Tagungen und Konferenzen. Die Konkurrenzfähigkeit dieser sowohl neuartigen als auch sehr einfachen Systemlösung wurde, ausgehend von den damals zur Verfügung stehenden Ergebnissen, in einer bereits durchgeführten Studie nachgewiesen [2]. Im einzelnen sollten in diesem Projekt neben den anstehenden wissenschaftlichen Untersuchungen zwei Versuchsanlagen konstruiert und gefertigt werden. Dadurch sollten die nötigen Erkenntnisse gewonnen werden, um diese innovative Erfindung zu einem späteren Zeitpunkt zu einer transferfähigen Anlage fertig zu entwickeln. Diese beiden Prototypen bauen auf den bisherigen Arbeiten in diesem Projekt auf, die mit Erfolg gezeigt haben, daß das entwickelte Prinzip sehr gut funktioniert. Ziel dieses Projektes war es also, diese neuartige, innovative Wärmekraftmaschine weiterzuentwickeln, zu optimieren und die nötigen Erkenntnisse zu gewinnen, um diese Anlage nach Abschluß dieses aFuE-Projektes in Zusammenarbeit mit der beteiligten oder neu zu gründenden Firmen zur Serienreife zu bringen. Ein damit eng verbundenes, weiteres Ziel lag in der Entwicklung einer modular einsetzbaren Wärmekraftmaschine, die dann auch für die anderen nachfolgend genannten Anwendungsgebiete verwendet werden kann: • Meerwasserentsalzung • Klimatisierungstechnik • Antrieb der Pumpen bei geothermischer Wärmeeinbringung • Energierückgewinnung aus Wärmequellen (z.B. Geysire in Island) • Energierückgewinnung in industriellen Kühlwasserkreisläufen • Energierückgewinnung in der Verfahrenstechnik • Restwärmenutzung bei konventioneller Energieerzeugung.

In automotive a lot of electromagnetically, pyrotechnically or mechanically driven actuators are integrated to run comfort systems and to control safety systems in modern passenger cars. Using shape memory alloys (SMA) the existing systems could be simplified, performing the same function through new mechanisms with reduced size, weight, and costs. A drawback for the use of SMA in safety systems is the lack of materials knowledge concerning the durability of the switching function (long-time stability of the shape memory effect). Pedestrian safety systems play a significant role to reduce injuries and fatal casualties caused by accidents. One automotive safety system for pedestrian protection is the bonnet lifting system. Based on such an application, this article gives an introduction to existing bonnet lifting systems for pedestrian protection, describes the use of quick changing shape memory actuators and the results of the study concerning the long-time stability of the tested NiTi-wires. These wires were trained, exposed up to 4years at elevated temperatures (up to 140°C) and tested regarding their phase change temperatures, times, and strokes. For example, it was found that A P-temperature is shifted toward higher temperatures with longer exposing periods and higher temperatures. However, in the functional testing plant a delay in the switching time could not be detected. This article gives some answers concerning the long-time stability of NiTi-wires that were missing till now. With this knowledge, the number of future automotive applications using SMA can be increased. It can be concluded, that the use of quick changing shape memory actuators in safety systems could simplify the mechanism, reduce maintenance and manufacturing costs and should be insertable also for other automotive applications.

Zur Umsetzung "praxisnaher Modelversuche" ist am Institut für Werkstoffsystemtechnik (WIK) der HTWG Konstanz ein systemdynamisch optimiertes Zwei-Scheiben-Tribometer (ZST) entwickelt und aufgebaut worden. Im grundlegenden Aufbau entspricht das Tribometer einem klassischen Zwei-Scheiben-Modellprüfstand ähnlich dem Amsler Rad-Schiene-Prüfstand. Der Prüfstand ist jedoch sensorisch, aktorisch und dynamisch speziell auf die Simulationsprüfung von Zahnflankenkontakten von Kleingetrieben aus dem Automobilbereich ausgelegt. Das bedeutet, der Prüfstand kann die für Zweischeibenversuche typischen Parameter wie Anpresskraft und Probekörperdrehzahl hochdynamisch anpassen. Die Dynamik ist entsprechend so ausgelegt, dass die Anpassung mehrmals über eine Umdrehung der Probekörper erfolgen kann.

Hot isostatic pressing (HIP) allows the production of complex components geometry. Generally, a high quality of the components is achieved due to the well managed composition of the metal powder and the non-isotropic properties. If a duplex stainless steel is produced, a heat treatment after the HIP-process is necessary to remove precipitations like carbides, nitrides and intermetallic phases. In a new process, the sintering step should be combined with the heat treatment. In this case a high cooling rate is necessary to avoid precipitations in duplex stainless steels. In this work, the influence of the HIP-temperature and the wall thickness on corrosion resistance, microstructure and impact strength were investigated. The results should help to optimize the process parameters like temperature and cooling rate. For the investigation, two HIP-temperatures were tested in a classical HIP-process step with a defined cooling rate. An additional heat treatment was not conducted. The specimens were cut from different sectors of the HIP-block. For investigation of the corrosion resistance, the critical pitting temperature was determined with electrochemical method according to EN ISO 17864. An impact test was used to determine the impact transition temperature. Metallographic investigations show the microstructure in the different sectors of the HIP-block.