Formgedächtnisaktor für Drohnen
Kompakte Batterieverriegelung im AERIS Recon S7
Bei kompakten Drohnensystemen müssen mechanische Funktionen auf engem Raum zuverlässig umgesetzt werden. Konventionelle Lösungen mit Elektromotoren, Getrieben oder Magnetaktoren erhöhen häufig Gewicht, Bauraum und Komplexität. Eine Alternative bieten Aktoren aus Formgedächtnislegierungen.
Gemeinsam haben das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und die Vectorbirds Airborne Systems GmbH & Co. KG einen solchen Aktor für die Verriegelung des Batterieschlittens einer Drohne entwickelt.
Kompakte Verriegelung mit Nickel-Titan-Draht
Formgedächtnislegierungen können durch eine gezielte Temperaturänderung ihre Form verändern. Wird der eingesetzte Nickel-Titan-Draht elektrisch erwärmt, zieht er sich zusammen und erzeugt dadurch eine mechanische Bewegung. Nach dem Abkühlen bringt eine Rückstellfeder den Mechanismus wieder in seine Ausgangsposition.
Die entwickelte Lösung kommt im AERIS Recon S7 von Vectorbirds zum Einsatz. Das kompakte Aufklärungsdrohnensystem wurde früher unter der Bezeichnung Grabbit G7 geführt.
Während des Flugbetriebs hält ein federbelasteter Schieber den Batterieschlitten sicher in seiner Position. Ein unbeabsichtigtes Lösen der Energieversorgung wird dadurch verhindert. Soll der Akku gewechselt werden, wird der Nickel-Titan-Draht kurzzeitig elektrisch erwärmt. Er zieht den Schieber gegen die Federkraft zurück und gibt den Batterieschlitten frei.
Nach dem Abkühlen bewegt die Rückstellfeder den Schieber automatisch zurück in die Verriegelungsposition. Gleichzeitig wird der Draht für den nächsten Schaltvorgang vorgespannt. In der untersuchten Ausführung besitzt der eingesetzte Draht einen Durchmesser von lediglich 76 Mikrometern.
Vorteile für kompakte Drohnensysteme
Die Lösung ermöglicht eine platzsparende und leichte Konstruktion mit wenigen mechanischen Bauteilen. Weitere Vorteile sind die nahezu geräuschlose Betätigung, die geringe Verschleißanfälligkeit und die mechanisch sichere Verriegelung während des Fluges.
Gerade bei kleinen unbemannten Luftfahrtsystemen sind solche Einsparungen relevant, weil Gewicht und Bauraum unmittelbar mit Flugzeit, Nutzlast und verfügbarer Sensorik konkurrieren.
Das Aktorsystem wurde von Vectorbirds und dem Fraunhofer IWU gemeinsam entwickelt und an die Anforderungen des Drohnensystems angepasst. Dabei wurden die Kompetenzen des Fraunhofer IWU in der Formgedächtnistechnik mit der Erfahrung von Vectorbirds in der Entwicklung und Integration kompakter Drohnensysteme verbunden.
Das Funktionsprinzip lässt sich grundsätzlich auch auf weitere kompakte Verriegelungs-, Entriegelungs- und Sicherungsaufgaben übertragen. Denkbare Anwendungen sind wechselbare Nutzlasten, Sensorbaugruppen, Abdeckungen oder andere bewegliche Komponenten in Drohnen und mobilen Leichtbausystemen.
Ansprechpartner:
Peter Henning
Geschäftsführer
Vectorbirds airborne Systems GmbH & Co. KG
Hauptstr. 60 · 37434 Bilshausen / Germany
E-Mail-Adresse: info@vectorbirds.de
Tel.: +49 5528 999 30 50
Mobil: +49 176 9817 32 33
https://vectorbirds.de/
Dr.-Ing. Kenny Pagel,
Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik – IWU,
Abteilungsleiter Formgedächtnistechnik,
Nöthnitzer Strasse 44, 01187 Dresden, Germany
E-Mail-Adresse: kenny.pagel@iwu.fraunhofer.de
Tel.: +49 351 4772-2343
Mobil: +49 162 4208887
https://www.iwu.fraunhofer.de/de/forschung/leistungsangebot/kompetenzen-von-a-bis-z/formgedaechtnistechnik.html
