Thu Apr 22 2021

04 22

Intelligent materiaal maakt vliegtuigen aerodynamischer

02/04/2021

Door Lilian Vermeer

Een Duitse start-up heeft actuatoren van geheugenmetaal ontwikkeld die zich automatisch aanpassen aan verschillende snelheden en temperatuur. Het maakt vliegtuigen aerodynamischer.


     

Arenden kunnen hun vleugels zeer gemakkelijk vloeiend aanpassen aan verschillende vliegomstandigheden en vliegen zo zeer efficiënt. Vliegtuigen zijn niet zo flexibel. Een Duitse start-up heeft nu actuatoren van geheugenmetaal ontwikkeld die zich automatisch aanpassen aan verschillende snelheden en temperatuur. Het gebruik ervan in vliegtuigen maakt ze aerodynamischer. Met de juiste aerodynamica in auto's en vliegtuigen is veel brandstof te besparen. De start-up 'CompActive’' een spin-off van de TU Kaiserslautern, biedt met de flexibele actuatoren een betere aerodynamica voor voertuigen. Een andere toepassing is voor containers met levensmiddelen die contactloos kunnen worden geopend en dus hygiënischer.

Starre componenten

In vliegtuigen is tot nog toe enige efficiëntie in het vliegen te bereiken met onderdelen zoals winglets, een soort gebogen uitsteeksels aan de uiteinden van de vleugels. Of met turbulatoren. Deze bestaan uit vele kleine verstorende oppervlakken en stabiliseren de stroming op het vleugeloppervlak, zodat piloten langzamer kunnen vliegen. In beide gevallen gaat het echter om starre componenten. "Omdat ze zich tijdens de vlucht niet automatisch aanpassen, is de aerodynamica altijd alleen ontworpen voor bepaalde snelheden," zegt dr. Moritz Hübler, CEO en medeoprichter van CompActive.

Nikkel-titaniumverbinding

Voor de actuatoren worden draden van een geheugenmetaal (smart material) gebruikt. "Zo noemen deskundigen het materiaal (de draden) dat na vervorming weer in zijn oude vorm terugkeert", legt Hübler uit. De draden bestaan uit een nikkel-titaniumverbinding. "Als de draden warm worden, bijvoorbeeld door elektrische stroom, trekken ze samen. Ze zijn bevestigd aan een flexibele plaat. Door de draden samen te trekken, buigt het materiaal, net als onze spieren doen."

"In vergelijking met conventionele technieken die bijvoorbeeld op perslucht of elektromotoren berusten, heeft ons actieve materiaal een lager gewicht en minder volume nodig," legt collega Patricia Stöbe uit. Bovendien kunnen de actuatoren worden aangepast aan de individuele behoeften van de klant. "We bieden ze aan in verschillende maten en ze kunnen worden gebruikt op verschillende materialen, zoals vezelversterkte kunststof of metaal," zegt Stöbe. De actuatoren kunnen ook worden toegepast op componenten en op verschillende manieren worden geïntegreerd in elektrische systemen. "Naast de eenvoudige uitvoering met plakfolie of klinknagel kunnen de modules ook worden aangebracht met vloeibare lijm, bouten of schroeven. Het elektrisch contact met de messingdraad kan bijvoorbeeld tot stand worden gebracht door solderen, lassen of insteekverbindingen," vervolgt Hübler. In hun bedrijf 'CompActive' ontwikkelt het team het materiaal tot het marktrijp is met het oog op massaproductie in de toekomst. Het team heeft de structuur al gepatenteerd.

Toepassingsgebieden van de flexibele technologie

Talrijke functies zijn denkbaar met het materiaal, bijvoorbeeld spleet- en knikvrije vliegtuigkleppen die automatisch de aerodynamica verbeteren voor verschillende snelheden en zo energie besparen. Het kan ook worden gebruikt om turbulators te verlengen door eenvoudig op een knop te drukken. "Dit maakt langzamere, steilere en veiligere landingen mogelijk zonder dat dit ten koste gaat van de efficiëntie," zegt Hübler.

Ook ontwikkelt CompActive momenteel ‘contactloze’ openingsmechanismen voor hygiënische dagelijkse oplossingen. Bijvoorbeeld contactloos openende afvalbakken in de keuken thuis of in openbare ruimten. De actuatoren zijn superieur aan conventionele elektromotoren omdat ze snel, absoluut geruisloos en ongevoelig voor vloeistoffen zijn. Tenslotte is de technologie ook interessant voor ventilatiesystemen, snelle ontsluitings- en vergrendelingstaken en voor nieuwe soorten lampontwerpen.

Op de virtuele Hannover Messe van 12 tot 16 april 2021 is CompActive aanwezig. Info: www.compactive.de