Zur Übersicht

Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Ein biomimetisches peristaltisches Pumpsystem auf Basis von flexiblen Silikon-Soft-Robotik-Aktoren als Alternative zu technischen Pumpsystemen

Mittwoch (18.09.2019)
17:30 - 18:00 Uhr Florenz

In Natur und Technik werden Flüssigkeiten meist mittels Pumpsystemen gerichtet transportiert und verteilt. Technische Pumpen weisen Verschleißerscheinungen durch Abrieb an beweglichen Teilen, Erosion und Flüssigkeitsverunreinigungen auf, die zu Schäden und unerwünschten Geräuschen führen können. Neuartige Pumpensysteme für Elektromobilitätsanwendungen sollten jedoch besonders geringe Geräuschemissionen aufweisen.


Im Laufe der Evolution haben sich verschiedene Lösungen in der Natur herausgebildet und können als Ideengeber für die Entwicklung neuartiger biomimetischer Pumpsysteme dienen. Das peristaltische Pumpen wurde als Funktionsprinzip mit dem höchsten biomimetischen Potenzial für die Übertragung in eine technische Anwendung identifiziert. Als biologisches Vorbild für eine Abstraktion und technische Umsetzung dient das peristaltische Pumpen der Speiseröhre, in der auf diese Weise verschiedene Medien einfach und sicher transportiert werden.


Die im vorgestellten Projekt entwickelte biomimetische Schlauchpumpe ermöglicht einen einfachen, leisen und sicheren Transport einer Vielzahl von newtonschen und nicht-newtonschen Flüssigkeiten mit variabler Viskosität. Das System wird aktuiert durch acht pneumatische Ringaktoren auf Silikonbasis mit einem elliptischen Leitungsinnendurchmesser von zwei cm. Dieser Aufbau bietet wesentliche Vorteile hinsichtlich Anwendungsflexibilität und Zuverlässigkeit gegenüber bisherigen Soft-Robotik Systemen, die einen starren Rahmen oder eine komplexe Aktuierung erfordern. Die Charakterisierung einzelner Aktoren als auch des gesamten peristaltischen Pumpsystems erfolgt in Bezug auf Schließrate und Volumenstrom. Zusätzlich wird der Einfluss der Aktorfrequenz und unterschiedlicher peristaltischer Akutierungsmuster auf den erzeugten Durchfluss untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die entwickelte bioinspirierte flexible und elastische selbstansaugende Schlauchpumpe auf Silikonbasis ausreichende Fördermengen über 250 l/h erreicht und damit eine hervorragende Alternative zu herkömmlichen technischen Pumpen im Bereich der Elektromobilität bietet.

 

Sprecher/Referent:
Falk Esser
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Weitere Autoren/Referenten:
  • Friederike Krüger
    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
  • Dr. Tom Masselter
    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
  • Prof. Dr. Thomas Speck
    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg