Adaptronik: Technische Systeme mit »Nerven und Muskeln« 

Mechanische Strukturen müssen immer leistungsfähiger werden, stoßen jedoch vermehrt an technisch/wirtschaftliche Machbarkeitsgrenzen. Der Grund hierfür ist, dass diese Systeme nur für einen Betriebspunkt optimal ausgelegt werden können. Ideal wäre es, wenn sich die Strukturen - wie bei biologischen Systemen - autonom an veränderliche Betriebsumgebungen anpassen könnten.

Bei der Adaptronik erfassen strukturintegrierte Sensoren Kräfte und Beanspruchungen, die z. B. zu unerwünschten Schwingungen führen. Eine elektronische Regelung verarbeitet diese Daten und generiert in Echtzeit Stellinformationen für eine integrierte Aktorik. Hierdurch werden mechanische Struktureigenschaften gezielt beeinflusst. Vibrationen, Lärm und Belastungen lassen sich vermindern, Verformungen kontrollieren und Schädigungen überwachen. Ziel sind also Produkte mit erweiterter Funktionalität - bei reduziertem Gewicht und Volumen, verbessertem Kosten-Nutzen-Verhältnis und erhöhter Lebensdauer.   

Grundlage für die Entwicklung solch adaptiver Strukturen sind neben multifunktionalen Materialien, mit sensorischen und aktorischen Eigenschaften, die numerisch-experimentelle Simulation der adaptiven Gesamtsysteme, Soft- und Hardware-Design, Regelungstechnik, Mikroelektronik und die Systemzuverlässigkeit. 

Adaptives Gesamtsystem 
(© Fraunhofer LBF)

Eine wesentliche Aufgabe vor der Markteinführung wird darin gesehen, eine kosteneffiziente und geschlossene Entwicklungskette für autonome adaptive Strukturen hoher Zuverlässigkeit aufzubauen. Unter der Leitung des Fraunhofer LBF wurden zahlreiche Projekte initiiert, welche für Anwendungen im Bereich Automobil- und Werkzeugmaschinenbau die Kompetenzen unterschiedlicher Fraunhofer-Institute (vgl.Themenverbund Adaptronik) zum Zweck des Aufbaus einer geschlossenen Entwicklungskette zusammenführen. Erste prototypische adaptive Strukturen sind realisiert und werden zur Zeit erprobt.