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Begriffe wie Selbstregelung, Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen tauchten bereits in den Anfängen der Industrie 4.0 auf. Sie halten sich hartnäckig, werden in jüngster Zeit sogar häufiger genannt.

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NimnGa-LegierungReaktionsfreudig

Das Unternehmen Goodfellow, ein internationaler Anbieter von Metallen und Materialien für die Forschung und Produktentwicklung, hat kürzlich die Verfügbarkeit einer magnetischen Formgedächtnislegierung (Nickel-Mangan-Gallium) bekannt gegeben, die sowohl auf magnetische Felder als auch auf Temperatur reagiert und so Magnetfeldenergie in kinetische Energie umwandelt. Obwohl es sich ähnlich wie Piezokeramiken oder magnetostriktive Materialien verhält, besitzt das patentierte NiMnGa-Einkristall-Material ein viel höheres Dehnvermögen (typischerweise 10 bis 100 Mal mehr) und eine höhere Energiedichte (8 bis 50 mal höher).

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NimnGa-Legierung: Reaktionsfreudig

Die Legierung stellt eine bedeutende Alternative für konventionelle Aktuatoren dar, insbesondere für Anwendungen, die ein hohes Dehnvermögen bei geringem Gewicht erfordern – anzutreffen etwa in Luft- und Raumfahrt, im Automobilsektor oder bei medizintechnischen Komponenten. Typische Beispiele wären Aktuatoren, Stromkreisunterbrecher, Sicherungen, Energy Harvester, Schwingungsdämpfer oder Sensoren.

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Das NiMnGa-Einkristall-Material dehnt sich in einem Magnetfeld um bis zu sechs Prozent aus. Diese Ausdehnung erfolgt schneller und effizienter als die herkömmliche temperaturinduzierte Reaktion und ist völlig reversibel (die ursprüngliche Form bleibt „im Gedächtnis“). Die Formänderung erfolgt mit Zykluszeiten bis zu von 1 bis 2 kHz sehr schnell und in Betriebsdauertests wurden mehrere hundert Millionen Zyklen erreicht.
Zusätzlich kann der Formgedächtniseffekt zur Sicherheitsabschaltung genutzt werden, denn bei über 70°C dehnt sich das Material noch weiter aus. Wenn die sichere Betriebstemperatur überschritten wird, dehnt sich der Aktuator noch weiter aus und schaltet das Magnetfeld ab. Diese Ausdehnung ist völlig reversibel, sodass der Aktuator bei Unterschreitung von 70°C seine normale Funktion wieder erreicht. Diese Eigenschaft kann ausgenutzt werden, um Vibrationsenergie „zu ernten“ (Energy Harvester). ms

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