Der NiTinol Draht besteht zu fast gleichen Teilen aus Nickel (55 %)
und Titan, die in einem Induktionsofen unter Vakuum zusammen geschmolzen
werden, um Verunreinigungen durch die Luft zu vermeiden. Entdeckt wurde diese
Legierung schon in den 30er Jahren vom amerikanischen Marinelabor. Daher
stammt auch der Name "NiTinol", der sich aus den beiden
Ursprungsmetallen Nickel (Ni) und Titan (Ti) zusammen setzt, sowie der
Endung "nol", die auf das Marinelabor "Noval Ordnance
Laboratory" hinweist.
Es wurden zwei Arten dieser Legierung entwickelt. Zum einen gibt es eine
"superelastische" Legierung, die immer häufiger in der Medizintechnik
verwendet wird. Anwendungsgebiete sind z.B. feste Zahnspangen und
Gefäßstents. Stents sind dauerelastische Befestigungskonstruktionen,
die an der Gefäßinnenwand von Hauptschlagadern befestigt werden
können (endovaskuläre Technik seit 1990). Vorteile der NiTinol
Legierung sind ihre hohe Elastizität bei Körpertemperatur und die
gute Körperverträglichkeit.
Zum anderen gibt es die "formgedächtnis" Legierung, wie sie in dem oben
beschriebenen Roboter Verwendung findet. Ckarakteristisch für diese
Legierung ist ein "erinnern" an ihre originale Form unter Wärmezufuhr
nach einer plastischen Verformung. Damit erhält man einen einfachen
und linear wirkenden Aktor, der z.B. auch in Temperatur betätigten Ventilen
und Klappen Verwendung findet.
Links ein Umwandlungsbild des Gefügezustandes der
NiTinol Legierung. Rechts
ein Bild wie der NiTinol Draht in den Handel kommt.
Die Wärmezufuhr für den Memory Effekt kann auch durch elektrischen
Stromfluß erfolgen. Diese Eigenschaft wird bei obigen Roboter ausgenutzt.
Da die Aktoren durch die elastischen Beine des Roboters vorgespannt sind,
streben sie bei Erhitzung über die Umwandlungstemperatur von ca. 70°C
den "originalen" Zustand an und verkürzen sich. Beim Abkühlen
(stromlos) werden sie wieder durch die Federkraft gedehnt.
Im
Dezember 1994 sendete die Firma
Mondo-tronics einen
Drahtabschnitt der gleichen Legierung und dem gleichen Durchmesser (150
mikrometer), wie er in dem oben beschriebenen Roboter Verwendung findet,
zur
NASA. Diese verwendete den Memory Aktor in dem Mars
Roboter Pathfinder/Sojourner für ein Experiment, daß die
Partikelemissionen auf der Marsoberfläche messen sollte. Der Aufbau
war ebenso simpel wie auch robust, um auch unter den extremen Bedingungen
der Marsathmosphäre zu bestehen. Im Detail wurde eine Solarzelle verwendet,
deren Abdeckung sich mit Hilfe des NiTinol Drahtes zur Seite schwenken ließ
(siehe untenstehendes Bild). Durch den Vergleich der Spannungen zwischen
der freien und einer verdeckten Solarzelle konnten Rückschlüsse
auf den Trübungsgrad gezogen werden. Ein hoher Trübungsgrad vermindert
die Leistungsfähigkeit von Solarzellen erheblich, da weniger Sonnenlicht
umgewandelt werden kann. Die Energieversorgung des Roboters oder einer bemannten
Station wäre ohne zusätzliche Maßnahmen gefährdet. Somit
war dieses Experiment ein wichtiger Schritt zur Konstruktion von marstauglichen
Solarzellen.
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