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NiTinol Draht:

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.

Zustandsänderungen des NiTinol's (www.nitinol.com)  Verkaufspackung des NiTinol Drahtes












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.


NASA LogoIm 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.

Sojourner- komplett Ansicht   Sojourner- Befestigung des Partikelsensors   Sojourner- Detail des Sensors mit Klappen

Draufsicht der Partikelmeßeinrichtung




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