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ERC

BioSMA Ergebnis in Kürze

Project ID: 200497
Gefördert unter: FP7-IDEAS-ERC
Land: Italien

Mathematische Instrumente für Formgedächtnislegierungen

Formgedächtnislegierungen (Shape memory alloys, SMAs) „erinnern“ sich an ihre ursprüngliche Form und kehren nach der Verformung in diese zurück. EU-finanzierte Forscher arbeiteten an der Entwicklung zuverlässiger mathematischer Instrumente zur Simulierung dieser bemerkenswerten Elemente.
Mathematische Instrumente für Formgedächtnislegierungen
In mathematischer Hinsicht sind SMA-Systeme äußerst komplex und diese machen bei der Verwendung analytischer und funktionaler Techniken ein hohes Maß an Genauigkeit erforderlich. Ein interdisziplinäres Forschungsteam arbeitete im Rahmen des Projekts BIOSMA (Mathematics for shape memory technologies in biomechanics) gemeinsam an der Entwicklung genauer mathematischer Instrumente. Es wurden SMA-Eigenschaften sowie das Verhalten als Reaktion auf thermische, mechanische oder magnetische Reize untersucht.

Die BIOSMA-Mitglieder fokussierten sich auf thermisch gekoppelte Systeme, um das makroskopische Verhalten von SMAs zu bestimmen und um die Beanspruchung, die Ermüdung und den ferromagnetischen Formgedächtniseffekt zu beurteilen. Bezüglich der Arbeit an diesen Aspekten wurden zudem Kooperationen mit internationalen Forschungsgruppen gebildet.

Forscher erzielten im Rahmen von Treffen erhebliche Erfolge und stellten neue Modellierungsideen vor und erstellten neue SMA-Verhaltensbeschreibungen. Abgesehen von einer Untersuchung des gesamten thermomechanischen Kopplungsproblems wurde ebenfalls eine Untersuchung der thermischen Steuerung initiiert.

Eine wichtige Errungenschaft ist die Modellierung des ferromagnetischen Formgedächtniseffekts und der entsprechenden mathematischen Theorie. Zu mehreren interessanten Anwendungsmöglichkeiten, die adressiert worden waren, zählte unter anderem eine SMA-Machbarkeitsprüfung bezüglich der Gestaltung von Systemen zur seismischen Isolierung sowie des Entwurfs von Mikroaktuatoren.

Allein im Bereich der Biomedizin bieten sich für SMAs unzählige Anwendungsmöglichkeiten, da diese sich für eine Verwendung in orthopädischen Implantaten, bei der Wirkstoffverabreichung, bei der invasiven Chirurgie sowie für intravaskuläre Stents eignen. Zu weiteren Anwendungsmöglichkeiten zählt die Integrierung in Sensoren und Aktuatoren im Bereich von seismischen Verfahren und Luftfahrttechnik.

Die Projektaktivitäten haben den Grundstein für die Entwicklung genauer und zuverlässiger makroskopischer Modellierungsinstrumente gelegt, um SMA-Eigenschaften zu bestimmen und innovative SMA-basierte Elemente zu entwerfen. Dies soll bei der Auflösung biomechanischer Engineering-Probleme in einem realen Maßstab behilflich sein, um SMA-Produktionsprozesse zu optimieren.

Verwandte Informationen

Schlüsselwörter

Mathematisch, Formgedächtnislegierung, isothermisch, thermisch gekoppelt, makroskopisches Verhalten, Ermüdung, ferromagnetisches Formgedächtnis, Modellierung, seismische Isolierung, Mikroaktuator, Stent, Sensor
Datensatznummer: 188492 / Zuletzt geändert am: 2016-09-09
Bereich: Industrielle Technologien