Ein Elastokalorischer Formgedächtniskühldemonstrator - Entwicklung & Realisierung; Modellentwicklung; Materialoptimierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gunther Eggeler; Professor Dr. Andreas Schütze; Professor Dr.-Ing. Stefan Seelecke
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226962214

Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines kontinuierlicharbeitenden, auf NiTi-Formgedächtnislegierungen basierenden,Umluft-Kühldemonstrators. Zur erfolgreichen Umsetzung wird dazudie bereits in der ersten Förderphase des SPP 1599 etabliertenKooperation zwischen Forschern der Ruhr Universität Bochum (C1)und der Universität des Saarlandes (C2, C3) fortgesetzt. Währendsich die Arbeit in der ersten Förderphase auf die Untersuchung dergrundliegenden Prinzipien eines elastokalorischen Kühlprozesseskonzentriert hat, liegt der Fokus der zweiten Phase auf derAnwendung der gewonnen Erkenntnisse zur Entwicklung eines erstenKühlsystemdemonstrators.Wie bereits in der erste Phase ist hierzueine interdisziplinärer Zusammenarbeit zwischen Arbeitsgruppen aus Materialwissenschaft und Mechatronik erforderlich (Schütze, Seelecke: Entwicklung und Realisierung eines Kühlsystems), (Seelecke: Modellentwicklung) und (Eggeler, Frenzel:Materialoptimierung). Die Anlage soll mit elastokalorisch optimierten Drähten auf NiTi-Basis betrieben werden und eine erste Beurteilung des Kühlprinzips unter realistischen Bedingungen ermöglichen. Des Weiteren soll die Anlage zum Vergleich mit anderen ferroischen Kühlmethoden sowie einem konventionellen kältekompressionsbasierten Kühlprozess herangezogen werden.Dazu ist das folgende systematische Vorgehen geplant: 1) Erweiterung der aktuellen wissenschaftlichen Testplattform für Einzel-Draht -Versuche zur Untersuchung des Einflusses von erzwungenerKonvektion (umströmender Luft) auf das Kühlverhalten. Dies gestatteteine eingehende Analyse des Zusammenspiels zwischenMaterialeigenschaften und Prozessparametern. 2) Entwicklung und Inbetriebnahme eines kontinuierlich arbeitenden, rotatorischen Multi-Draht-Demonstrators zur Luftkühlung auf Basis der Erkenntnisse aus Schritt 1) 3) Integration verschiedener elastokalorisch optimierter NiTi-Drähte und anschliessende Prozessuntersuchung zurCharakterisierung des Kühlverhaltens unter realistischenBedingungen. 4) Modellvalidation anhand von Einzel-Draht-Plattformdaten für diverse elastokalorisch optimierte Legierungen und anschließende unterstützende Anlagensimulation zur Multi-Draht-Systementwicklung. Entwicklung eines Simulationstools zur Kühlleistungsvorhersage elastokalorischer Kühlanlagen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1599: Kalorische Effekte in ferroischen Materialien: Neue Konzepte der Kühlung
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Jan Frenzel