Auslegung, Fertigung und Charakterisierung von galvanogeformten Miniaturfaltenbälgen

Abstract:
Hochflexible, rotationssymmetrische und hermetisch dichte Miniaturfaltenbälge finden unterschiedlichste Anwendung in der Medizintechnik, der Verfahrenstechnik, der Automatisierungstechnik und der Luft- und Raumfahrttechnik. Dabei kommt es vorwiegend auf die Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit unter zyklischen Belastungen dieser Komponenten an. Der Stand der Technik für die Herstellung von Faltenbälgen wird prinzipiell durch drei Fertigungsverfahren beschrieben, wobei aufgrund der oben genannten Anforderungen in der vorliegenden Arbeit der Fokus auf die Galvanoformung mit "verlorenen Formen" gerichtet ist. Mittels elektrochemischer Abscheidung von Metallen können sehr dünne Schichten erzeugt werden, die durch die Modifikation zahlreicher Prozessparameter und -varianten bezüglich der mechanischen Eigenschaften wie Härte, Festigkeit und E-Modul des Metalls beeinflusst werden können. Ein weiterer Faktor, welcher die Flexibilität und funktionelle Zuverlässigkeit beeinflusst, ist das Design der verformbaren Strukturen. Dies korreliert direkt mit der Realisierbarkeit durch das gewählte Fertigungsverfahren und dessen Eigenschaften. Durch geeignete Maßnahmen bei einer Vor- und Nachkonditionierung der Strukturen kann ebenfalls Einfluss auf die Gesamtfunktionalität des Faltenbalges genommen werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Auslegung, Herstellung und Charakterisierung von hochflexiblen Faltenbälgen die mindestens 10.000 Abwinklungen um +/- 180 Grad bei einem minimalen Biegeradius von 8 mm aushalten.