The research aims to develop an actively controlled surface-based material system, which consists of elastically deforming components, actuated by integrated pneumatic cushions. The key strategy to form drive the system is based on the local change of the component’s diameter by inflating the cushion which leads to a contraction and expansion of the cell. The strategically applied edge length differentiation within a bigger aggregation of components creates a drastic shape change from a 2d planar to a 3d doubly curved synclastic and anticlastic geometry on the global level. To qualitatively evaluate the performance of cellular elastic actively controlled shape changing systems (CEACSCS), a form driving process is developed to simulate complex kinematic sequences. The focus of this research is to proof that cellular elastic systems can be applied to compose kinematic motions of elastic surface-based systems to develop future technical systems that can change their geometric configurations in order to achieve dynamic shape change to enhance the system specific performance criteria.
Tutor: Axel Körner, Riccardo La Magna
Ziel der Forschung ist die Entwicklung eines aktiv gesteuerten Flächen-basierten Materialsystems, dass aus elastisch verformbaren Komponenten besteht, die durch integrierte pneumatische Kissen aktiviert werden. Die Schlüsselstrategie zur Formveränderung des Systems basiert auf der lokalen Veränderung des Bauteildurchmessers durch Aufblasen eines Kissens, was zu einer Verkleinerung oder Vergrößerung der Zelle führt. Die strategisch angewandte Kantenlängendifferenzierung innerhalb einer größeren Aggregation von Komponenten erzeugt auf globaler Ebene eine drastische Formänderung von einer 2d planaren zu einer 3d doppelt gekrümmten, synklastischen zu antiklastischen, Geometrie. Zur qualitativen Bewertung der Leistungsfähigkeit zellularer, elastischer, aktiv gesteuerter, Form ändernder Systeme wurde ein Formveränderungsverfahren entwickelt, um komplexe kinematische Abläufe zu simulieren. Der Schwerpunkt dieser Forschung liegt auf dem Nachweis, dass zellulare elastische Systeme angewendet werden können, um kinematische Bewegungen von auf elastischen Flächen basierten Systemen zu gestalten, um zukünftige technische Systeme zu entwickeln, die ihre geometrischen Konfigurationen ändern können und um eine dynamische Formänderung zur Verbesserung der systemspezifischen Leistungskriterien zu erreichen.
Betreuer: Axel Körner, Riccardo La Magna