Fluidtechnik: 40 Jahre Innovation

Aignep feiert 40 Jahre Wachstum und Innovation in der Fluidtechnologie.

Das 1976 gegründete italienische Unternehmen Aignep begann seine Tätigkeit als Subunternehmer und produzierte Komponenten im Bereich Armaturen für Hydraulik- und im konkreten Fall Wasseranlagen. Zwischen Ende der 80er und Anfang der 90er Jahre kam es zu einem Wendepunkt: Aignep beschloss, mit verschiedenen Investitionen auf den Markt zuzugehen, um Lösungen für Armaturen mit der Marke des Unternehmens zu entwickeln. Die natürliche Entwicklung und die zunehmende Spezialisierung in diesem Bereich waren durch eine Erweiterung der Produktpalette und eine schrittweise Reduzierung der Unterauftragstätigkeit gekennzeichnet, ein Bereich, der auch heute noch existiert, aber nur einen Randaspekt der Unternehmenstätigkeit darstellt. Im Jahr 1992 änderte das Unternehmen seine Geschäftsstruktur und wurde Teil der Bugatti-Gruppe, einem Unternehmen, das in verschiedenen Fertigungsbereichen tätig ist, darunter – unter anderem – der Werkzeugmaschinen- und der Außenbeleuchtungstechnikindustrie; Aignep hat jedoch seinen ursprünglichen technischen Charakter beibehalten und seinen Investitions- und Entwicklungskurs fortgesetzt. Die Produktionsanlagen mit einer Fläche von 22.000 Quadratmetern haben ihren Hauptsitz in Bione in der Provinz Brescia. Das Unternehmen verfügt über Vertriebsniederlassungen in den USA, Spanien, der Schweiz, Brasilien und Frankreich.

Unterschiedliche Materialien, fünf Produktlinien

Aignep verfügt über fünf verschiedene Produktlinien: Armaturen, Magnetventile und -zylinder, automatische Schnellkupplungen, Magnetventile für die Flüssigkeitssteuerung und Komponenten für die Druckluftaufbereitung.

Zur Herstellung dieser Teile verwendet Aignep ein breites Spektrum an Materialien wie Messing, Stahl und Kunststoff und führt die gesamte Produktion selbst durch. Bei unserem Treffen mit Herrn Graziano Bugatti, dem Generaldirektor des Unternehmens, betonte er: „Wenn man unsere Kataloge analysiert, könnte man annehmen, dass wir nicht alle Produktreihen herstellen, sondern über eine bemerkenswerte Diversifizierung sowohl der Kompetenzen als auch der Maschinen verfügen.“ Zu den Einsatzmöglichkeiten ihrer Produkte fügte Bugatti hinzu: „Wir können alle Unternehmen mit Produkten beliefern, die Druckluft verwenden.“ Produktbereiche sind vielfältig. Wir setzen auf spezifische Produkte für Branchen wie Automatisierung, Pharmazie und Automotive. Wir richten uns an Industriehändler, nicht an Endverbraucher.“ Wir präsentieren hier die neuesten Produktlinien, die das Unternehmen aus Brescia auf den Markt gebracht hat.

Die 40.000V-Serie: Steckverschraubungen aus Metall mit FKM-Dichtungen

Es handelt sich um eine Armaturenlinie für anspruchsvolle Tätigkeiten. Die Steckverschraubung erreicht im Allgemeinen 15 Bar, diese Linie verfügt über 30 Bar und ist standardmäßig mit einer Dichtung für hohe Temperaturen und den Einsatz mit aggressiven chemischen Produkten montiert. „Es ist ein Nischenprodukt“, sagte uns Bugatti, „dass jedoch nur Aignep in verschiedenen Typologien von 4 bis 4 mm Rohr auf Lager hat“.

Die 40.000-V-Serie von Aignep erfüllt die Marktanforderungen, bei denen eine „Hochleistungskomponente“ sowohl in Bezug auf Druck als auch Temperatur erforderlich ist. Dieser Bereich ist auf die Entwicklung von Hochtemperaturanwendungen mit NP 30-Stäben zurückzuführen. Vollständig vernickelt, serienmäßig mit FKM-Dichtungen ausgestattet, ist der 40.000V mit Hochleistungs-Rohrspannscheiben ausgestattet, die ein Arbeiten bei hohem Druck und Zugkraft ermöglichen. Bei Vibrationen gewährleistet dieser Bereich die beste Abdichtung, sowohl unter Druck- als auch unter Vakuumbedingungen. Es kann mit Inertgasen und Flüssigkeiten verwendet werden, die mit den verwendeten Materialien kompatibel sind, und verfügt über eine schnelle Verbindung und Trennung. Dank speziell geformter Dichtungen gewährleistet die Leitung volle Durchfluss- und Vakuumbeständigkeit. Es stehen zwei Gewinde zur Verfügung: BSPP und metrisch. Die Produkte der Linie zeichnen sich durch eine hohe Temperatur- und Druckbeständigkeit aus und sind silikonfrei. Ihre Anwendungen liegen hauptsächlich in den Bereichen Luft, Kühlwasser, Vakuum und Dampf: pneumatische Automatisierung in Hochtemperaturumgebungen, Automobilindustrie, Schweißen, Schwerindustrie und insbesondere, wie bereits erwähnt, bei schwierigen Bedingungen und starken Vibrationen.

Lebensmitteltaugliche Steckverbindungen für Trinkwasser

Mit der Linie „59.000 Lebensmittel und Getränke“ bietet Aignep in Übereinstimmung mit der ständigen Weiterentwicklung der Vorschriften in der Lebensmittelindustrie eine Reihe von Produkten an, die NSF 51 und NSF 61 und 372 sowie 1935/2004/CE und DM entsprechen 174.

Diese aus einer speziellen bleifreien Legierung CW510L hergestellte Linie wurde für alle Kunden entwickelt, die diesen neuen wachsenden Bedarf haben. Es handelt sich um eine Produktreihe, die speziell für die Molkereiindustrie, Kaffeemaschinen und Verkaufsautomaten, Lebensmittel und Getränke sowie den medizinischen und Vakuumbereich entwickelt wurde. Es zeichnet sich durch schnelles Anschließen und Trennen, vollen Durchfluss und Vakuumabdichtung dank geformter Dichtungen und drei Gewindetypen aus.

Die Unterlegscheibe aus Edelstahl gewährleistet die perfekte Klemmung von Rohren jeglichen Materials, ohne deren Oberfläche zu beschädigen. Die Verbindung zwischen Rohr und Fitting gewährleistet absolute Dichtheit auch bei Stößen und Vibrationen. Darüber hinaus ermöglicht die besondere Geometrie der Dichtungen den Einsatz der Armaturen auch unter Vakuumbedingungen. Alle Gewinde dieser Serie sind mit Spannteilen ausgestattet, die den sofortigen Einsatz von Fittings ermöglichen und so die Installationszeit erheblich verkürzen. Schließlich verbessert der Orientierungsbeschlag mit Sicherheitsring im Inneren die Haltbarkeit bei Rotation und Traktion.

Fluidtechnik in automatischen Schnellkupplungen und wie funktioniert sie?

Das Sortiment an Aignep-Schnellkupplungen ermöglicht es dem Unternehmen, eine angemessene Antwort auf die vielfältigen Anforderungen seiner Kunden zu geben: Die unterschiedlichen Anwendungen, die Leistungen und die Zuverlässigkeit sind die Vorteile, die das gesamte relevante Sortiment bietet.

Mit einfacher oder doppelter Absperrung aus vernickeltem Messing, aus Edelstahl, konform mit den wichtigsten Referenzvorschriften, können sie zur Förderung verschiedener Flüssigkeiten verwendet werden. Blaspistolen werden als Komplettierung geliefert. Diese Baureihe wird hauptsächlich in Druckluftanlagen, in der pneumatischen und fluidischen Automatisierung, in den Bereichen Food & Beverage und Life & Sciences, in der Formenkühlung und in Prozessen mit Inertgasen eingesetzt.

Die Hauptmerkmale dieser Serie sind die Profile von DN 2,5 bis 12 mm, normalisierte Profile, Mehrfachkupplungsbereiche und die Möglichkeit der Befestigung mit nur einer Hand. Es zeichnet sich durch Leichtigkeit und geringen Platzbedarf aus und ist mit Sicherheitsversionen ausgestattet.

Die Prinzipien der Fluiddynamik sind in fast allen modernen Erfindungen präsent. Von modernen Toiletten bis hin zu Raketenantrieben gibt es kaum eine revolutionäre Technologie, die diese Technologie nicht nutzt. Die Fluiddynamik ist eines der wichtigsten Produkte im Ingenieurwesen.

Wie die meisten technischen Konzepte kann die Flüssigkeitskupplung ein kleines Rätsel sein. Glücklicherweise sind wir hier, um die Dinge einfach zu machen. Lesen Sie weiter, um einen einfachen und intuitiven Weg zum Verständnis der Flüssigkeitskupplung zu erfahren.

Was ist Fluidkupplung?

Die Flüssigkeitskupplung, auch hydraulische Kupplung genannt, ist eine hydrodynamische Vorrichtung, die Getriebeflüssigkeit zur Übertragung mechanischer Leistung nutzt.

Der deutsche Wissenschaftler Dr. Hermann Fottinger erfand Flüssigkeitskupplungen. Seine Erfindung wurde 1950 posthum patentiert und wird seitdem für verschiedene industrielle Anwendungen eingesetzt.

Wie funktioniert es?

Die Prinzipien der Fluidkopplung basieren auf Hydrokinetik und Fluiddynamik. Dies unterscheidet es deutlich von hydrostatischen Systemen wie Hydraulikpumpen.

Eine Flüssigkeitskupplung besteht aus einem Paar Schaufelräder, die einander zugewandt sind, aber keinen physischen Kontakt haben. Ein Rad, das Laufrad genannt wird, wird an eine Stromquelle angeschlossen. Die andere, Turbine genannt, erhält Energie vom Laufrad, die direkt auf das Getriebe übertragen wird.

Das Laufrad, auch Eingang genannt, dreht sich schneller als die Turbine, die den Ausgang darstellt. Die vom Eingang fließende Flüssigkeit bringt den Ausgang zum Drehen und überträgt Energie im gesamten System. Beide Räder sind in einem ölgefüllten Gehäuse untergebracht, das sie an Ort und Stelle hält.

Flüssigkeitskupplungsanwendungen

Flüssigkeitskupplungen werden in verschiedenen Branchen eingesetzt. Sein wichtigster Beitrag kommt jedoch der Automobilindustrie zugute. Werfen wir einen Blick darauf, wie.

Automatikgetriebe

Vor der Erfindung der Flüssigkeitskupplung hatten alle Autos ein Schaltgetriebe. Bei manuellen Getrieben muss der Fahrer eine Kupplung betätigen, die die Verbindung zwischen Motor und Getriebe darstellt. Ohne die Kupplung würde ein Auto mit Schaltgetriebe bei jedem Halt stehen bleiben.

Die Erfindung der Flüssigkeitskupplung machte eine Kupplung überflüssig. Es wurde zur Quelle der Drehmomentumwandlung, die erforderlich ist, damit Autos automatisch schalten können. Jedes heute auf der Straße erhältliche Automatikauto ist zum Teil mit einer Flüssigkeitskupplung ausgestattet.

Halbautomatische Getriebe

Der Einsatz von Flüssigkeitskupplungen erstreckt sich nicht nur auf Kraftfahrzeuge. Auch im Schienenverkehr bieten Flüssigkeitskupplungen einen wichtigen Vorteil.

In Großbritannien verfügen Diesellokomotiven über ein halbautomatisches Kraftübertragungssystem. Bei dieser Kraftübertragung werden Flüssigkeitskupplungen eingesetzt, damit die Lokomotiven während der Fahrt automatisch schalten.

Zusätzliche Ressourcen

Obwohl sie noch nicht einmal 100 Jahre alt sind, haben Flüssigkeitskupplungen die Art und Weise, wie Autos und Lokomotiven fahren, revolutioniert. Die Automobilindustrie verlässt sich auf ihre Prinzipien und wäre ohne sie nicht dasselbe.

Überkritische Fluidtechnologie und Anwendungen

In den letzten zwanzig Jahren hat die Extraktionstechnologie überkritischer Flüssigkeiten aufgrund ihrer potenziellen Anwendungen als umweltfreundliches Lösungsmittel für die chemische Verarbeitung große Aufmerksamkeit bei Forschern auf sich gezogen, siehe Kiran und Levelt (1994) und McHugh und Krukonis (1994). Überkritische Flüssigkeiten (SCF) weisen flüssigkeitsähnliche Solvatisierungsfähigkeiten und gasähnliche Massen- und Impulsübertragungseigenschaften auf. Aufgrund ihres hohen Diffusionsvermögens sind SCFs in der Lage, in poröse feste Materialien einzudringen und organische Verbindungen aufzulösen. Aufgrund ihrer niedrigen Viskosität können SCFs in Rohrleitungen transportiert und auf hohe Drücke gepumpt werden, wobei weniger mechanische Energie erforderlich ist als Flüssigkeiten und unterkritische Gase. Da die Dichte eines SCF durch Manipulation von Druck und Temperatur kontinuierlich geändert werden kann, ist die Solvatationsfähigkeit der Flüssigkeit einstellbar. Somit kann eine selektive Auflösung gelöster Stoffe in einem SCF durch Optimierung der Dichte der flüssigen Phase erreicht werden. Diese einstellbare Solvatisierungseigenschaft ist eine einzigartige Eigenschaft, die SCFs von herkömmlichen flüssigen Lösungsmitteln unterscheidet. Der andere wichtige Vorteil der SCF-Extraktion ist die schnelle Trennung gelöster Stoffe, die leicht durch eine Druckreduzierung erreicht werden kann. Beispiele für großtechnische kommerzielle Anwendungen der überkritischen Fluidextraktionstechnologie sind die Kristallisation, Hu et al. (2004), Extraktion von Vitaminen, natürlichen Aromen, Parfümen und ätherischen Ölen aus Früchten und Pflanzen, Mansoori et al. (1988) und Martinelli et al. (1991), Entfernung unerwünschter Stoffe wie Koffein und Cholesterin aus Lebensmitteln, Mohamad und Mansoori (2000) und Beseitigung der Umweltverschmutzung durch umweltfreundliche überkritische Flüssigkeiten Ekhtera et al. (1997).

Im Jahr 2003 bereitete er als Berater eine Sonderpräsentation für das AFRL mit dem Titel „Überkritische Flüssigkeiten und Nanotechnologie: Chancen für multidisziplinäre Gemeinschaftsforschung“ vor, um die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern mit unterschiedlichem Hintergrund weiter zu motivieren und zu fördern. Nachfolgend finden Sie ein Inhaltsverzeichnis dieser Präsentation.

Advanced Technology Consultants war seitdem an einer Reihe von Beratungstätigkeiten im Zusammenhang mit überkritischen Flüssigkeiten beteiligt, beispielsweise zu Reinigungsmöglichkeiten in mikro- und insbesondere nanostrukturierten Materialien.

Dr. Chehroudi war 2006 als eingeladener Autor an einem Sonderband des Combustion Science and Technology Journal beteiligt. Das Ziel dieses Artikels bestand darin, die wissenschaftliche Gemeinschaft auf Möglichkeiten für multidisziplinäre Forschung mit SCFs aufmerksam zu machen, insbesondere auf solche, die existieren aufgrund ihrer intrinsischen Überschneidung an der Schnittstelle zwischen SCF-Technologie und Nanotechnologie. Die natürliche Verbindung von überkritischen Flüssigkeiten und Nanotechnologie wurde in diesem Artikel deutlich gemacht. Es war auch die Absicht des Autors, weitere Untersuchungen zu Anwendungen von SCFs anzuregen. Dieses Papier ist nicht als umfassender Überblick und Analyse des aktuellen Stands der SCF-Technologie gedacht, sondern vielmehr als prägnanter Überblick über einige ausgewählte aktuelle und neue Anwendungen. In diesem Artikel werden die historische Entstehung und Bedeutung der Nanowissenschaften beschrieben, gefolgt von einer prägnanten Präsentation zum Verständnis der besonderen Eigenschaften von SCFs. Anschließend werden Beispiele zu ausgewählten Anwendungen von SCFs in den Bereichen Antrieb, grüne Chemie, Lithographie und Materialien gegeben. Später wurde der Anwendung und Synthese von Nanopartikeln aufgrund ihrer Bedeutung als Bausteine in der Nanowissenschaft und -technologie große Aufmerksamkeit gewidmet. Es wurden ausschließlich Methoden zur Herstellung von Nanopartikeln vorgestellt, die sich die besonderen Eigenschaften der SFCs zunutze machen. Später wird die wichtige Rolle von SCFs in der Polymerindustrie hervorgehoben. Es werden einige neue Anwendungen an der Schnittstelle zwischen SCF und Nanotechnologie beschrieben. Dieses Papier endet mit zukünftigen Trends, einer Zusammenfassung und Schlussfolgerungen.

Die 10 besten Beispiele und Erfindungen der Fluidtechnik

Es ist schwierig, eine Top-Ten-Liste der Erfindungen zu erstellen, die stark auf der Strömungsmechanik oder -dynamik basieren, insbesondere wenn man auf die gesamte Geschichte zurückblickt. Wir haben es trotzdem versucht und unsere Top-Ten-Liste unten auf einer Kombination aus der Gesamtauswirkung der Erfindung und der erforderlichen Tiefe der Flüssigkeitswissenschaft basiert. Die wichtigste Frage, die wir stellten, war: „Wie würde sich die Gesellschaft verändern, wenn es diese Entwicklung nie gegeben hätte?“ Also, was es wert ist, hier sind unsere „Top Ten“.

10. Koronarbypass-Chirurgie

Die erste Umgehungsstraße wurde am 2. Mai 1960 durchgeführt. Die erforderliche Technologie war sicherlich umfangreich und hat sich über viele Jahre weiterentwickelt. Die Auswirkungen auf die Gesellschaft sind begrenzt, da nur ein kleiner Prozentsatz der öffentlichen Mittel direkt davon profitiert, aber für diejenigen, die davon profitieren, ist es ein wichtiges Thema für die Lebensqualität und verdient es daher, auf unserer Liste zu stehen. Eng verwandt und gleichermaßen abhängig von der Fluidströmungsforschung ist die Koronararterien-Stint-Technologie, die sich auch heute noch mit Hilfe der Computational Fluid Dynamics entwickelt.

9. Kommunale Wasser- und Abwassersysteme

Dazu gehören nicht nur städtische Systeme, sondern auch alle Systeme, die der Öffentlichkeit dienen. Die erforderliche Technologie ist sicherlich kein Hexenwerk; Wasser fließt natürlich bergab. Systeme gibt es schon lange; z.B. die römischen Aquädukte. Aber ein Leben ohne sie wäre schwieriger und kostspieliger.

8. Raketenantrieb

Der erste Raketeneinsatz erfolgte 1232 durch die Chinesen im Krieg mit den Mongolen. Es hatte große Auswirkungen auf das Militär und die Raumfahrt, war jedoch anderswo begrenzt. Ein Leben ohne Raketen würde weitergehen, aber vielleicht ohne die NASA und die 4.-Juli-Anzeigen. Die erforderliche Fluidtechnik ist so einfach oder komplex, wie es die Anwendung erfordert. Heutzutage ist dieses hochaktive Gebiet stark von Multiphysik-Simulationen abhängig, um Innovationen wie wiederverwendbare Raketen zu ermöglichen.

7. Kolbendampfmaschine

Die erste Kolbendampfmaschine wurde 1712 von Thomas Newcomen gebaut. Die erste dampfbetriebene Lokomotive wurde 1814 gebaut. Es handelt sich im Grunde genommen um ein thermodynamisches Gerät, bei dem die Strömungsmechanik eine untergeordnete Rolle spielt, weshalb man sich über seinen Platz auf dieser Liste streiten könnte. Allerdings spielte es eine wichtige Rolle in der industriellen Revolution. Heute wurde es weitgehend durch andere Geräte ersetzt, seine historische Bedeutung ist jedoch unbestreitbar.

6. Dampfturbine

Die Dampfturbine wurde 1884 von Sir Charles Parsons erfunden. Es nimmt grundsätzlich thermische Energie auf und wandelt sie über eine Drehwelle in mechanische Energie um, die wiederum Arbeit verrichtet. Es fand schnell seine Nische beim Drehen der Welle von Stromgeneratoren in Kraftwerken. Darüber hinaus wurden Turbinen mit Luft- und Wasserantrieb sowie Gasturbinen entwickelt, die in Flugzeugen und modernen Kraftwerken üblich sind. Die heutigen Windkraftanlagen zur Stromerzeugung können sogar als ein weiterer Ableger betrachtet werden.

5. Kreiselpumpen

Die Kreiselpumpe, die leicht übersehen wird, hat einen enormen Einfluss auf unser Leben und die Entwicklung der Gesellschaft gehabt. Gerade Pumpen wurden im 17. Jahrhundert von Denis Papin erfunden und das gebogene Pumpendesign 1851 von John Appold. Da sie die Verdrängerpumpe in vielen Anwendungen ersetzt hat, zeichnet sie sich durch ein vereinfachtes Design, eine verbesserte Effizienz und geringere Kosten aus. Mit Hilfe der Fluiddynamik-Technologie hat es sich zu einem wesentlichen Bestandteil der Industrie und des Transportwesens entwickelt. Es kann durch Optimierung von Drehzahl, Laufradgröße und -form sowie anderen Variablen an fast jede Anwendung angepasst und durch CFD-Kompromissstudien hinsichtlich Leistung und Kosten optimiert werden.

4. Innentoilette

Denken Sie nur an ein Leben ohne. Es wurde erstmals 1596 für Königin Elizabeth hergestellt. Ein Patent wurde 1775 an Alexander Cumming erteilt. Die heutige Toilette ist aufgrund der Forschung zur Strömungsdynamik effizient und wassersparend. Es ist wahrscheinlich der am stärksten von der Strömungsmechanik abhängige Punkt auf unserer Liste.

3. Flugzeug

Orville und Wilbur flogen am 17. Dezember 1903 das erste Gerät, das schwerer als Luft ist. Durch ihre Experimente und Forschungen lernten wir viel über die Gestaltung des Tragflächenprofils und den aerodynamischen Auftrieb, die für die Konstruktion der meisten Flugzeuge von grundlegender Bedeutung sind. Die Forschung der Gebrüder Wright war umfassend und wurde aus eigenen Mitteln finanziert. Heutzutage wird die Aerodynamik von Flugzeugen mithilfe von Windkanälen und Hochleistungscomputern weiter erforscht.

2. Bootssegel

Diese Technologie reicht bis in die Antike zurück und war entscheidend für die Entwicklung von Nationen und die Entdeckung von Kontinenten. Aufgrund des enormen Werts für die frühe Gesellschaft nimmt es diesen hohen Platz auf unserer Liste ein. Die Wissenschaft setzt sich auch heute noch mit hochkomplexen Entwürfen für Rennboote und experimentelle Handelsschiffe fort.

1. Meteorologie

Die höchste Auszeichnung auf unserer Liste geht an die Wetterwissenschaft, eine sehr intensive Wissenschaft mit Strömungsmechanik und großem Einfluss auf die Gesellschaft über viele Jahrhunderte hinweg. Das Thema hat sich im Laufe der Jahre, insbesondere in jüngster Zeit, weiterentwickelt. Sie ist so komplex, dass für heutige Prognosen, die trotz gelegentlicher Fehler genauer denn je sind, leistungsfähige Computer und Programme erforderlich sind. Was den Wert für die Gesellschaft betrifft, ist dieser unkalkulierbar, da er jeden in irgendeiner Weise betrifft.

Gewebte Mikropumpen für tragbare Fluidtechnologie

In der Schweiz ansässige Ingenieure entwickeln Mikropumpen, die Flüssigkeit mithilfe von Elektrohydrodynamik anstelle mechanischer Pumpen zirkulieren lassen und direkt in Stoff eingewebt werden können.

Bei den Apollo-Mondlandungen wurde die Zirkulation von Flüssigkeit durch in ein Kleidungsstück eingewebte Schläuche erfolgreich eingesetzt, um die Körpertemperatur der Astronauten zu regulieren. Eine neue Entwicklung von Forschern der École Polytechnique Fédérale de Lausanne in der Schweiz hat zu Miniatur-Schlauchpumpen in Form von Fasern geführt, die es ermöglichen, Hochdruck-Fluidkreisläufe ohne externe Pumpe in Textilien einzuweben. Druck und Strömung werden durch Elektrohydrodynamik erzeugt und treiben Ionen in einer speziellen dielektrischen Flüssigkeit voran. Es ist keine externe mechanische Pumpe erforderlich, sodass das System zur Herstellung fortschrittlicher Geräte für die Simulation oder möglicherweise als unterstützendes Exoskelett verwendet werden könnte.

Folgentranskript:

In den Tagen der Apollo-Mondlandungen stellten die extremen Umweltbedingungen auf der Mondoberfläche in Kombination mit der Luftdichtheit der im Vakuum des Weltraums benötigten Druckanzüge die Raumanzugingenieure vor ein Problem: die Astronauten kühl zu halten.

Die Lösung bestand darin, die Flüssigkeit durch ein in die Unterwäsche eingenähtes Rohrnetz zirkulieren zu lassen und die Wärme dann über einen Wärmetauscher abzugeben. Aber was wäre, wenn Flüssigkeiten in dieser Anwendung für mehr als nur die Temperaturkontrolle genutzt werden könnten?

Forschungen an der in der Schweiz ansässigen École Polytechnique Fédérale de Lausanne haben zu Miniaturpumpen in Form von Fasern geführt, die es ermöglichen, Hochdruck-Fluidkreisläufe ohne externe Pumpe in Textilien einzuweben. Die Integration des Schlauchs in das Gewebe auf Mikroebene bietet interessante Möglichkeiten für unterstützende Exoskelette, Thermokleidung und immersive Haptik.

Frühere Systeme erforderten eine externe Pumpe, die zu groß, sperrig und zu teuer war, um sie direkt in die Kleidung zu integrieren. Forscher des Soft Transducers Laboratory der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der EPFL haben diese Faserpumpen mithilfe von Energie entwickelt, die durch Ladungsinjektionselektrohydrodynamik erzeugt wird. Zwei in die mikroskopisch kleinen Rohrwände eingebettete spiralförmige Elektroden ionisieren und beschleunigen Moleküle einer speziellen dielektrischen Flüssigkeit. Durch sorgfältige Formung der Elektroden können Ladungen Ionenbewegungen antreiben, um einen Flüssigkeitsfluss ohne eine mechanische Pumpe zu erzeugen.

Das EHD-System arbeitet geräuschlos, ohne Vibrationen und kann mit einem Netzteil und einer Batterie im Taschenformat betrieben werden. Eine sorgfältige Steuerung des Flusses im Schlauchnetz innerhalb eines Kleidungsstücks könnte die Muskelbewegung unterstützen, den Körper erwärmen oder kühlen und, was noch wichtiger ist, bestimmte Bereiche des Kleidungsstücks selektiv komprimieren. Integriert in Handschuhe könnte diese Fähigkeit, Druck auszuüben, beispielsweise die ultimative Force-Feedback-Simulation für Virtual- und Augmented-Reality-Systeme in Branchen wie der Luftfahrt und Gaming schaffen.

Die 2-mm-Fasern werden mit einer neuartigen Technik hergestellt: Polyurethanfäden und Kupferdrähte werden um einen Stahlstab, eine Art Dorn, gewickelt und dann zu einem Rohr verschmolzen. Die Faserpumpen liegen in der Größenordnung herkömmlicher Textilfasern und können mit herkömmlichen, vorhandenen Textilproduktionstechnologien genäht und gewebt werden.

In Zukunft hält Ihre Jacke Sie möglicherweise nicht nur warm, sondern hilft Ihnen möglicherweise auch beim Heben schwerer Gegenstände oder vermittelt Ihnen das Gefühl von G-Kräften in einem Flugsimulator.