Schweizer Technologie: Mechanismen für Satelliten und Uhren
Schweizer Forschende entwickeln Mechanismen, die jahrzehntelang ohne Schmiermittel auskommen.
Das Wichtigste in Kürze
- Compliant Mechanisms nutzen elastische Verformung statt Gelenke.
- Diese arbeiten praktisch verschleissfrei.
- Die Anwendungen reichen von Satelliten bis zu Schweizer Luxusuhren.
- Elf Patente sichern den Technologietransfer von der Forschung in die Industrie.
Forschende der ETH Lausanne (EPFL) und des Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) in Neuenburg haben eine Mechanik entwickelt, die ohne Reibung und Schmiermittel auskommt. Die sogenannten Compliant Mechanisms nutzen elastische Verformung statt klassischer Gelenke. Dadurch entstehen Bauteile, die über lange Zeiträume stabil und praktisch verschleissfrei arbeiten können.
Ein Team um den Epfl-Professor Simon Henein und Florent Cosandier vom CSEM arbeitet daran, diese Technologie für extreme Bedingungen nutzbar zu machen. Sie entwickelten Konstruktionsprinzipien, mit denen sich Rückstellkräfte kompensieren lassen. So entstehen robuste Mechanismen, die auch bei starken Belastungen präzise bleiben.
Besonders in der Raumfahrt ist das Potenzial gross. Mechanismen in Satelliten oder Teleskopen müssen jahrelang zuverlässig funktionieren, oft bei extremen Temperaturen. Konventionelle Lager stossen dort an ihre Grenzen. Die Forschenden in Neuenburg entwickeln deshalb Technologien für das geplante Einstein-Teleskop, ein europäisches Observatorium für Gravitationswellen. Auch für Satellitenplattformen, bei denen Kameras und Kommunikationssysteme ausgerichtet werden, eignen sich die neuen Mechanismen.
Bauteile halten jahrzehntelang
Die Uhrmacherei gehört zu den naheliegenden Anwendungen. Hier trifft das Konzept auf eine jahrhundertealte Tradition der Präzisionsmechanik. Compliant Mechanisms könnten Scharniere und Lager ersetzen und so Bauteile schaffen, die über Jahrzehnte stabil bleiben. Mit additiver Fertigung lassen sich Strukturen von wenigen Hundert Mikrometern realisieren – genau der Massstab, den die Haute Horlogerie verlangt.
Gefertigt werden die Mechanismen aus Metallen wie Stahl, Titan oder Aluminium. Zunehmend setzen die Forschenden auf Laser-Pulverbettfusion, ein Verfahren des 3D-Drucks, das komplexe Bauteile ohne Montage ermöglicht. Elf Patente sind bereits aus der Arbeit hervorgegangen. Über die Technologietransferstelle der Epfl sollen sie den Weg in die Industrie finden – von Satelliten über medizinische Instrumente bis hin zu Schweizer Armbanduhren.
