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Dipl.-Ing. Florian Ziller

Origami-inspiriertes räumliches Koppelgetriebe für dichte Packung im Raum

Beginn des PhD Studiums: SS 2012

Betreuer:
Dr. habil. Alexander Petutschnigg
Dr. techn. Bruno Sternad

Ein Element des Origami ist die nach dem Japaner Koryo Miura benannte Miura-Faltung.Der einzige und multiple Teil dieser Faltung – und somit prädestiniert für Industrial-DesignZweckformen, ist das Parallelogramm. Multipliziert, transformiert und gespiegelt ergibt es dastypische Faltbild. In den 1970er Jahren wurde die Faltung zur Lösung eines mechanischenProblems in der Raumfahrt entwickelt. Erstens, wie lässt sich eine Fläche durch Faltung soauf kleinsten Raum packen, dass sie sich in eine Rakete verstauen lässt? und Zweitens,erstmal im Weltraum angekommen, soll es sich ohne zu Klemmen auffalten lassen. Anfang der90er Jahre kam noch die Forderung dazu, dass diese Faltfläche ebenso leicht wiederzusammenzufalten sei. Dafür wurde eine besondere Technik von elastischen Falten die durchleichte Vorspannung der Faltlinien die Einfaltbewegung unterstützen, entwickelt. 1992 wurdeeine Test-Faltfläche mit elastischen Falten erfolgreich in den Weltraum geschickt und wiederzur Erde gebracht. Die technischen Anwendungen der biegeschlaffen Miura-Faltung sind vielfältig, darunter u.a. für faltbare Solarflächen von Satelliten oder als faltbare Stadtpläne und mehr.

Das neue räumliche Koppelgetriebe
Bis dato angewandt für interplanetarische solare Zwecke im Weltraum bei Schwerelosigkeit,oder eben für Stadtpläne besteht in dieser Arbeit die Herausforderungdarin, anhand der Miura-Faltung ein räumliches Koppelgetriebe abzuleiten und zu konzipieren, dass dieses ebenso für Anforderungen in einem Gravitationsfeld (Erde, Mond, Mars), bevorzugt terrestrisch, eine universale Basis darstellen kann.
Der offensichtlich gleichbleibende nutzbare Flächeninhalt der Parallelogramme während des Faltvorganges macht die modulare Faltung besonders für beispielsweise Photovoltaik-Anwendungen interessant, und ebenso für Beschattungssysteme sowie für Vorrichtungen zum Senden und Empfangen elektromagnetischer Wellen oder als schwebendes Getriebe im Wasser; jedenfalls allgemein stets dort, wo die Einheiten, Kompakt und Großflächig bei zugleich unveränderbarer Flächengröße während des Faltvorgangs, ein einfacher Regelungs- und Steuerungsaufwand, die Modularität und deren intrinsischen Symmetrien als Vorteilhaft angesehen werden.