Von handelsüblicher Frischhaltefolie unterscheidet sie sich auf den ersten Blick nicht wesentlich. Aber die unscheinbare Silikonfolie hat es in sich: Sie ist die Basis einer neuen Generation von Schaltern, Ventilen oder sogar motorlosen Pumpen. Ingenieure aus dem Forscherteam von Professor Stefan Seelecke an der Saar-Universität und am Zentrum für Mechatronik und Auto-matisierungstechnik haben die hauchdünne Folie umfunktioniert zu einem wandelbaren technischen Bauteil. Sie drucken hierzu jeweils einen schwarzen Ring auf beide Seiten der Folie. „Diese elektrisch leitfähige Schicht ermöglicht uns, eine elektrische Spannung an die Folie anzulegen“, erläutert Stefan Seelecke. Wenn die Ingenieure das elektrische Feld verändern, macht die Folie das, was sie wollen: Sie zieht sich zusammen, wölbt sich vor, zieht sich auseinander, hebt und senkt sich. Sie ist also ‚elektroaktiv‘, deshalb lautet ihre Bezeichnung auch ‚elektroaktives Polymer‘.

Professor Stefan Seelecke: „Die neue Folie arbeitet 500-mal energieeffizienter als Elektromagnet-Ventile.“

© Oliver Dietze

Die besondere Wandlungsfähigkeit nutzen die Ingenieure jetzt im Prototyp eines Druckluft-Ventils. Übliche Elek-tromagnet-Ventile schalten zwar sehr schnell, mit ihnen lässt sich jedoch die abgegebene Druckluftmenge nur bedingt verändern. Auch verbrauchen diese Ventile Energie, um eine bestimmte Position zu halten. „Dies ist beim elektroaktiven Polymer anders. Es verbraucht Energie nur, wenn es tatsächlich die Ventil-Position ändert. Im Vergleich zu Magnet-Ventilen bedeutet das bis zu 500-mal weniger Energieverbrauch“, erklärt Ingenieur Marc Hill.

Besonderer Vorteil: Mit dem Folienventil ist es möglich, Druckluft exakt nach Bedarf zu dosieren. „Wir setzen die Folie selbst zugleich als Positionssensor ein, wodurch wir das Ventil präzise steuern können“, erläutert Professor Seelecke. Die Forscher können hierfür die einzelnen Stellungen der Folie – also wie sie sich gerade verformt – genau entsprechenden Werten der elektrischen Kapazität zuordnen. „Anhand von Messwerten können wir anschließend exakte Rückschlüsse auf die Form der Folie, ihre so genannte mechanische Auslenkung, ziehen. Dadurch hat das Bauteil zugleich sensorische Eigenschaften“, sagt Marc Hill. In der Regelungseinheit lassen sich auf diesem Wege Bewegungsabläufe genau berechnen sowie programmieren und auf diese Weise das Ventil präzise nach Bedarf bewegen – und zwar in ­jeder gewünschten Zwischenstellung zwischen ‚Ein‘ und ‚Aus‘.