DE102018132598A1

DE102018132598A1 - Elektroaktives Polymer-Wandlergerät

Info

Publication number: DE102018132598A1
Application number: DE102018132598.3A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Langbein
Original assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Current assignee: Motherson Innovations Co Ltd
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-06-18
Also published as: EP3900063A1; WO2020127580A1; US20210215149A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektroaktive Polymerwandlervorrichtung (1), die einen Stapel (10) aus mehreren Schichten umfasst, die auf einer Grundplatte (2) aufgetragen sind, wobei der Stapel (10) eine abwechselnde Folge von Kunststoffschichten (3) und elektrisch leitfähigen Schichten (4) aufeinander umfasst, wobei die Kunststoffschichten (3) jeweils einen aktiven Bereich (33) aus einem elastischen Polymer umfassen, der einen elektrostriktiven Effekt bereitstellt, der seitlich angrenzend an mindestens einen Befestigungsbereich (31, 32) aus festem Kunststoffmaterial in direktem Kontakt mit dem aktiven Bereich (33) angeordnet ist, wobei die elektrisch leitfähigen Schichten (4) in einer abwechselnden Folge von ersten und zweiten Elektroden (41, 42) angeordnet sind, um eine Spannung zwischen ersten und zweiten Elektroden (41, 42) an die aktiven Bereiche (33) anzulegen, um die elektrostriktive Wirkung des elastischen Polymers zu induzieren oder zu erfassen, und wobei die erste Elektrode (41) zumindest teilweise einen ersten Fixierungsbereich (31) des Fixierungsbereichs und den aktiven Bereich (33) der angrenzenden Kunststoffschichten (3) abdeckt und die zweite Elektrode (42) zumindest teilweise einen zweiten Fixierungsbereich (32) des Fixierungsbereichs und den aktiven Bereich (33) der angrenzenden Kunststoffschichten abdeckt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung, auf ein Fahrzeug, das eine solche elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung umfasst, auf ein Verfahren zur Herstellung einer elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung und auf ein Verfahren zum Betreiben einer elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung.
Autoinnenräume und Cockpits sind seit jeher ein beliebter Standort für Schalter und alle Arten von Ein-/Ausgabe-(I/O)-Geräten und Human Machine Interfaces (HMI). In den letzten Jahren ist ihr Design und ihre Anordnung aus einer Reihe von Gründen wichtig geworden (a) die Anzahl der zu bedienenden Funktionen und Systeme ist gestiegen, (b) die Anforderungen an ergonomische Schalter haben eine erhöhte Bedeutung, die darauf abzielt, dass Schalter leicht erreicht, verstanden und bedient werden können, und (c) die Designanforderungen erfordern ein gutes Design und zumindest teilweise einen unsichtbaren Schalter (versteckter Schalter). Traditionell handelte es sich bei den Schaltern um elektromechanische Geräte, die separat im Innenraum und im Cockpit montiert wurden und die die elektrische Last direkt schalten. Seit kurzem sind sie mit einem Mikrocontroller verbunden (über Leitungen oder Bussysteme) und steuern elektronische Schaltsysteme.
Um die Eingabegeräte tiefer in die Struktur des Armaturenbretts einzubetten, ist dies bei der Herstellung der Struktur oder der Oberfläche des Armaturenbretts notwendig und verhindert einen späteren Montageprozess eines separaten Schalters. Vermutlich müssen solche Geräte zuverlässige, kompakte Geräte sein, die leicht zu produzieren sind.
Da die Kunden das mechanische/optische Klicken eines Schaltgerätes schätzen und die haptische Rückmeldung ein wichtiges Prinzip guter HMI-Designs ist, ist es auch notwendig, solche Geräte so zu gestalten, dass sie den Benutzern, die die Schalter bedienen, Feedback geben können.
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine kompakte und zuverlässige Ein-/Ausgabevorrichtung bereitzustellen, die leicht zu produzieren ist und als Mensch-Maschine-Schnittstelle geschätzt wird.
Das Ziel wird durch eine elektroaktive Polymerwandlervorrichtung gelöst, die einen Stapel von mehreren Schichten umfasst, die auf einer Grundplatte aufgetragen sind, wobei der Stapel eine abwechselnde Folge von Kunststoffschichten und elektrisch leitfähigen Schichten übereinander umfasst, wobei die Kunststoffschichten jeweils eine aktive Fläche aus einem elastischen Polymer umfassen, die einen elektrostriktiven Effekt bereitstellt, der seitlich angrenzend zu mindestens einer Fixierfläche aus festem Kunststoffmaterial in direktem Kontakt mit der aktiven Fläche angeordnet ist, wobei die elektrisch leitfähigen Schichten in einer abwechselnden Folge von ersten und zweiten Elektroden angeordnet sind, um eine Spannung zwischen ersten und zweiten Elektroden an die aktiven Bereiche anzulegen, um die elektrostriktive Wirkung des elastischen Polymers zu induzieren oder zu erfassen, und wobei die erste Elektrode zumindest teilweise einen ersten Fixierungsbereich des Fixierungsbereichs und den aktiven Bereich der angrenzenden Kunststoffschichten abdeckt und die zweite Elektrode zumindest teilweise einen zweiten Fixierungsbereich des Fixierungsbereichs und den aktiven Bereich der angrenzenden Kunststoffschichten abdeckt.
Das elastische Polymer kann jedes geeignete Polymermaterial sein, das die elektrostriktive Wirkung zeigt. Die Elektrostriktion ist eine Eigenschaft von elektrischen Nichtleitern oder Dielektrika, die dazu führt, dass sie ihre Form unter Anwendung eines elektrischen Feldes ändern, und wird durch eine leichte Verschiebung von Ionen im Kristallgitter verursacht, wenn sie einem externen elektrischen Feld ausgesetzt wird. Positive Ionen werden in Richtung des Feldes verschoben, während negative Ionen in die entgegengesetzte Richtung verschoben werden. Diese Verschiebung sammelt sich über das Grundmaterial an und führt zu einer Gesamtdehnung (Dehnung) in Feldrichtung. Die Dicke wird in orthogonaler Richtung einer Schicht aus einem solchen Material reduziert, die durch die Poissonzahl gekennzeichnet ist. Der Bereich der Schicht, in dem die elektrostriktive Wirkung auftritt, wird als aktive Fläche bezeichnet. Das elastische Polymer kann ein di-elektrisches elastisches Polymer sein, vorzugsweise ein Material mit einem hohen di-elektrischen Koeffizienten. Das Kunststoffmaterial für die Befestigungsbereiche kann jedes beliebige Kunststoffmaterial mit deutlich geringerer Elastizität als das Material der aktiven Fläche sein. Im aktiven Bereich kann das Material eine Härte von 10 shore-A oder mehr aufweisen. Im Fixationsbereich kann das Material eine Härte von mindestens 60 Shore-A, vorzugsweise von 20 - 90 shore-D aufweisen. Die Härte nach der Shoreskala misst den Widerstand einer Probe gegen Materialverformung durch eine konstante Druckbelastung von einem scharfen Gegenstand. Das Material für die elektrisch leitfähigen Schichten kann jedes Material sein, das eine ausreichende Leitfähigkeit aufweist, um eine homogene Spannung über die aktive Fläche unter oder auf der elektrisch leitfähigen Schicht anzulegen, z.B. eine leitfähige Tinte, die während der Schichtanfertigung aufgetragen wird.
Aktiv- und Fixationsflächen der Kunststoffschichten sind seitlich angrenzend angeordnet, so dass die entsprechenden Flächen einer Schicht in einer Richtung parallel zur Schichtoberfläche nebeneinander liegen. Im Gegensatz dazu sind die Elektrodenschichten unter und/oder auf jeder der Kunststoffschichten angeordnet. Der erste und zweite Befestigungsbereich können auf der gleichen Seite der Vorrichtung oder links und rechts des aktiven Bereichs angeordnet sein, wenn man eine Seitenansicht des Schichtenstapels betrachtet. Auf der gleichen Seite bezeichnet man eine Anordnung, bei der sich die Befestigungsbereiche entweder auf der rechten oder auf der linken Seite des Schichtenstapels befinden. Der erste und zweite Fixationsbereich können auch die aktive Fläche in einem Kreis ganz oder teilweise umspannen. Im Falle der Anordnung der Befestigungsflächen auf der gleichen Seite der aktiven Fläche kann die resultierende Vorrichtung mit kleineren Seitengrößen hergestellt werden, was eine Platzierung von mehr entsprechenden Vorrichtungen in einem bestimmten Bereich ermöglicht.
Die daraus resultierenden elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtungen können als Stellglieder und/oder Sensorvorrichtungen wie Schalter verwendet werden. Es besteht die Möglichkeit, zwei Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung in einer Anordnung zu kombinieren und eine davon als Sensor oder Schalter und die andere als Stellgliedvorrichtung und/oder akustische Rückmelder zu betreiben. Im Falle einer kombinierten Sensor-Stellglied-Kombination kann der Rückkopplungsmechanismus so programmiert werden, dass er die Hauptclick-Eigenschaften eines mechanischen Schalters über einen weiten Bereich nachahmt. Solche spezifizierten Eigenschaften, bei denen z.B. der Widerstand am Anfang hoch ist und nach dem in der Industrie üblichen Klickpunkt abnimmt und als exzellentes haptisches Feedback gilt.
Daher bietet die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung eine kompakte und zuverlässige Ein-/Ausgabevorrichtung, die leicht herzustellen ist und von den Anwendern als Mensch-Maschine-Schnittstelle geschätzt wird.
In einer Ausführungsform sind die ersten Elektroden parallel geschaltet, um mit einer ersten Polarität einer Stromversorgung verbunden zu werden, während die zweiten Elektroden parallel geschaltet sind, um mit einer zweiten Polarität der Stromversorgung verbunden zu werden. Die Parallelschaltung aller ersten und aller zweiten Elektroden ermöglicht es, mit einer einfachen Stromversorgung alle Elektroden mit Spannung zu versorgen, wobei sich die Polarität in vertikaler Richtung durch den Schichtenstapel wechselt, um eine maximale elektrostriktive Wirkung zu erzielen.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die ersten Elektroden erste Kontaktbereiche, die die ersten Fixierbereiche zumindest teilweise abdecken, und die zweiten Elektroden zweite Kontaktbereiche, die die zweiten Fixierbereiche zumindest teilweise abdecken, wobei, wenn sie auf die Grundplatte projiziert werden, die ersten Kontaktbereiche zumindest die zweiten Kontaktbereiche nicht vollständig abdecken und umgekehrt. Die ersten und zweiten Kontaktflächen können verwendet werden, um die ersten und zweiten Elektroden mit einer oder mehreren Stromversorgungen zu verbinden. Die zumindest teilweise nicht überlappenden ersten und zweiten Kontaktflächen und die daraus resultierende vertikale Abdeckung der Kontaktflächen für alle ersten Elektroden und separat auch für alle zweiten Elektroden ermöglicht es, alle ersten oder alle zweiten Elektroden miteinander zu verbinden, indem lediglich ein vertikaler Leitweg durch alle entsprechenden ersten oder zweiten Fixierungsflächen des Schichtenstapels bereitgestellt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Parallelschaltung der ersten Elektroden und auch der zweiten Elektroden durch mindestens zwei getrennte leitende Stifte oder Durchkontaktierungen hergestellt, die sich durch den Schichtenstapel erstrecken, von denen sich mindestens einer durch die ersten Kontaktbereiche und nicht die zweiten Kontaktbereiche erstreckt und von denen sich mindestens einer durch die zweiten Kontaktbereiche und nicht die ersten Kontaktbereiche erstreckt. Diese elektrische Verbindung kann einfach hergestellt werden, indem ein Stift senkrecht zur Oberfläche des Schichtenstapels in den bereits vorbereiteten Schichtenstapel eingeführt wird, der gerade alle Schichten durchdringt, um alle ersten oder zweiten Elektroden ohne die Notwendigkeit einer Schichtstrukturierung während der Schichtpräparation zu verbinden. Der daraus resultierende Schritt zum elektrischen Anschluss der Elektroden ist sehr einfach und kostengünstig. So kann beispielsweise der Stift oder die Durchkontaktierung aus dem Schichtenstapel herausragen und über mit dem vorstehenden Stift verbundene Leiterbahnen oder über diese mit der Stromversorgung verbunden werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Fixierbereich getrennte erste und zweite Fixierbereiche, wobei der aktive Bereich jeder Kunststoffschicht seitlich zwischen ersten und zweiten Fixierbereichen in direktem Kontakt mit dem aktiven Bereich angeordnet ist. Diese Anordnung ergibt eine resultierende elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung, die mechanisch stabiler ist als eine Vorrichtung, bei der die Fixierungsbereiche nur auf einer Seite des Schichtenstapels angeordnet sind, da die aktive Schicht auf beiden Seiten oder sogar seitlich auf allen Seiten von festem Kunststoffmaterial getragen wird.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die elektrisch leitfähigen Schichten eine glatte Form in Querrichtung ohne Kanten zumindest im Bereich der aktiven Bereiche der Kunststoffschichten auf. Die Form in Querrichtung einer Schicht ist die Form, die sichtbar ist, wenn man auf die Oberseite der Schicht in vertikaler Richtung zur Schichtoberfläche schaut. Diese glatte Seitenform der leitenden Schichten vermeidet scharfe Kanten, die schließlich zu unerwünschten Spannungs- oder Stromspitzen zwischen benachbarten Elektroden führen und somit elektrische Entladungen innerhalb des Schichtenstapels verhindern oder unterdrücken. Dies schützt die Funktionalität der elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung und erhöht deren Lebensdauer. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die elektrisch leitenden Schichten kreisförmige Schichten, wenn sie in vertikaler Richtung zu einer Oberfläche der leitenden Schichten gesehen werden. Als Beispiel kann die Form der elektrisch leitfähigen Schichten aus einem Kreis bestehen, der die aktive Fläche abdeckt und durch zwei tangentiale Leitung ergänzt wird, die jede der Elektroden an nur einem Punkt berühren, der die ersten und zweiten Befestigungsbereiche abdeckt, wobei die Elektroden durch einen leitenden Stift verbunden sein können.
In einer weiteren Ausführungsform nimmt die Größe der aktiven Fläche von Schicht zu Schicht ab, beginnend mit der größten Größe für die Kunststoffschicht auf der Oberseite der Grundplatte. Dadurch erhöht sich der Widerstand gegen elektrische Entladungen weiter, da der Abstand zwischen den Elektrodenkanten einer Elektrode und der nächsten Elektrode darunter vergrößert wird. Zusätzlich wird der Lagenaufbau elastischer und stabiler. Hier können die aktiven Bereiche symmetrisch zum darunter liegenden aktiven Bereich angeordnet werden, wobei ein Zentrum der aktiven Bereiche für alle aktiven Bereiche übereinstimmt. Die aktiven Flächen können auch eine kreisförmige Form aufweisen und konzentrisch in vertikaler Richtung zu einer Oberfläche der aktiven Flächen angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schichtenstapel 10 bis 50 Sequenzen aus einer Kunststoffschicht und einer elektrisch leitfähigen Schicht. Der elektrostriktive Effekt nimmt proportional zur Anzahl der Schichten zu, die aktives Material umfassen. Die Anzahl der 10 - 50 Schichten ergibt einen elektrostriktiven Gesamteffekt, mit dem eine Komponente signifikant betätigt und ein Druck auf den Schichtenstapel mit verbesserter Genauigkeit erfasst werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform besteht die Grundplatte aus dem festen Kunststoffmaterial, das auch zur Anfertigung der Fixationsbereiche verwendet wird. Die Verwendung des gleichen Materials wie bei den Fixierbereichen in den Kunststoffschichten erleichtert den Produktionsprozess und ermöglicht es, den Schichtablagerungsprozess nach der Anfertigung der Grundplatte ohne Unterbrechung fortzusetzen. In einer weiteren Ausführungsform bilden 1 bis 5 übereinander aufgebrachte separate Schichten die Grundplatte. Im Falle des 3D-Drucks kann die Dicke der Basisschicht durch den Druck von 1 - 5 Schichten des gleichen Materials erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform, der Kunststoffschicht, umspannen die ersten und zweiten Fixationsbereiche seitlich vollständig die aktive Fläche. Hier geben die ersten und zweiten Befestigungsbereiche dem Schichtenstapel von allen Seiten mechanische Stabilität, insbesondere dem aktiven Bereich bei Dickenänderungen durch Anlegen von Spannung oder äußeren mechanischen Kräften.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Schichtenstapel durch eine festen obere Abdeckung auf einer der Grundplatte gegenüberliegenden Seite abgedeckt. Die feste obere Abdeckung kann das haptische Gefühl der elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung anpassen, indem sie von einem Benutzer berührt wird, wenn die elektroaktive Polymerwandlervorrichtung als Sensorvorrichtung verwendet wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird zumindest der Schichtenstapel, vorzugsweise auch die Grundplatte, durch dreidimensionale Drucktechnik oder durch schichtweise Spritzgusstechnik hergestellt. Die dreidimensionale (3D) Drucktechnologie ist eine ausgezeichnete Lösung, um viele stabile Schichten mit guter Aufschichtgenauigkeit aufzuschichten. Der 3D-Druck basiert auf einer ähnlichen Anzahl von Schichten, wie sie für die Herstellung der elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erforderlich sind. 3D-Druck und Schicht-für-Schicht-Spritzgießen sind Technologien, die geeignet sind, einen Schichtenstapel bereitzustellen, der in der Mitte, in der die aktiven Bereiche angeordnet sind, flexibel ist, der seine Dicke durch angelegte Spannung oder angewandte äußere mechanische Kraft ändert, und der an den Befestigungsbereichen stabil ist, um zuverlässig einen elektrischen Kontakt zu den Elektroden herzustellen. Alternative Technologien wie Ablation, Fräsen, Sputtern, Verdampfen, Rakel-Druck oder Zentrifugalschichtabscheidung sind nicht geeignet, um eine so große Menge an elektroaktiven Polymerwandlern herzustellen, wie sie in der Massenproduktion benötigt werden. Die ungeeigneten Technologien erfordern einen enormen Zeit- und Arbeitsaufwand für die Herstellung einer elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung, was zu nicht akzeptablen Produktionskosten führt. Der 3D-Druck oder das schichtweise Spritzgießen eignen sich sehr gut für die Massenproduktion der elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Mit diesen Technologien ist es möglich, die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung als Ein-/Ausgabevorrichtung in die Struktur des Armaturenbretts einzubetten, während die Struktur oder die Oberfläche des Armaturenbretts hergestellt wird, ohne einen späteren Montageprozess einer separaten elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform wird die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung als Stellgliedvorrichtung und/oder oder als Sensorvorrichtung verwendet, die ferner eine Steuereinheit umfasst, die mit den elektrisch leitfähigen Schichten verbunden ist. Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung kann als Stellglied betrieben werden, wenn eine geeignete Spannung angelegt wird, um die Schichtdicke der aktiven Bereiche über den elektrostriktiven Effekt zu verringern oder zu erhöhen, wobei sogenannte elektrostriktive Kräfte das dielektrische elastische Polymermaterial der aktiven Fläche zusammendrücken. Typische Spannungen, die an die aktive Fläche angelegt werden müssen, liegen zwischen 100V und 2000V. Bei einer ausreichenden Anzahl von Kunststoffschichten innerhalb des Schichtenstapels kann eine Dickenänderung von ca. 10% erreicht werden, um ein mit dem Schichtenstapel verbundenes Bauteil zu betätigen. Die Vorrichtung kann auch in einem Abtastmodus verwendet werden, bei dem eine konstante Spannung durch eine von der Steuereinheit gesteuerte Stromversorgung an die aktiven Bereiche der elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung angelegt werden kann und eine Änderung einer angelegten Standardspannung erfasst wird, die durch Drücken auf den Stapel von Schichten hervorgerufen wird, beispielsweise durch einen Finger, der die Oberseite des Stapelstapels berührt. Die Standardspannung kann durch ein Netzteil über das Steuergerät angelegt werden, das auch die induzierte Spannungsänderung aufgrund eines angelegten Drucks auf den Schichtenstapel analysiert. Die erfasste Spannungsänderung kann als Auslösesignal verwendet werden, um eine bestimmte Reaktion oder eine nachfolgende Aktion einer anderen Komponente einzuleiten. Das Steuergerät kann als Reaktion auf die erfasste Spannungsänderung folgende Aktionen auslösen.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Fahrzeug, das mindestens eine der elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, die als Betätigungsvorrichtung und/oder oder als Sensorvorrichtung verwendet wird.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung einer elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend die Schritte von

- Bereitstellung einer Grundplatte für einen Stapel von mehreren Schichten, die auf der Grundplatte angefertigt werden sollen,
- Anfertigung des Stapels, umfassend eine alternierende Folge von Kunststoffschichten und elektrisch leitfähigen Schichten darauf durch dreidimensionale Drucktechnik oder durch schichtweise Spritzgusstechnik,

Daher bietet das Verfahren eine elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung als kompakte und zuverlässige Ein-/Ausgabevorrichtung, die leicht herzustellen ist und von den Anwendern als Mensch-Maschine-Schnittstelle geschätzt wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird auch die Grundplatte durch dreidimensionale Drucktechnik oder durch schichtweise Spritzgusstechnik hergestellt.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betreiben einer elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als kombinierter Stellglied und Sensorvorrichtung mit guter haptischer Rückmeldung in einem Klickvorgang als Schalter, umfassend die Schritte von

- Anlegen einer Gegenspannung an die elektrisch leitfähigen Schichten durch ein Steuergerät, um eine Dickenreduzierung der aktiven Fläche der Kunststoffschichten zu verhindern, wenn man beginnt, eine äußere mechanische Kraft auf die elektroaktiven Polymerwandlervorrichtungen auszuüben, bis ein gemeinsamer Klickpunkt erreicht ist, und
- Umkehrung der angelegten Spannung durch das Steuergerät, nachdem der gemeinsame Klickpunkt passiert wurde, um den Klickvorgang zu unterstützen.

Eine Gegenspannung bezeichnet die an die erste und zweite Elektrode angelegte Spannung mit einer Polarität, die geeignet ist, einen elektrostriktiven Effekt zu verhindern. Daher muss der Außendruck einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, um eine geringere Dicke des Schichtenstapels zu erreichen, was zu einer Änderung der zu messenden Spannung führt. Die fühlbare mechanische Widerstandsfähigkeit gegen den aufgebrachten Druck ist zunächst hoch und nimmt nach dem Klickpunkt ab, was eine hervorragende haptische Rückmeldung an den Benutzer darstellt. Das mechanische/optische Klicken des resultierenden Schaltgerätes wird von den Kunden geschätzt und die haptische Rückmeldung ist ein wichtiges Prinzip guter HMI-Designs, das durch die Betriebsweise nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht wird. Dieser Effekt ist allein durch die Materialeigenschaften der Kunststoffschichten schwer zu erreichen.
Die folgenden Zeichnungen zeigen Aspekte der Erfindung zum besseren Verständnis der Erfindung im Zusammenhang mit einigen exemplarischen Darstellungen, worin

: zeigt eine schematische Seitenansicht des Schichtenstapels der elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
zeigt eine schematische Draufsicht auf die gestapelten aktiven Flächen der Kunststofflagen;
zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der Schichtenfolge der ersten Elektrode / Kunststoffschicht / zweiten Elektrode;
zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Schichtenfolge der ersten Elektrode / Kunststoffschicht / zweiten Elektrode;
5 zeigt eine Ausführungsform eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung,
zeigt ein Verfahren zur Herstellung der elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und
zeigt ein Verfahren zum Betreiben der elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht des Schichtenstapels 10 der elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, die einen Stapel 10 aus mehreren Schichten umfasst, die auf einer Grundplatte 2 aufgetragen sind. Die mehreren mehr als n Schichten sind auf der rechten Seite mit den Zahlen (1), (2), (3) gekennzeichnet.... (n),... Der Stapel von Schichten kann 10 bis 50 Sequenzen der Kunststoffschicht 3 und der elektrisch leitfähigen Schicht 4 umfassen. Der Stapel 10 umfasst eine alternierende Folge von Kunststoffschichten 3 und elektrisch leitfähigen Schichten 4 übereinander. Die Kunststoffschichten 3 umfassen jeweils eine aktive Fläche 33 aus einem elastischen Polymer mit elektrostriktiver Wirkung (grau schattierte Flächen), die seitlich angrenzend an eine erste und eine zweite Befestigungsfläche 31, 32 aus festem Kunststoffmaterial in direktem Kontakt mit der aktiven Fläche 33 angeordnet ist. Die elektrisch leitfähigen Schichten 4 sind in einer abwechselnden Folge von ersten und zweiten Elektroden 41, 42 angeordnet, um eine Spannung zwischen den ersten und zweiten Elektroden 41, 42 an die aktiven Bereiche 33 anzulegen, um die elektrostriktive Wirkung des elastischen Polymers zu induzieren oder zu erfassen, wobei die erste Elektrode 41 zumindest teilweise einen ersten Fixierbereich 31 des Fixierbereichs und den aktiven Bereich 33 der angrenzenden Kunststoffschichten 3 und die zweite Elektrode 42 zumindest teilweise einen zweiten Fixierbereich 32 des Fixierbereichs und den aktiven Bereich 33 der angrenzenden Kunststoffschichten abdeckt.
Hier wird eine erste Elektrode 41 auf die Grundplatte 2 aufgebracht, gefolgt von einer Kunststoffschicht 3 mit einer zweiten Elektrode 42 auf der Kunststoffschicht 3, gefolgt von der nächsten Kunststoffschicht 3 auf der zweiten Elektrode 42 und so weiter, bis eine zweite Elektrodenschicht 42 als letzte Schicht des Schichtenstapels 10 aufgetragen ist. Die Reihenfolge der Schichten definiert eine vertikale Richtung des Stapels 10 von Schichten senkrecht zur Grundplatte 2, hier die Oberfläche der Grundplatte 2, auf der der Stapel 10 aufgetragen wird. Die seitliche Anordnung der Bereiche 31, 32, 33 innerhalb einer Schicht 3 bezeichnet Bereiche, die in einer Richtung parallel zur Oberfläche der Grundplatte 2 nebeneinander liegen, wobei der Stapel 10 darauf abgelegt wird.
Die ersten Elektroden 41 sind parallel zu einer ersten Polarität einer Stromversorgung 20 geschaltet, während die zweiten Elektroden 42 parallel zu einer zweiten Polarität der Stromversorgung 20 durch getrennte leitende Stifte 5 verbunden sind, die sich durch den Stapel von Schichten 10 erstrecken, wobei sich die linke durch die ersten Kontaktflächen 411 und nicht durch die zweiten Kontaktflächen 421 und die rechte durch die zweiten Kontaktflächen 421 und nicht durch die ersten Kontaktflächen 411 erstreckt. Diese einfache Kontaktierung wird ermöglicht durch erste Kontaktierungsbereiche 411 der ersten Elektroden 41, die die ersten Fixierungsbereiche 31 teilweise abdecken, und die zweiten Elektroden 42 umfassen zweite Kontaktierungsbereiche 421, die die zweiten Fixierungsbereiche 32 zumindest teilweise abdecken, wobei, wenn sie auf die Grundplatte 2 projiziert werden, die ersten Kontaktierungsbereiche 411 die zweiten Kontaktierungsbereiche 421 nicht oder nur teilweise abdecken und umgekehrt. Darüber hinaus nimmt die Größe der aktiven Flächen 33 von Schicht zu Schicht ab, beginnend mit der größten Größe für die Kunststoffschicht 3 auf der Basisplatte 2.
Die Grundplatte 2 kann aus dem festen Kunststoffmaterial hergestellt werden, das auch zur Anfertigung der Befestigungsbereiche 31, 32, vorzugsweise 1 bis 5 übereinander aufgetragene separate Schichten, die die Grundplatte bilden. In anderen Ausführungsformen kann die Grundplatte aus anderen nichtleitenden Materialien hergestellt sein, die eine ausreichende ebene und glatte (nicht raue) Oberfläche bieten, die geeignet ist, den Stapel von Schichten darauf abzuscheiden. Der Schichtenstapel 10 kann durch eine festen obere Abdeckung 6 auf einer der Grundplatte 2 gegenüberliegenden Seite abgedeckt sein. Die festen obere Abdeckung 6 kann aus Hartkunststoff bestehen, der an der Oberseite der Baugruppe angebracht werden kann und ein gewünschtes haptisches Gefühl vermittelt.
Der Stapel der Schichten 10, vorzugsweise auch die Grundplatte 2, kann durch dreidimensionale Drucktechnik oder durch schichtweise Spritzgusstechnik hergestellt werden. Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung 1 kann als Stellgliedvorrichtung und/oder oder als Sensorvorrichtung verwendet werden, die ferner eine Steuereinheit 30 umfasst, die mit den elektrisch leitfähigen Schichten 4 verbunden ist.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die gestapelten aktiven Flächen 33 der Kunststofflagen 3. Zur besseren Übersicht werden nur die aktiven Bereiche 33 der Kunststoffschichten 3 dargestellt. Hier nimmt die Größe der aktiven Flächen 33 von Schicht zu Schicht ab, beginnend mit der größten Größe für die Kunststoffschicht 3 auf der Basisplatte 2. Die aktiven Flächen 33 sind symmetrisch zu der darunter liegenden aktiven Fläche 33 angeordnet, wobei ein Zentrum 331 der aktiven Flächen 33 mit allen aktiven Flächen 33 übereinstimmt. Die aktiven Flächen 33 haben eine kreisförmige Form und sind konzentrisch in vertikaler Richtung zu einer Oberfläche der aktiven Flächen 33 angeordnet.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform der Schichtenfolge der ersten Elektrode 41 / Kunststoffschicht 3 / zweiten Elektrode 42. In der Kunststoffschicht 3 umschließen die ersten und zweiten Befestigungsbereiche 31, 32 seitlich den aktiven Bereich 33 in dieser Ausführungsform vollständig. Die dargestellte Schichtstruktur entspricht dem in dargestellten Stapel von Schichten 10. Hier haben die ersten und zweiten Elektroden 41, 42 eine glatte kreisförmige Form in Querrichtung ohne Kanten zumindest in dem Bereich, der die aktiven Bereiche der Kunststoffschichten 3 in vertikaler Richtung zu einer Oberfläche der ersten und zweiten Elektroden 41, 42 abdeckt, wobei die Form der Elektroden 41, 42 durch tangentiale Leitungen ergänzt wird, die jede der Elektroden 41, 42 in nur einem Punkt berühren. Die Bereiche der Elektroden 41, 42 außerhalb des aktiven Bereichs 33 (die den aktiven Bereich 33 nicht abdecken) sind die ersten und zweiten Kontaktbereiche 411, 421, in denen der vertikale Stift 5 positioniert ist.
4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Schichtenfolge der ersten Elektrode 41 / Kunststoffschicht 3 / zweiten Elektrode. Hier umfasst die Kunststoffschicht 3 eine aktive Fläche 33, die seitlich angrenzend an die Befestigungsfläche 31, 32 nur auf einer Seite (rechte Seite) der aktiven Fläche 33 vorgesehen ist. Auch hier haben die ersten und zweiten Elektroden 41, 42 eine glatte kreisförmige Form in Querrichtung ohne Kanten zumindest in dem Bereich, der die aktiven Bereiche 33 der Kunststoffschichten 3 in vertikaler Richtung zu einer Oberfläche der ersten und zweiten Elektroden 41, 42 abdeckt, wobei die Form der Elektroden 41, 42 durch tangentiale Leitungen ergänzt wird, die jede der Elektroden 41, 42 in nur einem Punkt berühren. Die Bereiche der Elektroden 41, 42 außerhalb des aktiven Bereichs 33 (die den aktiven Bereich 33 nicht abdecken) sind die ersten und zweiten Kontaktbereiche 411, 421, in denen der vertikale Stift 5 positioniert ist. Die ersten und zweiten Kontaktflächen sind leicht gegeneinander verschoben, um im Wesentlichen eine Abdeckung einer der Kontaktflächen 411, die einer Elektrode 41 zugeordnet ist, durch die andere Kontaktfläche 421, die der anderen Elektrode 42 zugeordnet ist, zu vermeiden. Wie aus 4 ersichtlich ist, kann die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung 1 mit kleineren Seitengrößen hergestellt werden als die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung 1 aus 3. Die mechanische Stabilität der aktiven Fläche und damit der gesamten elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung 1 aus 3 ist jedoch größer als bei der elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung 1 aus 4.
5 zeigt eine Ausführungsform eines Fahrzeugs 50, das mindestens eine elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, die als Stellgliedvorrichtung und/oder oder als Sensorvorrichtung verwendet wird. Das Fahrzeug 50 kann ein motorisiertes oder nicht motorisiertes Fahrzeug sein. Es kann sich um ein Zweirad-, Dreiräder-, Vierradfahrzeug oder ein Vielzahl von Rädern rad umfassendes Fahrzeug 50 handeln. Das Fahrzeug 50 kann zum Transport von Personen und/oder Gegenständen verwendet werden. Das Fahrzeug 50 kann von einem Fahrer oder einem autonomen Fahrzeug gefahren werden.
6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung der elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend die Schritte des Bereitstellens 110 einer Grundplatte 2 für einen Stapel 10 aus mehreren Schichten, die auf der Grundplatte 2 anzufertigen sind, und des Anfertigens 120 des Stapels 10, umfassend eine alternierende Folge von Kunststoffschichten 3 und elektrisch leitfähigen Schichten 4 darauf durch dreidimensionale Drucktechnik oder durch Schicht-für-Schicht-Spritzgusstechnik, wobei die Kunststoffschichten 3 jeweils einen aktiven Bereich 33 aus einem elastischen Polymer umfassen, das einen elektrostriktiven Effekt bereitstellt, der seitlich angrenzend zu mindestens einem Fixierungsbereich 31, 32 aus festem Kunststoffmaterial in direktem Kontakt mit dem aktiven Bereich 33angeordnet ist, , wobei die elektrisch leitfähigen Schichten 4 in einer abwechselnden Folge von ersten und zweiten Elektroden 41, 42 angeordnet sind, um eine Spannung zwischen ersten und zweiten Elektroden 41, 42 an die aktiven Bereiche 33 anzulegen, um die elektrostriktive Wirkung des elastischen Polymers zu induzieren oder zu erfassen, und wobei die erste Elektrode 41 zumindest teilweise einen ersten Fixierbereich 31 des Fixierbereichs und den aktiven Bereich 33 der angrenzenden Kunststoffschichten 3 und die zweite Elektrode 42 zumindest teilweise einen zweiten Fixierbereich 32 des Fixierbereichs und den aktiven Bereich 33 der angrenzenden Kunststoffschichten abdeckt. Auch hier wird die Grundplatte 10 durch dreidimensionale Drucktechnik oder durch schichtweise Spritzgusstechnik hergestellt.
7 zeigt ein Verfahren zum Betreiben der elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung als kombinierter Aktuator und Sensorvorrichtung mit guter haptischer Rückmeldung in einem Klickvorgang als Schalter, umfassend die Schritte des Anlegens 210 einer Gegenspannung an die elektrisch leitfähigen Schichten 4 durch eine Steuereinheit 30, um eine Dickenreduzierung der aktiven Fläche 33 der Kunststoffschichten 3 zu behindern, wenn man beginnt, eine externe mechanische Kraft auf die elektroaktiven Polymerwandlervorrichtungen 1 auszuüben, bis ein gemeinsamer Klickpunkt erreicht ist, und des Umkehrens der angelegten Spannung durch die Steuereinheit 30, nachdem der gemeinsame Klickpunkt passiert ist, um den Klickvorgang zu unterstützen.
Die in den Ansprüchen offenbarten Merkmale, die Spezifikation und die Zeichnungen können für verschiedene Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung wesentlich sein, sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander.
Bezugszeichenliste

1: elektroaktives Polymer-Wandlergerät
2: Grundplatte
3: Kunststoffschichten
31: Fixationsbereich, erste Fixationsbereiche
32: Fixationsbereich, zweite Fixationsbereiche
33: Aktiver Bereich
331: Zentrum der aktiven Bereich
4: elektrisch leitfähige Schichten
41: erste Elektroden
42: zweite Elektroden
411: Erste Kontaktflächen
421: Sekunden Kontaktflächen
5: leitfähiger Pin oder über
6: feste obere Abdeckung
10: Schichtenstapel
20: Netzteile
30: Steuergerät
50: Fahrzeuge
100A: Verfahren zur Herstellung einer elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung
110: Bereitstellung einer Grundplatte
120: Anfertigung des Stapels aus mehreren Schichten auf der Basisplatte
200: Verfahren zum Betreiben einer elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung
210: Anlegen einer Gegenspannung an die elektrisch leitfähigen Schichten
220: Umkehrung der angelegten Spannung

Claims

Eine elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1), die einen Stapel (10) aus mehreren Schichten umfasst, die auf einer Grundplatte (2) aufgetragen sind, wobei der Stapel (10) eine abwechselnde Folge von Kunststoffschichten (3) und elektrisch leitfähigen Schichten (4) aufeinander umfasst, wobei die Kunststoffschichten (3) jeweils eine aktive Fläche (33) aus einem elastischen Polymer mit elektrostriktiver Wirkung umfassen, die seitlich angrenzend an mindestens eine Fixierfläche (31, 32) aus festem Kunststoffmaterial in direktem Kontakt mit der aktiven Fläche (33) angeordnet ist, wobei die elektrisch leitfähigen Schichten (4) in einer abwechselnden Folge von ersten und zweiten Elektroden (41, 42) angeordnet sind, um eine Spannung zwischen ersten und zweiten Elektroden (41, 42) an die aktiven Bereiche (33) anzulegen, um die elektrostriktive Wirkung des elastischen Polymers zu induzieren oder zu erfassen, und wobei die erste Elektrode (41) zumindest teilweise einen ersten Fixierungsbereich (31) des Fixierungsbereichs und den aktiven Bereich (33) der angrenzenden Kunststoffschichten (3) abdeckt und die zweite Elektrode (42) zumindest teilweise einen zweiten Fixierungsbereich (32) des Fixierungsbereichs und den aktiven Bereich (33) der angrenzenden Kunststoffschichten abdeckt.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden (41) parallel geschaltet sind, um mit einer ersten Polarität einer Stromversorgung (20) verbunden zu werden, während die zweiten Elektroden (42) parallel geschaltet sind, um mit einer zweiten Polarität der Stromversorgung (20) verbunden zu werden.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Elektroden (41) erste Kontaktbereiche (411) umfassen, die die ersten Fixierungsbereiche (31) zumindest teilweise abdecken, und die zweiten Elektroden (42) zweite Kontaktbereiche (421) umfassen, die die zweiten Fixierungsbereiche (32) zumindest teilweise abdecken, wobei, wenn sie auf die Grundplatte (2) projiziert werden, die ersten Kontaktbereiche (411) zumindest die zweiten Kontaktbereiche (421) nicht vollständig abdecken und umgekehrt.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelschaltung der ersten Elektroden und auch der zweiten Elektroden (41, 42) durch mindestens zwei getrennte leitende Stifte oder Durchkontaktierungen (5) hergestellt wird, die sich durch den Stapel von Schichten (10) erstrecken, von denen sich mindestens eine durch die ersten Kontaktbereiche (411) und nicht die zweiten Kontaktbereiche (421) erstreckt und von denen sich mindestens eine durch die zweiten Kontaktbereiche (421) und nicht die ersten Kontaktbereiche (411) erstreckt.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierbereich (31, 32) getrennte erste und zweite Fixierbereiche (31, 32) umfasst, wobei der aktive Bereich (33) jeder Kunststoffschicht (3) seitlich zwischen ersten und zweiten Fixierbereichen (31, 32) in direktem Kontakt mit dem aktiven Bereich (33) angeordnet ist.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Schichten (4) zumindest in dem die aktiven Bereiche der Kunststoffschichten (3) abdeckenden Bereich eine glatte Form in Querrichtung ohne Kanten aufweisen, vorzugsweise sind die elektrisch leitfähigen Schichten (4) kreisförmige Schichten, vertikaler Richtung zu einer Oberfläche der leitfähigen Schichten (4) gesehen.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der aktiven Flächen (33) von Schicht zu Schicht abnimmt, beginnend mit der größten Größe für die Kunststoffschicht (3) auf der Oberseite der Grundplatte (2).
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Flächen (33) symmetrisch zu der darunter liegenden aktiven Fläche (33) angeordnet sind, wobei ein Zentrum (331) der aktiven Flächen (33) mit allen aktiven Flächen (33) übereinstimmt.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Bereiche (33) eine kreisförmige Form aufweisen und konzentrisch in vertikaler Richtung zu einer Oberfläche der aktiven Bereiche (33) angeordnet sind.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel von Schichten 10 bis 50 Sequenzen einer Kunststoffschicht (3) und einer elektrisch leitfähigen Schicht (4) umfasst.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) aus dem festen Kunststoffmaterial hergestellt ist, das auch zur Anfertigung der Fixierungsbereiche (31, 32) verwendet wird, vorzugsweise wird die Grundplatte durch 1 bis 5 separate Schichten gebildet, die übereinander aufgebracht sind.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kunststoffschicht (3) der erste und zweite Befestigungsbereich (31, 32) seitlich den aktiven Bereich (33) vollständig umspannen.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtenstapel (10) durch eine festen obere Abdeckung (6) auf einer der Grundplatte (2) gegenüberliegenden Seite abgedeckt ist.
Die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Schichtenstapel (10), vorzugsweise auch die Grundplatte (2), durch dreidimensionale Drucktechnik oder durch schichtweise Spritzgusstechnik angefertigt ist.
Elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektroaktive Polymer-Wandlervorrichtung (1) als Stellgliedvorrichtung und/oder oder als Sensorvorrichtung verwendet wird, ferner umfassend eine Steuereinheit (30), die mit den elektrisch leitfähigen Schichten (4) verbunden ist.
Fahrzeug (50), umfassend mindestens eine der elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtungen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die als Stellgliedvorrichtung und/oder oder als Sensorvorrichtung verwendet werden.
Verfahren (100) zur Herstellung einer elektroaktiven Polymerwandlervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-16, umfassend die Schritte von - Bereitstellen (110) einer Grundplatte (2) für einen Stapel (10) aus mehreren Schichten, der auf der Grundplatte (2) anfertigen werden soll, - Anfertigen (120) des Stapels (10), der eine abwechselnde Folge von Kunststoffschichten (3) und elektrisch leitfähigen Schichten (4) auf jeder Schicht durch dreidimensionale Drucktechnik oder durch schichtweise Spritzgusstechnik umfasst, wobei die Kunststoffschichten (3) jeweils eine aktive Fläche (33) aus einem elastischen Polymer mit elektrostriktiver Wirkung umfassen, die seitlich angrenzend an mindestens eine Fixierfläche (31, 32) aus festem Kunststoffmaterial in direktem Kontakt mit der aktiven Fläche (33) angeordnet ist, wobei die elektrisch leitfähigen Schichten (4) in einer abwechselnden Folge von ersten und zweiten Elektroden (41, 42) angeordnet sind, um eine Spannung zwischen ersten und zweiten Elektroden (41, 42) an die aktiven Bereiche (33) anzulegen, um die elektrostriktive Wirkung des elastischen Polymers zu induzieren oder zu erfassen, und wobei die erste Elektrode (41) zumindest teilweise einen ersten Fixierungsbereich (31) des Fixierungsbereichs und den aktiven Bereich (33) der angrenzenden Kunststoffschichten (3) abdeckt und die zweite Elektrode (42) zumindest teilweise einen zweiten Fixierungsbereich (32) des Fixierungsbereichs und den aktiven Bereich (33) der angrenzenden Kunststoffschichten abdeckt.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem auch die Grundplatte (10) durch dreidimensionale Drucktechnik oder durch schichtweise Spritzgusstechnik hergestellt wird.
Verfahren (200) zum Betreiben einer elektroaktiven Polymer-Wandlervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-16 als kombinierter Stellglied und Sensorvorrichtung mit guter haptischer Rückmeldung in einem Klickvorgang als Schalter, umfassend die Schritte von - Anlegen (210) einer Gegenspannung an die elektrisch leitfähigen Schichten (4) durch eine Steuereinheit (30), um eine Dickenreduzierung der aktiven Fläche (33) der Kunststoffschichten (3) zu verhindern, wenn begonnen wird, eine äußere mechanische Kraft auf die elektroaktiven Polymerwandlervorrichtungen (1) auszuüben, bis ein gemeinsamer Klickpunkt erreicht ist, und - Umkehren (220) der angelegten Spannung durch die Steuereinheit (30), nachdem der gemeinsame Klickpunkt passiert wurde, um den Klickvorgang zu unterstützen.