PI Ceramic: Piezotechnologie
Gegründet 1992 als Tochter von Physik Instrumente (PI) Firmensitz in Lederhose, Thüringen 200 Mitarbeiter
Physik Instrumente (PI): Piezo Nano Positioning
Gegründet 1977, Ursprünge in den 60‘er Firmensitz in Karlsruhe >700 Mitarbeiter weltweit, davon >330 in KarlsruheMarktführer im Bereich Nano- und Mikropositionierung
PI Ceramic Produktportfolio Piezokeramische Materialien
• Harte Materialien für dynamische und Leistungsanwendungen
• Weiche Materialien, hohe d-konstanten und elektro-mechanische Kopplung
• Bleifreie Werkstoffe
Piezokeramische Komponenten
Scheiben, Platten, Ringe, Rohre, beliebige Formen
Piezoaktoren
PICMA® Multilayer Translatoren und Biegeelemente
PICA Stapel-Aktoren und Schermodule
Ultraschallwandler / Transducer
DuraAct Patch Transducer
Aktor- und Sensor-Elemente
Aktor- und Sensor-Subsysteme
Komplexe mehrachsige Positionier-systeme inkl. Elektronik und Software
Einzigartige vertikale Integration
Kunde
Anwendung
Der Piezoeffekt
Direkter Piezoeffekt:Mechanische Krafteinwirkung auf das Piezoelement führt zu einer messbaren Ladungsverschiebung
Bandbreite von mehreren Kilohertz Sensitiv für sub-milliNewton Kraftänderung Als Sensor für Kraft, Druck, Beschleunigung Für Schwingungsmessung, Structural Health Monitoring, Adaptronik
Der Piezoeffekt
Inverser Piezoeffekt:Mit dem Anlegen eines elektrischen Feldes dehnt sich der piezokeramische Aktor aus
SchnellAnsprechzeiten von wenigen MikrosekundenEinschwingzeiten auf Nanometer-Genauigkeit von wenigen
Millisekunden (mit PI Steuerung)Schwingungsfrequenzen bis zu mehreren Kilohertz
HochauflösendNanometer PositionsauflösungLinearität von <0,1% der Schrittweite (mit PI Steuerung)
Für Schwingungs- und Krafterzeugung sowie für die Präzisionsstelltechnik (Nanopositionierung)
Fertigung im Griff
Alle Prozessschritte im Haus, direkte Einflussnahme auf die Fertigungsparameter für schnelles Prototyping
Cofiring-Technologie für PICMA® Multilayer-Aktoren
Siebdruck oder Sputterverfahren für die elektrische Kontaktierung
Automatisierte Fertigung für mittlere und Großserien
Hohe Anforderungen an Dynamik, Zuverlässigkeit und Flexibilität: Märkte für PIC
Pumpen und Ventile
Medizingeräte
Halbleiterindustrie
Präzisionsbearbeitung
Schwingungsisolierung
Mikroskopie, Biotechnologie
Sensorik
Aktive Strukturen, Adaptronik
Photonik, Telekommunikation
•••
Die Anfänge der Zusammenarbeit DLR und PI Ceramicca. 1994 ff.
Aktive Streben mit integrierten PICA™-StapelaktorenGeplante Anwendung: Triebwerksaufhängung Turboprop
DuraAct™ Technologie
Piezokeramik- Ideale Energiewandlung ohne bewegte Teile
ABER
Keramik ist spröde und empfindlich
schwierige Verarbeitung im industriellen Maßstab
Lösung:
Einbettung der Piezokeramik mit duktilem Polymerwerkstoff
Schutz der Keramik
kompakte, gut handhabbare Bauteile
große passive Verformungen der Keramik möglich
hohe Lebensdauer
Integration weiterer funktionaler Komponenten möglich
DuraAct™ Technologie
Bulk- und Multilayer-Piezokeramik
Piezokomponenten & Aktoren (PICMA®)
Patentierte DuraAct™ Aufbau und Verbindungstechnologie
Hohe Flexibilität für kundenspezifische Lösungen und Subsysteme
extrem robust, biegbar und zuverlässig
Injektions- und Autoklavprozeßwerden geregelt und überwacht
250 g
DuraAct-Patch-Aktoren
Strukturdämpfung Konturformung (Contour Shaping) Strukturüberwachung (Structural Health Monitoring) Elektrische Energieerzeugung (Energy Harvesting)
DuraAct-Patch-Aktoren
d31 (Transversal) –Aktoren P-876 Serie
Patentierte Lösung (DLR) aktive Keramikdicken(0,1…0,5 mm) Verschiedene Ansteuerspannungen und Kräfte Einsatztemperaturen -20 °C … +150°C Sondergeometrien / -aufbauten für Serienapplikationen
realisierbar Typische Anwendungen in Schwingungsdämpfung,
Geräuschminimierung, Struktur-Schadensüberwachung, autarke Energieerzeugung, etc.
Neue Flächenwandler, gemeinsam entwickelt am DLR, bei Invent und PI (aktuelle PI-Presse-Info 09/2013)
DuraAct Power: Kompositwandler mit Multilayer-Keramik nutzt den effizienten d33-Effekt
PI Ceramic stellt die jüngste Entwicklung aus dem Bereich der Piezokomposite vor: P-878 DuraAct Power. Der Flächenwandler verwendet eine Betriebsspannung von nur -20 bis 120 V und ist damit auf dem Weltmarkt einzigartig.
Wie alle DuraAct Wandler kann der P-878 als Aktor, Sensor oder für Energy Harvesting eingesetzt werden. Die aktive Schicht des Flächenwandlers besteht aus einem Multilayer-Piezoelement, das nach einem patentierten Verfahren in
faserverstärkten Kunststoff eingebettet ist. Bei der Auslenkung nutzt der DuraAct Power den hocheffizienten d33-Effekt. Die Herstellung der Komposite erfolgt durch blasenfreies
Injektionsverfahren. Die Polymerummantelung dient gleichzeitig als elektrische Isolierung und als mechanische Vorspannung, so dass der P-878 biegsam ist.
d33-Effekt: Was steckt im DuraAct Power?
Bisherige vollkeramische Wandler erfordern hohe Ansteuerspannungen von 250 bis zu 1000 V. Sie nutzen die laterale Kontraktion des Piezoelements beim Anlegen einer elektrischen Spannung, den sogenannten Transversal- oder d31-Effekt.
Die Multilayer-Flächenwandler nutzen dagegen den Longitudinal- oder d33-Effekt, bei dem die Auslenkung parallel zum elektrischen Feld E und der Polarisationsrichtung des Piezoaktors erfolgt.
Die piezoelektrischen Ladungskoeffizienten d33 für die longitudinale Auslenkung sind deutlich höher als für die transversale Auslenkung, die erreichbaren Auslenkungen sind dementsprechend größer.
DuraAct Power
DuraAct PowerKonfigurationen in Vorbereitung
DuraAct33 ist ein neues Produkt, das es bisher nicht auf dem Markt gibt
Kein konkurrierender Flächenaktuator kann den d33-Effekt bei diesen geringen Spannungen nutzen
DuraAct33 und DuraAct31 sind zum großen Teil komplementäre Produkte die sich hinsichtlich ihres Eigenschaftsprofils ergänzen
DuraAct Power wird daher den Markt vergrößern und nicht nur den DuraAct31 substituieren
DuraAct 31 vs. DuraAct 33
DuraAct 31 DuraAct 33 (Power)
Performance + ++++Abmessungen +++ +Robustheit +++ +++Flexibilität +++ ++(Preis) +++ +
DuraAct Power in der Anwendung( “Leuchtturm“-Projekte )
Beispiel 2: Active Twist Blade (Projekt mit Eurocopter)
Beispiel 1: Adaptive Ausblaslippe für Hochauftriebssysteme (SFB 880)
Besuchen Sie uns in Lederhose
Frank Möller
PI Ceramic GmbHLindenstraße07589 Lederhose
Tel. +49 36604 882-0Fax +49 36604 [email protected]
© PI Ceramic 2013
Top Related