Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fraunhofer Forscher fertigen individuelles Gehäuse für Piezo-Aktoren mit selektivem Laserschmelzen

26.06.2012
Winzlinge brauchen Schutz. Das gilt auch für die immer mehr nachgefragten Piezo-Aktoren, denen ein widerstandsfähiges Gehäuse das Leben verlängern kann.

Bislang eignen sich für deren Herstellung großmaßstäbliche Fertigungstechnologien wie Spritzgießen aus wirtschaftlicher Sicht nicht.


Piezo-Stapelaktor, der in einem SLM-gefertigten monolithischen Gehäuse untergebracht ist.
Foto: Fraunhofer LBF.

Die Idee, additive Fertigungstechnologien für die Produktion einzusetzen, haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Zusammenarbeit mit dem Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der TU Darmstadt erfolgreich in die Tat umgesetzt.

Ihnen ist es gelungen, einen Piezo-Aktor mit Hilfe des selektiven Laserschmelzens (SLM) mit einem auf die Anwendung angepassten, individuellen Gehäuse zu versehen. Das Gehäuse kann in seinen mechanischen Eigenschaften sehr variabel gestaltet werden.

Ein dichtes Gehäuse verbessert die Zuverlässigkeit von Piezo-Aktoren, denn ohne Gehäuse oder anderen Schutz verringern Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Schmutz und Hitze die Lebensdauer. Bislang waren bei der Herstellung von Aktor-Gehäusen wegen der nötigen Vorspannung viele einzelne Teile erforderlich, was die Kosten in die Höhe trieb. Ziel der Darmstädter Forscher war es daher, das Aktor-Gehäuse als ein Bauteil zu fertigen. Sie nutzten dazu die Vorzüge des SLM, sehr frei in der Formgebung zu sein.

SLM ist eine kommerziell verfügbare und gut etablierte Fertigungstechnologie, die aus verschiedenen Metallpulvern feste Teile fertigt. Dabei wird das Metallpulver durch einen Laserstrahl auf seine Schmelztemperatur erhitzt. Durch die schichtweise Zugabe von Material lassen sich feste Teile direkt aus CAD-Daten erstellen, ohne dafür teilespezifische Werkzeuge anfertigen zu müssen.

Mit diesem Verfahren lässt sich ein Großteil des Aufwandes für Werkzeuge einsparen und die Herstellungskosten von komplexen Teilen in eher kleinen Stückzahlen spürbar senken. Als Aktor wählten die Forscher einen im Handel erhältlichen piezokeramischen Stapelaktor mit einer maximalen Blockierkraft von 2 kN und eine maximale Dehnung von 45 μm. Die Größe des Aktors beträgt 7 x 7 x 32 mm.

Direkte Herstellung des Gehäuses
Vor der größten Herausforderung standen die Darmstädter Forscher, als es darum ging, den Piezoaktor während der Herstellung des SLM-Gehäuses in dieses zu integrieren. Nur auf diese Weise konnte es gelingen, eine hermetische Ab-dichtung zu realisieren. Zu diesem Zweck unterbrachen die Wissenschaftler den Prozess des selektiven Laserschmelzens an einer bestimmten Höhe. In diesem Stadium integrierten sie den Aktor und setzten anschließend den SLM-Prozess fort. Mit dieser Vorgehensweise konnte der Aktor erstmalig vollständig mit einem, mit bestimmten physikalischen Eigenschaften ausgestatteten, Metallgehäuse umschlossen werden.

Während des Prozesses treten im Pulverbett Temperaturen von durchschnittlich 180°C auf. Der hieraus resultierende thermische Schrumpf des Gehäuses führt zu einer mechanischen Vorspannung des Aktors im Inneren, die sich vorteilhaft auf die Antriebsleistung und die Zuverlässigkeit auswirkt.

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.lbf.fraunhofer.de/schichtarbeit_gehaeuse-piezo-aktoren_selektives-laserschmelzen.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flüssiger Wasserstoff im freien Fall
05.12.2016 | Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)

nachricht IPH entwickelt Prüfstand für angetriebene Tragrollen
29.11.2016 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heimcomputer entdecken rekordverdächtiges Pulsar-Neutronenstern-System

08.12.2016 | Physik Astronomie

Siliziumsolarzelle des ISFH erzielt 25% Wirkungsgrad mit passivierenden POLO Kontakten

08.12.2016 | Energie und Elektrotechnik

Oberleitungs-LKW: Option für einen umweltverträglichen Güterverkehr?

08.12.2016 | Verkehr Logistik