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 HEIDENHAIN LIP 6000: genau, kompakt und zuverlässig
12.10.2017 | DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH

nachricht Prüfstände modernisiert: Fraunhofer LBF testet Bauteile in brennbaren Medien unter zyklischer Belastung
11.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Im Focus: Smart sensors for efficient processes

Material defects in end products can quickly result in failures in many areas of industry, and have a massive impact on the safe use of their products. This is why, in the field of quality assurance, intelligent, nondestructive sensor systems play a key role. They allow testing components and parts in a rapid and cost-efficient manner without destroying the actual product or changing its surface. Experts from the Fraunhofer IZFP in Saarbrücken will be presenting two exhibits at the Blechexpo in Stuttgart from 7–10 November 2017 that allow fast, reliable, and automated characterization of materials and detection of defects (Hall 5, Booth 5306).

When quality testing uses time-consuming destructive test methods, it can result in enormous costs due to damaging or destroying the products. And given that...

Im Focus: Cold molecules on collision course

Using a new cooling technique MPQ scientists succeed at observing collisions in a dense beam of cold and slow dipolar molecules.

How do chemical reactions proceed at extremely low temperatures? The answer requires the investigation of molecular samples that are cold, dense, and slow at...

Im Focus: Kalte Moleküle auf Kollisionskurs

Mit einer neuen Kühlmethode gelingt Wissenschaftlern am MPQ die Beobachtung von Stößen in einem dichten Strahl aus kalten und langsamen dipolaren Molekülen.

Wie verlaufen chemische Reaktionen bei extrem tiefen Temperaturen? Um diese Frage zu beantworten, benötigt man molekulare Proben, die gleichzeitig kalt, dicht...

Im Focus: Astronomen entdecken ungewöhnliche spindelförmige Galaxien

Galaxien als majestätische, rotierende Sternscheiben? Nicht bei den spindelförmigen Galaxien, die von Athanasia Tsatsi (Max-Planck-Institut für Astronomie) und ihren Kollegen untersucht wurden. Mit Hilfe der CALIFA-Umfrage fanden die Astronomen heraus, dass diese schlanken Galaxien, die sich um ihre Längsachse drehen, weitaus häufiger sind als bisher angenommen. Mit den neuen Daten konnten die Astronomen außerdem ein Modell dafür entwickeln, wie die spindelförmigen Galaxien aus einer speziellen Art von Verschmelzung zweier Spiralgalaxien entstehen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

Wenn die meisten Menschen an Galaxien denken, dürften sie an majestätische Spiralgalaxien wie die unserer Heimatgalaxie denken, der Milchstraße: Milliarden von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

bionection 2017 erstmals in Thüringen: Biotech-Spitzenforschung trifft in Jena auf Weltmarktführer

13.10.2017 | Veranstaltungen

Tagung „Energieeffiziente Abluftreinigung“ zeigt, wie man durch Luftreinhaltemaßnahmen profitieren kann

13.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle

16.10.2017 | Physik Astronomie

Was läuft schief beim Noonan-Syndrom? – Grundlagen der neuronalen Fehlfunktion entdeckt

16.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Gewebe mit Hilfe von Stammzellen regenerieren

16.10.2017 | Förderungen Preise