Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Integrierte Piezoaktoren und -sensoren beeinflussen Schwingungsverhalten von Gussteilen

20.03.2009
Durch eine gießtechnische Integration elektronischer und adaptronischer Funktionselemente bieten so genannte Casttronics im Gegensatz zu konventionellen Gussteilen erweiterte elektronische, sensorische oder aktorische Funktionalitäten.

„Beim Guss-Aktor bietet ein integrierter Piezoaktor die Möglichkeit, aktiv Schwingungen in die Bauteilstruktur einzukoppeln, somit kann das Schwingungsverhalten von Gussbauteilen aktiv beeinflusst werden“, erklärt Dr.-Ing. Tobias Melz, Leiter des Kompetenzcenter Mechatronik/Adaptronik des Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt.

Die Besonderheit dieser Technik ist, dass beim Guss-Aktor der Piezoaktor direkt in das Gehäuse aus Aluminium-Druckguss eingegossen wird. So ist der Aktor optimal in die Materialstruktur des Gehäuses eingebunden und erhält durch den Druckgussprozess die für aktorische Anwendungen erforderliche Vorspannung.

Die integrierte Elektronik ist vor Verschmutzung, Staub und Flüssigkeiten während der Fertigung und Montage sowie im betrieblichen Einsatz geschützt. „Durch die gießtechnische Integration der Funktionselemente entfallen zusätzliche Bearbeitungs- sowie Fügeprozesse und bieten Potenzial zur Kostenreduzierung in der Fertigung metallischer Bauteile mit integrierter Piezokeramik“, nennt Melz die Vorteile dieser.

Ansprechzeiten von wenigen Mikrosekunden realisierbar

Das technische Funktionsprinzip der Piezoaktorik basiert auf dem piezoelektrischen Effekt. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung verschieben elektrische Ladungen die Kristallstruktur der Piezokeramik, so dass eine aktive Verformung des piezoelektrischen Werkstoffes hervorgerufen wird. Dabei sind äußerst geringe Ansprechzeiten von wenigen Mikrosekunden realisierbar. In der Umkehrung dieses Effektes können piezoelektrische Werkstoffe durch mechanische Verformung, zum Beispiel durch Druck- oder Zugkräfte oder Vibration, selbst elektrische Ladungen in der Kristallstruktur erzeugen, die als Sensorsignal für die entsprechende Belastung abgeleitet werden können.

Die Casttronics-Technologie ist eine innovative Möglichkeit, um Piezoaktoren und -sensoren direkt in ein metallisches Gehäuse zu integrieren, zum Beispiel aus Aluminium oder Zink. „Der Piezo kann direkt über das ‚steckerfertige’ Gehäuse kontaktiert werden, das mit Gewinden oder Flanschanschlüssen für eine Montage bereits vorbereitet werden kann“, so Melz.

Schwingungen in Maschinen wirken sich negativ auf deren Funktionsweise aus

Schwingungen in Maschinen oder Bauteilen können sich negativ auf deren Funktionsweise auswirken und den Verschleiß erhöhen. Durch Einsatz von Piezoaktorik können diese schwingenden Massen aktiv gedämpft werden, zum Beispiel durch ein aktives Lager. Schwingungen in Bauteilen, insbesondere in Verbindung mit Hohlräumen, wirken sich häufig negativ auf deren akustisches Verhalten aus.

Durch eine Kombination von Schwingungsmessung und der Möglichkeit zur aktiven Schwingungsdämpfung können durch eine gezielte Phasenverschiebung die Schwingungen gegenseitig überlagert werden. Somit wird auch ein aktiver Eingriff in die Bauteilakustik ermöglicht.

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF auf der Hannover-Messe 2009: Halle 2, Stand D34

Bernhard Kuttkat | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/giessenundschmieden/articles/175675/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Flexiblere Turbomaschinen entwickeln
23.05.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

nachricht WHZ erhält hochmodernen Prüfkomplex für Schraubenverbindungen
23.05.2017 | Westsächsische Hochschule Zwickau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten