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 BMBF-Forschungsprojekt IDAM: Netzwerk bringt metallischen 3D-Druck auf automobilen Serienkurs
17.04.2019 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Fraunhofer-Wissenschaftler entwickeln universell einsetzbare Breitband-Wirbelstromelektronik
09.04.2019 | Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Explosion on Jupiter-sized star 10 times more powerful than ever seen on our sun

A stellar flare 10 times more powerful than anything seen on our sun has burst from an ultracool star almost the same size as Jupiter

  • Coolest and smallest star to produce a superflare found
  • Star is a tenth of the radius of our Sun
  • Researchers led by University of Warwick could only see...

Im Focus: Neues „Baustein-Konzept“ für die additive Fertigung

Volkswagenstiftung fördert Wissenschaftler aus dem IPF Dresden bei der Erkundung eines innovativen neuen Ansatzes im 3D-Druck

Im Rahmen Ihrer Initiative „Experiment! - Auf der Suche nach gewagten Forschungsideen“
fördert die VolkswagenStiftung ein Projekt, das von Herrn Dr. Julian...

Im Focus: Vergangenheit trifft Zukunft

autartec®-Haus am Fuß der F60 fertiggestellt

Der Hafen des Bergheider Sees beherbergt seinen ersten Bewohner. Das schwimmende autartec®-Haus – entstanden im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung...

Im Focus: Hybrid-Neuronen-Netzwerke mit 3D-Lithografie möglich

Netzwerken aus wenigen Neuronenzellen können gezielt künstliche dreidimensionale Strukturen vorgegeben werden. Sie werden dafür elektronisch verschaltet. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, Fehler in neuralen Netzwerken besser zu verstehen und technische Anwendungen mit lebenden Zellen gezielter zu steuern. Dies stellt ein Team aus Forschenden aus Greifswald und Hamburg in einer Publikation in der Fachzeitschrift „Advanced Biosystems“ vor.

Eine der zentralen Fragen der Lebenswissenschaften ist, die Funktionsweise des Gehirns zu verstehen. Komplexe Abläufe im Gehirn ermöglichen uns, schnell Muster...

Im Focus: Was geschieht im Körper von ALS-Patienten?

Wissenschaftler der TU Dresden finden Wege, um das Absterben von Nervenzellen zu verringern und erforschen Therapieansätze zur Behandlung von ALS

Die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine unheilbare Erkrankung des zentralen Nervensystems. Nicht selten verläuft ALS nach der Diagnose innerhalb...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz: Lernen von der Natur

17.04.2019 | Veranstaltungen

Mobilität im Umbruch – Conference on Future Automotive Technology, 7.-8. Mai 2019, Fürstenfeldbruck

17.04.2019 | Veranstaltungen

Augmented Reality und Softwareentwicklung: 33. Industrie-Tag InformationsTechnologie (IT)²

17.04.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Irdischer Schutz für außerirdisches Metall

18.04.2019 | Verfahrenstechnologie

Erster astrophysikalischer Nachweis des Heliumhydrid-Ions

18.04.2019 | Physik Astronomie

Radioteleskop LOFAR blickt tief in den Blitz

18.04.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics