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Piezokeramik in technischen Anwendungen

13. August 2007

Thema

Piezokeramiken sind polykristalline feste Körper, die elektrische (Ladung, Spannung) und mechanische Größen (Druck, Kraft, Dehnung) miteinander koppeln. Ihre physikalischen Eigenschaften prädestinieren sie als Schlüsselwerkstoff in Sensoren (Druck, Kraft, Schwingung, Schall) Aktoren (Stelltechnik, Ventiltechnik) und intelligenten Strukturen (Schwingungs- und Schallreduktion, Formkontrolle). Erste Anwendungen wurden bereits vor Jahrzehnten erschlossen. Inzwischen hat die Piezotechnik eine große wirtschaftliche Bedeutung erlangt. Optimierte Werkstoffe, verbesserte Technologien (Multilayertechnologie, Verbundwerkstoffe) und die Beherrschung von Systemlösungen (Strukturintegration, Mechatronik/Adaptronik, Leistungselektronik) waren und sind Ausgangspunkt für Produktinnovationen. Aktuelle Beispiele sind Rückfahrhilfen für Kraftfahrzeuge und Piezo-Einspritzventile in Dieselmotoren.

Zukünftige Innovationen erwartet man auch durch adaptive mechanische Strukturen im Automobilbau, im Werkzeugmaschinenbau und der Luft- und Raumfahrt. Die Einführung der Piezotechnik zur Produktverbesserung ist eine interdisziplinäre Aufgabe.

Inhalt

Piezokeramische Werkstoffe, Zusammensetzung, physikalische Eigenschaften • Bauelemente: Sensoren, Multilayer - Aktoren, Verbundsysteme, Kenndaten • Piezosystemtechnik: Strukturauslegung, Strukturintegration, Leistungselektronik • Anwendungen (vorzugsweise Automobilbau): Sensoren für Schwingungen- und Schallreduktion

Zielsetzung

Ausgehend von den Grundlagen piezokeramischer Werkstoffe wird das Anwendungspotenzial praxisbezogen behandelt.