english
Kontakt :: Impressum  

Anwendungen der PZT-Bauelemente

Anwendungen aus Sicht der Auswahl des Keramikmaterials

Wie bereits im Abschnitt “Piezokeramische Werkstoffe” dargestellt, unterscheidet man zwischen “weichen“ und “harten“ PZT -Keramiken. Die Unterschiede in den Parametern finden ihren Ausdruck auch in den entsprechenden Applikationen.

Wichtigste Einsatzgebiete der "weichen" piezoelektrischen Keramiken sind Aktoren für die Mikro- und Nanopositionierung, Sensoren und elektro-akustische Anwendungen (Schallgeber und -aufnehmer). Vorteile der „weichen“ PZT-Materialien liegen im großen Piezomodul, moderat hohen Permittivitäten und hohen Koppelfaktoren.

Piezokeramische Aktoren nutzen den Effekt der Deformation des Piezokristalls bei Anlegen eines elektrischen Feldes. Eine damit verbundene hohe Auflösung der Längenänderung und große mechanische Belastbarkeit machen diese Elemente prädestiniert für den Einsatz in Gebieten der Hochtechnologien (Halbleiterbereich, Optik und Telekommunikation, etc.), aber auch im zunehmenden Maße im Automobilbereich (Kraftstoff-Einspritzsysteme), für Mikropumpen, der pneumatischen Ventiltechnik und Schwingungsdämpfung.

Sensoren nehmen einen weiteren breiten Raum in den Anwendungen ein. Neben den klassischen Schwingungsaufnehmern, wie z. B. zur Detektion von Unwuchten an rotierenden Maschinenteilen oder auch Crash-Detektoren im Automobilbereich, kommen Anwendungen in der Füllstands- und Durchflussmessung mittels Ultraschall, immer häufiger zum Einsatz. Dabei wird z. B. die Laufzeit des reflektierten Echos einer Ultraschallwelle an der Medien-oberfläche ausgewertet. Durchflussmessungen basieren auf Laufzeitmessungen oder dem sog. Doppler-Prinzip (Phasendifferenz-Messung). Weitere typische Applikationen von „weichen“ Piezokeramiken liegen in der Objektidentifikation bzw. -Überwachung (z. B. Parkflächen-Überwachungssensoren, Glasbruchdetektoren, etc.), Schallgeber (Buzzer) und Schallaufnehmer (Mikrofone), bis hin zum Einsatz als Tonabnehmer an Musikinstrumenten.

Wichtigste Anwendungen der „harten“ Piezokeramikmaterialien liegen auf den Gebieten der Generierung hoher Ultraschall- Leistungen. Die Vorteile dieser PZT-Materialien sind gekennzeichnet durch eine moderate Permittivität, große piezoelektrische Koppelfaktoren, hohe Güten und sehr gute Stabilität bei hohen mechanischen Belastungen und Betriebsfeldstärken. Niedrige dielektrische Verluste ermöglichen den Dauereinsatz im Resonanzbetrieb mit nur geringer Eigenerwärmung des Bauteiles.

Praktische Beispiele der Anwendungen findet man in den Bereichen der Ultraschallreinigung (typischerweise kHz Bereich), der Materialbearbeitung (Ultraschallschweißen, -bonden, -bohren, usw.), Ultraschallprozessoren (z. B. zum Dispergieren flüssiger Medien), im medizinischen Bereich (Ultraschall-Zahnstein-Entfernung, chirurgische Instrumente, usw.) und auch der Sonartechnik. Die klassischen Piezo-Zündelemente sind im täglichen Leben nicht mehr wegzudenken.


Piezokeramischer Stapelaktor


Durchflussmessprinzip


Prinzipaufbau eines Verbundschwingers








PI USA · Aktuatoren für die Nanopositionierung · Piezo Translatoren · Piezo Motor · PI Home