Neue piezokeramische Aktuatoren

Abstract

Wer heute Schwingungen und Lärm wirksam reduzieren will, bedient sich der Adaptronik, der Technologie der adaptiven Struktursysteme. Dabei werden Sensoren und Aktuatoren in die schwingende Struktur multifunktional integriert, da sie aus aktivierbaren Materialien bestehen. Aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit kommen vorzugsweise piezoelektrische Keramiken zum Einsatz. Für Anwendungen, die erhöhte Anforderungen an die Aktuatoren hinsichtlich der Auslenkung, der Belastung und des Wirkungsgrades stellen, ist eine neue Generation piezokeramischer Systeme zu entwickeln, die perfekt an den strukturellen Kraftfluss der schwingenden Struktur angepasst sind. Je nach Zielsetzung ergeben sich spezielle Impedanzverhältnisse, die bei der Auslegung der Aktuatorik berücksichtigt werden müssen. So werden neue Bauweisen vorgestellt, wie z.B. Piezoaktuatoren in Wabenform oder in helikaler Anordnung und piezoelektrische katenoide und helikoide Membrane. Die Herstellung derartiger keramischer Körper ist mithilfe potenzialbasierter Verfahren vorzunehmen, bei denen selbstorganisierende Prozesse die Grundlage bilden. Deren Berechnung erfolgt iterativ in Simulationen, die die selbstorganisierenden physikalischen Prozesse direkt abbilden.