Mikrostrukturen auf PZT-Basis

Bleizirkoniumtitanat bzw. PZT ist ein piezoelektrischer Keramikstoff, der auf verschiedene Weise bearbeitet werden kann, um eine zunehmende Auswahl an High-Tech-Produkten zu produzieren. PTZ ist insbesondere eine beliebte Wahl für die Herstellung eines breiten Sortiments an Bauteilen, die akustische Tonwellen senden und empfangen müssen, oder Bauteile, die kleine Auslösebewegungen erzeugen sollen. Zu den üblichen Anwendungen beider gehören:

Akustik:

  • Sonar-Arrays für Unterwasserforschung und Meeresbettkartografie (siehe oben stehende Abbildung)
  • Sonar- und Ultraschall-Arrays für See- und Luftabwehr
  • Medizinischer Ultraschall
  • ZfP – Zerstörungsfreie Prüfung
  • Duchflussmessung und -steuerung

Auslösung:

  • Mikropumpen wie in digitalen Tintenstrahl-Druckköpfen
  • Mirko- und Nanopositionierung
  • Lichtfaser-Leitungssysteme
  • Vibrationsdämpfung

Loadpoint-Fachkenntnis

Loadpoint bearbeitet PZT seit über 20 Jahren. Während dieser Zeit sind wir mit einer Reihe von Organisationen in Partnerschaft getreten, um Prototypen herzustellen und Geräte für Produkte zu entwickeln, die sich als "Klassenbeste" erwiesen haben. Wir stellen nicht nur PZT-Materialien in unserem Loadpoint-Produktionswerk her, sondern entwickeln und produzieren auch Maschinen, die von anderen PZT-Experten verwendet werden. Das bedeutet, dass wir uns nicht nur bei der Bearbeitung von PZT auskennen, sondern auch tiefe Kenntnisse über die Steuerung und Optimierung von Maschinenanlagen zur Herstellung marktführender PZT-Produkte besitzen. Dazu kommt unsere Kenntnis des Herstellungsprozesses und dessen Steuerung, weshalb unsere Kunden mit Loadpoint über einen Expertenpartner vom Prototyp bis zur vollen Produktion verfügen.

Sonar und Ultraschall

Für akustische PZT-Anwendungen wird PZT oft in Verbundstoffform verwendet. Hier wird das PZT in ein Harz oder ein Polymermaterial eingekapselt, um ihm zusätzliche Eigenschaften zu verleihen, wie bessere akustische Impedanz und Kopplung oder erhöhte Bandbreite.

Die Abbildung rechts bietet eine schematische Beschreibung des 1-3 Verbundstoff-Herstellungsablaufs. “1-3” ist eine Verbundstoffkategorie, die darauf Bezug nimmt, dass die PZT-Buchsen in 3 Dimensionen vibrieren können. 1-3 Verbundstoffe werden herkömmlich bei den meisten Sonar- und Ultraschallanforderungen eingesetzt. Der Ablauf beinhaltet das Trennschneiden der Buchsen in PZT, gefolgt vom Auffüllen der Struktur mit Harz oder Polymer, wonach die verbleibende PZT-Platte durch Abschleifen entfernt wird. Ein Verbundstoff-Array aus vertikalen einzelnen Buchsen bleibt zurück. Eine kleinere Anzahl relativ größerer Buchsen (2-4 Quadratmillimeter) werden für Sonar mit geringerer Frequenz verwendet, während Ultraschall mit höheren Frequenzen eine viel größere Anzahl kleinster Buchsen (bis zu 50 Quadrat-µm oder sogar noch kleiner) verwendet. Abschließend wird die spezifische Frequenz bestimmt, auf der das Array Ultraschall sendet und empfängt durch die Stärke, auf die das Array abgeschliffen wird, was den letzten Beabeitungsablauf vor dem Beschneiden auf die Endgröße darstellt. Die nächste Stufe im Gesamtablauf ist das Anbringen einer dünnen elektrischen Beschichtungsfolie auf das Material, um die elektrische Verbindung zu ermöglichen.

Fähigkeiten

Trennschneiden, Verguss oder Hinterfüllung (Anbringen des Verbundstoffs), Abschleifen und Schleifen auf Frequenz, Anbringen dünner metallischer Folien, Einritzen der Metallschicht zur Herstellung einer elektrischen Isolierung zwischen den Buchsen.

Die Loadpoint-Produktionsabteilung verfügt über Einrichtungen zur Herstellung und Zertifizierung von PZT-Verbundstoffen in Stärken von nur 150 µm bis zu über 25 mm.

Digitale Druckköpfe

Digitale Druckköpfe werden durch die Erzeugung einer Reihe linearer Schnitte in gebundene PZT-Platten hergestellt. Durch das Hinzufügen einer metallischen Schicht wird der elektrische Kontakt zwischen den beiden Flächen ermöglicht.

Fähigkeiten

Trennschneiden
Durch Lochbohren

Die Druckkopfherstellung stellt normalerweise einen Großvolumenablauf dar, weshalb ein kritischer Faktor für den garantierten Erfolg die langfristige Stabilität des Trennschneidvorgangs ist. Loadpoint besitzt führende Fachkenntnis auf diesem Bereich.