DE102009043132B4 - Device for a defined positioning of filamentous or tubular electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements for the production of actuatorically and / or sensorily active elements - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung für eine definierte Positionierung von faden- oder rohrförmigen elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen für die Herstellung von Halbzeugen für aktorisch und/oder sensorisch wirksame Elemente, bei der die elektrostriktiven, ferroelektrischen und/oder piezokeramischen Elemente (1) auf/an mindestens einem flexibel verformbaren Träger (2) kraft-, stoff- und/oder formschlüssig, an vorgebbaren Positionen und parallel zueinander ausgerichtet, fixierbar sind und dabei an für eine Fixierung der elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente (1) vorgesehenen Positionen auf/am Träger (2) Markierungen, Durchbrechungen und/oder Einkerbungen zur Aufnahme der elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente (1) vorhanden und am/an Träger(n) (2) in vorgebbaren Abständen Gelenke oder Festkörpergelenke oder einen Biegebereich anzeigende Markierungen ausgebildet sind; wobei der/die Träger (2) verformbar ist/sind und die am verformten Träger (2) fixierten elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente (1) durch Verformung des Trägers (2) positioniert und ausgerichtet und so in einer Form in einem polymeren Matrixwerkstoff eingebettet sind.Device for a defined positioning of filamentous or tubular electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements for the production of semi-finished products for actuator and / or sensor elements, in which the electrostrictive, ferroelectric and / or piezoceramic elements (1) on / at least one flexible deformable carrier (2) non-positively, material and / or positive, at predetermined positions and aligned parallel to each other, can be fixed and thereby to a fixation of the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements (1) provided positions on / on the support (2) Markings, perforations and / or indentations for receiving the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements (1) are present and on / on the carrier (s) (2) at predetermined intervals joints or solid joints or a bending region indicating markers are formed; wherein the support (2) is deformable and the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements (1) fixed to the deformed support (2) are positioned and aligned by deformation of the support (2) and thus embedded in a mold in a polymeric matrix material are.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine definierte Positionierung von faden oder rohrförmigen elektrostriktiven, ferreoelektrischen oder piezokeramischen Elementen für die Herstellung von Halbzeugen für aktorisch und/oder sensorisch wirksame Elemente, z. B. u. a. auch Ultraschallwandler.The invention relates to a device for a defined positioning of thread or tubular electrostrictive, ferreoelectric or piezoceramic elements for the production of semi-finished products for actuator and / or sensor elements, for. B. u. a. also ultrasonic transducers.
Die Erfindung kann aber auch für die Herstellung eines Kompositwerkstoffs für Stellglieder eingesetzt werden, wie dies in
Für elektrostriktive Elemente kann z. B. eine Bleimagnesiumniobat-Bleititanat-Keramik eingesetzt werden.For electrostrictive elements z. As a lead magnesium niobate lead titanate ceramic can be used.
Bei Ultraschallwandlern ist es auch gewünscht mehrere piezoelektrische Elemente in Form von Arrays an einem Ultraschallwandler vorzusehen. Diese einzelnen Elemente sollen dabei in einer definierten Anordnung am Ultraschallwandler vorhanden sein. Dies soll möglichst auch reproduzierbar möglich sein.In ultrasonic transducers, it is also desired to provide a plurality of piezoelectric elements in the form of arrays on an ultrasonic transducer. These individual elements should be present in a defined arrangement on the ultrasonic transducer. This should be possible as possible reproducible.
Die eingesetzten keramischen piezoelektrischen Elemente an einem Ultraschallwandler sind dabei in der Regel klein dimensioniert und spröde, so dass ihre Handhabung sehr vorsichtig erfolgen muss, um Brüche zu vermeiden. Die Abstände zwischen entsprechend angeordneten piezoelektrischen Elementen sind häufig sehr klein und liegen im kleinen Millimeterbereich bis hin zu ca. 0,1 mm. Die entsprechend angeordnet und positionierten piezoelektrischen Elemente werden dann in eine Matrix eingebettet. Als Matrixwerkstoff werden dabei aushärtbare Polymere genutzt, die mit geeigneter Viskosität in eine Form eingefüllt werden, in die vorab die entsprechend positionierten piezoelektrischen Elemente eingesetzt worden sind. Für die Positionierung werden bisher so genannte Lochschablonen genutzt, in denen in einem die Anordnung der piezoelektrischen Elemente vorgebenden Muster Löcher ausgebildet sind. In diese Löcher können die stab- oder rohrförmigen piezoelektrischen Elemente eingeführt werden.The ceramic piezoelectric elements used on an ultrasonic transducer are usually small in size and brittle, so that their handling must be very carefully to avoid fractures. The distances between appropriately arranged piezoelectric elements are often very small and are in the small millimeter range up to about 0.1 mm. The appropriately arranged and positioned piezoelectric elements are then embedded in a matrix. Curable polymers are used as matrix material, which are filled with suitable viscosity in a form in which the correspondingly positioned piezoelectric elements have been used in advance. So far, so-called hole templates have been used for the positioning, in which holes are formed in a pattern which predetermines the arrangement of the piezoelectric elements. In these holes, the rod or tubular piezoelectric elements can be introduced.
Dies bereitet aber, wie bereits angesprochen, bei kleinen Abständen Probleme. Beim Einführen von Hand kann es zu Brüchen kommen, die den Einsatz eines neuen Elements erforderlich machen und ggf. auch eine Wiederentnahme bereits in Löcher eingeführter Elemente wegen einer Unerreichbarkeit eines nachzubestückenden Lochs nötig ist. Bei einer automatisierten Bestückung sind ein sehr hoher Aufwand und Präzision, der einzusetzenden Handhabungstechnik zu beachten.However, this causes, as already mentioned, at small distances problems. When inserting by hand, it may cause fractures that require the use of a new element and possibly even a re-insertion of already inserted in holes elements because of unavailability of a nachzubestückenden hole is necessary. In an automated assembly, a very high effort and precision, the handling technique to be used are observed.
Es können auch nur begrenzte Längen für die in Löcher einzusetzenden piezoelektrischen Elemente gewählt werden, da diese nur zu einem kleinen Teil in den Löchern gehalten werden und ein weitaus größerer Teil frei herausragt, was wiederum die Zerstörungsgefahr erhöht. Für eine hohe Produktivität sind aber größere Längen von einzusetzenden piezoelektrischen Elementen gewünscht.It can be chosen only limited lengths for the piezoelectric elements to be inserted in holes, since these are held only a small part in the holes and a much larger part protrudes freely, which in turn increases the risk of destruction. For high productivity but longer lengths of piezoelectric elements to be used are desired.
Der Teil der piezoelektrischen Elemente, der in die Löcher der Lochschablone eingeführt ist, kann später nicht genutzt werden.The part of the piezoelectric elements inserted into the holes of the hole template can not be used later.
So ist aus der
Die
In
Die Offenbarung von
In
Eine piezoelektrische Anordnung in Dünnschichttechnik und ein Herstellungsverfahren dafür sind aus
Es ist daher Aufgabe der Erfindung Möglichkeiten für eine präzise definierte Anordnung von faden- oder rohrförmigen elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezoelektrischen aus einer geeigneten Keramik gebildeten Elementen zur Herstellung von aktorisch und/sensorisch wirksamen Elementen zu schaffen und die Bruchgefahr für die Elemente zu reduzieren.It is therefore an object of the invention to provide opportunities for a precisely defined arrangement of filamentous or tubular electrostrictive, ferroelectric or piezoelectric elements formed from a suitable ceramic for the production of actuated and / sensory elements and to reduce the risk of breakage for the elements.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden. According to the invention, this object is achieved with a device having the features of
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine definierte Positionierung von faden- oder rohrförmigen elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen für die Herstellung von den in Rede stehenden Elementen, werden die ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente auf/an mindestens einem flexibel verformbaren Träger kraft-, stoff- und/oder formschlüssig fixiert. Dies erfolgt an vorgebbaren Positionen. Die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente sind dabei parallel zueinander ausgerichtet. Der oder die Träger sind bevorzugt aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet oder damit beschichtet.In the device according to the invention for a defined positioning of filamentous or tubular electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements for the production of the elements in question, the ferroelectric or piezoceramic elements on / on at least one flexibly deformable carrier kraft-, stoff- and / or positively fixed. This takes place at predefinable positions. The electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements are aligned parallel to each other. The carrier (s) are preferably formed of or coated with an electrically non-conductive material.
Als geeigneter Träger kann eine zumindest an einer Seite mit einem Haftvermittler versehene Folie eingesetzt werden. Dies kann eine bevorzugt polymere Folie, die mit Klebstoff beschichtet ist, sein. Auf die mit dem Haftvermittler versehene Fläche der Folie können dann die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente aufgelegt werden. Dabei kann ein geeignetes Handhabungssystem eingesetzt werden. Mit Hilfe des Haftvermittlers können die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente stoffschlüssig am Folienträger gehalten werden. Die Haftfestigkeit reicht dabei in der Regel aus. Die einzelnen elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente sind so definiert mit dem Träger verbunden. Da der Träger flexibel verformbar ist, kann er in unterschiedliche Formen gebracht werden. Dabei kann mit einer Wicklung des Trägers, dieser spiralförmig aufgerollt werden. In diesem Fall können die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente in Abständen zueinander auf dem Träger platziert worden sein, die den Abstand der jeweiligen elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente vom Mittelpunkt der Spirale sowie die Dimensionierung der elektrostriktiven, ferroelelktrischen oder piezokeramischen Elemente und der Dicke des Trägers berücksichtigen, um eine Arrayanordnung der elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente mit jeweils gleichen Abständen der einzelnen elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente zueinander einhalten zu können. Hierfür werden die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente auf dem Träger mit kontinuierlich oder sukzessive ansteigenden Abständen auf dem Träger positioniert.As a suitable carrier, a film provided with an adhesion promoter on at least one side can be used. This may be a preferred polymeric film coated with adhesive. On the provided with the primer surface of the film then the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can be placed. In this case, a suitable handling system can be used. With the help of the bonding agent, the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can be held cohesively on the film carrier. The adhesive strength is usually sufficient. The individual electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements are so defined connected to the carrier. Since the carrier is flexibly deformable, it can be made into different shapes. It can be rolled up spirally with a winding of the carrier, this. In this case, the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements may be spaced from each other on the support, which may be the distance of the respective electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements from the center of the spiral and the dimensions of the electrostrictive, ferroellectic or piezoceramic elements and the thickness of the Consider carrier to an array of electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements, each with equal distances of the individual electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements to each other to comply. For this purpose, the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements are positioned on the carrier with continuously or successively increasing distances on the carrier.
Anstelle einer einfachen Wicklung kann ein mit elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen bestückter Träger aber auch in bestimmten vorgegebenen Abständen mäanderförmig umgelegt werden. Dadurch werden Lagen übereinander gelegt und es kann eine mehrfache Reihenanordnung der elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente erhalten werden. Dabei kann es so sein, dass in Biegebereichen ein größerer Abstand zwischen nebeneinander angeordneten elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen eingehalten ist und dadurch elektrostriktive, ferroelektrische oder piezokeramische Elemente zu Gruppen zusammengefasst sind, die gleiche Abstände zueinander aufweisen und nach dem Umlegen des Trägers eine Reihe elektrostriktiver, ferroelektrischer oder piezokeramischer Elemente bilden.Instead of a simple winding, however, a carrier equipped with electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can also be folded meander-shaped at specific predetermined intervals. As a result, layers are superimposed and a multiple row arrangement of the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can be obtained. It may be so that in bending areas a greater distance between juxtaposed electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements is met and thereby electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements are grouped together, the same distances from each other and after the transfer of the carrier a series elektrostriktiver , ferroelectric or piezoceramic elements.
Es besteht auch die Möglichkeit mehrere solcher Folien, die parallel zueinander ausgerichtet und in einem Abstand zueinander angeordnet sind, einzusetzen. Dabei gibt es Bereiche der elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente, die nicht stoffschlüssig an einem Träger fixiert sind. Die Fixierung kann beispielsweise bei entsprechend angeordneten elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen lediglich im Bereich ihrer Stirnenden erfolgt sein.It is also possible to use a plurality of such films, which are aligned parallel to one another and arranged at a distance from one another. There are areas of electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements that are not firmly bonded to a support. The fixation can be carried out, for example, in accordance with arranged electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements only in the region of their front ends.
Die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente sollten bei der Erfindung immer senkrecht zur Längsachsrichtung von Trägern ausgerichtet an diesen fixiert worden sein.The electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements should always have been fixed in the invention aligned perpendicular to the longitudinal axis of carriers on this.
Insbesondere dann, wenn die Positionierung der elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente am Träger manuell erfolgen soll, sollten an den vorgesehenen Positionen auf/am Träger Markierungen vorhanden sein. Solche Markierungen können aber auch für die Orientierung eines automatisierten Handhabungssystems genutzt werden.In particular, when the positioning of the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements on the carrier should be done manually, marks should be present at the intended positions on / on the carrier. However, such markings can also be used for the orientation of an automated handling system.
An Trägern können aber auch Durchbrechungen und/oder Einkerbungen oder nutenförmige Einschnitte zur Aufnahme elektrostriktiver, ferroelektrischer oder piezokeramischer Elemente vorhanden sein, in die die ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente hinein gelegt oder hindurch geführt werden können. Dadurch können die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente allein oder zusätzlich formschlüssig in der gewünschten Position gehalten werden.However, perforations and / or indentations or groove-shaped incisions for receiving electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements may also be present on carriers into which the ferroelectric or piezoceramic elements can be inserted or guided. As a result, the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements alone or in addition can be held in the desired position in a form-fitting manner.
Einkerbungen oder nutenförmige Einschnitte können auch an Folien, wie bereits erläutert ausgebildet sein. Dies ist aber auch an Trägern, die band- oder plattenförmig ausgebildet sind, möglich. Dabei können die zu den Folien als Träger gemachten Aussagen auch hierbei zumindest sinngemäß berücksichtigt werden.Notches or groove-shaped incisions can also be formed on foils, as already explained. But this is also possible on carriers that are band or plate-shaped, possible. In this case, the made to the films as a carrier Statements also be taken into account here, at least in analogy.
Durchbrechungen können beispielsweise an einem stabförmigen Träger genutzt werden. Ferroelektrische oder piezokeramische Elemente können beispielsweise mit beiden Stirnenden in jeweils eine Durchbrechung eines Trägers eingeführt sein und der Zwischenraum dadurch freigehalten werden kann.Breakthroughs can be used for example on a rod-shaped carrier. Ferroelectric or piezoceramic elements can be introduced, for example, with both ends in each case an opening of a carrier and the space can be kept free thereby.
Einkerbungen, nutenförmige Einschnitte können mit unterschiedlicher Tiefe oder Durchbrechungen in unterschiedlichen Ebenen am/an Träger(n) ausgebildet sein. Dadurch kann die jeweilige Position elektrostriktiver, ferroelektrischer oder piezokeramischer Elemente zusätzlich beeinflusst werden.Notches, groove-shaped incisions may be formed with different depth or openings in different levels on / on carrier (s). As a result, the respective position of electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can additionally be influenced.
Insbesondere dann, wenn ein Träger von sich aus nicht ausreichend flexibel verformbar ist, was dann der Fall sein kann, wenn am/an Träger(n) Elemente für die formschlüssige Fixierung elektrostriktiver, ferroelektrischer oder piezokeramischer Elemente vorhanden sind, ist es günstig, in vorgebbaren Abständen Gelenke, bevorzugt Festkörpergelenke vorzusehen. Festkörpergelenke können beispielsweise Filmscharniere sein.In particular, when a carrier is not deformable by itself sufficiently flexible, which may be the case when on / at the carrier (s) elements for the positive fixation of electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements are present, it is favorable, in predeterminable Distances joints, preferably provide solid joints. Solid joints can be, for example, film hinges.
An ausreichend flexiblen Trägern können aber auch Biegebereiche anzeigende Markierungen vorhanden sein.On sufficiently flexible carriers but also bending areas indicating markers may be present.
Durch die Anordnung der genannten Gelenke oder Markierungen kann ein definiertes Legen von Lagen an Trägern fixierter elektrostriktiver, ferroelektrischer oder piezokeramischer Elemente und dadurch ihre sehr genaue Positionierung erreicht werden.The arrangement of said joints or markings a defined laying of layers on carriers fixed electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements and thereby their very accurate positioning can be achieved.
Markierungen, Einkerbungen oder nutenförmige Einschnitte können äquidistant für Gruppen elektrostriktiver, ferroelektrischer oder piezokeramischer Elemente am/an Träger(n) vorhanden sein und zwischen benachbarten Gruppen elektrostriktiven, ferroelektrischer oder piezokeramischer Elemente ein Gelenk, Festkörpergelenk oder eine einen Biegebereich vorgebende Markierung ausgebildet sein.Markings, indentations or groove-shaped incisions can be present equidistantly for groups of electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements on / on the support (s) and a joint, solid-body joint or a marking which predetermines a bending region can be formed between adjacent groups of electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements.
Bei nutenförmigen Einschnitten oder Einkerbungen sollte deren Querschnitt nicht größer als der äußere Durchmesser oder die längste Flächendiagonale des Querschnitts der elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente sein. Bei elastisch verformbarem Trägermaterial kann die Fixierung der elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente durch Kraftschluss unterstützt werden.For groove-shaped cuts or indentations, their cross section should not be greater than the outer diameter or the longest surface diagonal of the cross section of the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements. In elastically deformable carrier material, the fixation of the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can be supported by adhesion.
Es besteht auch die Möglichkeit elektrostriktive, ferroelelktrische oder piezokeramische Elemente an zwei gegenüberliegenden Seiten von Trägern zu fixieren, diese können dabei vorteilhaft in versetzter Anordnung an den zwei Oberflächenseiten des/der Träger(s) fixiert sein.It is also possible to fix electrostrictive, ferroellectic or piezoceramic elements on two opposite sides of carriers, these can be advantageously fixed in an offset arrangement on the two surface sides of the / the carrier (s).
Ferroelektrische oder piezokeramische Elemente können aber auch zwischen mindestens zwei Trägern eingeschlossen mit diesen fixiert gehalten sein. Hierfür können beispielsweise zwei mit Haftvermittler versehene Folien eingesetzt sein.However, ferroelectric or piezoceramic elements can also be held fixed with them between at least two carriers. For example, two films provided with adhesion promoters can be used for this purpose.
Da für die letztendliche Herstellung von Halbzeugen für aktorisch und/oder sensorisch wirksame Elemente, die in Form eines Werkstoffverbundes erhalten werden sollen, die positionierten elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente in einen Matrixwerkstoff eingebettet werden sollen, was nach Einsetzen von Träger(n) mit daran fixierten elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen in eine Form erreicht werden soll, kann es günstig sein, Träger aus einem mit einem Lösungsmittel löslichen Material einzusetzen. Ganz besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Löslichkeit für ein Lösungsmittel, das im Matrixwerkstoff enthalten ist, gegeben ist. Dann kann beispielsweise der nach nicht ausgehärtete das Lösungsmittel enthaltende Matrixwerkstoff in die Form eingefüllt werden, in die Träger mit den elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen bereits eingesetzt worden sind. So kann sich der oder die Träger während der Aushärtung des Matrixwerkstoffs zumindest teilweise auflösen, so dass er im danach erhaltenen Halbzeug nicht mehr als solcher oder in reduzierter Menge enthalten ist und dieses lediglich einen Verbund-Matrixwerkstoff mit in definierter Anordnung darin eingebetteten elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen darstellen kann.As for the final production of semi-finished products for actuator and / or sensor elements that are to be obtained in the form of a composite material, the positioned electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements are to be embedded in a matrix material, which after inserting carrier (s) with it fixed electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements to be achieved in a mold, it may be beneficial to use carriers made of a solvent-soluble material. It is especially advantageous if the solubility for a solvent contained in the matrix material is given. Then, for example, the non-cured solvent containing matrix material can be filled into the mold in the carrier with the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements have already been used. Thus, the carrier or carriers may at least partially dissolve during the curing of the matrix material, so that it is no longer contained in the semifinished product obtained as such or in a reduced amount and this only a composite matrix material with in a defined arrangement embedded therein electrostrictive, ferroelectric or Piezoceramic elements can represent.
Unabhängig davon, ob ein solches Halbzeug noch Trägermaterial aufweist oder nicht, kann nach dem Aushärten des Matrixwerkstoffs und der Entnahme aus der Form, das Halbzeug in Scheiben geschnitten werden und die einzelnen Scheiben, in denen die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente in gleicher Anordnung vorhanden sind, für die letztendliche Herstellung von Elementen, wie bevorzugt Ultraschallwandlern, in an sich bekannter Form eingesetzt werden können.Regardless of whether such a semi-finished product still has carrier material or not, after curing of the matrix material and removal from the mold, the semi-finished product can be sliced and the individual slices in which the electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements in the same arrangement are, for the eventual production of elements, such as preferred ultrasonic transducers, can be used in a conventional manner.
Bei der Erfindung können fadenförmige elektrostriktive, ferroelektrische oder piezokeramische Elemente mit den verschiedensten Querschnittsgeometrien und Dimensionierungen eingesetzt werden. Insbesondere für die Dimensionierung trifft dies auch auf rohrförmige elektrostriktive, ferroelektrische oder piezokeramische Elemente zu, wobei aber auch andere als ringförmige Geometrien für rohrförmige Elemente möglich sind. Die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente können sehr filigran sein und sehr kleine Querschnittsflächen oder Wandstärken aufweisen, die auch kleiner als 1 mm2 bzw. 1 mm sein können.In the invention filamentous electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can be used with a variety of cross-sectional geometries and dimensions. In particular, for the dimensioning this also applies to tubular electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements, but also other than annular geometries for tubular elements are possible. The electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can be very be filigree and have very small cross-sectional areas or wall thicknesses, which may be less than 1 mm 2 or 1 mm.
Die elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente können so sehr genau positioniert und die gewünschte Anordnung für fertig hergestellte Elemente/Ultraschallwandler sicher eingehalten werden. Gegenüber den bekannten Techniken ist die Handhabung deutlich einfacher und die Ausschussgefahr herab gesetzt. Das eingesetzte elektrostriktive, ferroelektrische oder piezokeramische Material kann vollständig genutzt werden.The electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can be positioned so precisely and the desired arrangement for ready-made elements / ultrasonic transducers can be reliably maintained. Compared to the known techniques, the handling is much easier and set the risk of rejects down. The electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic material used can be fully utilized.
Die Fixierung elektrostriktiver, ferroelektrischer oder piezokeramischer Elemente kann aber auch kraftschlüssig durch elektrostatische oder magnetische Kraftwirkung an einem oder mehreren Trägern erreicht werden.However, the fixation of electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can also be achieved by force-locking by electrostatic or magnetic force acting on one or more carriers.
Für Träger können, wie bereits erwähnt geeignete Polymere eingesetzt werden, die auch elastisch verformbar sein können. Dadurch kann eine Streckung der Träger ausgenutzt werden. Es können aber auch Träger aus einem Material, das bei einem Energieeintrag schrumpft genutzt werden. Dabei kann beispielsweise nach der Fixierung elektrostriktiver, ferroelektrischer oder piezokeramischer Elemente eine Erwärmung vorgenommen werden, woraufhin sich eine entsprechende Folie eines solchen Trägermaterials schrumpft und die fixierten elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elemente dann entsprechend näher zueinander angeordnet werden können. Elektrostriktive, ferroelektrische oder piezokeramische Elemente können aber auch zwischen zwei solcher Folien als Träger angeordnet und nach dem Schrumpfvorgang daran fixiert werden.For carriers, as already mentioned, suitable polymers can be used which can also be elastically deformable. As a result, an extension of the carrier can be exploited. However, it is also possible to use carriers made of a material that shrinks when energy is input. In this case, for example, after the fixation of electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements, a heating can be carried out, whereupon a corresponding film of such a carrier material shrinks and the fixed electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can then be arranged correspondingly closer to each other. However, electrostrictive, ferroelectric or piezoceramic elements can also be arranged as a carrier between two such films and fixed thereto after the shrinking process.
Mit der Erfindung können auch aktorisch und/oder sensorisch wirksame Elemente hergestellt werden, bei denen sowohl elektrostriktive, ferroelektrische, wie auch piezokeramische Elemente mit einem Träger gemeinsam verbunden sind.With the invention, it is also possible to produce actuatorically and / or sensorily active elements in which both electrostrictive, ferroelectric and piezoceramic elements are connected in common with a carrier.
Nachfolgend soll die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to examples.
Dabei zeigen:Showing:
Bei den nachfolgend zu beschreibenden Beispielen soll generell auf piezokeramische Elemente
Bei den in den
In nicht dargestellter Form können auch mehr als zwei solcher Träger
Die Träger
Bei dem In
Dies wäre auch durch eine entsprechendes gestapeltes übereinanderlegen mehrerer in
Bei dem Beispiel nach
Bei dem in
Bei dem in
Die Durchbrechungen sind dabei in den Trägern
Bei dem in
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