TY - THES

T1 - Charakterisierung von Piezokeramik

AU - Paul, Stefan

N1 - gesperrt bis null

PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Piezoelektrische Aktoren sind Bauteile, die elektrische Energie in Bewegung umwandeln können. Dies äußert sich in einer Dehnung des Piezoaktors beim Anlegen einer elektrischen Spannung. Ein inzwischen etablierter Werkstoff ist die ferroelektrische Piezokeramik Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), die ihre makroskopische Piezoelektrizität durch Polung erhält. Die Dehnung des Werkstoffes bei 2 MV/m liegt zwar nur in der Größenordnung von 0,1 %, erfolgt aber mit sehr großer Kraft und Geschwindigkeit. Durch die Vielschichttechnologie konnte die Betriebsspannung deutlich gesenkt werden und so der Einsatzbereich piezoelektrischer Aktoren entscheidend erweitert werden. Ziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung von piezoelektrischen Aktoren. Dazu wurden zuerst Gefügekenngrößen der Keramik in unterschiedlichen Bereichen des Bauteils bestimmt. Weites wurde ein elektromechanischer Messplatz auf seine Eignung zur Bestimmung des Aktorverhaltens untersucht. Unter Berücksichtigung der in diesen Versuchen gewonnen Ergebnisse wurde schließlich ein 2D- Modell zur Simulation des elektro-mechanischen Verhaltens von Piezoaktoren entwickelt und Rückschlüsse auf die Spannungsverteilung im Bauteil gezogen. Dabei wurde insbesondere auch der Einfluss der remanenten Dehnung bei der Polung berücksichtigt.

AB - Piezoelektrische Aktoren sind Bauteile, die elektrische Energie in Bewegung umwandeln können. Dies äußert sich in einer Dehnung des Piezoaktors beim Anlegen einer elektrischen Spannung. Ein inzwischen etablierter Werkstoff ist die ferroelektrische Piezokeramik Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), die ihre makroskopische Piezoelektrizität durch Polung erhält. Die Dehnung des Werkstoffes bei 2 MV/m liegt zwar nur in der Größenordnung von 0,1 %, erfolgt aber mit sehr großer Kraft und Geschwindigkeit. Durch die Vielschichttechnologie konnte die Betriebsspannung deutlich gesenkt werden und so der Einsatzbereich piezoelektrischer Aktoren entscheidend erweitert werden. Ziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung von piezoelektrischen Aktoren. Dazu wurden zuerst Gefügekenngrößen der Keramik in unterschiedlichen Bereichen des Bauteils bestimmt. Weites wurde ein elektromechanischer Messplatz auf seine Eignung zur Bestimmung des Aktorverhaltens untersucht. Unter Berücksichtigung der in diesen Versuchen gewonnen Ergebnisse wurde schließlich ein 2D- Modell zur Simulation des elektro-mechanischen Verhaltens von Piezoaktoren entwickelt und Rückschlüsse auf die Spannungsverteilung im Bauteil gezogen. Dabei wurde insbesondere auch der Einfluss der remanenten Dehnung bei der Polung berücksichtigt.

KW - Piezoaktor Stack Keramographie elektromechanischer Piezomessplatz FE- Simulation

KW - piezoactuator

KW - stack microstructural characterization electro mechanical measuring station FE- simulation

M3 - Diplomarbeit

ER -