Industrielle Automation 3/2019

SENSORIK UND MESSTECHNIK
Wahre Tausendsassa
Miniaturisierte Piezokeramiken und ihre Anwendungen
Piezoelektrische Komponenten
sind extrem vielseitig. Sie lassen
sich für die unterschiedlichsten
Anwendungen im Sensorikbereich
nutzen und durch ihre winzigen
Abmessungen und verschiedensten
Formen hervorragend integrieren.
Die Einsatzbereiche von Piezokeramiken
in Aktorik und Sensorik sind breit gefächert
und ziehen sich durch viele unterschiedliche
Branchen, denn sie erreichen
hohe Dynamik mit Frequenzen bis zu
mehreren Tausend Hertz und können so
z. B. Ultraschallschwingungen in Gasen
oder Flüssigkeiten erzeugen. Es gibt keine
mechanischen Komponenten, die die Auflösung
durch Reibung begrenzen würden,
und auch keinen mechanischen Verschleiß,
da die Bewegung auf kristallinen Festkörpereffekten
beruht. In Halbleiter- oder
Siliziumphotonik-Anwendungen beispielsweise
können so adaptive Feinjustierungen
von miniaturisierten optischen Elementen
vorgenommen werden, also von Linsen
oder Austrittsflächen von Glasfasern sowie
von Spiegeln. Ebenso entstehen miniaturisierte
Aktoren und Sensoren für die Nanodosierung
und -fluidik oder präzise, miniaturisierte
Abstandsmessungen. Da sie sehr
Annemarie Österle, PI Ceramic, Lederhose;
M.A. Ellen-Christine Reiff,Redaktionsbüro Stutensee
kompakt sind, also bei kleinem
Bauraum hohe Effizienz bieten,
können auch Antriebe für mobile
Geräte oder die Lab-on-a-Chip-Technik
realisiert werden.
Verschiedenste Formen
So unterschiedlich wie die Anwendungen
sind allerdings auch die Anforderungen,
die die piezokeramischen Sensor- oder
Aktorelemente erfüllen müssen. PI Cera -
mic bietet piezoelektrische Komponenten
deshalb in ganz unterschiedlichen Ausführungen,
verschiedenen, auch bleifreien,
Piezomaterialien und in vielen Geometrien
an, wie Scheiben, Platten, Rohre, Quader
oder in nahezu beliebigen Sonderformen
und OEM-Anpassungen. Die unterschiedlichen
Formen können mit Außenabmessungen
von kleiner 1 mm hergestellt werden.
Piezokeramiken können eine hohe Dynamik mit Frequenzen
bis zu mehreren Tausend Hertz erreichen
Vakuumkompatible Ausführungen sind
ebenso möglich wie spezielle, anwendungsspezifische
elektrische Anschlüsse, die Integration
in vom Anwender bereit gestellte
oder entwickelte Bauelemente sowie das
Verkleben und der Verguss. Den Anwendungsmöglichkeiten
sind dadurch kaum
Grenzen gesetzt.
Piezoröhrchen beispielsweise bieten eine
radiale und axiale Auslenkung oder, segmentiert
angesteuert, eine Scan-Bewegung
in der XY-Ebene. Sie werden mit engsten
Toleranzen gefertigt (0,05 mm) und können
serienmäßig mit kleinsten Durchmessern
von kleiner 0,8 mm hergestellt werden. Sie
eignen sich z. B. als Miniaturscanner, in
Alignment-Systemen zur Regelung eines
optischen Signals oder werden zum Beispiel
in medizinischen Endoskopen eingesetzt.
Wahre Bewegungstalente in
Scanning-Anwendungen
Ein Beispiel dafür ist ein neuartiges scannendes
Katheter-Endoskop (SFE) für die
großflächige, vollfarbige Bildgebung mit
nur 1 mm Durchmesser. Dieses scannende
Faser- oder Katheterendoskop ermöglicht
hochwertige, laserbasierte Videobilder bei
Die resonante optische Single-Mode-Faser wird seitlich von einem rohrförmigen
piezoelektrischen Aktor in einem kompakten koaxialen Design angetrieben
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