{"id":37899,"date":"2023-04-21T14:09:52","date_gmt":"2023-04-21T19:09:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.bjultrasonic.com\/how-do-piezoelectric-actuators-work\/"},"modified":"2025-01-21T00:54:03","modified_gmt":"2025-01-21T05:54:03","slug":"how-do-piezoelectric-actuators-work","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bjultrasonic.com\/de\/how-do-piezoelectric-actuators-work\/","title":{"rendered":"Piezoaktorik: Funktionsweise und Anwendung"},"content":{"rendered":"

Piezoelektrische Aktoren sind faszinierende Bauteile, die elektrische Energie direkt in mechanische Bewegung umwandeln. Sie finden in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung, von der pr\u00e4zisen Positionierung in der Mikroskopie bis hin zur Erzeugung von Ultraschallwellen in der Medizintechnik. Ihr Funktionsprinzip basiert auf einem bemerkenswerten Effekt, der in bestimmten Kristallen und Keramiken auftritt.<\/p>\n

Der piezoelektrische Effekt<\/h3>\n

Der Kern des Funktionsprinzips liegt im piezoelektrischen Effekt. Dieser Effekt beschreibt die F\u00e4higkeit bestimmter Materialien, unter mechanischer Belastung eine elektrische Spannung zu erzeugen (direkter piezoelektrischer Effekt). Umgekehrt verformen sich diese Materialien, wenn eine elektrische Spannung an sie angelegt wird (inverser piezoelektrischer Effekt). Letzterer ist die Grundlage f\u00fcr die Funktionsweise von piezoelektrischen Aktoren.<\/p>\n

Materialien f\u00fcr piezoelektrische Aktoren<\/h3>\n

Verschiedene Materialien weisen den piezoelektrischen Effekt auf. Am h\u00e4ufigsten werden piezokeramische Materialien wie Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) verwendet. Diese Keramiken bieten eine hohe Effizienz und lassen sich in vielf\u00e4ltigen Formen herstellen. Neben Keramiken kommen auch Kristalle wie Quarz oder Polymere wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) zum Einsatz.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Material<\/th>\nVorteile<\/th>\nNachteile<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
PZT<\/td>\nHohe Effizienz, vielf\u00e4ltige Formen<\/td>\nEnth\u00e4lt Blei<\/td>\n<\/tr>\n
Quarz<\/td>\nHohe Stabilit\u00e4t<\/td>\nGeringere Effizienz<\/td>\n<\/tr>\n
PVDF<\/td>\nFlexibel, biokompatibel<\/td>\nGeringere Effizienz, Temperaturlimit<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Funktionsweise eines piezoelektrischen Aktors<\/h3>\n

Ein piezoelektrischer Aktor besteht in der Regel aus einer oder mehreren Schichten des piezoelektrischen Materials, die mit Elektroden versehen sind. Wird eine elektrische Spannung an die Elektroden angelegt, ver\u00e4ndert sich die Kristallstruktur des Materials. Diese \u00c4nderung der Kristallstruktur f\u00fchrt zu einer makroskopischen L\u00e4ngen\u00e4nderung des Aktors. Die Richtung und das Ausma\u00df der L\u00e4ngen\u00e4nderung h\u00e4ngen von der Polarit\u00e4t und der St\u00e4rke der angelegten Spannung ab.<\/p>\n

Arten von piezoelektrischen Aktoren<\/h3>\n

Es gibt verschiedene Arten von piezoelektrischen Aktoren, die f\u00fcr unterschiedliche Anwendungen optimiert sind. Stack-Aktoren bestehen aus mehreren \u00fcbereinander gestapelten piezoelektrischen Schichten und erm\u00f6glichen gro\u00dfe Stellwege. Scheraktoren erzeugen eine seitliche Bewegung und eignen sich f\u00fcr Scan-Anwendungen. Biegeelemente erzeugen eine Biegebewegung und werden beispielsweise in Mikroventilen eingesetzt.<\/p>\n

Anwendungen von piezoelektrischen Aktoren<\/h3>\n

Die Anwendungsgebiete von piezoelektrischen Aktoren sind vielf\u00e4ltig. Sie finden sich in der Pr\u00e4zisionspositionierung in der Mikroskopie und der Halbleiterindustrie, in der Medizintechnik zur Erzeugung von Ultraschallwellen (beispielsweise bei bestimmten Ultraschallreinigungsger\u00e4ten), in der Automobilindustrie f\u00fcr Einspritzsysteme und in der Drucktechnik f\u00fcr Tintenstrahldrucker. Auch in der Akustik, beispielsweise bei Lautsprechern oder Mikrofonen, kommen sie zum Einsatz. Im Bereich der Ultraschalltechnologie k\u00f6nnten zuk\u00fcnftig auch Firmen wie Beijing Ultrasonic eine Rolle bei der Weiterentwicklung von piezoelektrischen Aktoren spielen.<\/p>\n

Piezoelektrische Aktoren sind aufgrund ihrer Pr\u00e4zision, Schnelligkeit und geringen Gr\u00f6\u00dfe Schl\u00fcsselkomponenten in vielen modernen Technologien. Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Materialien und der Ansteuerungselektronik er\u00f6ffnet st\u00e4ndig neue Anwendungsm\u00f6glichkeiten f\u00fcr diese faszinierende Technologie.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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