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Institut für Struktur- und Funktionskeramik

Analyse der Eigenschaften von piezokeramischen Vielschichtaktoren

Projekt 810050 im Bridge-Programm der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG)

Regelsysteme auf Basis piezokeramischer Bauteile werden erst seit kurzem für Einspritzsysteme von PKW-Motoren in Serie hergestellt und eingesetzt. Die Bauteile (Stacks) weisen einen Vielschichtaufbau aus Keramik / Metall auf. In den keramischen Schichten werden starke elektrische Felder erzeugt, die Längenänderungen des Stacks hervorrufen und zum Steuern des Einspritzvorganges verwendet werden.
Für die Verbesserung und Weiterentwicklung solcher Aktoren ist eine genaue Kenntnis der Eigenschaften seiner Werkstoffe (Elastizitäts-, Kopplungs- und Dielektrizitätsmatrizen, Festigkeiten etc.) entscheidend. Die Verlängerung der Stacks hängt in komplizierter Weise von den aufgebrachten elektrischen Feldern und den mechanischen Beanspruchungen sowie vom Ausgangszustand der Keramik (Polung) und von Alterungsvorgängen ab, deren Auswirkungen noch nicht hinreichend bekannt sind.
In diesem Vorhaben wurden die für das Einsatzverhalten von Piezostacks relevanten Eigenschaften der vorkommenden Materialien bestimmt und der Einfluss des Schichtaufbaus und der Polung auf das Einsatzverhalten ermittelt. Diese Untersuchungen sollen mittelfristig zur Verbesserung bestehender Teile und langfristig zur zielgerichteteren Entwicklung neuer Teile verwendet werden.
Im Projekt wurde eine Prüfvorrichtung zur mechanischen und elektrischen Beanspruchung der Stacks aufgebaut. Der Response der Stacks auf elektrische Signale wurden bei verschiedenen mechanischen Vorlasten untersucht.

wissenschaftlicher Partner:   Materials Center Leoben Forschung GmbH (MCL), Leoben, Austria

Industriepartner: EPCOS OHG, Deutschlandsberg, Austria

Key Researcher:         Ao. Univ.-Prof. Dr. Peter SUPANCIC
                                o. Univ.-Prof. Dr. Robert DANZER
Senior Researcher:    Mag. Dr. Günther MAIER
Junior Researcher:     Dipl.-Vw. DI Hannes GRÜNBICHLER
                                Mag. Josef KREITH