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SFB/TR39 PT-PIESA
Teilprojekt A2:

Mikrostrukturierung und Integrationstechnologie für Piezofasern in metallische Trägerwerkstoffe (Blech)
Laufzeit:

07/06 bis 06/14
Link: pt-piesa.tu-chemnitz.de/
Projektträger:

Deutsche Forschungsgemeinschaft
Teilprojektleiter:

Prof. Dr.-Ing. Andreas Schubert
Mitarbeiter:

Dipl.-Ing. Benedikt Müller
Zielstellung:

Im Mittelpunkt steht die Entwicklung und Erprobung neuer Mikrostrukturierungsverfahren für Aluminium-Träger. Die damit erzeugten Mikrostrukturen sollen später eine beanspruchungsgerechte Integration von Piezoelementen gewährleisten. Bei den zu strukturierenden Trägern handelt es sich vorzugsweise um dünne Aluminium-Bleche mit einer Dicke von ca. 1 mm. Durch spezielle Umformtechniken (Prägen, Durchsetzen) sollen montagegerechte Einlegekavitäten (z.B. U- oder V-Nuten) mit definierten Substrukturen (Einführschrägen, Anlagestrukturen, Hilfs- und Federstegen) in den Trägerwerkstoff eingebracht werden. Aus heutiger Sicht werden diese präzisen Mikrogeometrien eine Abmessung von 10 x 0,30 x 0,30 mm³ haben. Für das flächenhafte Prägen bzw. Durchsetzen von Mikrostrukturen sind solche Gesetzmäßigkeiten zum Fließverhalten des Trägerwerkstoffes zu erforschen, die maßgeblich die erreichbare Abformgenauigkeit bestimmen. Grenzparameter der eingesetzten Präzisionsverfahren sind auszuloten. Der Trägerwerkstoff soll durch den Mikroumformvorgang möglichst gleichmäßig mechanisch beansprucht werden. Die erzeugten Strukturgeometrien sollen die nachfolgenden Teilprozesse Passivierung/Isolation, Integration der Piezoelemente und Kontaktierung des Verbundes ermöglichen. Zusätzliche Substrukturen in den Kavitäten sollen später ein dauerhaftes Fixieren der Piezoelemente im Trägerwerkstoff ermöglichen. Abhängig von den in TP C1 vorgestellten Konstruktionsvarianten sollen die Mikrostrukturen beschichtungsfähig und mechanisch belastbar sein sowie unterschiedliche Reibungseigenschaften zwischen Piezoelement und Konstruktionswerkstoff bewirken. Für die Herstellung solcher Mikrostrukturen sind geeignete Strukturgeometrie, Prägewerkzeuge, Prozessabfolgen zu gestalten und zu erproben.