Untersuchungen zur Polarisierung piezoelektrischer Keramiken unter Mehrfeldbelastung

Das Gesamtkonzept des Transregio 39 PT-PIESA zielt auf die Herstellung adaptiver Verbundstrukturen, die in Großserie gefertigt werden sollen. Aus diesem Grund eignen sich auch nur piezokeramische Aktorwerkstoffe, die in großer Menge und gleich bleibender Qualität geliefert werden können. Geeignete Werkstoffe sind z.B. SP53 und SP505 der Fa. CeramTec oder PIC 155 und PIC 255 der Fa. PI Ceramic. Das Teilvorhaben untersucht die Polarisierung piezoelektrischer Keramiken als Technologieschritt in den Fertigungsketten des Transregio. Erforscht werden insbesondere die Bedingungen für die anwendungsgerechte Einstellung der Aktor- und Sensorfunktionen der Piezokeramik in Werkstoffverbunden. Langfristiges, übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung der experimentellen und theoretischen Methoden zur Auslegung der Polarisierungstechnologie für die großserientaugliche Herstellung adaptiver Strukturkomponenten. Ziele der ersten Projektphase sind: Anwendungsgerechte Auswahl der piezokeramischen Werkstoffe und Geometrien für die Herstellung adaptiver Verbunde im Transregio, Experimentelle Erkundung der Formierungs- und Schädigungsprozesse bei der Polarisierung und Verarbeitung der Piezokeramikteile in den Fertigungsketten, Aufklärung der Bedingungen für die Einstellung optimaler Sensor- und Aktorfunktion der integrierten Piezokeramik,Beschreibung des Materialverhaltens als Mehrfeldproblem (mechanische Last, elektrisches Feld, Temperatur) sowie Erarbeitung allgemeiner Auslegungs- und Fertigungsempfehlungen für die Funktionsoptimierung adaptiver Strukturkomponenten.