Bauweisen und Anwendungen von Piezokompositen in der Adaptronik

Multifunktionale Werkstoffe oder Werkstoffsysteme, die aktuatorische, sensorische und lasttragenden Eigenschaften auf sich vereinen, sind ein wesentlicher Bestandteil adaptiver Strukturen. Aufgrund vielfältiger Vorteile werden piezokeramische Werkstoffe am häufigsten für den Aufbau adaptiver Strukturen eingesetzt. Problematisch sind jedoch die mechanischen Eigenschaften dieses Werkstoffes. In der Vergangenheit hat sich deshalb die Verwendung von Piezokompositen durchgesetzt, die eine Kombination aus dem spröden keramischen mit einem duktilen Polymerwerkstoff darstellen. Piezokomposite enthalten auch notwendige zusätzliche Komponenten wie Elektroden, Energiezuleitungen, Isolatoren usw. Für die Adaptronik kommen insbesondere flächige Komposite zum Einsatz, bei denen die Krafteinleitung nicht an diskreten Punkten erfolgt, sondern flächig über eine Klebschicht. Technisch relevante Flächenkomposite basieren im Wesentlichen auf dem piezoelektrischen Quer- und Längseffekt, wobei dünne piezokeramische Folien und Fasern zum Einsatz kommen. Es werden die prinzipiellen Eigenschaften und Einflussparameter bei der Gestaltung von Flächenkompositen betrachtet. Mittlerweile sind verschiedene Konfigurationen von Flächenaktuatoren als kommerzielle Produkte erhältlich.