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Die vorliegende Arbeit untersucht die Eignung des selektiven Laserschmelzens (SLM) zur Integration piezoelektrischer Wandlerelemente in metallische Bauteile. Hierbei kommen piezoelektrische Vielschichtaktoren zum Einsatz, die für adaptronische Anwendungen Vorteile wie geringe Betriebsspannungen, kompakte Bauweise und hohe volumetrische Leistungsdichte bieten. Ein Prozess zur Strukturintegration dieser Aktoren wird entwickelt, begleitet von einer Qualifizierungsmethodik, die die durch den SLM-Prozess erreichbaren Eigenschaften systematisch untersucht. Es wird nachgewiesen, dass eine anwendungsspezifische Anpassung der Gehäusesteifigkeit und direkte Vorspannung des Vielschichtaktors ohne zusätzliche Elemente möglich ist. Auch Zuverlässigkeitsaspekte werden in die Qualifizierung einbezogen. Zur wirtschaftlichen Bewertung des Prozesses wird ein Kostenmodell erstellt, das Ansatzpunkte zur Steigerung der Verfahrensproduktivität identifiziert. Abschließend erfolgt die Charakterisierung und Anwendungserprobung der strukturell integrierten piezoelektrischen Vielschichtaktoren. Der entwickelte additive Fertigungsprozess eröffnet neuartige Möglichkeiten zur Herstellung funktionsintegrierter Strukturbauteile, die über den aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik hinausgehen.
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Strukturintegration piezoelektrischer Vielschichtaktoren mittels selektiven Laserschmelzens, Hanns Alexander Stoffregen
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- 2015
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