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Die Herstellung aktiver Strukturbauteile aus Metallblech erfolgt bisher durch das Aufkleben piezokeramischer Module, was bei der Integration zahlreicher Sensoren und Aktoren in komplex geformte Bauteile an Grenzen stößt. Ein Lösungsansatz ist die Direktmontage miniaturisierter Piezokeramik-Bauelemente ohne Gehäuse. Die Arbeit präsentiert eine Methodik zur Bauteilauslegung und zur Entwicklung von Produktionsprozessen für aktive Strukturbauteile mit direkt integrierten Piezokeramik-Bauelementen. Darauf aufbauend wird ein Konzept für die Direktmontage in mikrostrukturierte Bleche entwickelt, wobei die Mikrostrukturierung durch Umformen oder Fräsen mit zehn parallelen Mikrokavitäten erfolgt. Die Piezokeramik-Bauelemente bestehen aus zehn parallelen Piezokeramik-Fasern und werden durch Trennschleifen und Fügen von Piezokeramik-Platten gefertigt. Ein automatisierter Mikromontageprozess wird konzipiert, um Piezokeramik-Bauelemente in einem Montageschritt mit Fügespalten unter 16 μm reproduzierbar in Mikrokavitäten einzulegen. Das Fügen der Bauelemente in Blech durch Umformen und Kleben wird untersucht, wobei Bleche mit integrierten Piezokeramik-Bauelementen durch Tiefziehen umgeformt werden können. Der Funktionsnachweis der direkt integrierten Bauelemente erfolgt durch Anregung und Detektion elastischer Materialwellen in Aluminiumblech sowie durch die Messung des Sensorsignals bei periodischer Erregung.
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Direktmontage von Piezokeramik-Bauelementen in mikrostrukturierte Bleche, Michael Müller
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- 2016
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