Entwicklung feinskaliger 1-3-Piezokomposite für hochfrequente Ultraschallwandler:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Stuttgart
Fraunhofer Verlag
[2022]
|
| Schriftenreihe: | Schriftenreihe Kompetenzen in Keramik
Band 63 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | x, 84, XV Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm |
| ISBN: | 9783839618097 3839618096 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
1
1.1
EINFUEHRUNG
....................................................................................................................
1
1.2
MOTIVATION
UND
ZIELSTELLUNG
...........................................................................................
2
2
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
UND
STAND
DER
TECHNIK
3
2.1
ULTRASCHALLWANDLER
ALS
FUNKTIONALE
KOMPONENTEN
IN
ULTRASCHALLPRUEFKOEPFEN
.............
3
2.1.1
DEFINITION,
ERZEUGUNG
UND
EMPFANG
VON
ULTRASCHALL
..................................
3
2.1.2
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
EINES
ULTRASCHALLPRUEFKOPFES
............................
4
2.1.3
PIEZOELEKTRISCHE
WANDLERMATERIALIEN
..............................................................
5
2.1.4
ELEKTRISCHES
IMPEDANZSPEKTRUM
UND
ELEKTROMECHANISCHE
KENNGROESSEN
.
.
.
7
2.2
1-3-PIEZOKOMPOSITE
FUER
HOCHFREQUENTE
ULTRASCHALLWANDLER
......................................
9
2.2.1
DEFINITION
UND
KONNEKTIVITAET
............................................................................
9
2.2.2
EINFLUSS
DES
LATERALEN
KOMPOSITLAYOUTS
............................................................
9
2.2.3
ANALYTISCHES
MODELL
........................................................................................
10
2.2.4
HERSTELLUNGSVERFAHREN
.....................................................................................
12
3
EXPERIMENTELLE
METHODIK
17
3.1
HERSTELLUNGSTECHNOLOGIE
DES
SOFT-MOLD-VERFAHRENS
...................................................
17
3.1.1
HERSTELLUNG
DER
URFORMEN
UND
DER
SILIKONFORMEN
.........................................
17
3.1.2
ZUSAMMENSETZUNG
UND
AUFBEREITUNG
DER
GIESSSUSPENSION
.............................
17
3.1.3
FORMGEBUNGSPROZESS
........................................................................................
19
3.1.4
TROCKNUNG
UND
THERMISCHE
PROZESSE
...............................................................
19
3.1.5
FUELLUNG
DER
STAEBCHENZWISCHENRAEUME
UND
ABDUENNUNG
DER
KOMPOSITE
...
21
3.1.6
METALLISIERUNG
UND
POLUNG
..............................................................................
21
3.2
CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN
.......................................................................................
22
3.2.1
PARTIKELANALYSE
.................................................................................................
22
3.2.2
RHEOLOGISCHE
CHARAKTERISIERUNG
.....................................................................
22
3.2.3
THERMOANALYSE
.................................................................................................
23
3.2.4
GEFUEGEANALYSE
.................................................................................................
23
3.2.5
ELEKTRISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
ULTRASCHALLWANDLER
...................................
24
3.3
MODELLIERUNG
MITTELS
FINITE-ELEMENTE-METHODE
(FEM)
...........................................
25
4
EINFLUSS
DES
KOMPOSITLAYOUTS
AUF
DAS
RESONANZVERHALTEN
DER
US-WANDLER
27
4.1
1-3-PIEZOKOMPOSITE
FUER
ULTRASCHALLWANDLER MIT
BETRIEBSFREQUENZEN
VON
20
MHZ
.
.
27
4.1.1
VARIATION
DES
STAEBCHENLAYOUTS
.......................................................................
27
4.1.2
HERSTELLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
URFORMEN
UND
DER
SILIKONFORMEN
.
.
28
4.1.3
HERSTELLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
STAEBCHENSTRUKTUREN
.........................
30
4.1.4
ELEKTRISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
ULTRASCHALLWANDLER
..................................
34
4.2
1-3-PIEZOKOMPOSITE
FUER
ULTRASCHALLWANDLER
MIT
BETRIEBSFREQUENZEN
VON
40
MHZ
.
.
35
4.2.1
VARIATION
DES
STAEBCHENLAYOUTS
.......................................................................
35
4.2.2
HERSTELLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
URFORMEN
UND
DER
SILIKONFORMEN
.
.
36
4.2.3
HERSTELLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
STAEBCHENSTRUKTUREN
..........................
38
4.2.4
ELEKTRISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
ULTRASCHALLWANDLER
...................................
40
4.2.5
MODELLIERUNG
MITTELS
FINITE-ELEMENTE-METHODE
(FEM)
...............................
42
4.2.6
VERGLEICH
ZWISCHEN
BERECHNETEN
UND
GEMESSENEN
IMPEDANZSPEKTREN
....
48
5
EINFLUSS
VON
PROZESSPARAMETERN
AUF
DAS
KLEINSIGNALVERHALTEN
DER
US-WANDLER
51
5.1
ENTWICKLUNG
DES
VERSUCHSPLANS
.....................................................................................
51
5.2
HERSTELLUNG
DER
PROBEKOERPER
.........................................................................................
53
5.3
CHARAKTERISIERUNG
DER
PROBEKOERPER
...............................................................................
55
5.3.1
LICHTMIKROSKOPISCHE
CHARAKTERISIERUNG
........................................................
55
5.3.2
UNTERSUCHUNG
DER
RELATIVEN
MASSENAENDERUNG
WAEHREND
DER
SINTERUNG
....
56
5.3.3
QUALITATIVE
GEFUEGEANALYSE
AN
QUERSCHLIFFEN
..................................................
57
5.3.4
QUANTITATIVE
GEFUEGEANALYSE
AN
QUERSCHLIFFEN
...............................................
59
5.4
ELEKTRISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
ULTRASCHALLWANDLER
................................................
61
6
EINFLUSS
VON
PROZESSPARAMETERN
AUF
DIE
NUTZBARE
FLAECHE
DER
US-WANDLER 65
6.1
VORBEREITENDE
OPTIMIERUNGEN
DER
HERSTELLUNGSTECHNOLOGIE
......................................
66
6.2
ENTWICKLUNG
DES
VERSUCHSPLANS
.....................................................................................
70
6.3
HERSTELLUNG
DER
PROBEKOERPER
.........................................................................................
72
6.4
CHARAKTERISIERUNG
DER
PROBEKOERPER
...............................................................................
72
6.4.1
QUALITATIVE
AUSWERTUNG
DER
VERFORMUNGSERSCHEINUNGEN
............................
73
6.4.2
QUANTITATIVE
AUSWERTUNG
DER
VERFORMUNGSERSCHEINUNGEN
............................
75
7
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK 79
7.1
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
..............................................................................
79
7.1.1
EINFLUSS
DES
1-3-PIEZOKOMPOSIT-LAYOUTS
AUF
DAS
RESONANZVERHALTEN
....
79
7.1.2
EINFLUSS
VON
PROZESSPARAMETERN
AUF
DAS
KLEINSIGNALVERHALTEN
.
...................
80
7.1.3
EINFLUSS
VON
PROZESSPARAMETERN
AUF
DIE
NUTZBARE
WANDLERFLAECHE
.................
81
7.2
AUSBLICK
.........................................................................................................................
83
A
ANHANG
I
A.
1
THERMOANALYSEN
KERAMISCHER
GRUENKOERPER
.................................................................
I
A.2
PHYSIKALISCHE
MATERIALKENNDATEN
DER
KOMPOSITBESTANDTEILE
.....................................
II
B
VERZEICHNISSE
III
B.1
ABKUERZUNGEN
UND
SYMBOLE
......................................................................................
III
B.2
ABBILDUNGEN
...............................................................................................................
VII
B.3
TABELLEN
......................................................................................................................
IX
B.4
LITERATUR
UND
QUELLEN
................................................................................................
X
|
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
1
1.1
EINFUEHRUNG
.
1
1.2
MOTIVATION
UND
ZIELSTELLUNG
.
2
2
THEORETISCHE
GRUNDLAGEN
UND
STAND
DER
TECHNIK
3
2.1
ULTRASCHALLWANDLER
ALS
FUNKTIONALE
KOMPONENTEN
IN
ULTRASCHALLPRUEFKOEPFEN
.
3
2.1.1
DEFINITION,
ERZEUGUNG
UND
EMPFANG
VON
ULTRASCHALL
.
3
2.1.2
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
EINES
ULTRASCHALLPRUEFKOPFES
.
4
2.1.3
PIEZOELEKTRISCHE
WANDLERMATERIALIEN
.
5
2.1.4
ELEKTRISCHES
IMPEDANZSPEKTRUM
UND
ELEKTROMECHANISCHE
KENNGROESSEN
.
.
.
7
2.2
1-3-PIEZOKOMPOSITE
FUER
HOCHFREQUENTE
ULTRASCHALLWANDLER
.
9
2.2.1
DEFINITION
UND
KONNEKTIVITAET
.
9
2.2.2
EINFLUSS
DES
LATERALEN
KOMPOSITLAYOUTS
.
9
2.2.3
ANALYTISCHES
MODELL
.
10
2.2.4
HERSTELLUNGSVERFAHREN
.
12
3
EXPERIMENTELLE
METHODIK
17
3.1
HERSTELLUNGSTECHNOLOGIE
DES
SOFT-MOLD-VERFAHRENS
.
17
3.1.1
HERSTELLUNG
DER
URFORMEN
UND
DER
SILIKONFORMEN
.
17
3.1.2
ZUSAMMENSETZUNG
UND
AUFBEREITUNG
DER
GIESSSUSPENSION
.
17
3.1.3
FORMGEBUNGSPROZESS
.
19
3.1.4
TROCKNUNG
UND
THERMISCHE
PROZESSE
.
19
3.1.5
FUELLUNG
DER
STAEBCHENZWISCHENRAEUME
UND
ABDUENNUNG
DER
KOMPOSITE
.
21
3.1.6
METALLISIERUNG
UND
POLUNG
.
21
3.2
CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN
.
22
3.2.1
PARTIKELANALYSE
.
22
3.2.2
RHEOLOGISCHE
CHARAKTERISIERUNG
.
22
3.2.3
THERMOANALYSE
.
23
3.2.4
GEFUEGEANALYSE
.
23
3.2.5
ELEKTRISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
ULTRASCHALLWANDLER
.
24
3.3
MODELLIERUNG
MITTELS
FINITE-ELEMENTE-METHODE
(FEM)
.
25
4
EINFLUSS
DES
KOMPOSITLAYOUTS
AUF
DAS
RESONANZVERHALTEN
DER
US-WANDLER
27
4.1
1-3-PIEZOKOMPOSITE
FUER
ULTRASCHALLWANDLER MIT
BETRIEBSFREQUENZEN
VON
20
MHZ
.
.
27
4.1.1
VARIATION
DES
STAEBCHENLAYOUTS
.
27
4.1.2
HERSTELLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
URFORMEN
UND
DER
SILIKONFORMEN
.
.
28
4.1.3
HERSTELLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
STAEBCHENSTRUKTUREN
.
30
4.1.4
ELEKTRISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
ULTRASCHALLWANDLER
.
34
4.2
1-3-PIEZOKOMPOSITE
FUER
ULTRASCHALLWANDLER
MIT
BETRIEBSFREQUENZEN
VON
40
MHZ
.
.
35
4.2.1
VARIATION
DES
STAEBCHENLAYOUTS
.
35
4.2.2
HERSTELLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
URFORMEN
UND
DER
SILIKONFORMEN
.
.
36
4.2.3
HERSTELLUNG
UND
CHARAKTERISIERUNG
DER
STAEBCHENSTRUKTUREN
.
38
4.2.4
ELEKTRISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
ULTRASCHALLWANDLER
.
40
4.2.5
MODELLIERUNG
MITTELS
FINITE-ELEMENTE-METHODE
(FEM)
.
42
4.2.6
VERGLEICH
ZWISCHEN
BERECHNETEN
UND
GEMESSENEN
IMPEDANZSPEKTREN
.
48
5
EINFLUSS
VON
PROZESSPARAMETERN
AUF
DAS
KLEINSIGNALVERHALTEN
DER
US-WANDLER
51
5.1
ENTWICKLUNG
DES
VERSUCHSPLANS
.
51
5.2
HERSTELLUNG
DER
PROBEKOERPER
.
53
5.3
CHARAKTERISIERUNG
DER
PROBEKOERPER
.
55
5.3.1
LICHTMIKROSKOPISCHE
CHARAKTERISIERUNG
.
55
5.3.2
UNTERSUCHUNG
DER
RELATIVEN
MASSENAENDERUNG
WAEHREND
DER
SINTERUNG
.
56
5.3.3
QUALITATIVE
GEFUEGEANALYSE
AN
QUERSCHLIFFEN
.
57
5.3.4
QUANTITATIVE
GEFUEGEANALYSE
AN
QUERSCHLIFFEN
.
59
5.4
ELEKTRISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DER
ULTRASCHALLWANDLER
.
61
6
EINFLUSS
VON
PROZESSPARAMETERN
AUF
DIE
NUTZBARE
FLAECHE
DER
US-WANDLER 65
6.1
VORBEREITENDE
OPTIMIERUNGEN
DER
HERSTELLUNGSTECHNOLOGIE
.
66
6.2
ENTWICKLUNG
DES
VERSUCHSPLANS
.
70
6.3
HERSTELLUNG
DER
PROBEKOERPER
.
72
6.4
CHARAKTERISIERUNG
DER
PROBEKOERPER
.
72
6.4.1
QUALITATIVE
AUSWERTUNG
DER
VERFORMUNGSERSCHEINUNGEN
.
73
6.4.2
QUANTITATIVE
AUSWERTUNG
DER
VERFORMUNGSERSCHEINUNGEN
.
75
7
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK 79
7.1
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
.
79
7.1.1
EINFLUSS
DES
1-3-PIEZOKOMPOSIT-LAYOUTS
AUF
DAS
RESONANZVERHALTEN
.
79
7.1.2
EINFLUSS
VON
PROZESSPARAMETERN
AUF
DAS
KLEINSIGNALVERHALTEN
.
.
80
7.1.3
EINFLUSS
VON
PROZESSPARAMETERN
AUF
DIE
NUTZBARE
WANDLERFLAECHE
.
81
7.2
AUSBLICK
.
83
A
ANHANG
I
A.
1
THERMOANALYSEN
KERAMISCHER
GRUENKOERPER
.
I
A.2
PHYSIKALISCHE
MATERIALKENNDATEN
DER
KOMPOSITBESTANDTEILE
.
II
B
VERZEICHNISSE
III
B.1
ABKUERZUNGEN
UND
SYMBOLE
.
III
B.2
ABBILDUNGEN
.
VII
B.3
TABELLEN
.
IX
B.4
LITERATUR
UND
QUELLEN
.
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