Piezoelektrische Sensoren

© Fraunhofer ISC

Piezoelektrisches Dünnschichtsensorarray.

Piezoelektrische Sensoren auf Basis von Blei Zirkonat Titanat (PZT) sind in der Technik weit verbreitet und zeigen eine hohe Dehnungs- und Drucksensitivität. Eine Deformation der piezoelektrischen Elemente durch Druck oder Dehnung erzeugt eine Ladungsverschiebung innerhalb des Sensors, was als direktes  Spannungs-/Strom-Messsignal genutzt wird.

Im Gegensatz zu den keramischen Dickschichten oder Scheibenelementen sind piezoelektrische Dünnschichten auf Stahlfolienträgern (Dicken von 25 – 500 µm) flexibel und können gekrümmten Bauteilen bis herab zu Krümmungsradien von 5 mm einfacher angepasst werden. Als flächige Elemente können sie als Schaltflächen für Bedienelemente genutzt werden. Die Beschichtung ist extrem robust und erlaubt dauerstabil deutlich höhere (Prozentbereich) Dehnungen als herkömmliche Piezoelemente.
Die Herstellung erfolgt mittels Tauchverfahren des am Fraunhofer ISC entwickelten Sol-Gel Verfahrens. Große Flächen (bis m²) sind damit kostengünstig herstellbar.

Prinzipiell reagieren piezoelektrische Elemente bei Deformation mit einer intrinsischen Ladungsverschiebung als Messgröße. Diese Deformation kann durch direkten Druck auf ein hartes Piezoelement erzeugt werden oder durch Dehnung, d.h. Durchbiegung oder Zug des Piezoelementes. Damit es ist also möglich, die beiden physikalischen Messgrößen zu erfassen.

 

Kompetenzen:

  • Material know-how zur piezoelektrischen Beschichtung von Edelstahlträgern
  • Prozess zur großflächigen Herstellung von Array – Messfeldern
  • Know-how zur Aufbau – und Verbindungstechnik

 

Angebot:

  • Anpassung Design und Performance an kundenspezifische Anforderungen
  • Herstellung von Prototypen incl. Auswertelektronik zur Integration in Bauelemente