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Integration aktiver Komponenten

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Integration aktiver Komponenten


Die Entwicklung von multifunktionalen Leichtbauteilen durch Integration zusätzlicher Funktionen in der Struktur ist aktuell ein vielversprechendes Konzept, so z.B. die Kombination von Leichtbaustrukturen mit piezokeramischen Sensoren und Aktoren. Passive Strukturen werden durch zusätzliche adaptive Funktionalität modifiziert und können sowohl zur aktiven Strukturüberwachung als auch zur aktiven Vibrationskontrolle und -dämpfung herangezogen werden. Zum Einsatz kommen dabei kommerziell erhältliche piezokeramische Sensor-/Aktor-Module, die sich aus PZT-Folie, Kontaktierung und Polymereinbettung zusammensetzen. Herausforderungen bestehen in der reproduzierbaren Positionierung des Inserts im Druckgussteil, im Erzielen einer stoffschlüssigen Anbindung des Inserts sowie in der Gewährleistung der Funktion nach dem Druckgussprozess.


Ansprechpartner:

    • Peter Randelzhofer (M.Sc.)
Handelsübliches Piezomodul vor dem Eingießen (Foto David Hartfiel)
(Vergrößern)
Peripherie am Gusswerkzeug zur Fixierung des Moduls (Foto David Hartfiel)
(Vergrößern)
Mittige Lage des Moduls in einer Gussplatte
(Vergrößern)
Formfüllsimulationen mit unterschiedlichen Positionierungen des Moduls
(Vergrößern)
Signal eines Piezomoduls im Gussteil
(Vergrößern)
Nachweis der Schwingungsannihilation mittels Laservibrometrie
(Vergrößern)
Handelsübliches Piezomodul vor dem Eingießen (Foto David Hartfiel)
Peripherie am Gusswerkzeug zur Fixierung des Moduls (Foto David Hartfiel)
Mittige Lage des Moduls in einer Gussplatte
Formfüllsimulationen mit unterschiedlichen Positionierungen des Moduls
Signal eines Piezomoduls im Gussteil
Nachweis der Schwingungsannihilation mittels Laservibrometrie

Publikationen:


  • Wedler J., Körner C.:
    Sensor-based Observation and Numerical Simulation of Mold Filling During High Pressure Die Casting
    In: Giesserei (2019), S. 18-25
    ISSN: 0016-9765
  • Schwankl M., Himmler D., Urban M., Körner C.:
    Optimization of Mechanical Properties of Al–Al‐Compound Castings by Adapted Heat Treatment
    In: Advanced Engineering Materials (2018)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.201800400
  • Winkler A., Modler N., Drossel WG., Mäder T., Körner C.:
    High-Volume Production-Compatible Technologies for Light Metal and Fiber Composite-Based Components with Integrated Piezoceramic Sensors and Actuators
    In: Advanced Engineering Materials 20 (2018), Art.Nr.: 1801001
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.201801001
  • Stein S., Wedler J., Rhein S., Schmidt M., Körner C., Michaelis A., Gebhardt S.:
    A process chain for integrating piezoelectric transducers into aluminum die castings to generate smart lightweight structures
    In: Results in Physics (2017)
    ISSN: 2211-3797
    DOI: 10.1016/j.rinp.2017.07.034
  • Schwankl M., Wedler J., Körner C.:
    Wrought Al - Cast Al compound casting based on zincate treatment for aluminum wrought alloy inserts
    In: Journal of Materials Processing Technology 238 (2016), S. 160-168
    ISSN: 0924-0136
    DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2016.07.001
  • Schwankl M.:
    Al-Al-Verbundguss - Technologische Grundlagen und werkstoffkundliche Charakterisierung der stofflichen Anbindung von Aluminiumknetlegierungen im Aluminium-Druckguss (Dissertation, 2016)
  • Schwankl M., Kimme S., Pohle C., Drossel WG., Körner C.:
    Active Vibration Damping in Structural Aluminum Die Castings via Piezoelectricity - Technology and Characterization
    In: Advanced Engineering Materials 17 (2015), S. 969-975
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.201400367
  • Eydam A., Suchanek G., Schwankl M., Gerlach G., Singer R., Körner C.:
    Evaluation of polarisation state of light metal embedded piezoelectrics
    In: Advances in Applied Ceramics 114 (2015), S. 226-230
    ISSN: 1743-6753
    DOI: 10.1179/1743676114Y.0000000222
  • Wedler J., Schwankl M., Körner C.:
    Al-Al-Verbundguss mit höherfesten Knetlegierungen
    In: Giesserei 102 (2015), S. 46-53
    ISSN: 0016-9765
  • Körner C., Schwankl M., Himmler D.:
    Aluminum-aluminum compound castings by electroless deposited zinc layers
    In: Journal of Materials Processing Technology 214 (2014), S. 1094-1101
    ISSN: 0924-0136
    DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2013.12.014
  • Schwankl M., Rübner M., Flössel M., Gebhardt S., Michaelis A., Singer R., Körner C.:
    Active functionality of piezoceramic modules integrated in aluminum high pressure die castings
    In: Sensors and Actuators A-Physical 207 (2014), S. 84-90
    ISSN: 0924-4247
    DOI: 10.1016/j.sna.2013.12.016
  • Schwankl M., Kellner R., Singer R., Körner C.:
    The influence of sandblasting on the morphology of electroless deposited zinclayers on aluminum sheets
    In: Applied Surface Science 283 (2013), S. 202-208
    ISSN: 0169-4332
    DOI: 10.1016/j.apsusc.2013.06.082
  • Schwankl M., Eydam A., Rübner M., Suchanek G., Gerlach G.:
    A simple thermal wave method for the evaluation of the polarization state of embedded piezoceramics
    In: Ceramics International 39 (2013), S. 587-590
    ISSN: 0272-8842
    DOI: 10.1016/j.ceramint.2012.10.141
  • Schwankl M., Rübner M., Singer R., Körner C.:
    Integration of PZT-ceramic modules using hybrid structures in high pressure die casting
    DOI: 10.1016/j.mspro.2013.02.020
  • Rübner M.:
    Verfahrenstechnische und werkstoffkundliche Grundlagen zur vollständigen Integration aktiver Komponenten in Druckgussbauteile (Dissertation, 2013)
  • Klassen A., Rübner M., Ilg J., Rupitsch S., Lerch R., Singer R., Körner C.:
    Influence of the fabrication process on the functionality of piezoceramic patch transducers embedded in aluminum die castings
    In: Smart Materials & Structures 21 (2012)
    ISSN: 0964-1726
    DOI: 10.1088/0964-1726/21/11/115014
  • Klassen A., Rübner M., Ilg J., Rupitsch S., Lerch R., Körner C., Singer R.:
    Integration of piezoceramic sensors and actuators into structural components via high pressure die casting
    In: R. Neugebauer (Hrsg.): Proceedings of the CRC/TR39 3rd Scientific Symposium "Integration of Active Functions into Structural Elements", Chemnitz: 2011
  • Rübner M., Klassen A., Körner C., Singer R., Ilg J., Rupitsch S., Lerch R.:
    Dünnwandige Aluminiumdruckgussteile mit integrierten piezokeramischen Sensoren und Aktoren - Fertigung und Charakterisierung
    18. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde (Chemnitz)
    In: B. Wielage (Hrsg.): Tagungsband zum 18. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde 2011
  • Rübner M., Günzl M., Körner C., Singer R.:
    Aluminium-aluminium compound fabrication by high pressure die casting
    In: Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing 528 (2011), S. 7024-7029
    ISSN: 0921-5093
    DOI: 10.1016/j.msea.2011.05.076
  • Rübner M., Körner C., Singer R.:
    Die castings with integrated PZT-modules - fabrication and functionalities
    Tagungsband IV ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Materials (Porto, 13. Juli 2009 - 15. Juli 2009)
  • Rübner M., Körner C., Singer R.:
    Integration piezokeramischer Module in dünnwandige Aluminiumbauteile mittels Druckguss
    2. Wissenschaftliches Symposium Transregio-PT-PIESA (Dresden)
    In: R. Neugebauer (Hrsg.): Großserienfähige Produktionstechnologien fuer leichtmetall- und faserverbundbasierte Komponenten mit integrierten Piezosensoren und -aktoren 2009
  • Rübner M., Körner C., Singer R.:
    Integration of piezoceramic modules into die castings - Procedure and functionalities
    3rd International Conference on Smart Materials, Structures and Systems - Emboding Intelligence in Structures and Integrated Systems, CIMTEC 2008 (Acireale, Sicily)
    URL: https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=62449124626&origin=inward
  • Bräutigam V.:
    Gießtechnische Integration piezokeramischer Module in Aluminiumdruckgussbauteile (Dissertation, 2008)
  • Bräutigam V., Rübner M., Körner C., Singer R.:
    Druckgießtechnische Integration von piezokeramischen Modulen in Aluminiumbauteile
    1. Wissenschaftlichen Kolloquium des SFB/Transregio PT-PIESA
  • Bräutigam V., Körner C., Singer R., Kaltenbacher M., Meiler M., Lerch R.:
    Smart structural components by integration of sensor/actuator-modules in die castings
    Industrial and Commercial Applications of Smart Structures Technologies 2007 (San Diego, CA)
    DOI: 10.1117/12.705831
  • Bräutigam V., Schellack T., Körner C., Singer R.:
    Optimized fixing technique for the integration of piezoceramic moduls in die castings
    In: Gießereiforschung 58 (2006), S. 1-6
    ISSN: 0046-5933
  • Bräutigam V., Wierach P., Körner C., Singer R.:
    Integration of piezoceramic modules in die castings - a new production technology
    10th Adaptronic Congress (Göttingen, 3. Mai 2006 - 4. Mai 2006)
  • Bräutigam V., Körner C., Singer R.:
    Herstellungsverfahren für druckgegossene multifunktionale Verbundbauteile
    In: Giesserei 92 (2005), S. 46-49
    ISSN: 0016-9765

Lehrstuhl Werkstoffkunde und Technologie der Metalle
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