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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter March 24, 2017

Aktive Halbzeuge – Blechverbunde mit Piezo-Kern

Active Semi-Finished Products – Metal Compounds with Piezo-Core
  • Reimund Neugebauer , Matthias Nestler , Sebastian Hensel , Welf-G. Drossel and Lutz Lachmann

Kurzfassung

Piezoelektrische Wandler, wie z.B. Macro-Fibre-Composites (MFC), können bei der Reduktion von Bauteilschwingungen, Health Monitoring, Crashfallerkennung und Energiegewinnung eingesetzt werden. Die Ausweitung der Einsatzfelder aktiver Komponenten auf hocheffiziente Wirtschaftszweige (z.B. Automobilbau) lässt sich nur mit einer Optimierung der bisher zeit- und kostenintensiven Applikation der Wandler nach der Umformung realisieren. Eine Möglichkeit, um dieses Ziel zu erreichen, besteht darin, die Applikation direkt in die Bauteilfertigung zu integrieren. Bei der vorgestellten Methode wird ein in fluidem Klebstoff eingebetteter MFC mit hochspröden piezoelektrischen Fasern zwischen zwei Blechen platziert. Hierdurch werden bei der sich anschließenden Umformung des Blech-MFC-Verbunds die infolge der Reibung in den MFC eingebrachten Zugbeanspruchungen vermindert. Nach der Umformoperation erfolgt die Aushärtung des Klebstoffs, wodurch eine Anbindung des MFC an die umgebenden Bleche entsteht.

Abstract

Piezoelectric components, e.g. macro fibre composites (MFC) can be used for vibration control, health monitoring, detection of crash case and energy harvesting. The expansion of the fields of application for active components onto high-efficient branches of industry (e.g. automobile production) is only possible with an optimization of the previous cost and time consuming application of the piezo transducers after forming. A possibility to reach this aim consists in the integration of MFC-application in the product manufacturing. Within the described method a MFC with very brittle piezofibres – embedded in fluid adhesive – is placed between two blanks. Thus in the following forming of the piezo-metal-compound the tension loading of the MFC due to friction is reduced. After the forming operation the adhesive is cured, so that the MFC is bonded to the blanks.


Prof. Reimund Neugebauer, geb. 1953, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Dresden, wo er 1984 promovierte und 1989 habilitierte. Nach leitender Tätigkeit in der Industrie wurde er 1989 als Hochschullehrer an die TU Dresden berufen. Seit 1992 ist er Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU mit Standorten in Chemnitz und Dresden. 1993 erhielt er einen Ruf als Ordinarius für Werkzeugmaschinenkonstruktion und Umformtechnik an die TU Chemnitz und seit 2000 ist er geschäftsführender Direktor des Universitätsinstitutes für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse. Prof. Neugebauer ist Mitglied der Arbeitsgemeinschaft Umformtechnik (AGU), Präsident der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik e.V. (WGP), Aktives Mitglied (Fellow) der Internationalen Akademie für Produktionstechnik (CIRP) und Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech).

Dr. Welf-G. Drossel studierte an der Technischen Universität Dresden Informationstechnik und promovierte auf dem Gebiet der Umformtechnik an der TU Bergakademie Freiberg. Seit 1999 ist er am Fraunhofer IWU tätig, seit 2001 als Abteilungsleiter für Mechatronik und Adaptronik, seit 2005 als Hauptabteilungsleiter Mechatronik und Werkstofftechnologien. Seine Tätigkeit als Cooperate Member der Internationalen Akademie der Produktionstechnik CIRP übt er seit 2005 aus. 2008 erfolgte die Berufung als Privat-Dozent für das Fach Werkzeugmaschinen Mechatronik an der Technischen Universität Chemnitz.

Dr.-Ing. Lutz Lachmann studierte Fertigungsprozessgestaltung an der Technischen Universität Dresden am Lehrstuhl Umformtechnik, an dem er 1987 promovierte. Bis 2001 war er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Zentralinstitut für Festkörperphysik und Werkstoffforschung, am Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. sowie am Lehrstuhl für Urform- und Umformtechnik des Institutes für Produktionstechnik an der Technischen Universität Dresden tätig. Seit 2001 arbeitet er am IWU als Gruppenleiter in der Abteilung Blechbearbeitung und wurde 2006 zum Privatdozent an der Professur Werkzeugmaschinenkonstruktion und Umformtechnik am Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik der TU Chemnitz berufen.

Dipl.-Ing. Sebastian Hensel studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Dresden, wo er in der Vertiefungsrichtung Luft- und Raumfahrttechnik abschloss. Seit 2008 ist er in der Abteilung Prototypen/Fügen am IWU in Dresden als Wissenschaftlicher Mitarbeiter mit dem Schwerpunkt Struktursimulation von mikroperiodischen Mehrkomponentenbauteilen tätig.

Dipl.-Ing. Matthias Nestler studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Chemnitz mit der Vertiefungsrichtung Werkzeugmaschinen und Umformtechnik. Nach dem Abschluss seines Studiums arbeitet er seit April 2008 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Blechbearbeitung am Fraunhofer IWU Chemnitz. Schwerpunkte seiner Arbeit sind die Analyse von Prozessketten sowie die Umformung von Werkstoffverbunden.


References

1 Neugebauer, R.; Kreißig, R.; Lachmann, L.; Nestler, M.; Hensel, S.; Flössel, M.: Piezo-Module-Compounds in Metal Forming – Experimental and Numerical Studies. In: Proceedings of the 8th International Conference „Recent Advances in Mechatronics 2008–2009”, November 2009, S. 25726210.1007/978-3-642-05022-0_44Search in Google Scholar

2 Drossel, W.-G.; Hensel, S.; Kranz, B.; Nestler, M.; Göschel, A.: Sheet Metal Forming of Piezoceramic-Metal-Laminar Structures – Simulation and Experimental Analysis. CIRP Annals 2009 – Manufacturing Technology, August 2009, S. 27928210.1016/j.cirp.2009.03.058Search in Google Scholar

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Online erschienen: 2017-03-24
Erschienen im Druck: 2010-02-24

© 2010, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 29.3.2024 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.3139/104.110249/pdf
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