Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Projekt

TexPie: Textured lead-free piezoceramic materials by additive manufacturing for high-performance ultrasonic transducers

Das Gesamtziel des TexPie-Projekts ist die Erforschung von texturierten bleifreien Hochleistungs-Piezokeramiken für Leistungsultraschallanwendungen. Ausgangspunkt sind bekannte Zusammensetzungen von bleifreien Piezokeramiken im BNT-BT-System. Auch wenn der grundsätzliche Ansatz der Texturierung durch Scherkräfte bekannt ist und bereits beispielhaft für additive Fertigungsverfahren außerhalb der EU demonstriert wurde, besteht ein gravierender Mangel an grundlegenden, systematischen Untersuchungen zur Auslegung der Werkstoffe, Granulate, Suspensionen und Technologieparameter im Zusammenhang mit Bauteilform und Strukturfeinheit. TexPie untersucht und entwickelt im einzelnen:

  • Bleifreie piezokeramische Suspensionen für den Einsatz in VPP-Prozessen (VatPhotopolymerization) gemäß RoHS-Richtlinie der EU
  • Leistungsstarke piezoelektrische Natrium-Bismut-Titanat-Barium-Titanat-(BNT-BT)-Matrixpulver mit kontrollierter Partikelgröße und -form für hochdichte, hochorientierte Keramikstrukturen
  • Geeignete Template für texturierte piezokeramische Komponenten auf BNT-BT-Basis, die mittels VPP hergestellt werden, sowie deren skalierbare Herstellungstechnologie
  • Optimale Technologieparameter für die Herstellung von BNT-BT-basierten Komponenten durch VPP mit Strukturgrößen von 250 μm bis 8 mm bis zu einer Größe von 50 x 50 x 20 mm
  • Thermische Prozessmodelle und optimierte thermische Prozessparameter für den Binderausbrand und das Sintern von piezokeramischen Komponenten mit komplexer Geometrie
  • Texturierte bleifreie Hochleistungs-Piezokeramiken auf BNT-Basis mit deutlich verbesserten elektromechanischen Kopplungseigenschaften im Vergleich zu isotropen Materialien
  • Technologiedemonstration an piezokeramischen Komponenten in Leistungsultraschallanwendungen.

 

Projektlaufzeit: 01.04.2024 - 31.03.2027

Projektpartner:

  • Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (Sachsen, Deutschland)
  • Meinhardt Ultrasonics (Sachsen, Deutschland)
  • Litzhoz GmbH (Österreich)
  • Korea Institute of Material Science (Südkorea)
  • HassBIO (Südkorea)

Fördergeber: SAB, M-ERA.NET, Freistaat Sachsen