Aufbau und Charakterisierung von smarten piezokeramischen Multilayer-Biegewandlern mit integrierter Auslenkungs- und Kraftsensorik

Smarte Aktor-Sensor-Systeme erschließen neue technische Anwendungsfelder in der Automatisierungstechnik und Adaptronik. Dargestellt ist die Entwicklung eines hoch effektiven piezoelektrischen Niedervolt-Multilayer-Aktors mit integrierter Auslenkungs- und Kraftsensorik. Basierend auf umfangreichen theoretischen Betrachtungen und experimentellen Untersuchungen erfolgt die optimierte Integration eines polymeren kapazitiven Dehnungssensors in den Aktorverbund. Die Kombination des smarten Aktor-Sensor-Systems mit einer geeigneten Closed-Loop-Regelung ermöglicht die Realisierung eines neuartigen pneumatischen Mikroventils. Neben der Integration des Sensors in den Aktorverbund wird die Entwicklung, Realisierung und Charakterisierung des piezoelektrischen Niedervolt-Multilayer-Aktors und des polymeren kapazitiven Dehnungssensors anhand von theoretischen und experimentellen Betrachtungen ausführlich dargestellt. Die verwendeten Konstruktions- und Funktionswerkstoffe, die Herstellungs- und Fertigungsverfahren sowie die Messplätze zur Charakterisierung der Aktor- und Sensoreigenschaften werden umfassend beschrieben.