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1-3 Dice & Fill
Komposite

Wir stellen 1-3 Komposite nach der Dice & Fill-Methode her, dem aktuellen Industriestandard für Frequenzen über 500 kHz. Typische Anwendungen sind zerstörungsfreie Prüfungen (NDT), medizinischer Ultraschall, Durchflusskontrolle und -messung sowie NDT-Phased-Array-Schallköpfe.

1-3 Komposit Datenblatt

Den Industriestandard:
die Dice & Fill Methode

Smart Material stellt 1-3 Komposite nach der Standardmethode Dice & Fill her. Die Dice & Fill-Produktionsmethode ist zwar im Allgemeinen teurer ist als die Arrange & Fill-Methode für unsere 1-3 Random- und Regular-Faserverbundwerkstoffe, sie hat sich dennoch wegen der zusätzlichen Produktionsschritte und der Skalierbarkeit für große Mengen als Industriestandard etabliert.

Für 1-3 Dice & Fill-Piezokomposite werden Piezokeramikplatten in einer orthogonalen Anordnung zerschnitten und die Plattendicke um 80-90 % reduziert. Der Abstand zwischen den Stäben muss sehr klein sein, typischerweise nahe 100 µm bei einer Resonanzfrequenz von 5 MHz, um Seitenmoden und Gitterkeulen zu vermeiden.

Die Kerben bzw. Gräben werden mit Epoxid oder einem anderen Polymermaterial gefüllt. Nachdem das interstitielle Material ausgehärtet ist, wird die ungeschnittene Seite der Keramik bis zur Stabstruktur abgeschliffen und die Dicke auf die gewünschte Resonanzfrequenz eingestellt. So entsteht eine regelmäßige Pixel- oder Stabverteilung, die für Phased-Array-Ultraschallwandler erforderlich ist.

Smart Material bietet eine Vielzahl von Standard-Epoxid- und Polyurethan-Systemen als Zwischengittermaterial an, das oft auch als Füllmaterial bezeichnet wird. Die verfügbaren Füllmaterialien erlauben Betriebstemperaturen zwischen 95°C und 135°C. Unsere Bearbeitungsmaschinen und -kapazitäten ermöglichen zudem die Herstellung von gekrümmten 1-3 Dice & Fill-Piezokompositen sowie von komplexen Array-Strukturen und Verbindungselementen.

1-3 Dice & Fill Komposite

Smart Material stellt in der Regel Dice & Fill-Standard-Verbundwerkstoffe für Frequenzen zwischen 500 kHz und 15 MHz mit maximalen Größen von 75 mm x 75 mm her. Verfügbare Füllfaktoren reichen von 25 % bis 75 % und verschiedene PZT-Materialien, z.B. Navy Typ I, Typ II (Standard), Typ III und Typ VI (Standard). Auf Anfrage sind auch Einkristallmaterialien wie PMN-PT erhältlich.

1-3 Kompositen Datenblatt

1-3 Dice & Fill-Komposite Produktspezifikationen

Resonance Frequencies

500 kHz – 15 MHz

Fill Factors

25% – 70%

PZT Materials

PZT Navy Type I, II, III, VI

Single Crystal PMN-PT

Acoustic Impedance

8.5 MRayl – 26 MRayl

Available Electrodes

CuSn (Copper with Tin flash layer)

Au (Gold)

Dimensions

Max. 75mm x 75mm

Various round diameters

Coupling Coefficient kt

0.61 – 0.68 (Standard PZT materials)

> 0.75 (Single Crystal)

Operational Temperatures

Typical: 95°C

135°C on request

Interstitial Materials

Various Epoxy systems

1-3 Dice & Fill-Komposite Produktauswahl

Resonanzfrequenzen

Frequency

Pixel Size

Fill Factor

Dimensions (in mm²)

500kHz – 1MHz

400 – 800µm

25% – 75%

max. 75 x 75

1 MHz – 2 MHz

150 – 350µm

25% – 75%

max. 75 x 75

2 MHz – 6 MHz

55 – 200µm

25% – 75%

max. 75 x 75

6 MHz – 12 MHz

75 – 100µm

35% – 65%

max. 35 x 35

8 MHz – 12 MHz

40 – 75µm

35% – 65%

max. 35 x 35

10 MHz – 12 MHz

15 – 35µm

35% – 65%

max. 35 x 35

Frequenztoleranzen: ± 10% (typisch), ± 5% (auf Anfrage)

Füllfaktoren

Fill Factor

Frequency

25% – 70%

500kHz – 6MHz

35% – 65%

6MHz – 12MHz

Toleranzen des Füllfaktors: 5% (typisch)

PZT-Werkstoffe

PZT Material

Di-electric Constant

Frequency

PZT Navy Type I, SP4

1200 – 1300

500kHz – 8MHz

PZT Navy Type II, 5A

1850 – 2000

500kHz – 10MHz

PZT Navy Type III, PZT8

~ 1050

500kHz – 8MHz

PZT Navy Type VI, 5H

3200 – 6200

500kHz – 10MHz

Single Crystal PMN-PT

4000 – 7500

2MHz – 10MHz

Akustische Impedanz

Acoustic Impedance (MRayl)

Typical Fill Factor

8.5 MRayl

25%

12 MRayl

35%

17 MRayl

50%

22 MRayl

65%

25 – 26 MRayl

75%

Verfügbare Elektroden

Electrode Material

Frequency

Electrode thickness

CuSn

500kHz – 12MHz

~ 1.5µm

Au

4MHz – 12MHz

~ 0.8µm

Abmessungen

Max. Dimensions

Frequency

75 mm x 75 mm

500kHz – 6MHz

35 mm x 35 mm

6MHz – 12MHz

Mechanische Toleranzen:
< 6mm ± 0,1mm 30mm ± 0,2mm 30mm ± 0,3mm
<
>

Available Diameters

3.18 mm (0.125″)

5.12 mm (0.202″)

5.18 mm (0.204″)

5.68 mm (0.224″)

6.00 mm (0.236″)

6.50 mm (0.256″)

8.20 mm (0.323″)

9.00 mm (0.354″)

9.50 mm (0.374″)

10.00 mm (0.394″)

10.20 mm (0.402″)

12.00 mm (0.472″)

12.70 mm (0.500″)

14.20 mm (0.559″)

15.90 mm (0.626″)

17.50 mm (0.689″)

18.00 mm (0.709″)

19.05 mm (0.750″)

20.00 mm (0.787″)

24.00 mm (0.945″)

25.40 mm (1.000″)

30.00 mm (1.181″)

35.00 mm (1.378″)

37.7 mm (1.480″)

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Zusätzliche 1-3 Kompositentypen

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