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1-3 Arrange & Fill
Random Fiber

Mit Hilfe des patentierten Anordnungs- und Füllverfahrens stellen wir 1-3 Komposite her, bei denen piezokeramische Fasern als aktive Stäbe verwendet werden, die nach dem Zufallsprinzip über die aktive Fläche des Komposits verteilt sind. Typische Anwendungen sind zerstörungsfreie Prüfungen (NDT), Sonar-Einzelelement-Wandler, Luft-Ultraschall-Wandler sowie Durchflusskontrolle und -messung.

1-3 Komposite Datenblatt

Innovatives Produktionsverfahren:
das Arrange & Fill-Verfahren

Smart Material stellt 1-3 Komposite mit piezokeramischen Fasern als aktive Stäbe her. PZT-Faserkomposite sind eine kostengünstige Alternative zum Dice & Fill-Verfahren.

1-3-Faser-Piezokomposite werden durch Epoxidinfiltration von Faserbündeln und Zerschneiden der würfelförmigen Blöcke senkrecht zur Faserrichtung hergestellt. Diese patentierte Methode wird auch Arrange & Fill genannt. Dank der Arrange & Fill-Produktionsmethode besteht das rohe 1-3-Faser-Verbundmaterial typischerweise aus Blöcken mit einer Länge von bis zu 10 cm und den seitlichen Abmessungen des gewünschten Elements.

Neben dem Schneiden von Elementen mit der gewünschten Resonanzfrequenz des Rohfaserblocks ermöglicht das Arrange & Fill-Verfahren auch die Verarbeitung von 1-3 Faserkompositen in verschiedenen Formen und Ausprägungen. Dazu gehören präzise konkave oder konvexe Konturen für hochwertige Breitband-Ultraschall-Empfängeranwendungen.

Das Arrange & Fill-Verfahren lässt sich leicht auf hohe Stückzahlen skalieren, was auch kurze Vorlaufzeiten ermöglicht – ein großer Vorteil gegenüber dem üblicherweise verwendeten Dice & Fill-Verfahren ist.

Smart Material offers various standard epoxy and polyurethane systems as the interstitial material for its random fiber composites, often called filler. The different filler materials available allow for operational temperatures ranging from 95 °C to 135 °C.

1-3 Komposite Arrange & Fill Random Fiber

Mit piezokeramischen Fasern mit 105µm, 250µm und 800µm Durchmesser werden Füllfaktoren von ca. 35%, 65% und 80% in einem zufällig verteilten Querschnitt erreicht.

Der Random Fiber-Verbundstoff weist dank geringerer akustischer Impedanz und einem hohen Kopplungsfaktor hervorragende Eigenschaften für die Ultraschallübertragung auf. Darüber hinaus gelingt mit diesen 1-3 Faserverbundwerkstoffe wegen der zufälligen Elementverteilung eine erhöhte Störmodenunterdrückung.

1-3 Komposite Datenblatt
Frequency-dependent impedance and phase response of a 1-3 composite fill random sample showing a resonance peak near 1.7 MHz.

Produktspezifikationen für 1-3 Random Fiber-Komposite

Resonanzfrequenzen

80 kHz – 10 MHz

Füllfaktoren

35 %, 45 %, 65 %, 80 %

PZT Materialien

PZT Navy Type II

Akustische Impedanz

12 MRayl – 27 MRayl

Verfügbare Elektroden

CuSn (Kupfer mit einer Zinn-Deckschicht)

Au (Gold)

Dimensionen

Max. 100 mm × 100 mm

Verschiedene Durchmesser

Kopplungskoeffizient kt

0,61 – 0,68

Faserdurchmesser: Max. Frequenz

Es gelten die Regeln zum Seitenverhältnis

Betriebstemperaturen

Typisch: 95 °C

135 °C auf Anfrage

Zwischenmaterialien

Verschiedene Epoxidharzsysteme

Produktauswahl 1-3 Random Fiber-Komposite

Resonanzfrequenzen

Frequenzen

Faserdurchmesser

Füllfaktoren

Dimensionen

80 kHz – 1 MHz

105 µm, 250 µm, 800 µm

35 %, 45 %, 65 %, 80 %

max. 100 mm × 100 mm

1 MHz – 5 MHz

105 µm, 250 µm

35 %, 45 %, 65 %

max. 100 mm × 100 mm

5 MHz – 10 MHz

105 µm

35 %, 45 %

max. 65 mm × 65 mm

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

Füllfaktoren

Füllfaktoren

Faserdurchmesser

Frequenzen

35 %

105 µm

80 kHz – 10 MHz

45 %

105 µm

80 kHz – 10 MHz

65 %

250 µm

80 kHz – 5 MHz

80 %

800 µm

80 kHz – 1 MHz

PZT-Werkstoffe

PZT Material

Dielektrizitätskonstante

Frequenzen

PZT Navy Type II, 5A

1850

80 kHz – 10 MHz

Akustische Impedanz

Akustische Impedanz

Füllfaktoren

12 MRayl

35 %

15 MRayl

45 %

22 MRayl

65 %

27 MRayl

80 %

Verfügbare Elektroden

Elektrodenmaterial

Frequenzen

CuSn

80 kHz – 1 MHz

CuSn, Au

1 MHz – 10 MHz

Kopplungskoeffizient kt

Faserdurchmesser

Max. Frequenzen (Bester kt)

105 µm

8 MHz

250 µm

4 MHz

800 µm

1 MHz

Abmessungen

Max. Dimensionen

Frequenzen

100 mm × 100 mm

80 kHz – 5 MHz

65 mm × 65 mm

5 MHz – 10 MHz

Mechanische Toleranzen:
< 6 mm ± 0.1 mm
30 mm ± 0.2 mm
30 mm ± 0.3 mm
<
>

Verfügbare Durchmesser

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″)

37,70 mm (1.480″)

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