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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 bietet verschiedene Standard-Epoxid- und Polyurethansysteme als Zwischenschichtmaterial für seine Verbundwerkstoffe mit zufällig angeordneten Fasern an, die oft als Füllstoffe bezeichnet werden. Die verschiedenen verfügbaren Füllmaterialien ermöglichen Betriebstemperaturen von 95°C bis 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

Produktspezifikationen für 1-3 Random Fiber-Komposite

Resonance Frequencies

80 kHz – 10 MHz

Fill Factors

35%, 45%, 65%, 80%

PZT Materials

PZT Navy Type II

Acoustic Impedance

12 MRayl – 27 MRayl

Available Electrodes

CuSn (Copper with Tin flash layer)

Au (Gold)

Dimensions

Max. 100mm by 100mm

Various round diameters

Coupling Coefficient kt

0.61 – 0.68

Fiber Diameter: Max. frequency

Aspect ratio rules apply

Operational Temperatures

Typical: 95°C

135°C on request

Interstitial Materials

Various Epoxy systems

Produktauswahl 1-3 Random Fiber-Komposite

Resonanzfrequenzen

Frequency

Fiber Diameter (Pixel)

Fill Factor

Dimensions

(in mm²)

80 kHz – 1 MHz

105µm, 250µm, 800µm

35%, 45%, 65%, 80%

max. 100 x 100

1 MHz – 5 MHz

105µm, 250µm

35%, 45%, 65%

max. 100 x 100

5 MHz – 10 MHz

105µm

35%, 45%

max. 65 x 65

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

Füllfaktoren

Fill Factor

Fiber Diameter (Pixel)

Frequency

35%

105µm

80 kHz – 10 MHz

45 %

105µm

80 kHz – 10 MHz

65%

250µm

80 kHz – 5 MHz

80%

800µm

80 kHz – 1 MHz

PZT-Werkstoffe

PZT Material

Di-electric Constant

Frequency

PZT Navy Type II, 5A

1850

80 kHz – 10 MHz

Akustische Impedanz

Acoustic Impedance (MRayl)

Fill Factor

12 MRayl

35%

15 MRayl

45%

22 MRayl

65%

27 MRayl

80%

Verfügbare Elektroden

Electrode Material

Frequency

CuSn

80 kHz – 1 MHz

CuSn, Au

1 MHz – 10 MHz

Kopplungskoeffizient kt

Fiber Diameter

Max. Frequency (best kt)

105µm

8 MHz

250µm

4 MHz

800µm

1 MHz

Abmessungen

Max. Dimensions

Frequency

100 mm x 100 mm

80 kHz – 5 MHz

65 mm x 65 mm

5 MHz – 10 MHz

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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