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1-3 Arrange & Fill
Regular Fiber

Mit dem patentierten Arrange & Fill-Verfahren stellen wir 1-3 Komposite mit piezokeramischen Fasern als aktive Stäbe her. Dank der Faseranordnung in festen Abständen gelingt ihre regelmäßige Verteilung. Typische Anwendungen sind Sonar-Array- und Einzelelement-Schallwandler, Luft-Ultraschallwandler und allgemeine Unterwasser-Ultraschallanwendungen.

1-3 Kompositen 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 Arrange & Fill von Verbundwerkstoffen mit regulär angeordneten Fasern

Die Anordnung von Keramikfasern mit einem Durchmesser von 800 µm in einem konstanten Abstand führt zu einer gleichmäßigen Pixelverteilung. So erreichen wir einen Füllfaktoren von etwa 15 % bis maximal 48 %.

Das reguläre 1-3 Faser-Verbundmaterial wurde speziell für Sonar- und andere Unterwasser-Ultraschallanwendungen entwickelt. Ein modifiziertes Vakuumabscheideverfahren ermöglicht eine niederohmige Kupfer-Blitz-Zinn-Schicht mit einer typischen Dicke von 2,5 µm für hohe Haltbarkeit und verbesserte Lötbarkeit.

1-3 Kompositen Datenblatt

1-3 Produktspezifikationen für Verbundwerkstoffe mit regelmäßiger Faseranordnung

Resonance Frequencies

80 kHz – 1 MHz

Fill Factors

25% – 48%

PZT Materials

PZT Navy Type II

Acoustic Impedance

5 MRayl – 16 MRayl

Available Electrodes

CuSn (Copper with Tin flash layer)

Dimensions

Max. 100mm x 100mm

Various round diameters

Coupling Coefficient kt

0.61 – 0.68

Operational Temperatures

Typical: 95°C

135°C on request

Interstitial Materials

Various Epoxy systems

1-3 Komposite mit regelmäßiger Faseranordnung – Produkte zur Auswahl

Resonanzfrequenzen

Frequency

Pixel Size

Fill Factor

Dimensions (mm²)

80 kHz – 1 MHz

800µm

25%

max. 100 x 100

80 kHz – 1 MHz

800µm

35%

max. 100 x 100

80 kHz – 1 MHz

800µm

48%

max. 100 x 100

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

Füllfaktoren

Fill Factor

Frequency

25%

80 kHz – 1 MHz

35%

80 kHz – 1 MHz

48%

80 kHz – 1 MHz

Other

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

8.5 MRayl

25%

12 MRayl

35%

16 MRayl

48%

Abmessungen

Max. Dimensions

Frequency

100 mm x 100 mm

80 kHz – 1 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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