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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 Komposit Datenblatt

1-3 Dice & Fill-Komposite Produktspezifikationen

Resonanzfrequenzen

500 kHz – 15 MHz

Füllfaktoren

25 % – 70 %

PZT Materialien

PZT Navy Type I, II, III, VI

Single Crystal PMN-PT

Akustische Impedanzen

8,5 MRayl – 26 MRayl

Verfügbare Elektroden

CuSn (Kupfer mit einer Zinn-Deckschicht)

Au (Gold)

Dimensionen

Max. 75 mm × 75 mm

Verschiedene Durchmesser

Kopplungskoeffizient kt

0,61 – 0,68 (Standard PZT Material)

> 0,75 (Single Crystal)

Betriebstemperaturen

Typisch: 95 °C

135 °C auf Anfrage

Zwischenmaterialien

Verschiedene Epoxidharzsysteme

1-3 Dice & Fill-Komposite Produktauswahl

Resonanzfrequenzen

Frequenzen

Pixel Größen

Füllfaktoren

Dimensionen

500 kHz – 1 MHz

400 µm – 800 µm

25 % – 75 %

max. 75 mm x 75 mm

1 MHz – 2 MHz

150 µm – 350 µm

25 % – 75 %

max. 75 mm x 75 mm

2 MHz – 6 MHz

55 µm – 200 µm

25 % – 75 %

max. 75 mm x 75 mm

6 MHz – 12 MHz

75 µm – 100 µm

35 % – 65 %

max. 35 mm x 35 mm

8 MHz – 12 MHz

40 µm – 75 µm

35 % – 65 %

max. 35 mm x 35 mm

10 MHz – 12 MHz

15 µm – 35 µm

35 % – 65 %

max. 35 mm x 35 mm

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

Füllfaktoren

Füllfaktoren

Frequenzen

25 % – 70 %

500 kHz – 6 MHz

35 % – 65 %

6 MHz – 12 MHz

Toleranzen des Füllfaktors: 5% (typisch)

PZT-Werkstoffe

PZT Materialien

Dielektrizitätskonstanten

Frequenzen

PZT Navy Type I, SP4

1200 – 1300

500 kHz – 8 MHz

PZT Navy Type II, 5A

1850 – 2000

500 kHz – 10 MHz

PZT Navy Type III, PZT8

~ 1050

500 kHz – 8 MHz

PZT Navy Type VI, 5H

3200 – 6200

500 kHz – 10 MHz

Single Crystal PMN-PT

4000 – 7500

2 MHz – 10 MHz

Akustische Impedanz

Akustische Impedanz

Typische Füllfaktoren

8.5 MRayl

25 %

12 MRayl

35 %

17 MRayl

50 %

22 MRayl

65 %

25 MRayl – 26 MRayl

75 %

Verfügbare Elektroden

Elektrodenmaterial

Frequenzen

Elektrodendicke

CuSn

500 kHz – 12 MHz

~ 1.5 µm

Au

4 MHz – 12 MHz

~ 0.8 µm

Abmessungen

Max. Dimensionen

Frequenzen

75 mm × 75 mm

500 kHz – 6 MHz

35 mm × 35 mm

6 MHz – 12 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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