Piezoaktoren für die dynamische und präzise Taktung der Austragsdüse
Piezoaktoren für die dynamische und präzise Taktung der Austragsdüse
In der Kunststoffverarbeitung nimmt die Vielfalt an Materialien und Anwendungen kontinuierlich zu. Diesen Trend hat der Maschinenbauspezialist Arburg früh erkannt und neben dem klassischen Spritzgießen für diesen wachsenden Markt ein weiteres industrielles Verfahren entwickelt: das Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) mit dem sogenannten Freeformer das eine große Designfreiheit und Materialvielfalt ermöglicht und mit dem sich Teilegeometrien realisieren lassen, die spritztechnisch nicht formbar wären.
Funktionsprinzip
Der zentrale Prozess der additiven Fertigung ist die Tropfenerzeugung an der Düse der Austragseinheit. Piezoaktoren wandeln elektrische Energie direkt in mechanische Energie um und ermöglichen Bewegungen mit Auflösungen im Sub-Nanometerbereich. Sie erreichen Stellwege bis etwa einen Millimeter und hohe Dynamik mit Frequenzen bis zu mehreren Tausend Hertz. Die Austrageinheit am Freeformer arbeitet aktuell mit Frequenzen zwischen 60 und 200 Hz.
- Ausgangsbasis: Qualifiziertes Standardgranulat
- Materialaufbereitung mit Schnecke wie beim Spritzgießen
- Materialreservoir zwischen Schnecke und Düsenspitze steht unter Druck
- Piezoaktor taktet den Düsenverschluss
- Düsenverschluss
- Austrag einzelner Tropfen an der Düsenspitze
- Bauteilträger bewegt Teil in X- und Y-Richtung sowie in Z-Richtung schrittweise nach unten.
Bei der Taktung des Düsenverschlusses für die Tropfenerzeugung haben wir uns für einen Piezoaktor entscheiden, weil wir hier die notwendig hohe Dynamik und Genauigkeit für den Materialaustrag haben.
Eigenschaften des Piezoaktors
Der für die Taktung des Düsenverschlusses beim AKF-Verfahren eingesetzte PICMA-Piezoaktor hat außer Genauigkeit und Dynamik noch weitere Eigenschaften, die ihn für den industriellen Einsatz in der additiven Fertigung geradezu prädestinieren. Der kundenspezifisch ausgelegte Aktor deckt Stellwege bis 90 µm mit Sub-Nanometer-Auflösung ab, ist druckbelastbar bis 3.000 N und mit einer Ansprechzeit im Mikrosekundenbereich ausgesprochen reaktionsschnell. Keine andere Ventiltechnologie bietet eine solch schnelle Reaktionszeit bei vergleichbarer Baugröße. Außerdem sind PICMA®-Aktoren konventionellen, polymerumhüllten Piezoaktoren in Leistung und Lebensdauer weit überlegen, denn sie sind vollkeramisch isoliert. Ihr monolithischer Piezokeramikblock ist durch die keramische Isolierschicht vor Luftfeuchtigkeit und gegen Ausfälle durch erhöhten Leckstrom geschützt und erreicht so auch unter extremen Umgebungsbedingungen eine hohe Bewegungszyklenzahl. Der monolithische Aufbau bedingt außerdem eine hohe Resonanzfrequenz, weshalb sich die Aktoren ideal für hochdynamische Anwendungen eignen.
Haben Sie Fragen zu unseren Lösungen? Unsere Spezialisten helfen Ihnen gerne weiter!
Kontakt aufnehmen!