Tutorium: Nanopositionieren mit Piezos
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Grundlagen der Piezoelektrizität

Grundlagen der Piezoaktorik

Aktorik und Messtechnik

Methoden zur Verbesserung der Dynamik und Linearität

Bauformen piezo- mechanischer Antriebe / Positioniersysteme

Parallelkinematik und Seriellkinematik

Piezo Multilayer- Piezostapel und Chips

Peizo Scanning-Tische mit Apertur

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 Eigenschaften, Vorteile und Anwendungen piezoelektrischer
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 Grundlagen der Piezoelektrizität
 Grundlagen der Piezoaktorik
 Aktorik und Messtechnik
 Mechanische Grundlagen der Piezoaktorik
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 Elektrische Grundlagen der Piezoaktorik
 Steuerung und Regelung von Piezomechaniken
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 Bauformen piezomechanischer Antriebe / Positioniersysteme
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 PMN im Vergleich mit PZT
 Ausbick
 Montagehinweise für Piezoaktoren
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 Eigenschaften, Vorteile und Anwendungen piezoelektrischer Positioniersysteme
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 Grundlagen der Piezoelektrizität
      Materialeigenschaften
      Herstellungsprozess der Piezokeramik
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 Mechanische Grundlagen der Piezoaktorik
      Kräfte und Steifigkeit
      Maximal zulässige Kräfte (Druckbelastbarkeit, Zugbelastbarkeit)
      Steifigkeit
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      Auslenkung bei externen Kräften
 Grundlagen für den dynamischen Betrieb
      Dynamische Kräfte
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      Wie schnell kann sich ein Piezoaktor ausdehnen?
 Elektrische Grundlagen der Piezoaktorik
      Elektrische Anforderungen für den Piezobetrieb
      Statischer Betrieb
      Dynamischer Betrieb (Linear)
      Dynamischer Stromkoeffizient (DSK)
      Dynamischer Betrieb (Schaltanwendungen)
      Wärmeerzeugung in einem Piezoelement bei dynamischem Betrieb
 Steuerung und Regelung von Piezomechaniken
      Positionsgeregelter Betrieb
      Auflösung geregelt / ungeregelt
      Controllerabgleich
      Methoden zur Verbesserung der Dynamik und Linearität
      InputShaping
      Signal-Preshaping / Dynamic Digital Linearization
      Dynamic Digital Linearization (DDL)
 Umgebungsbedingungen und -einflüsse
      Temperatureffekte
      Lineare thermische Ausdehnung
      Temperaturabhängigkeit des Piezoeffektes
      Einsatz von Piezoaktoren bei hoher Luftfeuchtigkeit
      Einsatz von Piezoaktoren in Edelgasen
      Einsatz von Piezoaktoren im Vakuum
      Lebensdauer von Piezoaktoren
 Bauformen piezomechanischer Antriebe / Positioniersysteme
      Stapeltranslatoren (Linearaktoren)
      Streifenaktoren (Kontraktoren)
      Rohraktoren (Tuben)
      Biegeaktoren (Bimorph- und Multimorphaktoren)
      Scheraktoren
      Piezomechaniken mit integrierter Hebelübersetzung
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 Parallelkinematik und Seriellkinematik
      Positionsmessung mit Direktmetrologie und indirekter Metrologie
      Parallel- und Seriellkinematiken
 PMN im Vergleich mit PZT
      Elektrostriktive Aktoren (PMN)
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 Montagehinweise für Piezoaktoren
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Einführung
Piezoelektrische Aktoren wandeln elektrische Energie direkt in mechanische Energie um und ermöglichen die Lösung vieler Positionierprobleme, bei denen es auf höchste Genauigkeit, Geschwindigkeit, Auflösung und oft auch Kraft ankommt.

Die Beispiele in diesem Tutorium stellen eine Auswahl der heute gängigen Anwendungen dar. Der unaufhaltsame Trend zu höherer Genauigkeit und Geschwindigkeit, sei es bei der Miniaturisierung elektronischer Schaltungen, der Produktion von immer leistungsfähigeren Massenspeichern, der Bearbeitung oder Feinstpositionierung optischer Komponenten oder der Herstellung von Präzisionsmechanik, fördert die Anwendung und Weiterentwicklung der Piezoaktorik.

Um die Piezo spezifischen Eigenschaften optimal umsetzten zu können, ist es wichtig, in jedem Anwendungsfall das komplette System, in das die Piezomechanik integriert werden soll, zu analysieren. Ein enger Kontakt zwischen dem Anwender und dem Hersteller der Piezosysteme ist dabei der beste Weg zum Erfolg.

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