PI Ceramic
SPEZIALISTEN FÜR PIEZOTECHNOLOGIEPIEZO TECHNOLOGYVom Werkstoff zum Piezowandler
Forschung, Entwicklung und Produktion piezokeramischer Bauelemente

Der piezoelektrische Effekt ist die Basis für Sensoren und Aktoren
Mechanische Krafteinwirkung auf ein Piezoelement führt zu einer messbaren
Ladungsverschiebung. Und umgekehrt dehnt sich die Piezokeramik mit demAnlegen eines elektrischen Feldes aus.
Damit können Sensoren mit einer Bandbreite von mehreren Kilohertz hergestellt werden, die vielfältig eingesetzt werden können. Schwingungen,Struktur­deformationen, aber auch Kraftänderungen im Bereich von Milli-­
Newton werden erfasst. Ultraschallwandler arbeiten bei Frequenzen bis zu
einigen Megahertz.
In der Aktorik ist die kurze Ansprechzeit von wenigen Mikrosekunden entscheidend. Piezoaktoren erreichen Kilohertz-Frequenzen und erzeugen gleichzeitig
hohe Kräfte. Speziell für die Präzisionspositionierung ist das piezoelektrischePrinzip Grundlage von Positioniergenauigkeiten bis unter den Nanometerbereich.
Fertigungs-Know-how und Prozesskontrolle
Das Design einer piezoelektrischen Lösung beginnt mit der Entwicklung unddem Aufbereiten der piezoelektrischen Werkstoffe. Piezokomponenten ent­
stehen in Presstechnologie, werden gesintert und mit elektrischen Kontaktenversehen. Die Polarisierung sorgt für die piezoelektrischen Eigenschaften.
Eine Kerntechnologie bei PI Ceramic ist die Produktion der PICMA® Aktoren.
Folien von einigen 10 µm mit Elektroden im Siebdruckverfahren werden
gemeinsam gesintert. Diese „co-fired“ Multilayer-Aktoren sind vollkeramischisoliert und besonders zuverlässig.

2Automatisierte Prozesse erhöhen den Durchsatz und die Qualität

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Zuverlässiger Partner
für Industrie und Forschung
Führend in Piezotechnologie für individuelle Lösungen

Flexible Anpassung der Aktoren und Komponenten
PI Ceramic ist einer der weltweit führenden Hersteller von Piezotechnologie
und wichtiger Entwicklungs- und Produktionsstandort der PI Gruppe. Die­schnelle und flexible Anpassung der Standardprodukte an spezielle Einsatz­gebiete ist eine der Kernkompetenzen.
Alle Prozessschritte zur Herstellung, Weiterbearbeitung wie auch das Kleben
und Kontaktieren der Piezoelemente finden im Haus statt. Dadurch können
Produkt-, Fertigungs- und Prüfparameter flexibel angepasst werden, für­schnelles Prototyping und für die spätere Serie in mittleren oder großen
Stückzahlen bis zu einigen 1.000.000 Stück pro Jahr. Automatisierte Prozesse
sichern die konstant hohe Qualität und halten die Kosten niedrig.
Piezokomponenten
können direkt aufder Platine integriert,bequem über flexible
Leiterkarten kontaktiertoder auch in ein vomKunden beigestelltes
Gehäuse appliziert
werden

OEM Lösungen und anwendungsorientierte Beratung
Die Piezospezialisten bei PI Ceramic beraten umfassend zur Systemauslegung,um die optimale Leistungsfähigkeit zu erreichen. Anpassungen an die jeweilige
Applikation umfassen die Auswahl des optimalen Piezomaterials, die Form­gebung und die Kontaktierung. PI Ceramic unterstützt bei der Integration derPiezoelemente sowohl beratend als auch mit konkreten mechanischen
Designs. Alle Arbeitsschritte der elektrischen und mechanischen Konfektio­nie­rung übernimmt zuverlässig PI Ceramic.
PI Ceramic bietet außerdem spezialisierte Ansteuerelektronik für Piezoaktoren
in einem Spektrum vom Laborgerät zum miniaturisierten OEM-Format.

Vom piezokeramischen
Pulver bis zur komplexen
Mehrachs-Nanopositionier­einheit: PI Ceramic ist eine
wichtige Säule der vertikalen
Integration innerhalb derPI Gruppe

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PIEZO TECHNOLOGYProduktübersicht

PIEZOELEKTRISCHEKOMPONENTEN
n Unterschiedliche Ausführungen in vielen Geometrien

wie Scheiben, Platten, Rohre, Sonderformenn Hohe Resonanzfrequenzen bis 20 MHz

OEM ANPASSUNGEN
n Piezotransducer für Ultraschallanwendungenn Konfektionieren von kompletten Wandlerbauelementen
n 2D oder Line Arrays

DURAACT PIEZOFLÄCHENWANDLERn Aktor oder Sensor, Strukturüberwachungn Biegsam und robust, vorgespannt durch Einlaminieren

ANSTEUERELEKTRONIKn Verschiedene Leistungsklassen
n OEM-Module und Tischgeräte

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PICMA® MULTILAYERPIEZOAKTORENn Geringe Ansteuerspannung bis 120 Vn Hohe Steifigkeit
n Stellwege bis 100 µm

PICA HOCHLASTAKTORENn Stellwege bis 300 µm
n Kräfte bis 100 kN

PICMA® MULTILAYERBIEGEAKTOREN
n Bidirektionale Auslenkung bis 2 mm
n Niedrige Betriebsspannung bis 60 V
n Kontraktoren, variable Konturen

PIEZOAKTOREN MIT
SONDERAUSSTATTUNGn Für Einsatz in rauer Umgebungn Positions- und Temperaturüberwachungn Für kryogene Temperaturen

5PIEZO TECHNOLOGYAnwendungen und LösungenVon der berührungslosen Messtechnik bis zur Produktion im Maschinenbau

ERFASSEN VON DURCHFLUSS, FÜLLSTAND ODERSTÖRUNGEN IN HOMOGENEN MEDIEN

Air-Bubble-Detektoren prüfen
den ungestörten Fluss bei Dialyseund Transfusionen (Bild: Sonotec)

Die Messung von Durchflussmengen ist die Basis für einen geregelten Ablauf
von Prozessen, wie in der modernen Gebäudetechnik, wo der Verbrauch vonWasser, Warmwasser oder auch von Heizenergie erfasst wird. Auch die Industrie­
automation, speziell die Chemieindustrie, nutzt die Ultraschalltechnik zur
Er­fassung von Volumenflüssen. Anstatt die Stoffmengen abzuwiegen wird einekontinuierliche Mengenanalyse durchgeführt zur vollständigen Prozesskon­trolle.
Die Fließgeschwindigkeit, die Konzentration bestimmter Stoffe kann erfasst
werden, sogar die Messung von Gasmengen ist mit Ultraschallverfahren möglich. Füllstands- und Abstandssensoren arbeiten nach demselben Prinzip.

STRUKTUR­ÜBERWACHUNG
Piezowandler werden für Condition
Monitoring und adaptive Systeme eingesetzt. Sie erzeugen und erfassen
Oberflächenwellen, die Strukturver­änderungen erkennen, bevor ein wirtschaftlicher Schaden entsteht.

An schwer zugänglichen Stellen
wie offshore, an Pipelines oderWindkraftanlagen überwachenPiezosensoren die Strukturen(Bild: istock)

PRODUKTIONSPROZESSE IN DER INDUSTRIEDie Zuverlässigkeit der PI Piezoaktoren ist in vielen Bereichen notwendig:­In der Halbleiterindustrie über die Präzisionsmechanik und -fertigung ebenso
wie für Schaltanwendungen und zur Ventilsteuerung, z.B. in der Automobil­
industrie. In der Bearbeitung werden sie dank hoher Kräfte beim Unrunddrehen­
eingesetzt. Auch die aktive Schwingungsdämpfung, die Nanotechnologie, dieMetrologie, Optik und Interferometrie verwendet Piezoaktoren.
Vibrationen eines Piezoaktors verkürzen
die Bearbeitungszeiten bei hochpräzisen
Mikrobohrungen (Bild: ICT-IMM)

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PUMPEN, DOSIEREN,DISPENSEN
Nanoliterdosierung mit Jet-Technologie inder Biotechnologie bis zum Drucken vonFliesen oder dem Aufbringen von Kleb­
stoff in der Mikrosystemtechnik: Durch
ihre Zuverlässigkeit, flexible An­steuer­
span­­nung und die kompakten Ab­­­mes­
sungen eignen sich PICMA ® Piezo­­
aktoren für den Einsatz in stationärenund portablen Geräten.

Präzise Dosierung von Tröpfchen und gedruckte Mikroarrays dank hochdynamischer PipettierTechnologie (Bild: Biofluidix, Bernd Müller Fotografie)

ULTRASCHALLSCHWINGUNGEN ERZEUGEN
Die unterschiedlichsten Anwendungennutzen Ultraschall. Leistungsanwen­
dungen sind z.B. Fügeverfahren wie das
Drahtbonden in der Halbleiterindustrie
und Ultraschall-Schweißsysteme. Auchin der Medizintechnik sind Piezoele­
mente das Herzstück vieler Geräte underzeugen Ultraschall für chirurgische
Skalpelle, Instrumente zur Plaque­ent­
fernung oder für Ultrasonophorese und-therapie. Signalgeber und Echolote
arbeiten mit Piezo-Ultraschall.
Piezoelektrische Schallgeber überwachen die Türen im Airbus A380 (Bild: Airbus, Holmco)
Die kabellose Überwachung der fetalen Herztöne mit kombiniertem Ultraschallsensor
und -empfänger macht Schwangerschaften sicherer und weniger belastend (Bild: Philips)
Feinste und besonders homogene Aerosole werden mithilfe von Ultraschall erzeugt(Bild: Pari Pharma GmbH)ZUKUNFTSWEISENDE TECHNOLOGIEN
In vielen Bereichen der Industrie erforscht und entwickelt man neue Lösungen füraktuelle und zukünftige Anwendungen. Beispielsweise erwarten Nutzer ein haptisches Feedback nicht nur von Displays, sondern von neuen Oberflächen, diemultifunktional ausgestaltet sind. Adaptive Systeme passen ihre Funktion an
veränderliche Umgebungsbedingungen an, wie z.B. Fokussiereinrichtungen. Und
für eine dezentrale Energieversorgung für Sensoren oder Funksender an schwer
zugänglichen Positionen können auch Piezoelemente sorgen (Energy Harvesting).
Multifunktionale Oberflächen liefern spürbare Signale
als Rückmeldung an den Benutzer (Bild: istock)

PIEZO TECHNOLOGY7Gesellschaften

Niederlassungen

DEUTSCHLAND

USA (Ost) & KANADA

USA (West) & MEXIKOPI Ceramic GmbH
Lindenstraße
Lederhose
Tel. +49 36604 882-0
Fax +49 36604 882-4109
info@piceramic.de
www.piceramic.de

PI (Physik Instrumente) L.P.
Auburn, MA 01501
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PI (Physik Instrumente) L.P.
Irvine, CA 92620
www.pi-usa.us

USA (San Francisco Bay Area Office) UK & IRLAND

Physik Instrumente (PI)GmbH & Co. KG
Auf der Römerstraße 176228 Karlsruhe
Tel. +49 721 4846-0
Fax +49 721 4846-1019
info@pi.de
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PI miCos GmbH
Freiburger Straße 30
EschbachTel. +49 7634 5057-0
Fax +49 7634 5057-99
info@pimicos.dewww.pi.de

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PI (Physik Instrumente) L.P.
Sausalito, CA 94965
www.pi-usa.us

PI (Physik Instrumente) Ltd.
Cranfield, Bedford
www.physikinstrumente.co.uk

ITALIEN		

NIEDERLANDE

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Bressowww.pionline.it

PI Benelux B.V.
Sint-Oedenrode
www.pi.ws

FRANKREICHSPANIENPI France SAS
Aix-en-Provence
www.pi.ws

Micos Iberia S.L.
Vilanova i la Geltrú
www.pimicos.esJAPANPI Japan Co., Ltd.
Tokio
www.pi-japan.jp

PI Japan Co., Ltd.
Osaka
www.pi-japan.jp

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IMG17D PI Ceramic Produktübersicht 08/2016.1.0. Änderungen vorbehalten. © Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG 2016

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