Systementwicklung
Systementwicklung im Bereich Piezo- und Ultraschalltechnik
Leistungsultraschall, Konverter, Sonotroden, Elektronik, …
Entwicklung Einzelkomponenten
Wir entwickeln Ultraschallsysteme, bspw. für medizinische und industrielle Anwendungen von der Konzepthase über die Modellbildung und Simulation bis hin zum Aufbau von Prototypen und Funktionsmustern. Darüber hinaus unterstützen wir Sie durch unsere Erfahrung und Fachkompetenz auch bei der Serienfertigung und bei der Optimierung bestehender Ultraschallsysteme. Gern helfen wir Ihr Entwicklungsteam auch punktuell bei gezielten Fragestellungen.
Beispiele für unser Leistungsangebot:
- Auslegung von Konvertern und Sonotroden
- Charakterisierung und Optimierung bestehender Ultraschallsysteme
- Entwicklung elektrischer Ansteuerungen
- Analyse und Optimierung bestehender elektrischer Ansteueurungen
- Optimierung von Prozessen und Verfahren
- Entwicklung und Aufbau von Prototypen und Funktionsmustern
- Innovative Aktor- und Sonotrodenbauformen (z.B. Torsions-, Biege- und Schersysteme)
- messtechnische Charakterisierung
Integration zum Gesamtsystem
Neben der Entwicklung von Einzelkomponenten der Ultraschalltechnik wie Konvertern und Sonotroden helfen wir Ihnen auch gern bei der Integration zum Gesamtsystem und der Produktentwicklung. Darunter fallen zum Beispiel die Abstimmung zwischen Elektronik und Ultraschallwandler und das Design von Gehäusen und Handgriffen.
Beispiele für unser Leistungsangebot:
- Integration von Ultraschallmodulen in Gesamtsysteme
- Umfassende Charakterisierung von Ultraschallsystemen als Basis für die Entwicklung der Leistungselektronik
- Modellgestütztes Design von Lagerungen für Ultraschallsysteme
- Simulationsbasierte Integration von Sonderfunktionen wie Flüssigkeitszufuhr
- messtechnische Charakterisierung von Gesamtsystemen im Prozess / unter Last
Entwicklung von Ultraschallkonvertern und Handstücken
Wir entwickeln Ultraschallkonverter nach den Vorgaben unserer Kunden, die genau auf die jeweilige Anforderung und Applikation abgestimmt sind. Dabei greifen wir auf unseren umfangreichen Methodenbaukasten und unsere langjährige Erfahrung bei der Entwicklung von Ultraschallsystemen zurück.
- Entwicklung, Analyse und Optimierung von Ultraschall-Handstücken für die Medizintechnik
im Frequenzbereich 20 bis 200 kHz und Leistungsbereich 10 bis 500 W - Auslegung industrieller Hochleistungskonverter im Leistungsbereich 500 W bis zu mehreren kW
- Entwicklung von klassischen Longitudinalschwingern und innovativen Torsionskonvertern
- Gestaltung und Optimierung von abgestimmten Sonotroden (longitudinal und torsional)
- Optimierung von Ultraschallsystemen, bspw. hinsichtlich der Lage von störenden Neberesonanzen
- Evaluierung und Entwicklung von Ultraschallwandlern mit bleifreien Piezokeramiken
- Aufbau von Prototypsystemen und Funktionsmustern (durch gezieltes Vorspannen)
- Umfassende messtechnische Charakterisierung von Ultraschallkonvertern (Schwingamplituden, Erwärmungsverhalten, Leistungsbedarf frei und unter Last, Prozessrückwirkung, …)
Entwicklung Ansteuerungen und Generatoren
Ein Ultraschallsystem kann seinen Dienst nur mit einer abgestimmten Ansteuerung bzw. einem Ultraschallgenerator verrichten. Als fertige Lösung bietet die ATHENA einen universell einsetzbaren Ultraschallgenerator an, der direkt zum Betrieb einer Vielzahl von Ultraschallsystemen eingesetzt werden kann. Darüber hinaus unterstützen wir Sie bei der Entwicklung applikationsspezifischer Ansteuerungselektroniken
- Beratung bei der Auswahl von Ansteuerungskonzepten für Ultraschallsysteme
- Evaluierung des Leistungsbedarfs von Ultraschallsystemen als Basis für die Elektronikentwicklung
- Entwicklung kundenspezifischer Ansteuerungselektroniken
- Transformatoren und Signalfilterungskonzepte (LC, LLCC, PWM) für schaltende Wechselrichter
- Erprobung, Test und Analyse bestehender Ansteuerungssysteme und Generatoren
- Der ATHENA Ultraschallgenerator als universelle Standalone-Lösung
Vorspannelektronik für Ultraschallkonverter
Für reproduzierbare Eigenschaften von vorgespannten Ultraschallkonvertern (BLT-Transducer) spielt das gezielte Aufbringen der Vorspannung für die Piezokeramiken eine entscheidende Rolle. Drehmomentbasierte Verfahren führen häufig zu ungewollt großen Streuungen. Zum definierten Vorspannen von Ultraschallkonvertern bieten wir ein ladungsbasiertes Messgerät zur Überwachung des Vorspannprozesses an.
- ladungsbasierte Messung an den Piezoelementen zur Minimierung der Streuung im Vorspannprozess
- Display zur Anzeige aktueller Messwerte sowie des Vorspannungsverlaufs
- Analogausgang, bspw. zum automatisierten Vorspannen
Innovative Aktorikwerkstoffe (u.a. bleifreie Piezokeramik)
Stand heute sind Piezokeramiken auf Blei-Zirkonat-Titanat-Basis der Standardwerkstoff für Ultraschallaktoren (insbes. Typ PZT 8). Aus Umweltschutzgründen werden die Regelwerke der EU aber ständig überprüft, weshalb zu erwarten ist, dass bleifreie Piezokeramiken zukünftig in der medizinischen und industriellen Anwendung an Bedeutung gewinnen werden.
In einem aktuellen Kooperationsprojekt mit der Universität Paderborn untersuchen wir, wie gut alternative, bleifreie Werkstoffe bereits heute für Ultraschallaktoren kleiner und mittlerer Leistung geeignet sind. Ist dieses Thema auch für Sie im Sinne einer nachhaltigen Entwicklungsstrategie von Interesse? Dann sprechen Sie uns gern an!
Ihre Ansprechpartner:
