Schall- und Ultraschallgenerator

Schall- und Ultraschallgeneratoren

Schall- und Ultraschallwandler sind elektromechanische oder elektroakustische Wandler. Sie wandeln elektrische Energie in Schwingungen eines Teils des Wandlers um, der dazu dient, mechanische, akustische oder sogar thermische Energie zu erzeugen. Schallwandler arbeiten mit hörbaren Frequenzen, während Ultraschall bei 20kHz oder darüber arbeitet. Wandler sind häufig reziprok arbeitende Elemente: Die meisten Wandler können als Sensor oder Generator arbeiten unter Ausnutzung der mechanisch-elektrischen Umwandlung. Dieser Abschnitt beschäftigt sich nur mit Betätigungs- oder Emissionsarten. Die Umwandlung in solchen Wandlern basiert in der Regel auf piezoelektrischen, magnetostriktiven oder magnetischen Kräften. 

Der häufigste Ansatz besteht darin, solche Kräfte für die Erregung einer mechanischen Resonanz einzusetzen. Für die gleiche elektrische Erregung ist die Schwingung bei Resonanz die niederfrequente Schwingung multipliziert mit der mechanischen Schwingungsgröße bei Resonanz. So können eine gute Effizienz und verringerte Erregungsspannungen erreicht werden. Die Alternative besteht darin, erzwungene Schwingungen zu erzeugen. Erzwungene Schwingungen führen zu einer hohen Frequenzbandbreite und reagieren weniger empfindlich auf Lastschwankungen.

Gewöhnliche Ultraschallwandler, auch industrielle Ultraschallprozessoren genannt, sind schwingende Strukturen, die typischerweise auf 3 Halbwellenresonatoren basieren: einem Piezoumwandler, einem Booster und einer Sonotrode. Sie werden für das Ultraschallschweißen, Fräsen, Reinigen, Zerstäuben oder die Ultraschallunterstützung beim Bohren, Strangdrehen, der Homogenisierung, Filterabsaugen… verwendet. Cedrat kann Lösungen definieren, die Standardwandler einsetzen. Die kundenspezifische Anpassung wird oft dann verlangt, wenn die Sonotrode an die Last angepasst werden muss, wie unten ersichtlich.

Ein neuer Ansatz besteht darin, neue aktive Werkstoffe zu verwenden wie beispielsweise Multilayer-Piezokeramiken (MLA) oder riesige magnetostriktive Materialien (GMM). Diese werden für den Bau niederfrequenter schwingender Wandler in einer Zweimassen-Tonpilz-Struktur verwendet. Die auf vorgespannten MLA basierenden Cedrat PPAs und APA® sind wichtige Grundlagen für extrem kompakte schwingende Wandler aufgrund ihrer sehr großen dynamischen Spannung (über 1%) bei niedriger Voltzahl (<10V) wie beim Water-Tracker. Zusätzlich liefern PPAs und APA® auch große Spannungen außerhalb der Resonanz, weshalb sie für Zwangsschwingungen eingesetzt werden können, z.B. in Tribometern, Glaschneider oder Piezo-Shaker. 

Letztendlich können magnetische Aktoren in Betracht gezogen werden für niederfrequente akustische Quellen: Cedrats MICAs magnetische Aktoren sind eine interessante Alternative zu Schwingspulen aufgrund höherer Kraftdichte und 10 Mal geringerer Erhitzung. Große magnetostriktive Materialien (giant magnetostrictive materials, GMM) sind eine Alternative zu Piezos für niederfrequente Hochleistungswandler (Sonar).

Einige Beispiele finden Sie nachstehend oder in unseren entsprechenden Publikationen zuSchall- oder Ultraschallwandler.

SONO“R”US : Machine for Microparts Moulding based on UltraSound Excitation

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Description

The aim of SONO“R”US is to allow redefining some of the key features of the prototype developed under the Sonoplast project. The result will be a ready-to-market micromoulding machine that represents flexible, reliable and cost efficiency solutions for producing complex shaped and functional ?-parts.

Applications

Ultrasonic transducer ; Piezoelectric ; Magnetostrictive ;Micro injection, moulding machine, polymere, micro-part, European FP7 project

Status
Concept

SONO : A pilot line of antibacterial medical textiles based on a sonochemical process

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Description

The SONO project aims at developing a pilot line of antibacterial and antifungal medical textiles based on a sonochemical process patented at BIU laboratories. CEDRAT TECHNOLOGIES will develop the mechatronic hardware for this pilot line including the transducers.

Applications

Ultrasonic transducer ; Piezoelectric ; Magnetostrictive ; Sonochemical reactor ; medical textile

Status
Prototype

MUST: Modular Ultrasonic Transducer (developed in the frame of SONO Project)

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Description

The modular ultrasonic transducer (MUST) developed by CTEC improves the potential of classical tubular transducer. The main advantages:

-Longer sonotrode with up to 5 meters length - Bigger surface of cavitation

-Uniformity of the treatment improved -Better efficiency of the electro-acoustic conversion.

Applications

Ultrasonic transducer ; Piezoelectric ; Magnetostrictive ; Sonochemical reactor ; medical fabrics

Status
Prototype

Avibus project:Drilling with Vibration Assistance by Piezoelectric Actuators

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Description

The AVIBUS R&D project (Drilling with Vibration Assistance by Piezoelectric Actuators) coordinated by CEDRAT TECHNOLOGIES aims at developing vibrating, active, auto-adaptive tool-holders for the drilling of various materials as well as the associated process.

Applications

Machine tool, cutting, drilling, milling ; improvement of quality and speed process

Status
Concept

Unterstützung für die Schall- und Ultraschallbearbeitung

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Description

Bei Schneid- oder Bohrarbeiten verringert Ultraschall die Reibungsrate zwischen zwei Körpern bei Relativbewegung

Applications

Werkzeugmaschine, Ultraschall...

Status
Prototype

Design Ultraschallwandler

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Description

Für Anwendungen, die hohe Ultraschallleistung benötigen, können Standardlösungen nur schwer direkt eingesetzt werden. Es ist wichtig, die angemessene Sonotrode zu konstruieren, um das Schallfeld in der Last zu kontrollieren.

Applications

Schweißen, Schneiden, Homogenisieren, Emulgieren, Feinsieben, akustische Kavitation, Ultraschallreinigung, Aerosolerzeugung

Status
Prototype

Water-Tracker

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Description

WATER-TRACKER verfolgen und identifizieren Wasserrohre aus Polyethylen unter Einsatz von akustischen Wellen

Applications

Schallerkennung, leistungsstarke Wandler...

Status
Product

SONOPLAST European project for ultrasonic assistance in micro-manufacturing

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Description

The goal of Sonoplast FP7 project is to develop an innovative process using ultrasound for polymere micro injections, in order to manufacture high precision micro-parts (<10gr). CEDRAT TECHNOLOGIES is in charge of ultrasonics.

Applications

Micro injection, molding machine, polymere, micro-part, European FP7 project

Status
Prototype

CHAMELEON European Project for Adaptive Machine Tool

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Description

The goal of CHAMELEON FP7 project is to develop Production Dependent Adaptive Machine Tool. The main idea is to equip machine-tools with a variety of active intelligent devices, allowing to change the overall configuration and performances.

Applications

Adaptive Machine Tool ; vibration control ; ultrasonic assistance ; drilling ; milling

Status
Concept