Piezo-Aktuator mit haptischem Feedback

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TDK hat einen Piezo-Aktuator mit haptischem Feedback entwickelt. Das Bauelement mit integrierter Sensorfunktion zeichnet sich laut Hersteller bei Beschleunigung, Kraft und Reaktionszeit durch konkurrenzlose Leistungswerte aus.



Der Aktuator basiert auf Vielschicht-Piezoscheiben mit Kupfer-Innenelektroden. Dank der Vielschichttechnologie lassen sich die Aktuatoren mit verhältnismäßig niedrigen Spannungen bis 120 V betreiben. Dabei dehnen sich die Scheiben in z-Richtung nur minimal aus, kontrahieren aber aufgrund der Volumenerhaltung des Piezoeffekts gleichzeitig in x- und y-Richtung. Diese Kontraktion wird mit Hilfe von zwei Zimbeln, die auf beiden Seiten der Platte befestigt sind, in z-Richtung um den Faktor 15 verstärkt.

 

Der Aktuator ist in zwei Ausführungen erhältlich: Der 5-N-Typ erreicht eine Auslenkung von bis zu 100 µm und der 20-N-Typ von bis zu 200 µm. Trotz seiner miniaturisierten Abmessungen von 12,7 x 12,7 x 1,6 mm3 bzw. 26 x 26 x 2,4 mm3 können die Aktuatoren entsprechend der Typ-Bezeichnung Kräfte von bis zu 5 N bzw. 20 N entwickeln.

 

Weiter stellt das Bauelement eine integrierte Sensorfunktion zur Verfügung: Bei einer Last von 0,1 kg bietet der 5-N-Typ eine Beschleunigung von 5,0 g mit einer Anstiegszeit von 2 ms, während der 20-N-Typ nach 1 ms 15,0 g erreicht.

 

Der Piezo-Aktuator mit haptischem Feedback kann über den gesamten Stimulationsbereich von 1 Hz bis 1000 Hz eingesetzt werden. Hinsichtlich Frequenz und Amplitude bestehen keine wesentlichen Einschränkungen.

 

Zu den Einsatzbereichen gehören Kraftfahrzeuge, Smartphones und Tablets, Haushaltsgeräte, Bank- und Warenautomaten, Spielekonsolen, Industriesteuerungen und medizinische Geräte.

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