Entwicklung integrierter einzelfaserbasierter Ultraschallwandler für die 3D-Ultraschall-Computertomographie (3D-USCT)
Kooperation der TU Dresden und des Fraunhofer IKTS, Dresden (Hohlfeld, Gebhardt) und dem Karlsruhe Institut für Technologie (KIT), Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE) (Zapf, Ruiter)
Ziele
Prozessentwicklung zur zuverlässigen Fertigung einzelfaserbasierter Ultraschallwandler und Verständnis deren akustischen Verhaltens im Piezofaser-Polymer-Verbund.
Ziel ist ein
- zuverlässiger
- reproduzierbarer
- preisgünstiger Ultraschallwandleraufbau für die Ultraschallcomputertomographie
Weitere Informationen unter: https://www.ipe.kit.edu/167.php.
Ergebnisse
- Auslegung und Herstellung von PZT-Fasern Ø 450 µm, mehrere Kompositscheiben Ø 23 mm, Dicke 0,40 bis 2,05 mm
- Optische Kontrolle der Positionstreue der eingebetteten Fasern
- Metallisierung mittels Sputterprozess: Au- und Cr/Au-Schichten (Haftfestigkeit)
- weiterführende Untersuchungen (in Arbeit/geplant):
- Untersuchung Polung, Charakterisierung der Einzelwandler mittels Impedanzspektroskopie
- Aufbau von Prototypen mit Kontaktierung
- akustische Charakterisierung mit dem Schalldruckmessplatz und elektrische mit dem Phasenimpedanzmessplatz
- Evaluierung der experimentellen Ergebnisse gegen Simulation und Erwartungen
Methoden
- AP 1: Auslegung einzelfaserbasierter Ultraschallwandler und Simulation (IPE)
- AP 2: Wandlerherstellung (IfWW)
- AP 3: Charakterisierung und Signalauswertung (IfWW und IPE)
- AP 4: Kontaktierung und Integration der Ultraschallwandler in den Schallkopf (IfWW und IPE)
- AP 5: Optimierung des Gesamtaufbaus (Schallkopf) (IPE und IfWW), z.B. Bandbreite, Schalldruck
Publikationen
| [Hoh15] | Hohlfeld K, Gebhardt S, Schönecker A, Michaelis A: „PZT components derived from polysulphone spinning process“. In: Advances in Applied Ceramics 2015; 114(4), 231-237. |
| [Zap15] |
Zapf M, Hohlfeld K, Shah G, Gebhardt S, Gemmeke H, Michaelis A, Ruiter N V: „Evaluation of piezo composite based omnidirectional single fibre transducers for 3D USCT“. In: Proc. IEEE Int. Ultrasonics Symp., October 21-24, 2015, Taipei (Taiwan). |
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Kontakt
Michael Zapf, M.Sc.
KIT Campus-Nord
Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE)
E-Mail: michael.zapf@…
Dr.-Ing. Kai Hohlfeld
Technische Universität Dresden
Fakultät Maschinenwesen
Institut für Werkstoffwissenschaft (IfWW)
Professur für Anorg.-Nichtmet. Werkstoffe
01062 Dresden
E-Mail: kai.hohlfeld@…
