Hochfrequente Schwingprüfungen mit Piezoaktuatoren

Ein neuartiges Verfahren zur mechanischen Hochfrequenzanregung (> 2 bis 40 kHz) von großen (> 100 mm) und schweren (> 100 g) Prüflingen haben wir zusammen mit Dynamic Mechanics, Spezialist für hochfrequente Erreger mit Sitz in Dresden, entwickelt. Hierbei wird die Prüflingsaufnahme mittels piezoelektrischer Aktuatoren zu Schwingungen angeregt, die sich auf die angebrachten Prüflinge übertragen. Im Vergleich zu konventionellen Lösungen mit elektrodynamischen Schwingerregern werden deutliche Leistungssteigerungen hinsichtlich der maximalen Prüffrequenz und maximalen Schwingungsamplituden sowie eine Verringerung von Querbeschleunigungen erreicht. Und das bei geringeren Kosten.

Einzelner Piezoaktuator	Sieben Piezoaktuatoren mit Keramikblock

Das neue Erregerkonzept basiert auf einem piezoelektrischen Inertialerreger. Der Piezoaktuator mit Reaktionsmasse wird an der Prüflingsaufnahme montiert, die damit direkt angeregt wird. Durch das modulare Design ist der Aktuator flexibel für unterschiedliche Testaufgaben einsetzbar, z. B. als Einzelaktuator für kleinere Prüflinge oder im parallelen Betrieb für große Prüflinge.

Typische Anwendungsfelder sind die Untersuchung der hochfrequenten Schwingungseigenschaften von MEMS-Gyroskopen und zugehörigen Baugruppen (z. B. Steuergeräte aus dem Automobilbereich), akustische Charakterisierung von Fahrzeugkomponenten im höheren Frequenzbereich sowie allgemeine Lebensdauertest von Kfz-Komponenten mit Kontaktstellen oder Sensoren.

Mit dem m+p VibControl Schwingregelsystem können die klassischen Schwingprüfungen (Sinus, Rauschen) ähnlich wie auf einem elektrodynamischen Schwingerreger durchgeführt werden, allerdings ermöglicht der Piezoaktuator höhere Frequenzen. Wir setzen mit diesem Verfahren neue Maßstäbe hinsichtlich der Regelgüte und Signalqualität bei der hochfrequenten Schwingungsanregung von großen Bauteilen.

Lesen Sie mehr in dem Artikel “High-Frequency Vibration”, Automotive Testing Technology International, Juni 2019.