SC ICPE - CERCETARI AVANSATE SA

COMPONENTE MICROELECTROMECANICE PE BAZA

DE MATERIALE PIEZOCERAMICE

Dr. Ing. Mircea IGNAT

COMPONENTE MICROOELECTROMECANICE PE BAZA DE MATERIALE PIEZOCERAMICE

1920-1930V E C H E

Aparitia si aplicatiile

masinilor electrice Actionarile el.primare

1950-1960 TRADITIONALA

Dezvoltarea aplicatiilor

Micromasinile si micro-actuatoarele

electromag. Actionari de

precizie.

1970-1980MODERNA , DE

AVANGARDAMicromasinile

neconventionale Microactuatoarele neconventionale Microactionarile neconventionale

M E M S

COMPONENTE MICROOELECTROMECANICE PE BAZA DE MATERIALE PIEZOCERAMICE

TENDINTE GENERALE

• Miniaturizarea componentelor

electromagnetice traditionale; micromasini

si microactuatoare electromagnetice,

actionari electromagnetice sub presiunea

unor aplicatii care impuneau gabarit si

masa mai mica (domeniile aeronatic,

naval, militar)

• Studiul, cercetarea si identificarea unor

aplicatii bazate pe efect piezoelectric

invers, efecte magnetostrictive, efecte

electrochimice, forte electrostatice, efecte

electrotermice.

COMPONENTE MICROELECTROMECANICE PE BAZA DE MATERIALE PIEZOCERAMICE

MISCARI SI ACTUATII ROTATIVETuratii n = 0 ... 200 rpmMicrocupluri M = 0 ... 200 CNmDomeniul tensiunilor de alimentare U = 5 ... 50 VDomeniul de frecvente f = 5 kHz ... 100 kHzPuteri active P = 0,01 mW ....10 WRandamente = 25 ... 75 %

MISCARI SI ACTUATII LINIAREViteze v = 0 ... 2 m/sMicroforte F = 0 ... 1 NDomeniul tensiunilor de alimentare U = 5 ... 50 VDomeniul de frecvente f = 5 kHz ... 100 kHzPuteri active P = 0,01 mW ... 10 WRandamente = 25 ... 75 %

Domeniul rezolutiilor pentru ambele tipuri

de miscari

~ 0,05 2 microni

COMPONENTE MICROELECTROMECANICE PE BAZA DE MATERIALE PIEZOCERAMICE

Un studiu comparativ indică urmatoarele avantaje: Microactuatorii şi micromotoarele ultrasonice piezoceramice

produc un cuplu ridicat la turaţii relativ mici în comparaţie cu micromotoarele de curent continuu;

Raportul dintre putere şi masă; Momentele de inerţie sunt mai mici, ceea ce reprezintă un avantaj

major în microactionările ce impun regimuri tranzitorii cu timp mic de răspuns;

Mişcarea fiind transmisă prin microcontact mecanic este mult mai precisă în aplicaţiile de poziţionare sau micromanipulare;

Tehnologii şi structuri mult mai simple in cazul microactuatorilor si micromotoarelor piezoceramice decât a celor electromagnetice;

Microactuatorii si micromotoarele piezoceramice nu necesită în aplicaţii reductoare de turaţie, controlul prin frecvenţă în raportul 1:100 - în regim stabil nu este posibil fără convertizor în cazul micromotoarelor electromagnetice;

Microacţionările sunt silenţioase.

COMPONENTE MICROELECTROMECANICE PE BAZA DE MATERIALE PIEZOCERAMICE

APLICATII SI NIVELUL DE IMPLICARE AL COMPONENTELOR MICROELRCTROMECANICE PIEZOCERAMICE

Nivel * (nivel initial de implicare)............*****(validare economica si produs ) 1. Microactionari in robotica ***** 2. Micropactionari ale camerelor de luat vederi si monitorizare *** 3. Microactionari in bioinginerie; micropompe, microchirurgie ** 4. Componente in giroscopia neinertiala ** 5. Sisteme de control si numarare in activitatea bancara *** 6. Sisteme de pozitionare in industria poligrafica *** 7. Microorologerie ** 8. Microscanere electromecanice de precizie **** 9. Microsisteme de semnalizare ** 10. Aplicatii in industria jucariilor *** 11. Aplicatii in domeniul militar *** 12. Dispozitive auxiliare in domeniul prelucrarilor mecanice ***

COMPONENTE MICROOELECTROMECANICE PE BAZA DE MATERIALE PIEZOCERAMICE

A. Materiale piezoceramice

B. Studiul teoretic al unor noi efecte si principii C. Studiul asupra efectului invers D. Metode de calcul si proiectare

E. Structuri de micromotoare si microactuatoare bazate pe efectul invers F. Aplicatii privind microactionarile G. Alte cercetari ce implica si efectele sau componentele piezoceramice ca elemente auxiliare

40 % 3 % 1 % 5 % 45 %

5 % 1 %

COMPONENTE MICROOELECTROMECANICE PE BAZA DE MATERIALE PIEZOCERAMICE

Criteriile

1. Existenta unei strategii privind componentele

microelectromecanice si aplicatii

2. Bugete potentiale

3. Nuclee de cercetare care au abordat domeniul

4. Modul de abordare al MEMS in mediul universitar

5. Existenta unor evaluatori de specialitate

6. Posibilitati de documentarea si informarea

7. Prezenta in productia stiintifica (revistre ISI)

8. Firme de stat sau particulare interesate de promovarea

domeniului

9. Stategii la nivelul Ministerului Industriilor pentru

dezvoltarea unor produse bazate pe astfel de componente

(Punctajul: 1 - nesatisfacator ..... 5 - foarte bun)

Punctajul

1

1

2

1

2

4

1

1

1