DE10052636A1 - Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines UltraschallwandlersInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers mit in Kunststoff eingelagerten Keramikelementen (11) aus piezoelektrischer Keramik vorgestellt, bei dem zur Senkung der Fertigungskosten in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten die Keramikelemente (11) als mit einem Kunststoffmantel (21) konstanter Dicke ummantelte Keramikstäbchen (20) gefertigt und die ummantelten Keramikstäbchen (20) in einem einseitig offenen, Rüttelbewegungen ausgesetzten Behälter (31) aufrechtstehend paketiert werden sowie der mit den ummantelten Keramikstäbchen (20) gefüllte Behälter (31) im steigenden Guß mit einem Kunststoff, z. B. Harz oder PU, aufgefüllt wird. Der dadurch entstehende Verbundkörper (12) wird nach Aushärten dem Behälter (31) entnommen und auf seiner Ober- und/oder Unterseite (121, 122) soweit abgeschliffen, bis die Keramikstäbchen (20) eine durch die geforderte Wandlerfrequenz festgelegte Länge aufweisen, und anschließend auf seiner Ober- und Unterseite (121, 122) mit Elektroden belegt, die alle oder nur Gruppen von Keramikstäbchen (20) kontaktieren (Fig. 1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Ultraschallwandlers der im Oberbegriff des Anspruchs 1
definierten Gattung.
Ein bekannter Ultraschallwandler dieser Art (US 5 950 291),
dort Composite Acoustic Transducer genannt, weist eine
Vielzahl von Keramikelementen aus piezoelektrischem oder
elektrostrikivem Keramikmaterial, z. B. PZT, auf, die
matrixartig angeordnet sind (1-3 composites). Die
Keramikelemente sind in einer steifen Polymerschicht
eingebettet und bilden mit dieser einen Verbund- oder
Compositekörper. Der Compositekörper ist auf seiner Ober- und
Unterseite mit einer Elektrode beschichtet, welche die
zwischen Ober- und Unterseite sich erstreckenden
Keramikelemente kontaktieren.
Dieser Ultraschallwandler wird in der Weise gefertigt, daß
ein Keramikkörper, der ein Array von einzelnen, von einem
Keramiksockel rechtwinklig abstehenden, säulenartigen
Keramikelementen darstellt, in eine Gußform eingesetzt und
ein Polymer in die Gußform bis zu einer bestimmten Höhe
eingefüllt wird, wobei das Polymer die Freiräume zwischen den
Keramikelementen ausfüllt. Nach Aushärten des Kunststoffes
bildet sich auf dem Keramiksockel eine den Keramiksockel
überdeckende und die Keramikelemente in deren unteren Bereich
umschließende, feste Kunststoffschicht. Der in dieser Weise
teilweise vergossene Keramikkörper wird der Gußform entnommen
und um 180° gedreht wieder so in die Gußform eingesetzt, daß
die freien Enden der Keramikelemente sich am Boden der
Gußform abstützen. Dann wird wiederum das Polymer in die
Gußform bis zu einer bestimmten Schichthöhe eingefüllt. Nach
Erhärten dieser Kunststoffschicht wird der vergossene
Keramikkörper der Gußform entnommen und der Keramiksockel
abgetrennt. Der so entstandene Verbundkörper wird auf der
Ober- und Unterseite mit den Elektroden beschichtet.
Der Keramikkörper mit der Vielzahl von vom Keramiksockel
abstehenden Keramikelementen wird entweder mittels eines
Gießverfahrens oder durch Sägen eines Keramikblocks gewonnen.
Im letzteren Fall werden die Sägeschnitt kreuzweise
eingebracht und zwar nur so tief, daß noch der durchgehende
untere Keramiksockel verbleibt. Das Gießverfahren erzwingt
eine Konizität der Keramikelemente, damit der Keramikkörper
entformt werden kann, so daß die Keramikelemente nicht mit
über ihre Länge konstantem Querschnitt ausgeführt werden
können. Der Nachteil des Sägeverfahrens liegt in der hohen
Ausschußrate begründet, da infolge der Sprödigkeit des
Keramikmaterials sehr leicht einzelne der gesägten
Keramikelemente ausbrechen, wodurch der gesamte Keramikkörper
unbrauchbar wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur
Herstellung des eingangs beschriebenen Ultraschallwandlers
bei geringer Ausschußquote zu vereinfachen und
kostengünstiger zu gestalten, um die Fertigungskosten für
einen solchen, einen Massenartikel darstellenden Wandler zu
senken.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im
Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die mit
Kunststoff ummantelten Keramikstäbchen, deren
Querschnittsprofil rund oder eckig und ein Voll- oder
Hohlprofil sein kann, durch einfache Rüttelbewegungen in
aufrechter Stellung matrixartig aneinandergereiht werden,
wobei der Kunststoffmantel mit seiner annähernd konstanten
Dicke einen ausreichend konstanten Abstand zwischen den
einzelnen Keramikstäbchen gewährleistet. Der in den Lücken
zwischen den aneinandergereihten Keramikstäbchen im
steigenden Guß eingefüllte Kunststoff, vorzugsweise ein
Polymer, z. B. Harz oder Polyurethan, bindet nach Aushärten
die ummantelten Keramikstäbchen fest aneinander und ergibt
einen Verbundkörper, der entweder bereits die gewünschte Form
aufweist oder zu der gewünschten Form zugeschnitten oder
zugesägt werden kann.
Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens mit vorteilhaften Weiterbildungen und
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren
Ansprüchen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
werden die kunststoffummantelten Keramikstäbchen in der Weise
gewonnen, daß von durch Spinnen hergestellten Keramikfäden
Fadenabschnitte in der geforderten Länge der Keramikstäbchen
mit Übermaß abgeschnitten, polarisiert und letztere durch
Bewegen in einem Tauchbad mit einer gleichmäßigen
Kunststoffschicht versehen werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können
die Keramikfäden auch zuerst in einem Tauchbad mit der
dickenkonstanten Kunststoffschicht ummantelt werden und davon
dann die fertig ummantelten Keramikstäbchen bildende
Fadenabschnitte in der geforderten Länge mit Übermaß
abgeschnitten werden. In diesem Fall muß für die Ummantelung
ein hochtemperaturfester Kunststoff gewählt werden, da die
ummantelten Keramikstäbchen noch in einem heißen Ölbad
polarisiert werden müssen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
der den Rüttelbewegungen ausgesetzte Behälter mit einer
Lochmaske abgedeckt, deren Löcher einen etwas größeren
Lochquerschnitt besitzen als der Querschnitt der ummantelten
Keramikstäbchen. Durch eine solche Lochmaske wird das
vertikale Ausrichten und Paketieren der ummantelten
Keramikstäbchen im Behälter erleichtert. Vor Vergießen der im
Behälter paketierten, ummantelten Keramikstäbchen wird die
Lochmaske wieder entfernt.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigter
Ultraschallwandler ist in Anspruch 9 angegeben.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung des
Verfahrensablaufs bei der Herstellung eines
Ultraschallwandlers,
Fig. 2 ausschnittweise eine Draufsicht eines nach dem
Verfahren in Fig. 1 hergestellten
Verbundkörpers des Ultraschallwandlers,
Fig. 3 ausschnittweise einen Schnitt des
endgefertigten, kompletten Ultraschallwandlers
gemäß Schnittlinie III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine Modifikation des Herstellungsverfahrens
gemäß Fig. 1,
Fig. 5 ausschnittweise eine perspektivische
Draufsicht eines Ultraschallwandlers gemäß
einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Der in Fig. 3 ausschnittweise im Querschnitt skizzierte
Ultraschallwandler weist einen Verbundkörper 12 mit einer
Vielzahl von kleinen Keramikelementen 11 aus
piezoelektrischer oder elektrostriktiver Keramik auf, die
voneinander beabstandet in Kunststoff fest eingebettet sind
und sich zwischen Ober- und Unterseite 121, 122 des
Verbundkörpers 12 erstrecken. Die rundes oder eckiges und
volles oder hohles Querschnittsprofil aufweisenden
Keramikelemente 11 haben Säulenform und verlaufen im
wesentlichen parallel zueinander. Durch eine leichte
Unordnung in der Ausrichtung kann jedoch die Bandbreite des
Ultraschallwandlers erhöht werden. Auf der Ober- und
Unterseite 121, 122 des Verbundkörpers 12, in denen die
Stirnflächen der Wandlerelemente 11 jeweils frei zugänglich
liegen, ist jeweils eine Elektrode 13, 14 in Form eines Films
aus elektrisch leitendem Material aufgebracht, der im
Ausführungsbeispiel der Fig. 3 die beiden Seiten vollständig
überdeckt und alle Keramikelemente 11 kontaktiert.
Ein solcher Ultraschallwandler wird zur Reduzierung der
Fertigungskosten nach folgendem Verfahren hergestellt:
Die Keramikelemente 11 mit vorgenannten Profilformen werden als dünne ummantelte Keramikstäbchen 20 gefertigt, deren Mantel 21 aus einer Kunststoffschicht konstanter Schichtdicke besteht. Wie in Fig. 1 für das hier vorgestellte Ausführungsbeispiel des Fertigungsvorgangs illustriert ist, wird ein durch Spinnen hergestellter Keramikfaden 22, dessen Fadenstärke bis auf ca. 10 µm reduziert werden kann, in einem Tauchbad 22 mit dem Kunststoffmantel 21 beschichtet. Wie beispielhaft in Fig. 1 angedeutet ist, wird hierzu der Keramikfaden 22 mittels eines Paars von Antriebsrollen 24, die sich an den Keramikfaden 22 kraftschlüssig andrücken, von einem Vorratswickel 25 abgezogen und mittels Umlenkrollen 26 -29 durch das Tauchbad 23 geführt, in dem durch geeignete Bewegung an den Keramikfaden 22 der Kunststoffmantel 21 aus Hochtemperaturkunststoff in konstanter Schichtdicke angelagert wird. Der ummantelte Keramikfaden 22 wird hinter den Antriebsrollen 24 mittels eines Trennmessers 30 in der für die Keramikelemente 11 geforderten Länge mit etwas Übermaß abgeschnitten. Die abgetrennten und in einem heißen Ölbad polarisierten Fadenabschnitte bilden dann die ummantelten Keramikstäbchen 20. Der verwendete Keramikfaden 22 kann Voll- oder Hohlprofil aufweisen, das beliebig rund oder eckig ausgeführt ist.
Die Keramikelemente 11 mit vorgenannten Profilformen werden als dünne ummantelte Keramikstäbchen 20 gefertigt, deren Mantel 21 aus einer Kunststoffschicht konstanter Schichtdicke besteht. Wie in Fig. 1 für das hier vorgestellte Ausführungsbeispiel des Fertigungsvorgangs illustriert ist, wird ein durch Spinnen hergestellter Keramikfaden 22, dessen Fadenstärke bis auf ca. 10 µm reduziert werden kann, in einem Tauchbad 22 mit dem Kunststoffmantel 21 beschichtet. Wie beispielhaft in Fig. 1 angedeutet ist, wird hierzu der Keramikfaden 22 mittels eines Paars von Antriebsrollen 24, die sich an den Keramikfaden 22 kraftschlüssig andrücken, von einem Vorratswickel 25 abgezogen und mittels Umlenkrollen 26 -29 durch das Tauchbad 23 geführt, in dem durch geeignete Bewegung an den Keramikfaden 22 der Kunststoffmantel 21 aus Hochtemperaturkunststoff in konstanter Schichtdicke angelagert wird. Der ummantelte Keramikfaden 22 wird hinter den Antriebsrollen 24 mittels eines Trennmessers 30 in der für die Keramikelemente 11 geforderten Länge mit etwas Übermaß abgeschnitten. Die abgetrennten und in einem heißen Ölbad polarisierten Fadenabschnitte bilden dann die ummantelten Keramikstäbchen 20. Der verwendete Keramikfaden 22 kann Voll- oder Hohlprofil aufweisen, das beliebig rund oder eckig ausgeführt ist.
Die ummantelten Keramikstäbchen 20 werden einem einseitig
offenen, kastenförmigen Behälter 31 zugeführt, der - wie in
Fig. 1 durch Pfeile 32, 33 angedeutet ist - Rüttelbewegungen
ausgesetzt ist. Durch diese Rüttelbewegungen werden die im
wesentlichen aufrecht zugeführten, ummantelten
Keramikstäbchen 20 in dem Behälter 31 aufrechtstehend
paketiert, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Um das
Befüllen des Behälters 31 mit Keramikstäbchen 20, das
vergleichbar ist mit dem automatisierten Verpacken von
Zigaretten in einer Zigarettenschachtel, unabhängig von der
Größe des Behälters 31 zuverlässig zu gestalten, wird mittels
einer im Behälter 31 in Richtung Pfeil 34 verschiebbaren
Trennwand 35 immer nur jeweils ein Abschnitt des Behälters 31
zur Befüllung freigegeben. Die ummantelten Keramikstäbchen 20
werden dabei unmittelbar an der Trennwand 35 zugeführt, und
die Trennwand 35 wird mit zunehmender Anzahl von
eingefüllten, ummantelten Keramikstäbchen 20 in Richtung
Pfeil 34 verschoben, bis der Behälter 31 vollständig gefüllt
ist.
Am Schluß des Befüllvorgangs sind alle ummantelten
Keramikstäbchen 20 matrixartig in Reihen und Zeilen
ausgerichtet, wobei sie mit ihren Kunststoffmänteln 21
aneinanderliegen. Der Behälter 31 wird nunmehr im steigenden
Guß mit einem Kunststoff 36, z. B. einem Harz oder einem
Polyurethan (PU), aufgefüllt, wobei der Kunststoff 36 die
zwischen den aneinanderliegenden, ummantelten Keramikstäbchen
20 vorhandenen Hohlräume vollständig ausfüllt und eine feste
Verbindung mit den Kunststoffmänteln 21 der ummantelte
Keramikstäbchen 20 herstellt.
Nach Aushärten des eingegossenen Kunststoffs 36 wird der so
entstandene Verbundkörper 12 dem Behälter 31 entnommen. Der
dem Behälter 31 entnommene Verbundkörper 12 ist in Fig. 1
unten ausschnittweise dargestellt. Um die geforderte
Arbeitsfrequenz des Ultraschallwandlers zu erreichen, wird
nunmehr der Verbundkörper 12 auf seiner Oberseite 121
und/oder auf seiner Unterseite 122 soweit abgeschliffen, bis
die Keramikstäbchen 20 eine durch die geforderte
Wandlerfrequenz bestimmte Länge aufweisen.
Zur Beschleunigung des Befüllvorgangs des Behälters 31 mit
ummantelten Keramikstäbchen 20 kann - wie dies in Fig. 4
dargestellt ist - die offene Oberseite des Behälters 31 mit
einer Lochmaske 37 abgedeckt werden, deren Löcher 38 einen
gegenüber dem Querschnitt der ummantelten Keramikstäbchen 20
etwas größeren Lochquerschnitt aufweisen. Die Löcher 38 sind
wiederum matrixartig in Zeilen und Reihen angeordnet und
geben die Lage der ummantelten Keramikstäbchen 20 im Behälter
31 vor. Die ummantelten Keramikstäbchen 20 werden nunmehr
über die Lochmaske 37 in den Behälter 31 eingefüllt, wobei
die Ausrichtung und Anordnung der ummantelten Keramikstäbchen
20 im Behälter 31 durch die ebenfalls den Rüttelbewegungen
(Pfeile 32, 33) ausgesetzte Lochmaske 37 bereits vorbestimmt
wird. Zum Einfüllen des Kunststoffs 36 in den mit den
ummantelten Keramikstäbchen 20 gefüllten Behälter 31 wird die
Lochmaske 37 entfernt.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt, so können - anders als in
Fig. 1 oben dargestellt ist - zur Fertigung der ummantelten
Keramikstäbchen 20 von dem durch Spinnen hergestellten
Keramikfaden 22 Fadenabschnitte in der geforderten Länge der
Keramikstäbchen 20 mit etwas Übermaß abgeschnitten werden.
Die abgelängten Fadenabschnitte werden polarisiert und dann
durch Bewegung in einem Tauchbad 23 durch Aufbringen einer
Kunststoffschicht konstanter Schichtdicke mit dem
Kunststoffmantel 21 versehen. Diese solchermaßen
hergestellten ummantelten Kunststoffstäbchen 20 werden dann -
wie vorstehend beschrieben und in Fig. 1 dargestellt - zu dem
Verbundkörper 12 weiterverarbeitet.
Anstelle der aus Keramikfäden gewonnenen, recht dünnen,
ummantelten Keramikstäbchen 20 können auch querschittsgrößere
Keramikstäbe mit einem Durchmesser im Millimeterbereich
verwendet werden. Auch diese auf die vorgeschriebene Länge
mit etwas Übermaß zugeschnittenen Keramikstäbe werden durch
Bewegung in einem Tauchbad mit dem Kunststoffmantel
konstanter Dicke versehen, wobei die Dicke wieder
entsprechend dem Füllfaktor des Verbundkörpers 12 gewählt
wird. Grundsätzlich wird in allen Fällen der
Querschnittsbemessung der Keramikelemente 11 der Querschnitt
der Keramikstäbchen 20 oder Keramikstäbe so an den lichten
Querschnitt des Behälters 31 angepaßt, daß in dem
Verbundkörper 12 ein für den gewünschten
Arbeitsfrequenzbereich des Ultraschallwandlers optimiertes
Verhältnis von Keramik- und Kunststoffmaterial erzielt wird.
Bei einem relativ großen Arbeitsfrequenzbereich des
Ultraschallwandlers mit einer Mittenfrequenz von ca. 100 kHz
wird beispielsweise der Füllfaktor des Verbundkörpers 12 mit
Keramikmaterial zu 40-60% festgelegt.
Die Abmessungen des Behälters 31 werden vorzugsweise so
gewählt, daß sie den vorgegebenen Abmessungen des
Verbundkörpers 12 entsprechen, so daß der auf Nennfrequenz
abgeschliffene Verbundkörper 12 nur noch mit den Elektroden
13, 14 beschichtet werden muß, wie dies in Fig. 3 dargestellt
ist. Alternativ kann der Behälter 31 eine feste Normgröße
aufweisen, so daß durch den beschriebenen Herstellvorgang der
Verbundkörper 12 immer in festen Abmessungen geliefert wird.
Die individuell geforderten Abmessungen werden dann durch
Schneiden oder Sägen des Verbundkörpers 12 realisiert, und
der so bearbeitete Verbundkörper 12 wird mit den Elektroden
13, 14 komplettiert.
Der in Fig. 3 im Schnitt dargestellte Ultraschallwandler
stellt ein elektroakustisches Wandlerelement dar, das
üblicherweise mit gleichartigen, weiteren Wandlerelementen zu
einer Basis oder Array genannten, größeren Anordnung
äquidistant angeordneter Wandlerelemente zusammengestellt
wird. Der horizontale und vertikale Öffnungswinkel des
Wandlerelements werden dabei von Länge und Breite des
Verbundkörpers 12 bestimmt, und die Arbeitsfrequenz des
Wandlerelements wird durch die Höhe zwischen Ober- und
Unterseite 121, 122 des Verbundkörpers 12 vorgegeben. Übliche
Längen und Breitenabmessungen des Verbundkörpers 12 liegen
dabei zwischen 1 und 50 mm.
In dem Ultraschallwandler können aber auch eine Mehrzahl von
solchen Wandlerelementen realisiert werden, wenn die Längen-
und Breitenabmessung des Verbundkörpers 12 größer gemacht und
die Elektroden 13, 14 strukturiert werden, so daß immer nur
Gruppen von Keramikstäbchen 20 stirnseitig kontaktiert sind.
Die Beschichtung des Verbundkörpers 12 mit den Elektroden 131
-134 auf seiner Oberseite 121 und mit den Elektroden 141-
144 auf der Unterseite 122 kann dabei so vorgenommen werden,
wie dies in Fig. 5 schematisiert dargestellt ist. Anstelle
dieser linearen Strukturierung der Elektroden 13, 14 können
je nach Anwendungsfall auch andere Strukturierungen, z. B.
eine ringförmige, in Betracht kommen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers, der
einen Verbundkörper (12) aus Kunststoff mit einer
Vielzahl von eingebetteten, zwischen dessen Ober- und
Unterseite (121, 122) sich erstreckenden
Keramikelementen (11) aus piezoelektrischer oder
elektrostriktiver Keramik und Elektroden (13, 14)
aufweist, die auf der Ober- und Unterseite (121, 122)
des Verbundkörpers (12) die Keramikelemente (11)
kontaktieren, gekennzeichnet durch folgende
Verfahrensschritte:
- - die Keramikelemente (11) werden als mit einem Kunststoffmantel (21) konstanter Dicke ummantelte Keramikstäbchen (20) gefertigt,
- - die ummantelten Keramikstäbchen (20) werden einem einseitig offenen, Rüttelbewegungen (32, 33) ausgesetzten Behälter (31) zugeführt und darin durch die Rüttelbewegungen aufrechtstehend paketiert,
- - der mit den ummantelten Keramikstäbchen (20) gefüllte Behälter (31) wird im steigenden Guß mit einem Kunststoff (36), z. B. Harz oder Polyurethan, aufgefüllt,
- - der dadurch entstehende Verbundkörper (12) wird nach Aushärten dem Behälter (31) entnommen und auf seiner Ober- und/oder Unterseite (121, 122) soweit abgeschliffen, bis die Keramikstäbchen (20) eine durch die Arbeitsfrequenz des Ultraschallwandlers bestimmte Länge aufweisen und
- - die Elektroden (13, 14) werden auf die Ober- und Unterseite (121, 122) des Verbundkörpers (12) so aufgebracht, daß sie alle oder nur Gruppen von Keramikstäbchen (12) kontaktieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenabmessungen des Behälters (31) entsprechend den
gewünschten Abmessungen des Verbundkörpers (12)
festgelegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenabmessungen des Behälters (31) unabhängig von
den Abmessungen des Verbundkörpers (12) festgelegt
werden und daß die Form des Verbundkörpers (12)
anschließend zugeschnitten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß der den Rüttelbewegungen ausgesetzte
Behälter (31) mit einer die Lage der ummantelten
Keramikstäbchen (20) im Behälter (31) vorgebenden
Lochmaske (37) abgedeckt wird, deren Löcher (38) einen
gegenüber dem Querschnitt der ummantelten
Keramikstäbchen (20) etwas größeren Lochquerschnitt
aufweisen, und daß die Lochmaske (37) vor Einfüllen des
Kunststoffs (36) entfernt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß die ummantelten Keramikstäbchen (20)
von durch Spinnen hergestellten Keramikfäden (22), die
in einem Tauchbad (23) mit einer Kunststoffschicht
konstanter Schichtdicke ummantelt werden, in der
geforderten Länge mit Übermaß abgeschnitten werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Fertigung der ummantelten
Keramikstäbchen (20) von durch Spinnen hergestellten
Keramikfäden (22) Fadenabschnitte in der geforderten
Länge mit Übermaß abgeschnitten und durch Bewegen in
einem Tauchbad (23) mit dem Kunststoffmantel (21)
versehen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Keramikstäbchen
(20) an den lichten Querschnitt des Behälters (31) so
angepaßt wird, daß im Verbundkörper (12) ein für den
Arbeitsbfrequenzbereich des Ultraschallwandlers
optimiertes Verhältnis von Keramik- und
Kunststoffmaterial erzielt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Querschnitt der Keramikstäbchen (20) unter
Berücksichtigung der erforderlichen, durch die Dicke der
Kunststoffmäntel (21) vorgegeben, gegenseitigen Abstände
so gewählt wird, daß der Füllfaktor des Keramikmaterials
im Verbundkörper (12) 40-60% beträgt.
9. Ultraschallwandler mit einem Verbundkörper (12) aus
Kunststoff, der eine Vielzahl von im Kunststoff
eingebetteten, zwischen der Ober- und Unterseite (121,
122) des Verbundkörpers (12) sich erstreckenden
Keramikelemente (11) aus piezoelektrischer oder
elektrostriktiver Keramik aufweist, und mit Elektroden
(13, 14), die auf der Ober- und Unterseite (121, 122)
des Verbundkörpers (12) die Keramikelemente (12)
kontaktieren, dadurch gekennzeichnet, daß die
Keramikelemente (11) durch Vorfertigung mit einem
Kunststoffmantel (21) konstanter Dicke versehene,
ummantelte Keramikstäbchen (20) sind, die unmittelbar
aneinanderstoßend matrixartig aneinandergereiht sind,
daß der zwischen den ummantelten Keramikstäbchen (20)
verbleibende Freiraum durch einen Kunststoff, z. B. Harz
oder Polyurethan, ausgefüllt ist und daß die Elektroden
(13, 14) alle oder nur Gruppen von ummantelten
Keramikstäbchen (20) kontaktieren.
10. Ultraschallwandler nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Querschnitte von Ummantelung und
Keramik der ummantelten Keramikstäbchen (20) so
aufeinander abgestimmt sind, daß der Verbundkörper (12)
einen für den Arbeitsfrequenzbereich (Bandbreite) des
Ultraschallwandlers optimalen Füllfaktor an Keramik
aufweist.
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