Energieeffiziente Lösung für schnellste Bewegungen in hohen Packungsdichten

Elektromagnete (Solenoide) finden heute weit verbreitet Einsatz in unterschiedlichsten Bereichen der Aktorik und Sensorik. Elektromagnete sind preisgünstig, aber auch energiehungrig — dennoch sind viele ihrer Einsatzgebiete durchaus berechtigt und der technische Lösungsansatz unserer Zeit.

Gerade aber wenn es um eine hohe Packungsdichte geht, stoßen Ingenieure und Systementwickler immer wieder an die Grenzen des physikalisch Machbaren. Eine große Anzahl von Solenoiden als Aktoren bzw. Sensoren auf kleinstem Raum geht ausschließlich mit ungeliebten Kompromissen einher. Grund dieser Einschränkungen ist die physikalische Funktionsweise des Elektromagneten selbst:

Ein Solenoid ist genau genommen eine Zylinderspule mit nebeneinander angebrachten Wicklungen, welche von einem homogenen elektrischen Strom durchflossen werden. Dieser Stromfluss erzeugt ein Magnetfeld, welches den Kern in Bewegung versetzt. Dieses Magnetfeld entsteht in alle Richtungen (nicht nur in Richtung Kern) und sorgt bei einer hohen Dichte positionierter Spulen für massive induktive Kopplungen.

Ein exaktes Positionieren bzw. eine optimale Sensorik wird unmöglich. Der gleiche physikalische Effekt, der einen Elektromagneten in Bewegung versetzt, definiert zugleich dessen Grenzen in der Anwendung. Auch die bei hohen Packungsdichten entstehende Wärme verdient besondere Aufmerksamkeit in der Entwicklung zuverlässiger mikroelektronischer Systeme. 

Die Vorteile von piezokeramischen Aktoren können am Beispiel von Nadelauswahlsystemen in Textilmaschinen auf Basis von Piezokeramik leicht nachvollziehbar aufgezeigt werden.

Der piezokeramische Aktor profitiert bei der elektronischen Einzelnadelselektion von einer Vielzahl an physikalischen Vorzügen (gegenüber Solenoiden): Positionierungen mit sehr hoher Geschwindigkeit, geringer Energiebedarf sowie der Wegfall der einst notwendigen Kühlung und die kompakte Bauweise erlauben hohe Packungsdichten . Die lange Lebensdauer von weit mehr als einer Milliarde Schaltzyklen bei zugleich maximaler Zuverlässigkeit runden dieses Einsatzgebiet unserer Aktorik-Lösungen kundenorientiert ab.

Johnson Matthey Piezo Products konzipiert, realisiert und produziert bereits seit den 1980er-Jahren SITEX Module zur elektronischen Einzelnadelauswahl in Rundstrick-Textilmaschinen. 

Seit den 1990er werden unsere piezoelektrischen Nadelselektoren in Jacquardmaschinen, Raschelmaschinen und Kettenwirkmaschinen geschätzt. In allen Bereichen der elektronischen Nadelselektion konnte unsere Technologie rund um piezoelektrische Keramik die Nachteile von Solenoiden ausgleichen und on-top für erhöhte Produktivität, beste Energieeffizienz bei maximaler Zuverlässigkeit sorgen.

Unter diesen anspruchsvollen Umgebungsbedingungen sind piezoelektrische Systeme die energieeffiziente Lösung für schnellste Bewegungen in hohen Packungsdichten. Wirtschaftlichkeit, hohe Zuverlässigkeit sowie hohe Langlebigkeit unserer Technologien auf Piezokeramikbasis sind – mehr oder weniger – Nebeneffekte unserer innovativen Aktor-Systeme. In enger Zusammenarbeit mit führenden Herstellern von Textilmaschinen entwickeln wir fortwährend individuelle Lösungen, die den Anforderungen unserer Kunden entsprechen und maximale Produktivität gewährleisten.