Wissenschaftliche Berichte - FZKA 5853

Verfahren zur Herstellung von piezokeramischen Mikroformteilen

Es wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem piezokeramische Mikroformteile durch ein direktes Abformverfahren aus flüssigen Precursor-Solen des Bleizirkonattitanats (PZT) hergestellt werden können. Die Sole werden durch eine an den Sol-Gel-Prozeß angelehnte Synthese hergestellt und können zusätzlich photoinduziert polymerisierbar sein. Als direkte Abformmethode wird die Elektrophorese angewendet. Ziel der Arbeit war es, auf diese Weise piezokeramische Bauteile für Anwendungen in der Mikrosystemtechnik erhalten.

Das Verfahren gliedert sich in die Synthese der Sole, der anschließenden elektrophoretischen Direktabscheidung der Sole in eine mikrostrukturierte PMMA-Form sowie der Trocknung und Entformung des abgeformten Gelkörpers. Nach dem pyrolytischen Entwachsen und dem Sinterprozeß resultieren mikrostrukturierte, piezokeramische Formteile.

Der Vorteil dieses neuartigen Direktverfahrens gegenüber dem herkömmlichen Weg, der Herstellung keramischer Pulver mit anschließendem Aufschlämmen zu Schlickern, die dann z. B. durch Pressen abgeformt werden, liegt in der Einsparung mehrerer Verfahrensschritte.

Process for the Production of Piezoceramic Micro-Components

A process was developed, in which piezoceramic micro-components can be produced directly from liquid lead-zirconate-titanate (PZT) precursors. The sols are synthesized by a modified sol-gel-technique and can be additionally hardenable by photo-induced polymerisation. Electrophoretic deposition (EPD) is used as shaping method. By this process, piezoceramic components for applications in microsystem technology can be produced

The process is devided into the sol-synthesis and then the direct electrophoretic deposition of the sols into a microstructured PMMA-mould followed by drying and de-moulding of the shaped gel-body. After pyrolysing the organics and sintering, microstructured piezoceramic components are obtained.

The advantage of this new direct shaping process in contrast to the conventional way of using suspensions of ceramic powders, which are then shaped e.g. by pressing, lies in the elimination of several process steps.