Das Wichtigste in Kürze
- CeramTecs bleifreie Piezokeramiken (BNT-BT) sind RoHS-konform und besonders geeignet für industrielle Durchflussmessung, Hochleistungs-Ultraschallsysteme und medizinische Einwegartikel
- Wasserbasierter, lösemittelfreier Herstellungsprozess – deutlich reduzierter ökologischer Fußabdruck
- Kundenspezifische Geometrien und Materialeigenschaften verfügbar – entwickelt in enger Zusammenarbeit mit OEM-Ingenieuren
Werden Sie Teil der nachhaltigeren Welt bleifreier Piezokeramiken: Unsere bleifreien Keramikkomponenten auf Basis von BNT-BT können in verschiedenen Formen und Geometrien hergestellt werden – je nach Ihren Anforderungen können sie auch in von CeramTec gefertigte Baugruppen integriert werden, z. B. als Sensor oder Schallwandler für Durchflussmesser oder medizinische Anwendungen. Wir schaffen Mehrwert für Hersteller industrieller und medizinischer Produkte mit hochgradig individualisierten Lösungen, die ihren Anforderungen gerecht werden.
Aufgrund spezifischer Materialeigenschaften können bleifreie Piezokeramiken eine tragfähige Alternative zu bleihaltigen Materialien sein – sie sind besonders geeignet für eine Vielzahl von Anwendungen in Dickenresonanz. CeramTec verbindet einzigartige Materialentwicklungskompetenzen mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Herstellung piezoelektrischer Keramikkomponenten und bietet sich als zuverlässiger Entwicklungspartner für bleifreie piezokeramische Lösungen für anspruchsvolle Industrie- und Medizinanwendungen an.
CeramTec kann je nach Ihren Anforderungen auch einen Entwicklungsprozess sowie die Fertigung vollständig montierter Sensoren und Schallwandler anbieten.
Umwelt & Regulatorik:
- Nicht-toxische Rohstoffe – eliminiert bis zu 60 % Bleioxidgehalt (PbO) im Vergleich zu Standard-PZT
- RoHS-konforme Fertigung, unterstützt Produkt-Compliance-Roadmaps im Rahmen des EU Green Deal
- Wasserbasierter, lösemittelfreier Produktionsprozess – keine alkoholbasierten Lösemittel erforderlich
Technische Leistungsvorteile:
- Erhöhte Anisotropie → niedrigerer planarer Kopplungskoeffizient (kp), ideal für Schallwandler, die in Dickenresonanz betrieben werden
- Deutlich reduzierte mechanische Verluste → geringere Eigenerwärmung bei Hochleistungs-Ultraschallanwendungen (gemessen: bis zu 30 % geringere Wärmeentwicklung im Vergleich zu hartem PZT unter vergleichbaren Ansteuerbedingungen)
- Hohe Materialkonsistenz über Produktionschargen hinweg – entscheidend für die Serienproduktion in Medizin- und Industrieanwendungen
- Breite Geometrieflexibilität: Scheiben, Ringe, Zylinder, Platten – in verschiedenen Abmessungen herstellbar
Wo bleifreie Piezokeramik konventionelles PZT übertrifft
Eines der eindrucksvollsten Ergebnisse aus CeramTecs laufender F&E im Bereich bleifreier Piezokeramik: Unter bestimmten Betriebsbedingungen erreichen unsere BNT-BT-Materialien nicht nur das Leistungsniveau von PZT – sie übertreffen es.
Bei Tests mit Langevin-Transducern bei 40 kHz erzielte unser bleifreies Hochtemperaturmaterial LF162 eine deutlich höhere Auslenkung als PZT807 – sowohl im Ausgangszustand als auch nach wiederholten Hochtemperaturzyklen bis 135 °C. Nach 10 Thermozyklen bei 135 °C zeigte LF162 eine Verbesserung der Auslenkung von +9 µm und übertraf PZT807 letztlich bei allen Leistungsstufen.
Gleichzeitig zeigte die Wärmebildgebung eine um 15–20 °C geringere Eigenerwärmung bei bleifreien BNT-BT-Materialien im Vergleich zu Standard-PZT unter gleichen Antriebsbedingungen – ohne aktive Kühlung. Geringere Wärmeentwicklung bedeutet längere Einschaltdauern, reduzierte thermische Belastung der umliegenden Komponenten und eine höhere Systemzuverlässigkeit.
| Werkstoff | Bedingungen | Auslenkung bei 5W | vs. PZT807 |
|---|---|---|---|
| LF162 (High D33) | Nach 10x 135°C Zyklen | ~66 µm | +30% besser |
| PZT807 (Reference) | Nach 10x 135°C Zyklen | ~51 µm | Baseline |
| LF110 (High Temp) | Nach 10x 135°C Zyklen | ~41 µm | –19% |
Zwei Materialien für zwei Strategien: LF162 vs. LF110
CeramTec bietet zwei verschiedene BNT-BT-Formulierungen basierte Systeme an, die jeweils auf unterschiedliche konstruktive Anforderungen optimiert sind, die aktuell wichtigsten beiden sind:
- LF162 – Das Hochleistungsmaterial: Am besten geeignet für leistungsstarke Ultraschallanwendungen, bei denen maximale Auslenkung und Effizienz entscheidend sind. LF162 verfügt über einen höheren mittleren d33-Koeffizienten und einen höheren Qm-Wert und ist damit die erste Wahl für eine Erprobung in Leistungsultraschallwandlern, Chirurgieskalpellen, Homogenisatoren und Schweißsystemen. Besonders hervorzuheben ist, dass sich in CeramTec-Experimenten die Leistung von LF162 nach einer thermischen Konditionierung verbessert – eine einzigartige Eigenschaft, die es von konventionellem PZT unterscheidet.
- LF110 – Das Hochtemperaturmaterial: Entwickelt für Anwendungen, die Stabilität bei erhöhten Temperaturen erfordern. LF110 bietet neben einem höheren d33 eine höhere Depolarisationstemperatur und eine höhere Permittivität und ist damit potenziell gut geeignet für autoklavierbare Medizinprodukte, sterilisierbare chirurgische Instrumente sowie Sensoranwendungen in thermisch anspruchsvollen Umgebungen. In CeramTec-Untersuchungen zeigte sich, dass es seine Leistungsfähigkeit über wiederholte Autoklavierzyklen bei 126 °C und 135 °C hinweg erhalten bleibt.
Beispiele für bleifreie Anwendungen
| Anwendung | Branche | Hauptvorteil bleifreier Materialien |
| Flüssigkeitsdurchflussmessung (Ultraschall) | Industrieautomation, Wassermanagement | Niedriger planarer Kopplungskoeffizient → saubereres Signal |
| Hochleistungs-Ultraschallwandler | Industriereinigung, Schweißen | Geringere Eigenerwärmung, längere Einschaltdauer |
| Einweg-Chirurgieinstrumente | Medizingeräteherstellung | geeignet für Einwegartikel |
| Luftblasen- & Füllstandserkennung | Medizinische Sicherheitssysteme, Pharma | Hohe Empfindlichkeit in der Dickenresonanz |
| Piezo-gesteuerte Mikropumpen | Lab-on-Chip, Diagnostik | Erhöhte Biokompatibilität im Vergleich zu PZT |
Pressebeiträge zum Thema
- elektronik.net: Bleifreie Piezokeramiken für medizinische Ultraschallsensoren, 25. März 2025
- market steel: Piezokeramik jetzt bleifrei, 17. Okt. 2024