Ultraschalltechnik für industrielle Produktion, Medizin- und Automobiltechnik

Die Piezo- und Ultraschalltechnik wird in vielen Bereichen der Industrie tagtäglich eingesetzt. Die vielen Anwendungen fallen dem Endnutzer kaum auf, da es hauptsächlich in Fertigungsprozessen zum Einsatz kommt, so wird Ultraschall vielfach in der Verpackungs- oder Kunststoffindustrie zum Fügen der verschiedensten Bauteile genutzt oder in der Lebensmittelindustrie zum Schneiden der Produkte. Auch in der Medizintechnik gibt es vielfältige Anwendungen für die Chirurgie oder Zahnmedizin. Daneben wird Ultraschall häufig von Sensoren, wie z.B. dem Abstandssensor im Pkw genutzt. Die Vorlesung vermittelt die Grundlagen der Piezotechnik, ohne die Ultraschallwandler heute nicht denkbar wären sowie die Grundlagen zum Einsatz, Betrieb und modellbasierten Entwurf von Ultraschallsystemen anhand vieler anwendungsnaher Beispiele. In den Übungen und Laboren werden viele der Schritte zum Entwurf von Ultraschallschwingern selbst durchgeführt. 

Das Modul vermittelt spezifische Kenntnisse zu den Anwendungen und den Grundlagen der Ultraschalltechnologie insbesondere in industrieller Produktion, Medizin sowie Automobiltechnik.
 Nach der erfolgreichen Absolvierung sind die Studierenden in der Lage,

• die Grundlagen der Ultraschalltechnik zur erklären,
• die Wirkungsweise des Ultraschalls in den verschiedenen Anwendungen zu erläutern,
• Ultraschallsysteme anhand ihrer äußeren Erscheinung einzuordnen und die Schwingungsform abzuschätzen,
• Den Entwurfsprozess von Ultraschallwandlern zu erläutern,
• Spezifikationen von Ultraschallwandlern zu erstellen,
• Schwingungswandler modellbasiert auszulegen,
• den Aufbau von piezoelektrischen Ultraschallwandlern durchzuführen,
• Ultraschalsysteme und -komponenten zu charakterisieren.

• Einsatzbereiche der Ultraschalltechnik
• Eindimensionale Wellengleichung des Stabs und deren Lösung
• Reflektionen und Transmissionen im Stab, Eigenformen des Stabs
• Einfluss eines variablen Querschnitts
• Übertragungsmatrizen des Stabs
• Diskretisierung von zusammengesetzten Stabförmigen Bauteilen
• Grundlagen der piezoelektrischen Materialien
• Übertragungsmatrizen von piezoelektrischen Stäben und Berechnung von großen/Komplizierten Systemen mit den Übertragungsmatrizen
• Eigenschaften von Transducern am Beispiel eines akademischen Schwingers
• Aufbau von Ultraschallsystemen, mit einem auf Leistungswandlern
• Dreidimensionale Wellengleichung für Fluide und Gase (insb. Luft)
• Lösung der Dreidimensionale Wellengleichung von Fluiden und Gase
• Dreidimensionale Wellengleichung für Festkörper
• Wellenarten im Festkörper und Verhalten an den Grenzflächen

Nächster Prüfungstermin

• Anmeldung beim Prüfungsamt
• Der Termin wird in der Vorlesung bekanntgegeben 
• Prüfungen im Wintersemster nach Absprache

• wird in der Vorlesung bekanntgegeben