Historie

marco Piezotechnologie - von den Anfängen bis heute

Die Historie: Erste Patente und die Basis mit Piezoscheiben

Die Geschichte beginnt früh: Bereits seit 1979 arbeiteten die Unternehmensgründer an einem Ultraschall-Längenmesssystem (ULM) für ein Bindungseinstellungsgerät (BEG). Anfang der 1980er Jahre, meldeten dann die Unternehmensgründer von marco ihre wegweisenden Patente zur Ultraschalllängenmessung an:

  • DE 3031980 A1 (1980): Ultraschall-Längenmesssystem (ULM) in Hydraulikzylinder
  • US 4,542,652 (1985): Ultraschall-Längenmessung mit Referenzstrecke

Damit war der Grundstein gelegt: Ultraschallmessung mit piezoelektrischer Technologie. Die damals zugekauften Piezoscheiben bildeten das Herzstück der Systeme und waren der Startpunkt für alles, was später folgte – ein Meilenstein für die heutige marco Piezotechnologie.

Geschichte der Piezotechnologie: Vorrichtung zur Ultraschall-Längenmessung mit Referenzstrecke
Zeichnung aus dem US Patent US 4,542,652

1982: Unternehmensgründung

Im April 1982 gründeten vier Unternehmer die MARCO Systemanalyse und Entwicklung GmbH.

Zukunftsweisende Innovationen der 1990er-Jahre

1992 im Juni: Doppelstapel

marco hat die Idee zu temperaturkompensiertem Piezoantrieb und meldet das Patent DE 42 20 177 A1 an. Es beschreibt eine Vorrichtung, mit der ein Ventil präzise und zuverlässig betätigt werden kann. Durch die spezielle Anordnung von zwei Piezoelementen und einem Hebelmechanismus wird eine kompakte Bauweise mit schneller und exakter Schaltbewegung erreicht.

Geschichte der Piezotechnologie: Zeichnung eine Doppelstapel-Pieze aus der Patentanmeldung De 42 20 177 A1
Doppelstapel - Zeichnung zur Patentanmeldung DE 42 20177 A1

1992 im August: Integration einer eigenen Piezokeramik-Entwicklung

Mit der Integration der Piezokeramik-Entwicklungsabteilung von TRIDELTA in Hermsdorf begann 1992 ein neues Kapitel. Hermsdorf war seit dem 19. Jahrhundert ein Zentrum für technisches Porzellan und Keramik, später auch für Piezokeramik – ein ideales Umfeld für diese Weiterentwicklung.

Im August 1992 integrierte marco die Materialentwicklung Piezo samt der Anwendungstechnik-Abteilung. Dieser Schritt war technologisch entscheidend: Damit begann der Aufbau der marco Piezotechnologie, die aus dem reinen Einkauf von Piezoscheiben eine eigene Piezokeramik- und Produktentwicklung sowie Produktion machte.

1994: Grundlagen für moderne Stapelaktoren

1994 legte marco die Basis für moderne Stapel-Piezos und Stapelaktuatoren. Die Aktoren haben eine eigens bei marco entwickelte, neuartige Kontaktierungstechnologie, Dadurch wurde die Lebensdauer erheblich gesteigert. Die Betriebsspannung ist auf gut erreichbare 400 V reduziert.
Damit entwickelte sich die marco Piezotechnologie konsequent weiter in Richtung langlebiger und praxisgerechter Aktoren.

Piezotechnologie: Drei piezokeramische Stapelaktoren mit Anschlussleitungen – Beispiel für Aktoren mit erhöhter Lebensdauer und reduzierter Betriebsspannung.

1998: Der Torque Block entsteht

Piezostapel zeigen Probleme der Dauerhaftigkeit, daher wird der Torque Block® entwickelt. Mit der Weiterentwicklung und der Patenterteilung 1998 (DE 196 46 511) legt marco das Fundament für den Erfolg seiner Dispensing-Ventile. Ausgehend von dieser Erfindung entstand über die Jahre ein komplettes Dosiersystem↗, das den gesamten Prozess abdeckt – vom Dosierventil↗ mit passendem Einsatz, der Materialaufbereitung und -lagerung↗ über die Zuführung bis zum präzisen Auftrag und der Integration in die Produktionslinie mit der marco Gantry Systems-Serie↗.

2012: Der Durchbruch

Nach jahrzehntelanger Entwicklungsarbeit gelang 2012 der Durchbruch: marco etablierte sich erfolgreich als Spezialist für Piezo in Sensorik, Aktorik und Bauelementen. Damit wurde aus den langen Aufbaujahren eine nachhaltige Erfolgsgeschichte.

Heute: Breite Produktpalette – von der Medizintechnik bis zu Solarpanels für Satelliten

marco überzeugt heute mit einer beeindruckenden Vielfalt an piezokeramischen Lösungen. Das Portfolio der marco Piezotechnologie reicht von Anwendungen in der Medizintechnik bis hin zu Solarpanels für Satelliten und zeigt eindrucksvoll die Vielseitigkeit der Technologie:

  • Torque Block® ist der Antrieb des marco Hochpräzisions-Dosierventils
  • Der marco Blasen-Sensoren erkennt die Luftblasen in Flüssigkeiten im Durchfluss von weniger als 100 µm Durchmesser
  • Ultraschall-Parksensor für eine hochwertige deutsche Automarke
  • Sensoren zur Erkennung von Aquaplaning unter dem Namen SHAKE
  • Körperschallsensoren zur Detektion von Materialermüdung, z. B. in Windgeneratoren

Übersicht unserer piezokeramischen Werkstoffe

  • FPM 110 ist ein hartes piezoelektrisches Material mit schmaler Hysterese und sehr hoher mechanischer Güte. Besonders bemerkenswert ist die für harte Materialien außergewöhnlich hohe piezoelektrische Ladungskonstante. Es ist für den Leistungsultraschallbereich konzipiert, findet aber auch Anwendung in Sensoren in Vielschichttechnik.
  • FPM 231 ist ein weiches Material mit sehr hoher Deformation (S₃ = 0,19 % bei 2 kV/mm), geringer mechanischer Güte und hoher relativer Dielektrizitätskonstante. Seine herausragende piezoelektrische Ladungskonstante macht es zum idealen Werkstoff für Aktoren, insbesondere für Torque Block®-Anwendungen, Biegeaktoren und Vielschicht-Stapel.
  • FPM 202 ist ein piezoelektrisch weicher Werkstoff mit hohen elektromechanischen Kopplungsfaktoren und niedriger relativer Dielektrizitätskonstante. Es verfügt über eine hohe Ladungs- und Druckkonstante und kann dank seiner hohen Curietemperatur auch im erweiterten Temperaturbereich eingesetzt werden. Typische Anwendungen sind Luftultraschallwandler, Modulartransducer sowie Kraft- und Beschleunigungssensoren.
  • FPM 203 hat trotz hoher Curietemperatur und niedriger Dielektrizitätskonstante eine sehr hohe Deformation (S₃ = 0,18 % bei 2 kV/mm). Es kann somit für Aktoren eingesetzt werden, die im höheren Temperaturbereich arbeiten. Für Torque Block®-Anwendungen ist dieser Werkstoff ideal, er kann aber – ähnlich wie FPM 202 – auch in Ultraschallanwendungen genutzt werden.
  • FPM 240 ist ein Werkstoff, der gezielt für Biege-Aktuatoren entwickelt wurde. Durch einen höheren planaren Kopplungsfaktor und eine erniedrigte x-y-Verknüpfung der Steifigkeitstensoren lassen sich größere Auslenkungen und Kräfte erzielen als mit dem ähnlichen Werkstoff FPM 231.

Systemanalyse und Entwicklung als erfolgreiches Konzept

marco ist ein mittelständisches Familienunternehmen, an dem mehrere Familien beteilig sind. Am Weltmarkt erfolgreich tätig, sind Entwicklung und Fertigung ausschließlich in Deutschland. Dank interdisziplinärem Team und innovativen Lösungen, setzen wir weltweit Maßstäbe. Besonders im Bereich kompletter Dispensing-Systeme beweisen Piezokeramiken von marco ihre Stärke – sei es beim Dosieren von Lotpasten↗, beim Auftragen von Silikonlinsen↗ oder Solarzellen für den Weltraum↗.

Präzision und Zuverlässigkeit entstehen dabei aus dem Zusammenspiel von Systemanalyse, Entwicklung und der marco Piezotechnologie.

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