Sensorsysteme für Prozess- und Zustandsmonitoring

Strukturintegrierte, drahtlose Sensorik und Aktorik im Maschinenbau (SdSeMa)

Integriertes Sensorsystem zur genauen Überwachung von Temperatur und Kraft in einem Kugelgewindetrieb.

Die vierte industrielle Revolution verändert den Wirtschaftsstandort Deutschland. Produktentwicklung, Produktion, Logistik und Kunden werden vernetzt. Es entsteht eine intelligente, wandelbare, effiziente und nachhaltige Produktion, welche in kürzester Zeit auf Marktänderungen reagieren kann. Ein bedeutsamer Baustein dieser Entwicklung sind sensorgestützte Produktionsressourcen. Für inhärente Steuerungsfunktionen erfassen zahlreiche Sensoren in Echtzeit Auslastung, sowie Betriebs- und Wartungszustände wesentlicher Maschinenkomponenten. Bewertete Sensordaten werden drahtlos an übergeordnete Planungs- und Steuerungssysteme kommuniziert. Im Projekt SdSeMa des Leistungszentrums »Funktionsintegration für die Mikro- und Nanoelektronik« arbeiteten die Fraunhofer-Institute ENAS, IIS/EAS, IPMS, sowie IZM/ASSID unter maßgeblicher Mitwirkung von Fraunhofer IWU und Fraunhofer IKTS an neuen Technologien zur Strukturintegration von Sensoren und Aktoren in Maschinenkomponenten. Die Ergebnisse wurden exemplarisch an einem Kugelgewindetrieb demonstriert. Die Herausforderung bestand darin, die für den Maschinenbau bedeutsamen Messgrößen Kraft, Temperatur, Beschleunigung und Vibration für höchste Genauigkeit direkt am Entstehungsort zu messen. Daher wurden miniaturisierte Sensorsysteme entwickelt, welche zusammen mit vernetzten und energieeffizienten Informationsverarbeitungsmodulen in die verschiedensten Maschinenkomponenten integriert werden können. Aktuelle Kommunikationstechnologien wurden zur drahtlosen Datenübertragung an IoT-Gateways verwendet. Die entwickelten Technologien zeichnen sich durch exzellente Integrationsfähigkeit aus und können in vielen Anwendungen eingesetzt werden.

© Fraunhofer IWU
Kugelgewindetrieb mit integriertem Sensorsystem.
Kugelgewindetrieb mit integriertem Sensorsystem.