Sensorik für die Industrie 4.0

Blechstreifenziehwerkzeug mit vollständigem Dünnschichtsensorsystem / Bildquelle: Fraunhofer IST

Biegen, Ziehen, Walzen, Drücken – Möglichkeiten, Bleche umzuformen, gibt es viele. Alle Methoden haben aber eines gemeinsam: Enorme Kräfte und schwankende Temperaturen führen oft zu Fehlstellen an den Blechen. Um dies zu verhindern und die Effizienz des Prozesses zu steigern, werden am Fraunhofer IST Sensorsysteme entwickelt, die während des Umformprozesses Kräfte und Temperaturen messen.

Für die Optimierung von Fertigungsprozessen ist es sehr wichtig, Messdaten dort zu generieren, wo Messsysteme nur schwer zu integrieren sind, wie beispielsweise in direktem Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug. Das Fraunhofer IST entwickelt Dünnschichtsensoren, mit denen die Fertigung in den Hauptbelastungszonen überwacht werden kann, direkt auf den Werkzeugen. Die neuen sensorischen Schichtsysteme sind multisensorisch, das heißt, sie beinhalten sowohl piezoresistive als auch thermoresistive Sensorstrukturen, die in Verschleißschutzschichten eingebettet sind. Dadurch wird es erstmals möglich, gleichzeitig Belastungen und Temperaturen ortsaufgelöst zu messen. Mit diesen Messergebnissen können Produktionsprozesse optimiert werden, beispielsweise Risse und Faltenbildung beim Blechtiefziehen minimiert oder Kunststoffspritzgussprozesse auch im Hinblick auf die Taktzeiten verbessert werden können.

Gerade im Zeitalter von Industrie 4.0 gewinnt diese Weiterentwicklung integrierter Sensorik enorm an Bedeutung. Das vorherrschende Thema in der Produktionslandschaft Europas, insbesondere in Deutschland, ist eine qualitative, quantitative, flexible und gleichzeitig ressourceneffiziente Produktion. Grundlage für diese Entwicklung ist ein sehr gutes Verständnis für die Fertigungsprozesse basierend auf menschlicher Erfahrung und Messergebnissen. Hier setzen die Fraunhofer Wissenschaftler mit ihren Dünnschichtsensoren an, die wichtige Daten für entsprechende Simulationen liefern, so Dr. Saskia Biehl, Leiterin der Gruppe Mikro- und Sensortechnologie.

Über das Projekt – Die beschriebenen Ergebnisse wurden innerhalb des Projekts SensoFut (Sensorized Future – Sensing of temperature and pressure in harsh environments) erzielt, an dem das Fraunhofer IST gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und der belgischen Forschungsvereinigung Sirris arbeitet. SensoFut wird im 13. Cornet Call (Collective Research Networking) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWI) und der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) gefördert und läuft noch bis zum 30.6.2015.

Auf dem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Allianz Adaptronik in Halle 2, Stand C22 präsentiert das Fraunhofer IST die neuen multisensorischen Schichtsysteme.

http://www.ist.fraunhofer.de