Messe  /  10. Mai 2022  -  12. Mai 2022

SENSOR+TEST

Ausgehend von den beiden meist gemessenen Größen Druck und Temperatur bildet die Vielfalt der Prozesssensorik und -messtechnik seit jeher den Kern der SENSOR+TEST.

Mit dem flächendeckenden Einzug der Digitalisierung auch in die Prozessautomation sind die Anforderungen an Sensoren und Messsysteme ebenso stark gewachsen, wie deren Bedeutung für die Industrie. Ob neu entwickelte Messverfahren, selbstüberwachende Sensornetzwerke oder Systeme zur Prozessanalyse mit Cloud- und KI-Unterstützung: Die auf keramischen Technologien basierenden miniaturisierten Sensorkonzepte des Fraunhofer IKTS stellen selbst in harschen Umgebungen und entlang der gesamten Wertschöpfungskette valide Informationen bereit.

Halle 1 Stand 244

 

Highlights

Drucktechnische Fertigung anwendungsspezifischer Ultraschallwandler

Hochfrequente Ultraschallwandler werden sowohl in messtechnischen Aufgaben als auch für Bildgebung und Monitoring benötigt. Auf der Basis piezokeramischer Dickschichten ist ihre kostengünstige Herstellung komplett drucktechnisch möglich. Selbst komplexe Strukturen wie Linear und Annular Arrays sind mitsamt ihren Verdrahtungsstrukturen und weiteren Funktionsschichten auf diese Weise herstellbar. Durch die Verwendung niedrig sinternder Werkstoffe kann eine breite Palette keramischer und metallischer Substratwerkstoffe bedruckt werden. Der entstehende monolithische Werkstoffverbund besitzt eine ausgezeichnete mechanische, chemische und thermische Beständigkeit und ist zur Anwendung unter harschen Umgebungsbedingungen geeignet. Die Aufbauten sind zudem kompatibel zur SMD Technologie.

Blog: Neue Technologieansätze zur Fertigung anwendungsspezifischer Ultraschallwandler

 

Gedruckte magnetoresistive Sensoren für das kontaktlose Schalten

Gedruckte Elektronik hat sich als Schlüsseltechnologie in vielen Industriebereichen etabliert. Unter Verwendung kostengünstiger, allgemein verfügbarer Materialien und industriell relevanter Hochdurchsatzverfahren ist das Fraunhofer IKTS in der Lage, flexible magnetoresistive Sensoren für das kontaktlose Schalten zu drucken. Mit den neuartigen gedruckten Schaltern könnte es bald eine marktfähige Lösung geben, die genau dies ermöglicht und flexibel sowohl in harscher Umgebung als auch unter ionisierender Strahlung, z. B. in der medizinischen Diagnostik und Therapie, anwendbar ist.

 

Sensorkomponenten für Harsh Enviroments

Der fortschreitende Trend Industrie 4.0 basiert auf umfassender Datenerhebung für Prozess- und Zustandsgrößen. Dazu müssen sensorische Komponenten immer anspruchsvolleren Einsatzszenarios standhalten (z. B. Temperatursensoren für Turbinen, Überwachungssensoren für chemisch Atmosphären in der Elektronikfertigung, korrosionsstabile Erdsensoren für Smart Farming). Aufgrund der langjährigen Kompetenz in der Sensorkonzeptionierung für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen stellt das Fraunhofer IKTS sowohl umfangreiche Erfahrungen als auch geeignetes Equipment für die Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung verschiedenster Sensoren bereit. Forschungsschwerpunkte bilden die Anpassung von Metallisierungen (z. B. gegenüber Säure stabile Dickschichten), Entwicklung von Temperatur- und Temperaturwechsel-stabilen Mehrlagenbaugruppen (z. B. LTCC Drucksensoren, hermetische LTCC-Packages) und jeweils den Anwendungsszenarien angepassten Montagekonzepte (z. B. Brazing, Mikroschweißen). 

 

Gassensoren in Keramiktechnologie

Für die Detektion von O2, CO2, H2, CH4 oder NH3 sowie weiterer Gase bietet das Fraunhofer IKTS verschiedene Gassensoren an. Durch die geeignete Wahl von Messprinzip, Sensordesign und Betriebsparametern lassen sich diese an die verschiedensten Betriebsbedingungen anpassen.

Die Bestimmung der CO2-Konzentration in Gasgemischen ist in vielen Anwendungsbereichen von Bedeutung: bei der Kontrolle von Wachstumsprozessen in der Biotechnologie, zur Raumluft- und Schadstoffüberwachung in der Industrie und Landwirtschaft. Der am IKTS entwickelte miniaturisierte CO2-Sensor kann eine besondere Bedeutung für mobile medizinische Versorgung von mit COVID erkrankten Patienten gewinnen.

Am IKTS entwickelte amperometrische Sauerstoffsensoren auf Basis von Yttrium-stabilisiertem Zirkonoxid können für Sauerstoffbestimmung in einem Messbereich bis zu 90 Vol.-% eingesetzt werden. Für die Bestimmung von Sauerstoff in Trägergasen mit brennbaren Komponenten (CmHn , H2) wurde ein auf dem Prinzip der Mischpotenzialbildung beruhender potenziometrischer Sensor entwickelt, der die Bestimmung des freien Sauerstoffs gestattet.

Ein Detektor auf Basis thermischer katalytischer Oberflächenionisation (TKOI), der die mit dem ECD vergleichbare Empfindlichkeit zu den Chlorkohlenwasserstoffen (CKW) aufweist, wurde bis zum Prototyp entwickelt, validiert und befindet sich in der Anwendung.

Neben der Entwicklung verschiedenartiger Gassensoren verfügt das Fraunhofer IKTS über ein langjähriges Know-How in der Sensorintegration ins Gehäuse und in der Entwicklung von Werkstoffen und daraus abgeleiteter Funktions­schichten.