Prozessüberwachung mit Smart-Sensor-System-Labels

Intelligente Folien

Mikroelektronische Sensorsysteme in dünnen Folien bieten einen neuen Ansatz bei der Vernetzung intelligenter Produktionsanlagen. Die dezentrale Überwachung und Steuerung im Produktionsumfeld wird durch sogenannte Smart-Sensor-System-Labels möglich. Im Forschungsprojekt ParsiFAl 4.0 entwickeln verschiedene Kooperationspartnern aus Industrie und Forschung neuartige Sensorik und Elektronik in dünnen Folien.
Maschinen, die selbstständig miteinander kommunizieren ist die Vision der Fabrik der Zukunft. Zu diesem Zweck werden Fertigungsanlagen zukünftig digital vernetzt. Dies gelingt, wenn die am Produktionsprozess beteiligten Komponenten, wie z.B. pneumatische Antriebe und Werkstücke, über eine intelligente Sensorik und sichere Kommunikation miteinander interagieren können. Im Forschungsprojekt ParsiFAl 4.0 arbeiten mehrere Kooperationspartner mit der Unterstützung des Projektträgers VDI/VDE-IT daran, dünne Elektroniksysteme, sogenannte Smart-Sensor-System (S3)-Labels zu entwickeln. Basis der Labels sind Mikrocontroller, Sensoren, dünne Displays und integrierte Kommunikationsschnittstellen, die alle in Folien eingebettet sind. Mit den damit erfassten Daten kann der Zustand einer Komponente bewertet werden, um Anlagen z.B. vorausschauend zu warten. Hierdurch lassen sich die Instandhaltungskosten von Produktionsanlagen deutlich verringern. Auch der Transportweg von kritischen Gütern lässt sich sicher nachvollziehen. Im konkreten Anwendungsfall des Forschungsprojekts soll ein S3-Label wie ein Klebestreifen auf einem pneumatischen Antrieb von Festo angebracht werden. Die Sensor- und Nutzdaten werden drahtlos und sicher an eine entsprechende Steuerung gesendet. So können Antriebsdaten wie Position, Dynamik und Umweltparameter durch mehrere S3-Label in einer Anlage gleichzeitig überwacht werden. Die Ansteuerung lässt sich nachgelagert durch selbstlernende Systeme optimieren. Ein Energy Harvesting System, welches durch die Bewegung des Kolbens Energie generiert, soll im Zusammenspiel mit einer Dünnfilmbatterie das Foliensystem versorgen. Bei Bosch soll das Foliensystem als ‚intelligentes Etikett‘ auf Verpackungen empfindlicher Transportgüter eingesetzt werden. Durch die integrierte MEMS-Sensorik – basierend auf mikro-elektromechanischen Systemen – können schädigende Einflüsse auf empfindliche Güter wie Stöße oder Temperaturschwankungen überwacht werden. Auch Anwendungshinweise sollen auf dem autonom arbeitenden Label gespeichert werden, die über entsprechende Schnittstellen in der Anlage, aber auch über mobile Endgeräte drahtlos ausgelesen werden können.