Der „Gentelligenz“-Ansatz

Intelligente Bauteile, die ihr Wissen vererben und ihre eigene Herstellung organisieren? An der Leibniz Universität Hannover arbeiten Forscher an deren Entwicklung.

Intelligente Bauteile, die ihr Wissen vererben und ihre eigene Herstellung organisieren? An der Leibniz Universität Hannover arbeiten Forscher an deren Entwicklung.

Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus – Nutzung vererbbarer, bauteilinhärenter Informationen in der Produktionstechnik“ nennt sich der Sonderforschungsbereich (SFB) 653 der Leibniz Universität Hannover. In Zusammenarbeit der Institute des Produktionstechnischen Zentrums (PZH) und der Elektrotechnik entstehen hier „gentelligente“ Bauteile. Der Begriff „gentelligent“ verdeutlicht hierbei den genetischen und intelligenten Charakter der innovativen Bauteile. Ein gentelligentes Bauteil verfügt inhärent über notwendige Informationen zu seiner eindeutigen Identifizierung, Reproduktion sowie zu seinem Entstehungsprozess. Durch geeignete Materialien und Sensorik sind diese Bauteile in der Lage, spezielle Informationen, wie zum Beispiel einwirkende Kräfte, Beschleunigungen oder Temperaturen während ihrer Nutzungsphase erfassen, vorverarbeiten, speichern und interpretieren zu können. Diese Gesamtheit an Informationen ist implizit mit dem Bauteil verbunden und jederzeit abrufbar.

Durch diese Kombination sollen völlig neue Nutzungsmöglichkeiten in den Bereichen Produktions- und Fertigungsplanung, in der Fertigung, Instandhaltung, Reparatur bis hin zum Recycling entstehen. Grundlage der Gentelligenz sind neue Arten der Datenspeicherung: Informationen werden in Form mikroskopisch kleiner Codes in die Oberflächen der Bauteile und die direkt darunter liegenden Schichten eingebracht. Dies können winzige Markierungen sein, die nur Bruchteile von Millimetern messen, oder auch musterartig angeordnete Fremdkörper wie Bleikugeln oder Magnetpartikel, die bei der Produktion in das entstehende Werkstück eingepresst werden. Darüber hinaus sind die Informationen nutzbar, die die Bauteile bereits von sich aus in sich tragen: Da sich beispielsweise die Eigenspannungen im Inneren des Materials je nach Belastung und Abnutzung verändern, lassen sich präzise Schlüsse über den Zustand etwa einer Bremsschscheibe, eines Ventils oder eines Kolbenrings ziehen. Mit Hilfe von Sensoren, Mikroskopen oder Röntgengeräten können diese Daten ausgelesen und verwendet werden.

Zunächst geht es im Sonderforschungsbereich 653 „Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus“ darum, Methoden zur Verknüpfung von Bauteil und Informationen zu entwickeln, die über den Integrationsgrad bekannter Auto-ID-Technologien hinausgehen. Das Einbringen von Informationen ist daher ein Forschungsschwerpunkt im ersten Antragszeitraum. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung der Lernfunktion der Bauteile. Sie soll durch neuartige Sensortechnologien wie beispielsweise die Verfolgung des Martensit-Gehaltes erfolgen. Die weiteren wissenschaftlichen Arbeiten verfolgen Methoden, um die Informationen einzelner Bauteile auf Baugruppenoder Systemebene weiterzuleiten, zu verbinden und zu verwerten. Hierzu sollen auch innovative Methoden zum Lesen, Schreiben und letztlich auch zur Kommunikation der Bauteil-Informationen entwickelt werden. Darüber hinaus erforschen weitere Projekte, welche Möglichkeiten die entwickelten Methoden und die „biologischen“ Bauteil-Eigenschaften der Produktionstechnik eröffnen.