National Instruments
Wie wird ein Sensor Industrie-4.0-tauglich?
In einem Positionspapier für das »Aachener Werkzeugmaschinen Kolloquium 2014« beleuchtet National Instruments die Entwicklung von Sensoren in der Industrie 4.0. Rahman Jamal, Technology & Marketing Director, Europe von NI gibt einen Überblick über die Ergebnisse.
Rahman Jamal, National Instruments: »Das Positionspapier zeigt – nach der Vorstellung der in der Industrie etablierten Sensorik – zwei Schwachstellen auf, die dazu führen, dass die heute existierende Sensorik nur bedingt im produktionstechnischen Umfeld zum Einsatz kommt: Zum einen sind einfache Messsignale einer Messgröße ohne die Kombination mit anderen Messgrößen nicht interpretierbar, zum anderen sind viele Problemstellungen über eine einfache Signalauswertung nicht zielführend bedienbar. Die Sensoren können zwar eine Messgröße erfassen, liefern zur Überwachung des Prozesses aber ohne eine erweiterte Signalverarbeitung keinen Mehrwert.
Um diese Schwachstellen zu beheben, wurden in der Arbeitsgruppe zwei zukünftige Schwerpunkte in der Entwicklung identifiziert und an Beispielen aus Forschung und Entwicklung vorgestellt: Die Entwicklung von Multisensorsystemen und die Integration einer intelligenten Signalverarbeitung in die Sensoren.
Neben diesen beiden Ansätzen werden in Zukunft zwei weitere zentrale Aspektebei der Entwicklung von Sensoren vorangetrieben, die den Einsatz und die Präsenz von Sensorik in der Produktionstechnik verändern werden. Dazu zählen die Miniaturisierung und die Autarkie der Sensorsysteme.
Die Miniaturisierung der Systeme wird einerseits durch innovative Bauformen und andererseits durch die Integration der Sensoren als Bestandteil eines größeren Gesamtsystems umgesetzt. Die Integration beschreibt den Aufbau einer Sensorik als Teil eines Gesamtsystems, ohne dass der Sensor ein eigenes Gehäuse besitzt. Technologien zur Umsetzung der Integration sind etwa das Eingießen der Sensorelektronik in das Gehäuse eines Bauteils, das Sputtern und das Bedrucken
Die Autarkie von Sensoren wird durch eine energetische Unabhängigkeit und neue Kommunikationstechniken angestrebt. Um eine energetische Unabhängigkeit zu erreichen, werden Technologien zum Energy Harvesting, also zur Gewinnung der Energie aus der Umgebung, einer geeigneten Energiespeicherung und der Reduzierung des Energieverbrauchs durch Ultra-Low-Power-Komponenten anvisiert. Durch eine zusätzliche drahtlose Kommunikation von Sensoren über Funkmodule und optische Datenübertragungstechniken kann somit eine komplett kabellose Sensorlösung angezielt werden.«
Die in der Arbeitsgruppe mit Beteiligung von Fraunhofer IPT/WZL, Kistler Instrumente AG, Heidelberger Druckmaschen AG, der TU Freiberg, der Universität Paderborn und National Instruments erarbeiteten Ergebnisse sind im Positionspapier im Tagungsband des Aachener Werkzeugmaschinen Kolloquium 2014, Kapitel »Sensoren für die digitale Produktion« zu lesen.
