Kabellose Zukunft?

Drahtlose Technologien können ihr volles Potenzial erst dann entfalten, wenn auch die Energieversorgung mit einbezogen wird. Diesem Ziel widmet sich das Forschungsprojekt "Energieautarke Aktor- und Sensorsysteme für die intelligente drahtlose Vernetzung von Produktionsanlagen", kurz EnAS.

Drahtlose Technologien können ihr volles Potenzial erst dann entfalten, wenn auch die Energieversorgung mit einbezogen wird. Diesem Ziel widmet sich das Forschungsprojekt "Energieautarke Aktor- und Sensorsysteme für die intelligente drahtlose Vernetzung von Produktionsanlagen", kurz EnAS.

Fertigungsanlagen mit ihren oft und schnell bewegten Teilen stellen hohe Anforderungen an die Versorgung mit Energie und Daten und somit an die Verkabelung. Ein markantes Beispiel ist ein Roboterarm, an dessen vorderem Ende bewegte Sensoren und Aktoren zu steuern und mit Energie zu versorgen sind.

Ergo sehen viele Unternehmen und Forschungseinrichtungen die Lösung in drahtlosen Sensornetzwerken, deren Topologie als vermaschtes Netz angelegt ist. Allerdings ist die Aktions- und Reaktionszeit solcher Netze für die Fabrikautomatisierung - wo es um Echtzeit-Anforderungen geht - keinesfalls ausreichend. Zudem ist bislang kein Industriestandard für die drahtlose Kommunikation in industrieller Umgebung etabliert.

Ein weiteres Problemfeld bei der Suche nach intelligenten Lösungen für Produktionsanlagen tut sich hinsichtlich der Energieversorgung für dezentrale Sensoren und Aktoren auf: Verständlicherweise werden Primärbatterien vorrangig nicht akzeptiert - Anlagenbetreiber fürchten die begrenzte Lebensdauer und den unkalkulierbar hohen Aufwand durch den regelmäßigen Tausch von Batterien.

Last but not least verursacht eine komplexe Verdrahtung hohe Kosten und eingeschränkte Verfügbarkeit. Kabel sind insbesondere bei bewegten Einrichtungen häufig Ursache für Störungen und im schlimmsten Fall kostentreibende Stillstandszeiten der Anlage.

Zusammenspiel von Unternehmen und Forschung

Im Forschungsprojekt "EnAS" - innerhalb des vom BMWi geförderten Programms "next generation" media angesiedelt - suchen drei Unternehmen und vier Forschungseinrichtungen nach energieautarken Aktor- und Sensorlösungen für die drahtlose Vernetzung im Umfeld der Fabrikautomatisierung. Ziele sind die Konzeption eines verlässlichen und effizienten Systems auf Basis internationaler Standards sowie die Entwicklung marktfähiger Demonstratoren. Diese Demonstratoren sollen die Projektergebnisse einer Vielzahl von Herstellern und Anwendern zugänglich machen.

Die Aufgaben innerhalb des Konsortiums sind den jeweiligen Kompetenzen und Interessen entsprechend verteilt:

• Der Themenkomplex Echtzeitfähige Funktechnologie ist Aufgabe des Lehrstuhls für Elektrische Messtechnik an der Helmut-Schmidt-Universität, Universität der Bundeswehr Hamburg.
• Bei EnOcean liegen die Schwerpunkte Energiewandler für Sensoren mit der zugehörigen Funktechnologie und der energiesparenden Elektronik.
• Die Fraunhofer Technologieentwicklungsgruppe sieht ihren Schwerpunkt bei der autarken Energieversorgung für dezentrale Komponenten und in der Normungsarbeit.
• Die Aspekte des Marktes berücksichtigt die Firma Intracom mit QFD-basierten Technologie- und Marktstudien zur Positionierung der Produkte.
• Das Fachgebiet Entwurf mechatronischer Antriebe der TU Ilmenau hat besondere Kompetenzen bei der Auslegung leistungsarmer Aktoren und elektromagnetischer Generatoren.
• Der Lehrstuhl für Automatisierungstechnik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg entwickelt Konzepte für die dezentrale Automatisierung.
• Die Koordination des Projektes liegt bei der Firma Festo. Sie definiert und realisiert den System-Demonstrator und entwickelt autarke Sensoren und Aktoren.

Ausgehend von Kundenforderungen soll durch die Zusammenarbeit der Projektpartner ein Konzept zur intelligenten energieautarken Vernetzung von Produktionsanlagen entstehen. Schwerpunkt der Arbeit sind dabei autonome, maschinennahe, intelligente Objekte im Bereich der Fabrik- und Prozessautomatisierung. Doch worum kümmern sich die einzelnen Projektpartner nun konkret?

1. Kabellose Zukunft?
2. Die systematische Produktentwicklung