Duotec setzt auf R&D und Quantentechnologien

Nichtinvasive und invasive Drucksensorik

Für die Drucksensoren hat Duotec besondere Silizium-Dehnungsmessstreifen (Si-DMS) entwickelt: Erstens liegt ihre Empfindlichkeit bis um den Faktor 40 höher als die der herkömmlichen Dehnungsmessstreifen, und zweitens lassen sie sich in einem automatischen Verfahren kostengünstig aufbringen. Dagegen erforderten die bisherigen DMS eine komplizierte manuelle Montage. Zudem sind handelsübliche DMS häufig durch hohen Stromverbrauch in der niederohmigen Brücke ineffizient und ungeeignet für autarke oder batteriebetriebene Geräte. »Unsere Technik hat den Vorteil, dass sie besonders sensitiv ist, viel sensitiver als Dehnungsmessstreifen aus Metall«, sagt Michael Hahn. Das Produktportfolio umfasst Kraftsensoren und drei Typen von Drucksensoren: nichtinvasive, invasive und Differenzdruck-Sensoren.

Das Besondere an den nichtinvasiven Sensoren ist, dass sie den Druck von Fluiden messen können, ohne mit ihnen direkt in Kontakt kommen zu müssen. Denn der Druck einer Flüssigkeit wirkt auf die Wand eines Rohres und verformt es, wenn auch sehr geringfügig. Ein piezoresistiver Dehnungsmessstreifen kann diese mikroskopisch kleinen Dehnungen aufnehmen, aus der sich dann der Druck berechnen lässt.

Überall, wo es nicht in Frage kommt, dass die Sensoren in den Medienstrom hineinragen, kommen die nichtinvasiven Typen zum Einsatz. Beispielsweise in der Pharmazie, der Lebensmittelindustrie und im Spritzguss. »Die Anwendungsmöglichkeiten sind sehr vielfältig, grundsätzlich ist es immer vorteilhaft, nichtinvasiv zu messen«, erklärt Hahn.

Doch es gibt auch viele Anwendungsfälle, für die sich die invasiven Drucksensoren sehr gut eignen. Dafür hat Duotec Typen entwickelt, die auf der Auslenkung von Membranen basieren. Weil das Gas oder die Flüssigkeit direkt auf die Membran einwirken müssen, ist die Membran den Medien ausgesetzt. Allerdings zeichnen sich auch die invasiven Drucksensoren von Duotec wieder durch einige Besonderheiten aus: Diese Sensoren basieren auf MEMS, die eine Si-Membran mit piezoelektrischen Strukturen verwenden. Über eine Wheatstone-Brücke lassen sich die Widerstandsveränderungen in präzise Spannungssignale wandeln, die schlussendlich den genauen Druck liefern. Der MEMS-Chip wird auf ein Glassubstrat gebondet, so dass eine hermetisch dichte MEMS-Druckmesszelle entsteht. Durch diese, »Aufglasungstechnologie« genannte spezielle Packaging-Technik entstehen Sensoren, die sehr präzise Daten liefern. Weil die MEMS-Druckzelle ebenso wie der Rest des Sensors komplett aus anorganischen Materialien aufgebaut ist, deren Ausdehnungskoeffizienten eng beieinander liegen, verhalten sich die Sensoren insgesamt sowohl sehr resistent gegenüber den Medien, mit denen sie in Berührung kommen, als auch stabil gegenüber starken Temperaturschwankungen. Das Overmolding mit Duroplast – die Technologie also, die Duotec schon für die Baugruppenfertigung (s.o.) – entwickelt hat, erlaubt es, sie direkt in bestehende Gehäuse- und Maschinengeometrien zu integrieren.

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