Der MikroSystemTechnik-Kongress 2017
Ohne Mikroelektronik kein IoT
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Sensoren in der Robotik
Eine hochaktuelle Anwendung im Kontext Industrie 4.0 sind zum Beispiel Roboter-Sensoren. Rene Buß vom Unternehmen Sensitec erläuterte, dass sich in den vergangenen 30 Jahren an der Sensorik von Industrie-Robotern recht wenig getan hat.
Doch jetzt, mit Trends wie Leichtbau-Robotern und bionisch-inspirierten Robotern, werden ganz andere Anforderungen an die Sensortechnik gestellt.
Sensoren für Robotergelenke müssen heute kompakt, hochintegriert und sehr leicht sein. Darüber hinaus müssen sie hohen Ansprüchen bezüglich der funktionalen Sicherheit genügen. Magnetoresistive Sensoren sind hierfür ideal, denn sie sind äußerst robust und kommen problemlos mit den in derartigen Industrieanwendungen verwendeten Fetten und Ölen klar.
Gedünnte, kapazitive Silizium-Drucksensoren in flexiblen und dehnbaren Substraten finden ihre Nische in der Medizinelektronik, und zwar bei intelligenten Prothesen. Dort sollen sie den Heilungsprozess genau überwachen.
Problematisch bei biegsamen Oberflächen ist der Kontaktverlust der Sensoren bei Streckungen oder Stauchungen, die über einen bestimmten Winkel hinausgehen. Michael Goertz vom Fraunhofer IMS stellte Untersuchungen vor, mit denen sich die Biegeabhängigkeit des Sensor-Ausgangssignals kompensieren lassen soll.
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Ganz nach Kundenwunsch
Der Vortrag „Silicon-Foundry-Angebote für MEMS-Sensorik“ schilderte die Sensor-Herstellung aus Sicht eines europäischen Halbleiter-Auftragsfertigers. „Each device has ist own process“, fasste Uwe Schwarz von X-Fab seine Botschaft zusammen.
Den Chip-Entwicklungsprozess verglich er mit der Herstellung einer Glocke in einer Gießerei – denn das Wort Foundry bedeutet auf Deutsch auch Gießerei. Eine Gießerei kann zwar die Glocke nach den Plänen des Kunden herstellen, jedoch garantiert das nicht, dass sie dann den gewünschten Ton von sich gibt. Ebenso verhält es sich mit der Arbeit einer Foundry. Sie kann den Chip wie gewünscht herstellen, dennoch kann das Ergebnis von den Vorstellungen des Kunden abweichen.
Die Zusammenarbeit ist keine glatte Straße, sondern ein hügeliger Pfad, der einer offenen und durchgehenden Kommunikation zwischen dem Kunden und der Foundry bedarf. Darum fördert X-Fab die Zusammenarbeit über einen Open-Platform-Prozess. Das erleichtert die Kommunikation zwischen Kunden und Foundry und ermöglicht die Herstellung von Kleinstmengen.
Mit der Nahfeldlokalisierung von Systemen in Produktionslinien beschäftigt sich das Forschungsprojekt NaLoSysPro. Ausgangspunkt für das Projekt war, dass sich die meisten bestehenden Kommunikations- und Lokalisierungslösungen wegen ihrer zu großen Bauform nicht in bestehende Produktionssysteme einbauen lassen.
Als Demonstrationssystem sollte eine 24-GHz-Radarortung zum Auffinden von Schraubwerkzeugen an einem Handarbeitsplatz entwickelt werden. Das Werkerinformationssystem soll dem Arbeitenden alle relevanten Informationen geben, die er benötigt.
Er erfährt also, welcher Arbeitsschritt als nächstes mit welchem Werkzeug durchzuführen ist. Ein solches System verspricht nicht nur eine wesentlich höhere Effizienz, sondern es soll auch sicherheitsrelevante Daten liefern können. Für die Entwicklung des Systems wird mit moderner Aufbau- und Verbindungstechnik wie der 3D-Integration gearbeitet. Mit Hilfe geeigneter ASICs wird eine Sensorplattform konzipiert, die sich mit nur geringen Anpassungen in verschiedenartigen Industrieanwendungen einsetzen lassen soll.
Steckverbinder mit Intelligenz
Dr. Frank Ansorge vom Fraunhofer EMFT hielt einen höchst aufschlussreichen Vortrag über »Intelligente elektrische Steckverbinder und Anschlusstechnologien (ISA)«
Der Steckverbinder soll mehr Funktionen bekommen, für die Zustandserkennung und für die aktive Zustandsregelung mittels eigener Intelligenz. Die wichtigste Frage im Projekt ist also: Wie lassen sich Sensoren – zum Beispiel zum Messen von Strom, Temperatur, Bewegung, Kontaktkraft oder Umweltaspekten – am besten in den Steckverbinder integrieren?
Vorteile intelligenter Steckverbinder könnten eine Entzerrung der Aufgaben von Steuergeräten, eine höhere Miniaturisierung und Möglichkeiten zur stromlosen Messung sein. Letztlich soll all das die Zuverlässigkeit und die funktionale Sicherheit des Gesamtsystems erhöhen. »Denn wenn man sich die Automobilhistorie anschaut, sind Steckverbinder die Komponente, die am häufigsten ausfällt. Auch große Rückrufaktionen sind häufig auf das Versagen von Steckverbindungen zurückzuführen«
Auffällig war, dass sich das Stichwort »Sicherheit«
Für den Ingenieurnachwuchs gestaltete die VDE-Hochschulgruppe auf dem Kongress ein umfangreiches Programm. Sowohl die Siegerehrungen des Schülerwettbewerbs
»Invent a Chip«
Der von der GMM und von VDI/VDE Innovation + Technik organisierte
MikroSystemTechnik-Kongress fand dieses Jahr in Unterschleißheim bei München statt. Die Nähe zur bayerischen Landeshauptstadt wurde auch wegen der besonders hohen Dichte an Universitäten, Forschungseinrichtungen und Anwenderfirmen als Veranstaltungsort gewählt.
| Die GMM | |
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