Von Automotive bis IoT Digitalisierung treibt Nachfrage nach Drucksensoren

Der IntraSense-Drucksensor von Silicon Microstructures unterstützt mikrochirurgische Verfahren.
Der IntraSense-Drucksensor von Silicon Microstructures unterstützt mikrochirurgische Verfahren.

Die Analysten von Research & Markets gehen davon aus, dass der weltweite Umsatz mit Drucksensoren bis 2023 von 8,3 Mrd. US Dollar im Jahr 2017 auf 11,3 Mrd. US Dollar ansteigen wird – ein jährliches Plus von mehr als 5 Prozent. Welche Einsatzgebiete treiben das Wachstum?

Der Anstieg begründet sich nicht nur mit dem verstärkten Einsatz von Sensoren für neue Märkte, sondern auch mit einer verstärkten Marktdurchdringung in Branchen, die dazu beigetragen haben, dass Schlüsseltechnologien wie MEMS für die Serienfertigung bezahlbar wurden.

Der Automotive-Markt ist ein Beispiel für den vermehrten Einsatz von Drucksensoren. Ihr erster Einsatz in Fahrzeugen war im Abgaskrümmer des Motors. Die Sensoren lieferten wichtige Daten an die elektronische Steuereinheit (ECU), um den Zündzeitpunkt zu bestimmen. Daraus ergaben sich Vorteile wie eine viel höhere Kraftstoffeffizienz und Motorleistung. Drucksensoren wurden dann für mehr Sicherheit unerlässlich. Heute enthalten Reifen standardmäßig Sensoren, die den absoluten Reifendruck messen und melden, wenn der Wert auf unsichere Werte absinkt – oft verursacht durch eine unbemerkte Reifenpanne, durch die Luft langsam entweicht. Auch Airbags sind heute auf die Erkennung von Druckänderungen angewiesen. Die Fahrer- und Beifahrer-Airbags verwenden immer noch Beschleunigungssensoren, um das Aufblasen auszulösen. Bei Seitenaufprall-Airbags sind Beschleunigungssensoren zur Erkennung von Stößen unwirksam. Stattdessen nehmen Drucksensoren die plötzliche Änderung des Luftdrucks auf, wenn der Hohlraum in der Tür durch einen Seitenaufprall zu kollabieren beginnt.

Da immer mehr Komfort im Fahrzeuginnenraum gefragt ist, kann man davon ausgehen, dass Drucksensoren in Klimaanlagen immer wichtiger werden. Der technische Fortschritt hat zu Miniatur-Drucksensoren geführt, die in der Lage sind, neue Anwendungen zu ermöglichen. Ein Beispiel ist der von Silicon Microstructures entwickelte IntraSense-Drucksensor. Dieser MEMS-basierte Sensor ist klein genug, um in die winzigen Katheter integriert zu werden, die bei mikrochirurgischen Eingriffen zum Einsatz kommen.

Laparoskopische Chirurgie hat zahlreiche Vorteile für den Patienten, u.a. den Einsatz weit weniger Schmerzmittel und ein geringeres Risiko für Wundinfektionen. Allerdings ist der Chirurg mit dieser Technik weniger in der Lage, Probleme im Zielbereich zu fühlen, wie es sonst mit Fingerspitzengefühl möglich ist. Manchmal erfordert der chirurgische Eingriff zusätzlichen Druck oder Sog. Ohne ein klares Gefühl der Auswirkung dieses Drucks können Chirurgen Fehler machen, die zu Komplikationen führen. Ein Drucksensor am Endgerät liefert dem Chirurgen klare Informationen darüber, wie sich der Druck ändert und welche Maßnahmen er ergreifen muss.

Hochminiaturisierte Sensoren erweitern den Markt für Sensoren in mechanischen Systemen, da sie sich an Orten installieren lassen, an denen Geräte auf Basis älterer Technologie den Gasfluss behindern und das Gesamtdesign beeinträchtigen würden. Ein weiterer Trend liegt in der Digitalisierung, da der Drucksensor zum integralen Bestandteil des Internet der Dinge (IoT) wird. In der Vergangenheit war das Ausgangssignal von Drucksensoren analog. Dieses Ausgabeformat bietet Entwicklern die Möglichkeit, die Signalkonditionierung/-wandlung auf die spezifische Anwendung abzustimmen. Durch den wachsenden IoT-Markt kann ein einzelner Drucksensor mehrere Anwendungen abdecken, die jeweils eigene Anforderungen an die Genauigkeit, Auflösung und Reproduzierbarkeit haben. So werden Druckmesser mittlerweile in Mobiltelefone und andere Anwendungen verbaut. Der gemessene Atmosphärendruck wird z.B. mit GPS-Signalen verglichen, um die Höhe über dem Meeresspiegel zu berechnen.