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Entwicklungsbörse Mikrotechnik


 

Erfolgsgeschichte

Dichtesensor: Schneller Transfer vom Prototyp zum Produkt mit dem MEMS Foundry Service

Wie ist der Mineralgehalt von Mineralwasser? Wann enthält Biogas genug Methan, um ins Erdgasnetz eingespeist werden zu können? Kleinste Änderungen der Dichte von Flüssigkeiten oder Gasen messen, ist wichtig für viele Anwendungen und das Kerngeschäft der TrueDyne Sensors AG in Reinach, Schweiz. Möglich wird dies durch einen MEMS-Chip, der zusammen mit Hahn-Schickard in Villingen-Schwenningen in kurzer Zeit entwickelt wurde und dort in Serie gebaut wird. Herzstück des Chips ist ein freistehender Siliziumkanal mit einem Querschnitt vom 160×200 µm (nur vier Mal dicker als ein menschliches Haar), der auf einem Glassubstrat sitzt. Durch Löcher im Glassockel strömt das Fluid in den Kanal, welcher über Plattenkondensatoren in Resonanzschwingung versetzt wird. Diese Resonanzschwingung wird ebenfalls über Plattenkondensatoren kapazitiv erfasst. Je nach Dichte und Viskosität des Fluides ändern sich die Resonanzfrequenz und die Güte des Kanals. Um die hochgenaue Messung von Umgebungseinflüssen zu entkoppeln, befindet sich der Kanal unter einem Siliziumdeckel, der ein Vakuum einschließt. Um solch einen komplexen Chip zu fertigen, sind insgesamt 4 Wafer und mehr als 100 Prozessschritte notwendig.

 

Aktuelle Verbundprojekte

Aktuell besteht ein stark wachsendes Interesse, Informationen auf rotierenden Objekten, beispielsweise an Komponenten im Antriebsstrang, zu erfassen und drahtlos an ein Gateway zu übertragen. Die Realisierung einer wartungsfreien Energieversorgung stellt dabei eine wesentliche Herausforderung dar.

Die vierte industrielle Revolution geht mit einer stetig wachsenden Nachfrage an Systemen zur Zustands- und Prozessüberwachung im Bereich Werkzeuge, Maschinen und Produktionsanlagen einher. Dabei zielen die Anforderungen oft auf nachrüstbare, wartungsfreie und von der Infrastruktur unabhängige Sensorsysteme ab. Aktuell besteht ein stark wachsendes Interesse, Informationen auf rotierenden Objekten, beispielsweise an Komponenten im Antriebsstrang, zu erfassen und drahtlos an ein Gateway zu übertragen. Die Realisierung einer wartungsfreien Energieversorgung stellt dabei eine wesentliche Herausforderung dar. Gegenwärtig existieren keine industrietauglichen Lösungen, um elektr. Energie auf rotierenden Bauteilen bereitzustellen.

Projektziel

Ziel des Projektvorhabens „ENAROB“ ist die Untersuchung und Bewertung von Lösungsansätzen zur Realisierung einer unabhängigen und skalierbaren Energieversorgung für horizontal gelagerte Bauteile auf Basis von Energy Harvesting ohne strukturelle Referenz. Die Tauglichkeit und Leistungsfähigkeit der Lösungsansätze werden anhand definierter Use-cases bewertet.

Nutzen für Sie

Mit Ihrer Teilnahme am projektbegleitenden Ausschuss können Sie direkt an den Forschungs-Ergebnissen teilhaben. Es besteht die Möglichkeit, die entwickelte Technologie im Rahmen von Feldtests bei Ihnen im Unternehmen zu testen und zu verifizieren. Die Projektergebnisse können somit in Ihre eigene Produktentwicklung einfließen. Darüber hinaus können Sie die Zielrichtung der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten beeinflussen und dazu beitragen, dass eine marktgerechte und industrieorientierte Entwicklung durchgeführt wird.

Mit SmaC soll eine integrative und gleichzeitig erweiterbare Kooperationsbasis geschaffen werden, welche Firmen, Entwicklern, Dienstleistern und auch Endanwendern ermöglicht neue Ideen im Smart Home-Bereich und ähnlichen Geschäftsfeldern zu entwickeln, realisieren, evaluieren und letztendlich zu erleben.

Mit SmaC werden die folgenden Ziele verfolgt:

  • Kooperationen: Die SmaC-Plattform dient als Basis um Firmen die Möglichkeit zu geben technische Kooperationen und Integrationen in einer realitätsnahen, flexiblen Umgebung auszutesten. Geplant sind themenorientierte Hackathons zu veranstalten, in der gezielt neue Kooperationsideen entwickelt und umgesetzt werden.
  • Innovationen: SmaC steht für die Evaluation von neuen Ideen als realitätsnahes System mit vorhandener Basisinfrastruktur zur Verfügung. Die aktive Initiierung von Innovationen wird sowohl durch sogenannte Hackathons als auch explizite Open Innovation Workshops betrieben. Hierbei steht die realitätsnahe Umsetzung auf Basis der SmaC-Plattform immer im Zentrum.
  • Lern- und Lehrplattform: Neben der Nutzung als Kooperations- und Innovationsplattform für Firmen und Dienstleister kann und soll SmaC auch als Ausbildungsplattform für Auszubildende und Studenten dienen.
    Demonstration: Neben der Anwendung und Umsetzung neuer Ideen wird die SmaC-Plattform auch für Demonstrationszwecke eingesetzt.

Projektname: Transfer- und Innovationsplattform Smart Caravan (SmaC)
Fördergeber: Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg
Projektträger: Hahn-Schickard
Fördernummer: 31-4330.350/32
Kooperationspartner: MedicalMountains GmbH, Smart Home & Living BW e. V., Gewerbeschule Villingen-Schwenningen

Optisch-akustisches in-situ Monitoring des Lichtbogenauftragprozesses zur Erkennung und Lokalisierung von Anomalien während der additiven Fertigung von metallischen Bauteilen.

Der Lichtbogenauftragprozess (engl. Wire Arc Additive Manufacturing) ist ein richtungsunabhängiges, additives Fertigungsverfahren bei dem durch einen Kurzschluss zwischen einer Elektrode und dem Werkstück ein Lichtbogen entsteht. Durch die hohe Temperatur wird die Elektrode abgeschmolzen und auf das teilfertige Werkstück in Form einer Schweißnaht übertragen. Über die Wiederholung dieses Vorgangs wird schichtweise ein Bauteil generiert. Dieser Prozess hat einige Vorteile, ist aber vergleichsweise instabil. Durch die Instabilitäten entstehen Abweichungen in der Schweißnahtgeometrie und der Wärmeeinbringung, was über die stetige Wiederholung des Auftragprozesses zu Abweichungen im Soll-Ist-Vergleich und zum Ausschuss führt.

In LightSpark wird ein optisch-akustisches in-situ Monitoringsystem für den Lichtbogenauftragprozess entwickelt. Damit können Anomalien während der additiven Fertigung von metallischen Bauteilen erkannt und im Bauteil lokalisiert werden. Dadurch werden Produktionsfehler unmittelbar erkannt und können lokal korrigiert werden. Durch die Stabilisierung des Prozesses wird die kostengünstigere Herstellung von großen, additiv gefertigten metallischen Strukturen ermöglicht.

Nutzen für Sie

Mit Ihrer Teilnahme am projektbegleitenden Ausschuss können Sie direkt an den Forschungs-Ergebnissen teilhaben. Es besteht die Möglichkeit, die entwickelte Technologie im Rahmen von Feldtests bei Ihnen im Unternehmen zu testen und zu verifizieren. Die Projektergebnisse können somit in Ihre eigene Produktentwicklung einfließen. Darüber hinaus können Sie die Zielrichtung der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten beeinflussen und dazu beitragen, dass eine marktgerechte und industrieorientierte Entwicklung durchgeführt wird.

Projektname: In-situ Stabilisierung und Qualitätskontrolle des Lichtbogenauftragprozesses über intelligente, multisensorische Überwachung
Fördergeber: IGF
Projektträger: AiF
Kooperationspartner: Fraunhofer Institut für Additive Produktionstechnologien IAPT

Entwicklung eines digitalen Standards zur Bewertung der Effektivität von Aromen und Duftstoffen in Raumduft- und Kosmetikanwendungen durch psychophysiologische Messungen (z.B. von Hirnströmen, Puls, Atmung und Hautleitwert) und künstlicher Intelligenz.

Auf Anfrage geben wir Ihnen sehr gerne weitere Informationen zu dem Projekt.

Nutzen für Sie

Mit Ihrer Teilnahme am projektbegleitenden Ausschuss können Sie direkt an den Forschungs-Ergebnissen teilhaben. Es besteht die Möglichkeit, die entwickelte Technologie im Rahmen von Feldtests bei Ihnen im Unternehmen zu testen und zu verifizieren. Die Projektergebnisse können somit in Ihre eigene Produktentwicklung einfließen. Darüber hinaus können Sie die Zielrichtung der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten beeinflussen und dazu beitragen, dass eine marktgerechte und industrieorientierte Entwicklung durchgeführt wird.

Kooperationspartner: Hahn-Schickard, Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung, Analytische Sensorik, Forschungsgruppe ‚Multimodale sensorische Integration‘
Reifegrad: Forschung

 

Sie haben Interesse, an einem der Projekte mitzuwirken?
Gerne stehen wir Ihnen zu Verfügung.


Kontakt

Simon Herrlich
Mikrotechnik
Telefon: +49 (0) 7721 / 943-332
herrlich@technologymountains.de

Simon Herrlich