PreSens

Dehnungsmessstreifen auf Polymersubstrat. Quelle: TH Nürnberg

Projektbeschreibung

Obwohl sie selten ins Auge stechen, so sind resistive Sensoren, welche eine mechanische Belastung in ein elektrisch messbares Signal verwandeln, aus der Industrie nicht mehr wegzudenken. Sie kommen in der Wägetechnik, in der Spannungsanalyse, beispielsweise bei Bauwerken wie Brücken, oder zur Drehmomentmessung in Maschinen zum Einsatz. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Temperaturmessung. Der Sensor liegt dabei als fertige Komponente vor, welche noch in das zu überwachende System integriert werden muss. Gängige Bauformen sind halbleiterbasierte Sensoren mit hoher Sensitivität für geringe Belastungen oder metallbasierte, mittels Ätzverfahren hergestellte Widerstandssensoren aufgebracht auf Folien. Nachteile der bestehenden Technologie ist eine eingeschränkte Gestaltungsfreiheit auf 3D Geometrien und die typischerweise erforderliche Applikation der Sensoren in das System in einem zusätzlichen Montageschritt.

Ziel des Forschungsprojekts PreSens ist es diese Einschränkungen durch den Einsatz von Digitaldrucktechnologien für die Sensorfertigung, wie Aerosoljet-, Piezojet- und Inkjet-Druck, zu überwinden. Die Drucktechnologien ermöglichen einerseits die direkte Applikation der Sensoren auf unterschiedliche Trägersubstrate und Komponenten. Andererseits können die Sensoren in Multi-Achs-Drucksystemen, wie sie im Projekt verwendet werden sollen, direkt auf 3D Geometrien aufgebracht werden, wodurch auch komplexe Sensorgeometrien abbildbar sind.

Um die Machbarkeit und Eignung des Digitaldrucks für die Herstellung resistiver Sensoren zu qualifizieren, werden hierzu umfassende Drucktests durchgeführt und verschiedene Medien und Substratmaterialsysteme erforscht. Die gefertigten Sensoren werden hinsichtlich Ihrer Sensoreigenschaften, wie Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit vermessen, um geeignete Sensorprinzipien zu bestimmen. Als Sensoren werden Dehnungsmessstreifen und Temperatursensoren untersucht, welche zum Projektende in aussagekräftigen Technologiedemonstratoren verfügbar sein sollen.

Das IGF-Vorhaben 09739 der Forschungsvereinigung Räumliche elektronische Baugruppen wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Die Bearbeitung des Projekts erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Labor für Aufbau- und Verbindungstechnik der Technischen Hochschule Nürnberg. Begleitet wird das Vorhaben von einem umfangreichen Industrieausschuss, bestehend aus 14 Unternehmen mit Material- und Anlagenherstellern, sowie Anwendern.