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Industrie 4.0

Intelligente Folien

| Redakteur: Linda Kuhn

Die Basis der Smart-Sensor-System-Labels sind Mikrocontroller, Sensoren, dünne Displays und integrierte Kommunikationsschnittstellen.
Die Basis der Smart-Sensor-System-Labels sind Mikrocontroller, Sensoren, dünne Displays und integrierte Kommunikationsschnittstellen. (Bild: Festo)

Mikroelektronische Sensorsysteme in dünnen Folien bieten einen neuen Ansatz bei der Vernetzung intelligenter Produktionsanlagen. Durch die sogenannten Smart-Sensor-System-Labels soll die dezentrale Überwachung und Steuerung im Produktionsumfeld möglich werden. Diese Folien entwickelt Festo mit Partnern in einem aktuellen Forschungsprojekt.

Im Forschungsprojekt „Parsifai 4.0“ entwickelt Festo mit Kooperationspartnern aus Industrie und Forschung eine neuartige Sensorik und Elektronik in dünnen Folien. Pneumatische Antriebe, aber auch Verpackungen können durch die intelligenten Sensor-Labels Informationen über den jeweiligen Prozess sammeln, bewerten und austauschen. Dadurch lassen sich Fertigungs- und Logistikabläufe optimieren und flexibilisieren.

Maschinen, die selbstständig miteinander kommunizieren – das ist die Vision der Fabrik der Zukunft. Zu diesem Zweck werden die Fertigungsanlagen digital vernetzt sein. Dies gelingt, wenn die am Produktionsprozess beteiligten Komponenten, wie pneumatische Antriebe und Werkstücke, über eine intelligente Sensorik und sichere Kommunikation miteinander interagieren können.

Instandhaltungskosten von Produktionsanlagen senken

Im Forschungsprojekt Parsifai 4.0, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, arbeiten mehrere Kooperationspartner mit der Unterstützung des Projektträgers VDI/VDE-IT daran, dünne Elektroniksysteme, sogenannte Smart-Sensor-System (S3)-Labels zu entwickeln. Basis der S3-Labels sind Mikrocontroller, Sensoren, dünne Displays und integrierte Kommunikationsschnittstellen, die alle in Folien eingebettet sind. Mit den erhobenen Daten kann der Zustand einer Komponente bewertet werden, um Anlagen beispielsweise vorausschauend zu warten. Hierdurch lassen sich die Instandhaltungskosten von Produktionsanlagen deutlich verringern. Im Bereich Logistik und Verpackung lässt sich dadurch der Transportweg von kritischen Gütern sicher nachvollziehen.

Anwendungsbeispiele für die Foliensysteme

Im konkreten Anwendungsfall des Forschungsprojekts soll ein S3-Label wie ein Klebestreifen auf einem pneumatischen Antrieb von Festo angebracht werden. Die Sensor- und Nutzdaten werden dann drahtlos und sicher an eine entsprechende Steuerung gesendet. So können Antriebsdaten wie Position, Dynamik und Umweltparameter durch mehrere S3-Label in einer Anlage gleichzeitig überwacht werden. Die Ansteuerung lässt sich nachgelagert durch selbstlernende Systeme optimieren. Ein Energy Harvesting System, welches durch die Bewegung des Kolbens Energie generiert, soll im Zusammenspiel mit einer Dünnfilmbatterie das Foliensystem versorgen.

Bei Bosch soll das Foliensystem als „intelligentes Etikett“ auf Verpackungen empfindlicher Transportgüter eingesetzt werden. Durch die integrierte Mems-Sensorik, basierend auf mikro-elektromechanischen Systemen, können schädigende Einflüsse auf empfindliche Güter wie Stöße oder Temperaturschwankungen überwacht werden. Auch Anwendungshinweise sollen auf dem autonom arbeitenden Label gespeichert werden, die über entsprechende Schnittstellen in der Anlage, aber auch über mobile Endgeräte drahtlos ausgelesen werden können.

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