Deutlich mehr Power: Die neuen „Wiegand Harvester“ (rechts) liefern bis zu 100-mal mehr Energie als klassische Wiegand-Sensoren (oben links), bleiben aber kompakt (Quelle: Fraba)
Unter Posital hat sich die Wiegand-Technologie gut entwickelt. Warum wurde mit Ubito ein neues Start-up und eine neue Marke kreiert?
T. Best: Nachdem Posital bereits 2005 den Markt mit den weltweit ersten magnetischen Multiturn-Drehgebern, deren Zählelektronik dank Energy Harvesting per Wiegand-Draht auch im stromlosen Zustand weiter zählt, revolutioniert hatte, entwickelte sich die Fraba-Gruppe mehr und mehr zu einer „Wiegand Company“. Konsequent wurde das Know-how rund um den „Wiegand-Effekt“, der Impulse bzw. Energie aus einem sich verändernden magnetischen Feld generiert, verfeinert und für die Serienfertigung SMD-bestückbarer Wiegand-Sensoren genutzt. Längsthabensich diese Mini-Kraftwerke, die locker auf eine Fingerkuppe passen, millionenfach nicht nur in Multiturn-Encodern, sondern auch in den Rotationszählern moderner Flow-Meter bewährt. 2014 übernahmen wir aus dem Nachlass des US-Erfinders John Wiegand, der 1972 mit einem Patent die nach ihm benannte Basistechnologie initiiert hatte, die Rezepturen und den Maschinenpark für die komplexe Herstellung des „magischen“ Wiegand-Drahts, der mit seinem spezifischen Hystereseverhalten die Kernkomponente sämtlicher Wiegand-Systeme bildet. Mit diesem Fundus im Rücken starteten wir im Aachener F&E-Zentrum von Fraba das „Wiegand Technology Center“, das sich weltweit als erste Adresse für die konsequente Weiterentwicklung des auf magnetischen Impulsen basierenden Energy Harvesting-Systems etabliert hat.
Schon länger war uns klar, dass wir mit unserem geballten Wiegand-Know-how – und einer eigenständigen Business Unit – komplett neue Anwendungen ins Visier nehmen konnten, weit über Drehgeber und Flow-Meter hinaus. Mitte 2021 fiel der Startschuss für das neue Start-up Ubito, das die Wiegand-Aktivitäten bündelte und die Serienfertigung der Wiegand-Sensoren von Posital übernahm, vor allem aber als Ideenschmiede konzipiert war. Als Marke bringen wir die Wiegand-Technologie in neue Branchen und Anwendungen jenseits der Positions- und Bewegungserfassung.
Was sind die Ziele von Ubito?
T. Best: Bei den Multiturn-Drehgebern hat sich die Wiegand-Technologie als perfekte Lösung für ein Nischenproblem erwiesen und zur Einführung nachhaltigerer batterieloser Geräte beigetragen. Mit Ubito stellen wir uns komplett neuen und andersartigen Herausforderungen, für die wir die gesamte Bandbreite des Lösungsspektrums der faszinierenden Wiegand-Technologie ausloten. Mit Elan verfolgen wir das übergeordnete Ziel, die berührungslose und verschleißfreie Wiegand-Technik, lange ein Geheimtipp in Sachen Energiegewinnung, dauerhaft im Pool der etablierten Energy-Harvesting-Systeme, wie Solar, Piezo oder Thermoelektronik, zu verankern. Enorm wichtig, wenn man an die Millionen von Sensorknoten in der IIoT-Welt denkt, die energieautark versorgt und vernetzt werden müssen.
Die Entwicklung erfordert viel Know-how und Ressourcen, mit wem arbeiten Sie dabei zusammen?
T. Best: Federführend waren wir an zwei großen, vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekten beteiligt. Beim ersten Projekt ging es darum, die Wiegand-Sensoren noch robuster zu machen, ihre Fertigung weiter zu automatisieren und die Kosten noch einmal deutlich zu senken. Noch ambitionierter war Projekt Nummer zwei, in dem es um eine signifikante Steigerung der über den Wiegand-Draht generierten Energieausbeute ging. Reichten die mit dem klassischen Wiegand-Sensor pro Rotation erzeugten 190 nJ, um die Zählelektronik auch im stromlosen Zustand zu aktivieren und die Position der nachlaufenden Welle lückenlos zu erfassen, sollte mit einem Power-Harvester auf Wiegand-Basis der Energie-Output auf ein Level gesteigert werden, das für den Betrieb von energieautarken IIoT-Sensorknoten mit Wireless-Anbindung reichte. Mit der angepeilten Erhöhung des Energie-Outputs um den Faktor 100 lag die Messlatte hier besonders hoch. Erfolgreich abgeschlossen werden konnten beide Forschungsprojekte, die von Aachen aus vorangetrieben wurden, in enger Zusammenarbeit mit einer Vielzahl von akademischen und kommerziellen Partnern, darunter IMMS, iC-Haus und andere. Weltweit verfügen wir über ein dichtes Netzwerk an Industriepartnern, mit denen wir an spezifischen Anwendungen und Anpassungen der Wiegand-Technologie arbeiten. Dabei sind immer auch innovative Technologieansätze im Fokus, wie das Low-Power-Funkprotokoll UWB (Ultra Wide Band).