Zusammenfassung und Ausblick

Nach einer Vorstellung der in der Industrie etablierten Sensorik wurden zwei Schwachstellen aufgezeigt, die dazu führen, dass heute existierende Sensorik nur bedingt im produktionstechnischen Umfeld zum Einsatz kommt: Zum einen sind einfache Messsignale einer Messgröße ohne eine Kombination mit anderen Messgrößen nicht interpretierbar, zum anderen sind viele Problemstellungen über eine einfache Signalauswertung nicht zielführend bedienbar. Die Sensoren können zwar eine Messgröße erfassen, liefern zur Überwachung des Prozesses aber ohne eine erweiterte Signalverarbeitung keinen Mehrwert.
Um diese Schwachstellen zu beheben, wurden in diesem Beitrag zwei Stoßrichtungen für die Entwicklung identifiziert und an Beispielen aus Forschung und Entwicklung vorgestellt. Dies ist die Entwicklung von Multisensorsystemen und die Integration einer intelligenten Signalverarbeitung in die Sensoren.
Neben den hier vorgestellten Ansätzen werden in Zukunft zwei weitere Stoßrichtungen bei der Entwicklung von Sensoren vorangetrieben, die den Einsatz und die Präsenz von Sensorik in der Produktionstechnik verändern werden [13]. Hierzu zählen die Miniaturisierung und die Autarkie der Sensorsysteme.
Die Miniaturisierung der Systeme wird einerseits durch innovative Bau-formen und andererseits durch die Integration der Sensoren als Bestandteil eines größeren Gesamtsystems umgesetzt. Die Integration beschreibt den Aufbau einer Sensorik als Teil eines Gesamtsystems, ohne dass der Sensor ein eigenes Gehäuse besitzt. Technologien zur Umsetzung der Integration sind hierbei das Eingießen der Sensorelektronik in das Gehäuse eines Bauteils, das Sputtern und das Bedrucken.
Die Autarkie von Sensoren wird durch die Schaffung einer energetischen Unabhängigkeit und neue Kommunikationstechniken angestrebt. Zur Erreichung einer energetischen Unabhängigkeit werden Technologien zum Energy Harvesting, also der Gewinnung der Energie aus der Umgebung, einer geeigneten Energiespeicherung und der Reduzierung des Energieverbrauchs durch Ultra-Low-Power-Komponenten angestrebt. Durch eine zusätzliche drahtlose Kommunikation von Sensoren über Funkmodule und optische Datenübertragungstechniken kann somit eine komplett kabellose Sensorlösung angestrebt werden.

Das Positionspapier entstand als Ergebnis der Arbeitsgruppe „Senso-ren in der Produktion“, Aachener Werkzeugmaschinen Kolloquium, 22. bis 23. Mai 2014 (AWK 2014). Der vollständige Betrag ist im Tagungs-band des AWK2014 zu finden. Sensoren in der Produktion, AWK 2014. S. 271-297.
Autoren:
Prof. Dr. Yvonne Joseph, ESM TU Freiberg, Freiberg
Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Dr. h. c. F. Klocke, WZL RWTH, Aachen
Prof.-Dr.-Ing. A. Trächtler, Heinz Nixdorf Institut, Paderborn
R. Jamal, M. Backmeyer, National Instruments Germany GmbH
M. Blattner, Kistler Instrumente AG, Winterthur, Schweiz
Dr.-Ing. G. Eisenblätter, Heidelberger Druckmaschinen AG, Wiesloch
Ch. Henke, Heinz Nixdorf Institut, Paderborn
Dr.-Ing. Drazen Veselovac, WZL RWTH, Aachen

Literatur
[1] B. Denkena; R. Fischer; J. Damm: Anlernarme Prozessüberwachung. Prozessüberwachungsstrategien für die Serienfertigung auf Basis multikriterieller Sensorauswertung; wt Werkstattstechnik online, Jahrgang 103, Heft 7/8, S. 631-636, 2013
[2] S. Kratz: Position-Oriented Vibration Monitoring of Finish Milling Thin-Walled Components; Dissertation, RWTH Aachen, Aachen: Aprimus-Verlag, ISBN-13: 978-3-86359-015-4, 2011
[3] G. E. Pazienza; X. Ponce-García; M. Balsi et al.: Robot vision with cellular neural networks: A practical implementation of new algorithms; Int. J. Circ. Theor. Appl. No. 35, pp. 449-462, 2007
[4] L. Alba; R. Domínguez Castro; F. Jiménez-Garrido et al.: New Visual Sensors and Processors. In: P. Arena, L. Patanè: Spatial Temporal Patterns; Berlin ∙ Heidelberg: Springer Verlag, pp. 351-369, 2009
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[6] F. Abt; A. Heider; R. Weber et al.: Camera Based Closed Loop Control for Partial Penetration Welding of Overlap Joints; Physics Procedia, No. 12, pp. 730-738, 2011
[7] M. Kirschner; M. Heilmann; D. Biermann: Process combination for the manufacturing of deep holes with small diameters, Advanced Material Research, Vol. 907, pp. 265-275, 2014
[8] G. Wirtz: Adaptive Regelung für das Tiefbohren mit Einlippenbohrern kleiner Durchmesser; Dissertation, RWTH Aachen, Aachen: Apprimus-Verlag, ISBN-13: 978-3-940565-56-3, 2010
[9] National Instruments: Technologieausblick 2013 − Datenerfassung: Maßgebliche Trends bei Hard- und Softwaretechnologien und ihr Einfluss auf die Datenerfassung; München, 2013
[10] F. Klocke; D. Veselovac; G. Keitzel: Cloudbasierte Informationssysteme; wt-online, Ausgabe 2, SONDERHEFT INDUSTRIE 4.0, S. 090-095, 2013
[11] J. Morgan; G. Eisenblätter; J. Trostel; G. E. O’Donnell: Machine tool process monitoring and machine condition monitoring – examining data acquisition gateways for process adaption; Proceedings of the 29th International Manufacturing Conference, University of Ulster, Belfast, Northern Ireland, ISBN-13:978-1-85923-253-8, 2012
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[13] K. Pantke: Entwicklung und Einsatz eines temperatursensorischen Beschichtungssystems für Zerspanwerkzeuge, Dissertation, Technische Universität Darmstadt, Essen: Vulkan Verlag, ISBN 978-3-8027-8769-0, 2012