BMBF-Forschungsprojekt „HoTSens“ gestartet Sensorik für extreme Hitze

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Ziel eines neu gestarteten Forschungsprojektes ist es, eine integrierte Systemlösung für Sensorik und Elektronik zu entwickeln, die bei hohen Temperaturen bis zu 300 °C, unter hohem Druck und bei außergewöhnlichen klimatischen Bedingungen in Industrieanlagen und Maschinen zuverlässig arbeiten kann.

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Die im Forschungsprojekt HoTSens zu entwickelnde Hochtemperatur-Systemlösung soll nicht nur bei 300 °C arbeiten, sondern auch wesentlich kompakter werden. Die Auswerteelektronik sitzt direkt hinter der Sensorik. So kann auf die bisher üblichen langen und störanfälligen Kabelverbindungen verzichtet werden. Die Explosionszeichnung zeigt Dünnfilmsensor, Hochtemperaturelektronik und Gehäuse im Detail.
Die im Forschungsprojekt HoTSens zu entwickelnde Hochtemperatur-Systemlösung soll nicht nur bei 300 °C arbeiten, sondern auch wesentlich kompakter werden. Die Auswerteelektronik sitzt direkt hinter der Sensorik. So kann auf die bisher üblichen langen und störanfälligen Kabelverbindungen verzichtet werden. Die Explosionszeichnung zeigt Dünnfilmsensor, Hochtemperaturelektronik und Gehäuse im Detail.
(Grafik: Siegert Thinfilm Technology)

KS-Sensortechnik aus Schorndorf, Siegert Thinfilm Technology aus Hermsdorf und das IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH Ilmenau/Erfurt stellten kürzlich das Konzept des im Juni 2013 gestarteten gemeinsamen BMBF-Forschungsprojekts „HoTSens“ vor.

Bislang sind spezielle, für den Hochtemperatureinsatz ausgelegte integrierte Schaltungen für eine maximale Betriebstemperatur von bis zu 225 °C erhältlich.

Um zunehmend komplexer werdende Maschinen und Anlagen sicher und mit höchstmöglicher Ressourcen- und Energieeffizienz betreiben zu können, müssen die Maschinen- und Prozesszustände schnell, präzise und an vielen Stellen gleichzeitig erfasst werden. Je näher sich ein System aus Sensoren und Auswertungselektronik am Prozess befindet, desto störungsärmer und genauer können Signale erfasst und verarbeitet werden. Soll ein solches System jedoch näher zum Prozess vordringen, muss es immer höheren Temperaturen standhalten.

Entwicklungsziel: ein bis zu 300 °C arbeitendes Sensorsystemmodul

Für derartige Extrembedingungen erforschen und entwickeln die Projektpartner die Grundlagen, auf deren Basis die notwendigen statisch und dynamisch messenden Sensoren mit einer normierten elektronischen Standardschnittstelle später gefertigt werden können.

Entwicklungsziel ist ein bis zu 300 °C arbeitendes Sensorsystemmodul mit integrierter Hochtemperatur-Elektronik. Es soll die primären Signale eines kombinierten Druck- und Temperatursensors verstärken, kalibrieren und standardisieren, um mögliche Fehler des Drucksignals ausgleichen zu können. Damit wird erstmals eine Systemlösung geschaffen, die austauschbare und standardisierte Sensormodule für den Einsatz unter den genannten extremen Bedingungen bereitstellt.

Eine Million Euro Fördergeld

Das System wird zunächst für Hauptanwendungen konzipiert, die im Bereich der präzisen Prozesskontrolle beim Kunststoff-Spritzguss, der Effizienzoptimierung von Verbrennungsprozessen in Großdieselmotoren und perspektivisch auch im Bereich der Luftfahrttechnik sowie in der Offshore- und Tiefbohrtechnik liegen.

Um die Schlüsseltechnologien für diese Anwendungsbereiche in dem auf drei Jahre angelegten Forschungsprojekt erarbeiten zu können, unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Projekt auf Basis des Förderprogramms IKT2020 mit rund einer Million Euro.

„Für diesesProjekt nehmen wir als KMU eine Menge Geld in die Hand“ so Roland Krüger, Geschäftsführer der KS-Sensortechnik und Konsortialführer des ProjektsHoTSens. „Bei beiden Projektpartnern fühlen wir uns sehr gut aufgehoben. Das IMMS ist für uns der ideale Forschungspartner. Das Institut arbeitet seit zehn Jahren im Bereich der Hochtemperaturelektronik und hat diese Erkenntnisse kontinuierlich in Entwicklungen für die Industrie eingebracht. Siegert TFT hat schon tragfähige Lösungen im Bereich der Hochtemperatur-Druckmesstechnik erarbeitet und umgesetzt. Dieses Know-how wollen wir nutzen, um unsere Wettbewerbsfähigkeit langfristig weltweit zu sichern.“

„Für uns stellt das Projekt HoTSens die konsequente Weiterführung unserer bisherigen Aktivitäten auf dem Gebiet der Hochtemperatur-Sensorik dar“, erläutert Dr. Ronald Eberl, Gruppenleiter F&E bei Siegert TFT. „Mit der geplanten Integration der Elektronik in unmittelbarer Sensornähe werden innovative Systemlösungen möglich, die auf dem Weltmarkt bisher nicht verfügbar sind und uns damit neue Wachstumsfelder eröffnen. Mit dem IMMS und der KS Sensortechnik GmbH haben wir zwei Partner gewonnen, mit denen wir uns ideal ergänzen, um die gewaltigen Herausforderungen dieses Forschungsprojektes erfolgreich zu meistern.“

„Wir freuen uns, dass wir gemeinsam mit den beiden KMU in bislang nur unzulänglich erschlossene Bereiche der Hochtemperaturelektronik vordringen und die anwendungsbezogenen Forschungsergebnisse in Produktentwicklungen münden lassen können“, sagte Prof. Dr. Ralf Sommer, wissenschaftlicher Geschäftsführer des IMMS. »Die Erkenntnisse aus HoTSens werden Marktpotenzial unter anderem im Maschinenbau und der Automatisierung erschließen helfen. Damit bewegen wir uns über die Schlüsseltechnologie IKT hinaus hin zu dem Anwendungsfeld, für das Deutschland laut Hightech-Strategie der Bundesregierung mit zukunftsweisenden Technologien für die industrielle Produktion zum Leitmarkt werden soll.“

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