Sensorik Wie die Industrie 4.0 hören lernt

Im Verbundprojekt Acme 4.0 untersuchen Partner aus Industrie und Forschung, wie akustische Überwachung von Maschinen und Produktionsprozessen funktionieren kann. Energie-autarke, akustische Sensorik soll erstmals eingesetzt werden, um Industrieanlagen intelligenter, sicherer und effizienter zu gestalten.

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

SIKO GmbH

Hans Turck GmbH & Co. KG

OFFIS e.V.

Ziel des Verbundprojekts Acme 4.0 ist es, eine hochintegrierte Sensorplattform zu entwickeln, die mithilfe Energie-Harvesting und drahtloser Kommunikation ohne jegliche Verkabelung in Industrieanlagen integriert werden kann. Im Rahmen des Projekts wird diese Technik für die Qualitätskontrolle in der Halbleiterproduktion und die Fehlererkennung an Axialkolbenpumpen getestet. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben über einen Zeitraum von drei Jahren mit 3,5 Millionen Euro.

Sensoren sollen Fehler am Geräusch erkennen

Um Herstellungsprozesse zuverlässiger zu gestalten, werden in der industriellen Produktion zunehmend vernetzte Sensor- und Messsysteme eingesetzt. Akustische Sensorik kommt dabei bisher wenig zum Einsatz. Im Projekt Acme 4.0 werden verbesserte Elektronik, Sensorik und Signalverarbeitungsverfahren entwickelt, um Verschleißerscheinungen anhand des Betriebsgeräusches zu erkennen. Mithilfe von Verfahren der computerbasierten akustischen Ereigniserkennung sollen Unregelmäßigkeiten oder Fehler im Produktionsprozess zuverlässiger und leichter als bisher erkannt werden.

Sensoren und Drehgeber

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Das Anwendungsszenario beim Industriepartner Bosch Rexroth ist die Zustandsüberwachung von großen Maschinen, um den Verschleiß an Axialkolbenpumpen rechtzeitig zu erkennen. Bei bisherigen Messverfahren über drahtgebundene Vibrationssensoren ist die Position des Sensors am Gerät für eine zuverlässige Fehlerdetektion entscheidend. Hierzu müssen häufig Experten die Sensoren aufwändig an die Bauform der Anlage als auch an die akustische Umgebung anpassen. Im Forschungsprojekt soll eine flexibel einsetzbare, drahtlose Sensorik entwickelt werden, die über den Körperschall von Maschinen hinaus auch Luftschall und den Frequenzbereich von Infra- und Ultraschall erfasst. Eine kompakte Bauform und hohe Energieeffizienz sollen dazu beitragen, dass das Sensorsystem leicht integriert werden kann.

Produkte künftig optisch und akustisch prüfen

Für die Qualitätssicherung beim Test von Halbleiterchips des Industriepartners Infineon wollen die Forschungspartner akustische Ereignisse im hohen Ultraschallbereich durch Körperschallsensoren in Echtzeit erkennen. Bisherige optische Verfahren sollen durch die akustische Prüfung ergänzt werden, um tiefer liegende Materialschichten noch zuverlässiger untersuchen zu können. Das Sensor-Modul aus dem Forschungsprojekt ist aufgrund seiner kleinen Bauweise und der intelligenten und schnellen Auswertealgorithmen für einen industriellen Einsatz geeignet.

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Industriepartner im Projekt sind die Unternehmen Bosch Rexroth, Infineon Technologies und Cosynth, unterstützt durch Edacentrum. Forschungspartner sind das OFFIS Institut für Informatik als Koordinator, die Projektgruppe Hör-, Sprach- und Audiotechnologie des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie sowie der Institutsteil Entwicklung Adaptiver Systeme des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen.

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