Faseroptische Sensorik für die Prozess- und Zustandserfassung
Im Arbeitsgebiet werden faseroptische Mess- und Sensorverfahren für neue Anwendungen erforscht und zielorientiert weiterentwickelt. Hierbei stehen die Auslegung der Sensornetzwerke, die Bewertung der Messdaten bezüglich Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, aber auch praxisrelevante Applikationstechnologien sowie die Erarbeitung von Monitoringkonzepten für die spezifische Anwendung im Fokus. Die Sensordatenvalidierung erfolgt mit etablierten experimentellen Messmethoden sowie mit numerischen Modellen und Simulationen. Gleichzeitig werden lokale und globale Sensordaten auch für die Validierung und Kalibrierung von Prozessmodellen und Simulationen herangezogen.
Forschung
- Erfassung von Temperatur, Dehnung, Druck oder Feuchte sowie Rissen in Baukonstruktionen, Bauteilen und Verbindungen (mit optischen, faseroptischen und elektrischen Sensorprinzipien)
- Erfassung von Prozessen und Analyse von Sensordaten für die Validierung von Prozessmodellen und Simulationen
- Prozess- und Zustandsmonitoring im speziellen für Klebverbindungen und Hybridverbindungen
- Erforschung der Möglichkeiten von polymeroptischen Fasern und Entwicklung von Monitoringsystemen zur Bewegungsdetektion im Pflegebereich
- Neue Sensorlösungen in Verbindung mit additiven Fertigungsverfahren
- 3D-gedruckte, auslegungsrelevante Kunststoffbauteile mit integrierten Sensoren
Dienstleistung
- Instrumentierte Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung (Parameter-Identifikation für Materialmodelle und numerische Struktursimulationen)
- Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen
- Kohärentes Frequenzbereichsreflektometer vom Typ ODiSI-B der Fa. Polytec (von Luna Tech.)
- 2x vierkanaliges Faser-Bragg-Gitter-Auswertgerät mit CCD-Spektrometer der Fa. AOS GmbH (Wellenlängenbereich 1518-1575 nm und 1510-1590 nm, Aufnahmerate bis zu 5 kHz)
- Smartes Faser-Bragg-Gitter-Auswertgerät FisSpec FBGX100 der Fa. FiSens GmbH (Wellenlängenbereich 800-900 nm)
- Spleißgerät für optische Glasfasern von Fa. Fujikura Technology Europe GmbH
- Zubehör für faseroptische Messtechnik
- Optisches Leistungsmessgerät von Fa. Leoni ZXXX-TMO
- Auswertsysteme für Lichtintensitäten für polymeroptische Fasern (Eigenentwicklung mit RaspberryPi)
- Optische Bank mit Lasern, Spiegeln und Zubehör
- Kameramesssysteme u.a. für 2D-digitale Bildkorrelatio
- Thermografiesystem VarioCam Hd der Fa. InfraTec GmbH
- Datenlogger und Sensoren
Projekte
Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderprogramm "Innovative regionale Wachstumskerne"
Projektträger/in
Projektträger Jülich
Projektleiter/in
Dr.-Ing. Martin Ganß
Partner/innen
Dynardo GmbH, Weimar
3D-Schilling GmbH, Sondershausen
Ernst-Abbe-Hochschule, Jena
Orisa Software GmbH, Jena
Laufzeit
Mär 2019 - Feb 2022
Kurzfassung
Verbundprojekt: Prozessoptimierung - FDM-Simulation und -optimierung für auslegungsrelevante Bauteile aus Kunststoff
Teilprojekt MFPA: FOS4FDM - Erforschung einer faseroptischen Messmethode zur Erfassung von Prozessgrößen beim FDM-Drucken für die Zustandserfassung auslegungsrelevanter Kunststoffbauteile
Prognosefähige Prozessmodelle für den additiven FDM-Fertigungsprozess sowie das generelle Verständnis des 3D-Druckprozesses erfordern valide Sensordaten aus dem entstehenden Bauteil. Ziel des Projektes ist die Erforschung und Weiterentwicklung
eines faseroptischen Messverfahrens mit dem Temperaturen und Dehnungen im Kunststoffbauteil während des FDM-Prozesses sowie während der Produktlebenszeit des auslegungsrelevanten Kunststoffbauteils erfasst werden können. Kern des zu erforschenden Messverfahrens sind spezielle μm-dünne, lichtleitende Glasfasern, die es durch die Auswertung einer optischen Messgröße erlauben Temperaturen und Dehnungen sehr genau zu erfassen. Die Eignung und Möglichkeiten des faseroptischen Messverfahrens zur Prozessgrößenerfassung im FDM-Prozess werden im Teilprojekt erforscht. Im Weiteren wird das mechanische Verhalten von 3D-gedruckten Probekörpern abhängig von der Druck-Orientierung erforscht. Materialkennwerte werden für die Prozesssimulationen unter Berücksichtigung der Spezifika des FDM-Prozesses generiert.
Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Projektträger/in
AiF Projekt GmbH
Projektleiter/in
Dr.-Ing. Martin Ganß
Partner/innen
Advanced Optics Solutions GmbH (AOS), Dresden
VERROTEC GmbH, Mainz
Laufzeit
Jan 2019 - Jun 2021
Kurzfassung
Teilprojekt MFPA: Entwicklung des faseroptischen Messverfahrens und des dehnungsbasierten Bewertungskonzeptes zur Validierung der Sensordaten
Das Kleben von tragenden Konstruktionen mit Strukturklebstoffen im Ingenieurbau eröffnet neue konstruktive Möglichkeiten und ist die Schlüsseltechnologie für das Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe. Die Herstellung qualitativer und dauerhafter Klebverbindungen ist technologisch anspruchsvoll. Klebungen unterliegen Alterungsprozessen, die insbesondere im Bereich des Glas- und Stahlbaus, wo eine hohe Sicherheitsrelevanz vorausgesetzt wird, eine adäquate Überwachung und Kontrolle unerlässlich machen. Im Projekt streben die Verbundpartner die Entwicklung eines neuartigen faseroptischen Messverfahrens an, welches die Zustandserfassung- und -überwachung von Klebverbindungen im konstruktiven Ingenieurbau ermöglichen soll. Die Umsetzung der faseroptischen Messmethodik in den industriellen Maßstab erfordert die Erarbeitung von Monitoringkonzepten und Applikationstechniken, die Entwicklung von sehr dünnen Sensorfasern, sowie die Entwicklung eines faseroptischen Messsystems mit DSS, welches ein sowohl qualitatives als auch quantitatives Prozess-und Langzeitmonitoring unter Berücksichtigung der Spezifika der in Klebfugen eingebetteten Sensoren bezüglich Datenaufnahme, -auswertung und -verarbeitung beachtet.
Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
Projektträger/in
AiF Projekt GmbH
Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Michael Kuhne
Partner/innen
Valitech GmbH Berlin
Göhler Sitzmöbel GmbH
Rummel Matratzen GmbH
Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. (STFI) Chemnitz
Laufzeit
Aug 2019 - Jan 2022
Kurzfassung
Ziel des Projektes ist es, für Liege- und Sitzmöbel im häuslichen Bereich ein einfach bedienbares Monitoringsystem zu entwickeln, welches sich in neue und vorhandene Möbelkonstruktionen integrieren lässt. Dazu sollen mehrere polymeroptische Fasern als Sensoren so auf Textilflächen appliziert werden, dass diese zonenweise verteilt Informationen über folgende Zustände liefern: Bewegungs-, Feuchte- und Temperaturänderungen.
