Sensorik & Monitoring

Sensorik & Monitoring ist für uns ein wichtiges Werkzeug bei der Material-, Werkstoff-, Verfahrens- & Bauteilentwicklung in unserer Forschungskonzeption Life Cycle Material Engineering. Wir entwickeln Sensornetzwerke sowie Methoden und Algorithmen zur Datenverarbeitung. Zur Gewinnung notwendiger Daten an realen Bauteilen nutzen wir zum einen vorhandene Sensoren und verschalten diese innovativ zu komplexen Sensornetzwerken zusammen oder wir entwickeln und optimieren Sensoren gemeinsam mit Partner. Die Integration von Sensoren während des Herstellungsprozesses zur permanenten Überwachung der Bauteile über den gesamten Lebenszyklus ist ein weiterer Aufgabenschwerpunkt für uns in diesem Arbeitsfeld.

Ihre Ansprechpartner
Dr. rer. nat. Michael Kuhne Abteilungsleiter Sensorik und Monitoring für Produkte und Prozesse +49 (3643) 564182 michael.kuhne@mfpa.de
Dr.-Ingenieurin Elske Linß Leiterin Forschergruppe Sensorik für Produkte und Prozesse +49 (3643) 564171 elske.linss@mfpa.de
Dr.-Ing. Martin Ganß Wissenschaftlicher Mitarbeiter +49 (3643) 564406 martin.ganss@mfpa.de

Sensorik für Mess- und Prüfverfahren

Sensoren in Mess- und Prüfverfahren sind bereits heute weit verbreitet und helfen dabei, Beschaffenheitsanalysen wesentlich zu beschleunigen oder gar gänzlich neue Methoden zu erschließen. Allerdings steht vor dem Einsatz die Entwicklung von maßgeschneiderten Sensoren für die jeweils sehr spezifische Mess- und Prüfaufgabe und die Nutzbarmachung der Generierten Daten durch geeignete Datenanalyse und Bewertungsverfahren.
Wir forschen an der zeitlichen und räumlichen hochaufgelösten Messung und Prüfung von Materialien entlang der Prozesskette und auch auf dem Gebiet der Sichtprüfung von Oberflächen von Baumaterialien, beispielsweise für den Einsatz von optischen Sensoren in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen (Infrarot-, Nahinfrarot- und visuellem Spektrum).

Sensorik für Feuchte und Temperatur in Bauteilen

coming soon

Entwicklung von Ultraschall und Feuchte-Sensorik zur Qualitätsüberwachung in Produktionsprozessen

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Sensorik für Prozesse & Entwicklung

Herstellungsprozesse ohne Sensorsteuerung sind heute kaum noch denkbar. Dabei kontrollieren Sensoren die Prozessparameter und Umgebungsdaten, geben bei Abweichung von vorgegebenen Parameterbereichen Warnmeldungen ab oder geben Signal an die automatisierte Steuerung.

Sensoren analysieren aber auch blitzschnell Beschaffenheit und Eigenschaften, weshalb sie beispielsweise für automatische Sortierverfahren besonders wichtig sind.Wir entwickeln Methoden zur Integrierung von Sensoren bzw. Sensornetzwerken zur Überwachung und Optimierung von Prozessabläufen. Generierte Daten überführen wir in Modelle und Simulationen und nutzen die daraus resultierenden Erkenntnisse zur Entwicklung neuartiger oder verbesserter Prozess.

Sensorik für die Sortierung von Mineralien, Wertstoffen
und mineralischen Bau-und Abbruchabfällen auf Basis von hyperspektraler Bildgebung

Viele Stoffströme des Bauwesens sind in ihrer Zusammensetzung sehr heterogen, wie beispielsweise die mineralischen Bau- und Abbruchabfälle, wovon pro Jahr in Deutschland ca. 50 Mio. t anfallen. Die zuverlässige Identifizierung von mineralischen Bau- und Abbruchabfällen mittels hyperspektraler Merkmale aus NIR- und VIS-Spektren sowie Bildern ist die Voraussetzung für die Implementierung innovativer sensorbasierter Analyse- und Sortierverfahren in der Baustoffrecyclingindustrie. Eine qualitativ hochwertige Verwertung kann nur erfolgen, wenn Stör- und Schadstoffe zuverlässig analysiert bzw. aussortiert werden.

Nutzung von Sensoren und daraus abgeleiteten Modellen für die Bauteilentwicklung

Hier werden die Sensoren und digitalen Bauteile bei der Bauteilentwicklung/-optimierung genutzt, wobei die Sensoren im Endprodukt nicht integriert sein müssen. Ein Beispiel dafür: Bau von (Labor-)Demonstratoren mit integriertem Sensornetzwerk zur Erforschung der Bauteileigenschaften und iterative Weiterentwicklung/Optimierung dieser Bauteile auf Basis der gewonnen Daten und abgeleiteten Modelle bis hin zur (weitgehend) marktfähigen Bauteileinheit.

Nutzung von Sensoren und daraus abgeleiteten Modellen für die Bauteilentwicklung

Hier werden die Sensoren und digitalen Bauteile bei der Bauteilentwicklung/-optimierung genutzt, wobei die Sensoren im Endprodukt nicht integriert sein müssen. Ein Beispiel dafür: Bau von (Labor-)Demonstratoren mit integriertem Sensornetzwerk zur Erforschung der Bauteileigenschaften und iterative Weiterentwicklung/Optimierung dieser Bauteile auf Basis der gewonnen Daten und abgeleiteten Modelle bis hin zur (weitgehend) marktfähigen Bauteileinheit.

Nutzung von Sensoren und digitalen Modellen zur Entwicklung, Überwachung und Vorhersage von Reaktionsmechanismen

Wir nutzen Sensorik bei Syntheseprozessen, wobei mit dieser Sensorik-Erkenntnisbasis eine neuartige oder verbesserte Prozessführung und daraus resultierend verbesserter Materialeigenschaften der erzeugten Produkte oder einer wirtschaftlichere Herstellungsmethode resultieren kann. So können beispielsweise katalytischer Reaktionsmechanismen besser aufgeklärt und diese Erkenntnisse für die Entwicklung neuartiger, verbesserter und/oder gezielt funktionalisierter Katalysatoren (Material, Oberflächenstrukturen, Bauteilgeometrie etc.) genutzt werden.

Sensorik zur Bauteilüberwachung

Die Überwachung der Funktion, des Zustandes und der Lebensdauer von Bauteilen kommt in komplexen Systemen immer größere Bedeutung zu. Insbesondere steigen dabei die Anforderungen an die Lebensdauer und die Reduzierung des Wartungsaufwands.
Wir integrieren geeignete Sensoren in Bauteile, erarbeiten die technologischen Lösungen zur Integration der Sensoren und schaffen Lösungen zur Datenanalyse und –kontrolle. Daraus resultieren Modelle und Simulationen zur Lebensdauerprognose, der Schadensfrüherkennung oder zur Optimierung des Maintenance Managements für Bauteile und Werkzeuge.

Entwicklung von Verfahren, mit denen autonome Sensorik
bereits während des Herstellungsprozesses in die Produkte integriert werden kann

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Entwicklung von multifunktionale Bauteilschichten mit integrierter Sensorik (z.B. Folienschichten mit aufgedruckter Sensorik)

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Sensoren für Lebensdauerprognosen/Schadensfrüherkennung und Optimierung des Maintenance Managements für Bauteile und Werkzeuge

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Intelligente adaptive Gebäudehüllen durch Kopplung von Sensorik und Aktorik

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Algorithmen zur Datenanalyse

Sensoren liefern wertvolle Daten je nach Einsatzort, beispielsweise zu Prozessparametern im Herstellungsprozess oder den Eigenschafts- und Funktionsparametern von Bauteilen und Werkzeugen. Mehr Sensoren zur Überwachung, vielleicht sogar in komplexen Sensornetzwerken verknüpft, liefern zwar ein umfassenderes Zustandsbild, macht jedoch eine effiziente und schnelle Datenverarbeitung erforderlich.
Wir arbeiten an effizienter Algorithmen zur Datenanalyse, um die generierten Daten von Sensoren und Sensornetzwerken zielgerichtet auszuwerten und die Daten für Prognosemodelle aufzubereiten.

Sensornetzwerke und Verknüpfung von Sensordaten und numerischem Vorhersage-modell im „Digitalen Zwilling“

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Entwicklung von Methoden und Algorithmen zur effizienten Übertragung, Speicherung, Komprimierung und automatischen Auswertung von Sensordaten

coming soon

Unser Dienstleistungsworkflow

Wir sehen uns als Enabler zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung mit anwendungsorientierten Forschungsschwerpunkten.