Verbundforschung
am HSG-IMIT
Die Ergebnisse eines ersten umfangreichen Projektes, dass vom Institut für Mikro- und Informationstechnik (IMIT) in Villingen-Schwenningen in Kooperation mit vier Industriefirmen bearbeitet wurde, konnten am 31. März 1993 der Öffentlichkeit vorgestellt werden.
Abschluss BMFT-Projekt
Nicht nur von den Beteiligten wurde dieses Verbundprojekt als großer Erfolg gewertet: das unerwartet große Interesse an der Abschlusspräsentation, die von rund 80 Fachleuten aus Forschung und Industrie (auch außerhalb Deutschlands) besucht wurde, dokumentiert die Bedeutung, die neuen Entwicklungen der Mikromechanik, insbesondere den “frequenz-analogen Sensoren“, zu gemessen wird.
Mikromechanische Sensorik
Das Gebiet der Mikromechanik bildet den Schwerpunkt der Arbeit des IMIT. Mithilfe dieser neuen Technologie lassen sich unter anderem extrem kleine mechanische schwingungsfähige Strukturen realisieren. Die Resonanzfrequenz dieser Strukturen hängt empfindlich von der Geometrie, dem Spannungszustand und der Masse des Schwingers ab. Diese Abhängigkeit der Resonanzfrequenz lässt sich besonders vorteilhaft in der Sensorik einsetzen. Ziel des nun abgeschlossenen Verbundprojektes war es, entsprechende Ergebnisse der Grundlagenforschung aufzugreifen, um sie einer industriellen Nutzung zu zu führen.
Projektpartner
Das Projekt wurde von den Firmen Bosch (Stuttgart), MotoMeter (Leonberg), GMS (St. Georgen) und Bizerba (Balingen) und dem Institut für Mikro- und Informationstechnik durchgeführt und vom Bundesminister für Forschung und Technologie gefördert (BMFT). Die Laufzeit betrug etwas mehr als drei Jahre, die Gesamtkosten beliefen sich auf 5,6 Millionen DM.
Erste Labormuster
Bei der Abschlusspräsentation konnten erste Labormuster von Sensoren für verschiedene Messgrößen gezeigt werden. Bei Ihnen erfolgt die Anregung/Abtastung der Schwingung piezo-elektrisch, elektro-statisch oder elektro-thermisch, jeweils angepasst an die Anforderungen der Applikation. Die Dimensionierung der Sensoren bezüglich des Messbereiches und der Empfindlichkeit wurde mit numerische Methoden (Finite Elemente Modellierung) am IMIT optimiert.
Frequenz-analoge Sensoren
Die entwickelten frequenz-analogen Sensoren zeigen gegenüber konventionellen Messwertaufnehmern mehrere Vorteile: die Mikrotechnische Realisierung ermöglicht niedrige Herstellkosten und geringe Abmessungen. Das quasi-digitale Ausgangssignal erlaubt eine störsichere Übertragung und eine einfache Störgrößenkorrektur. Im Vergleich zu konventionellen Techniken bieten die Sensoren eine extrem hohe Empfindlichkeit. Für sicherheitsrelevante Anwendungen ist die inhärente selbst Überprüfung wichtig. Die in dem Verbundprojekt entwickelten Sensoren sind für die Aufnahme von Kräften und Drücken geeignet. Das verwendete Messprinzip gestattet es aber auch andere Größen, wie zum Beispiel Beschleunigung, Temperatur, Gasströmungen und anderes, zu messen.
Industrielle Anwendungen
Die beteiligten Firmen interessierten sich für unterschiedliche Vorteile der frequenz-analogen Sensoren. So ist für die Firmen Bosch und MotoMeter besonders die Möglichkeit der störsicheren Signalübertragung wichtig. Die hohe Genauigkeit und das ist der hysterese-freie Verhalten bei Dauerbelastung ist für die Firma Bizerba in der Wägemesstechnik vorteilhaft. Die herausragenden mechanischen Materialeigenschaften von Silizium und Quarz in Bezug auf das Verhalten bei Dauerbelastungen werden sicherlich noch einige wenige geläufige Anwendungsmöglichkeiten erschließen.
Innovationspotenzial
Das Innovationspotenzial der Mikromechanik in Zusammenarbeit mit Firmenindustrie nutzbar zu machen, ist die Aufgabe des IMIT. Die Kooperation innerhalb von Verbundprojekten ermöglicht es, neue Technologien bis an die Schwelle zur Produktreife kostengünstig weiter zu entwickeln.
Weiterführende Informationen
- Förderung des Verbundprojektes durch das BMFT (heute: BMBF), Projektlaufzeit 1989-1992
- Förderkennzeichen: BMFT 13AS161A; 13AS0118; 13AS0117; 13AS0116; 13AS0115; 13AS0114
- Referenz: Einsatz_der_Mikromechanik_zur_Herstellung_frequenzanaloger_Sensoren