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Im Boxenstopptest: Intelligente Unterlegscheiben zur Messung der Spannkraft von Schraubverbindungen

15.04.2009
"Nach fünfzig Kilometern Schrauben nachziehen" - ob bei den Winter- oder Sommerreifen - zweimal im Jahr klebt ein kleiner, runder derartig beschrifteter Aufkleber auf der Autoarmatur neben dem Lenkrad.

Der Drehmomentschlüssel ist dann oft das Mittel der Wahl, um die Festigkeit der Schraubverbindungen am Rad zu überprüfen. Das ist umständlich und nicht immer zuverlässig.

Am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig werden Unterlegscheibensysteme als Mess- und Sicherheitssystem entwickelt, die mit der piezoresistiven Sensorschicht DiaForce® beschichtet sind. Diese Dünnschichtsensorik ermöglicht eine einfache Diagnose über die Festigkeit der Schraubverbindung.

Auf einseitig polierten Oberflächen von Unterlegscheiben wird im PACVD-Prozess die piezoresistive Sensorschicht DiaForce® abgeschieden. Mit Laser wird eine Edelstahlfolie ausgeschnitten. Diese Folie hat ein ringförmiges Design mit einer Kontaktlasche. Sie wird in direkten Kontakt mit den beschichteten Flächen der Unterlegscheiben gebracht. Zur Messung werden die Außenfläche der Scheibe und die Lasche kontaktiert, so dass der Messstrom durch die Sensorschicht fließt. Der Widerstand ist ein Maß für die Festigkeit der Schraubverbindung: Je höher der Widerstand, umso lockerer sitzt die Schraube. Auf der Hannover Messe 2009 in Halle 6 Stand, F 48 wird das System am Beispiel eines Tourenwagens im Boxenstopp live demonstriert.

"Es gibt vielfältige Möglichkeiten Unterlegscheibensysteme "intelligent" zu gestalten. Die Herausforderung liegt darin, ein leicht integrierbares Sensormodul zu entwickeln, welches in der Massenproduktion nur wenige Cent kostet. Ein von uns entwickeltes kostengünstiges System funktioniert mit einer Stahlfolienelektrode und ist als einfaches Sicherheitssystem für Schraubverbindungen sehr geeignet", so Saskia Biehl, Gruppenleiterin am IST.

Das sensorische auf DiaForce® basierende Schichtsystem findet nicht nur Anwendung als Sicherheitssystem in intelligenten Unterlegscheiben. DiaForce® wird auch in Sensormodulen eingesetzt, um z. B. bei Tiefzieh- oder Scherschneidprozessen eine Online-Überwachung durchzuführen und die Prozessführung zu optimieren. Durch die bessere Prozesskenntnis wird die Zeit für das Prototyping verkürzt und die Ausschussrate reduziert. Fehler am Produkt wie Falten oder Risse beim Tiefziehen werden sofort registriert. Beim Scherschneiden verhindert die Sensorschicht Materialschäden, da Abnutzungen rechtzeitig erkannt und die Werkzeuge ausgetauscht werden können.

Ihre Ansprechpartnerin für weitere Informationen:
Dipl.-Ing. Saskia Biehl
Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Bienroder Weg 54 E, 38108 Braunschweig
Telefon 0531 2155-602, Fax: 0531 2155-900
E-Mail: saskia.biehl@ist.fraunhofer.de
Ihre Ansprechpartnerin für die Presse:
Dr. Simone Kondruweit
Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Bienroder Weg 54 E, 38108 Braunschweig
Telefon 0531 2155-536, Fax: 0531 2155-900
E-Mail: info@ist.fraunhofer.de
Elena Droege
Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Bienroder Weg 54 E, 38108 Braunschweig
Telefon 0531 2155-535, Fax: 0531 2155-900
E-Mail: elena.droege@ist.fraunhofer.de

Dr. Simone Kondruweit | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ist.fraunhofer.de

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