Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit flexiblen Drucksensoren Geräte stufenlos steuern

26.04.2016

Silikon ist so weich, dass es auch dem Druck eines Fingers nachgibt. Fraunhofer-Forscher haben Sensoren aus diesem flexiblen Material hergestellt, mit denen Geräte stufenlos bedient werden können. Auf der Hannover Messe zeigen sie einen Handschuh, der Druckkräfte misst, sowie ein Autolenkrad, mit dem sich Musik, Licht und Lüftung per Fingerdruck steuern lassen (Halle 2, Stand C16/C22).

Das Multifunktionslenkrad ist mittlerweile Standard in vielen Autos. Der Fahrer steuert Tempomat oder Musikanlage, ohne dass er die Hände vom Lenkrad nehmen muss. Die Schalter sind jedoch unflexibel und können oft nur zwischen »Ein« und »Aus« beziehungsweise »Weiter« und »Zurück« unterscheiden.


Mit flexiblen Drucksensoren Druckkräfte messen.

Fraunhofer ISC

»Das liegt daran, dass sie aus starren Materialien, hartem Kunststoff, Metall oder Keramik bestehen«, erklärt Dr. Holger Böse vom Würzburger Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC. Der technisch-wissenschaftliche Leiter des Center Smart Materials (CeSMa) beschäftigt sich mit intelligenten Materialien, deren mechanische Eigenschaften sich elektrisch oder magnetisch steuern lassen.

Die Sensoren des ISC senden elektrische Impulse aus, um Dinge zu steuern. Zu diesem Zweck sind sie wie ein elektrischer Kondensator aufgebaut: Zwei Elektrodenschichten aus leitfähigem Silikon unten und oben, eine isolierende Folienschicht dazwischen. Drückt man auf diesen Kondensator, passiert jedoch zunächst: nichts.

»Die elektrische Kapazität – Ladung geteilt durch angelegte Spannung – ist die entscheidende Größe. Bei einem herkömmlichen Kondensatoraufbau ist die Presswirkung allerdings so gering, dass wir sie kaum messen, geschweige denn zur Steuerung nutzen können«, schildert Böse. Damit das Drücken auch Wirkung zeigt, haben die Forscher weitere Silikonschichten auf die Folie aufgetragen.

So pressen zum Beispiel zwei weitere Folien von oben und unten zusätzlich auf die Folie in der Mitte. Beide sind nicht glatt, sondern haben von den Forschern ein besonderes Profil verpasst bekommen. Durch ihr spezielles Kondensatordesign konnten die Forscher eine physikalische Eigenschaft des Silikons nutzen, die bislang nur beobachtet wurde, wenn man eine Silikonfolie mit dehnbaren Elektrodenschichten in die Länge zieht:

Ihre Geometrie wird verändert, die Fläche größer und die Silikonschicht dünner. Das führt dazu, dass ihre elektrische Kapazität ansteigt. »Das haben wir jetzt von Zug- auf Druckkräfte übertragen«, erklärt Böse.

Wie die Druckkraft wirkt, hängt stark davon ab, wie die Profile auf den Folien und wie die Elektroden angebracht werden. Die elektrische Kapazität der Sensoren ist jeweils unterschiedlich. Die Forscher können die Unterschiede nutzen und so das Design der Sensoren individuell an verschiedene Geometrien und Empfindlichkeiten anpassen. Das Silikon stellen die Wissenschaftler aus industriellen Vorprodukten oder nach eigener Rezeptur her.

»Unsere chemische Abteilung kann das Silikon für die Sensoren je nach Kundenwunsch maßschneidern. Je nachdem, welche Eigenschaften gewünscht sind, variieren wir die chemische Zusammensetzung und die technische Form der Sensoren«, sagt Böse.

Vom bayerischen Wirtschaftsministerium gefördert

Die Drucksensoren sind innerhalb einer Fördermaßnahme des bayerischen Wirtschaftsministeriums entstanden, um smarte Materialien zu entwickeln und in die Anwendung zu bringen. Das Projekt ist jetzt im siebten Jahr und endet 2016.

»Auf Fachtagungen war die Resonanz der Autobranche auf die neue Technik sehr positiv«, berichtet Böse. »Jetzt gilt es, die Technologie raus aus dem Labor zu bringen und an unterschiedliche Anwendungen anzupassen. In einigen Jahren könnte es dazu konkrete Produkte geben.«

Da es sich um flexible, weiche Sensoren handelt, kann man diese in alle möglichen Arten von Umgebungen integrieren. »Die Anwendungsgebiete sind nahezu unendlich groß«, sagt Böse. Beispiel Auto: Bedienelemente kommen hier beispielsweise im Lenkrad, der Mittelkonsole, als Fensterheber oder im Sitz vor. Sie könnten die alten starren Schalter ersetzen oder an neuen Stellen angebracht werden: in der Fahrzeugdecke oder in der Türverkleidung.

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2016/april/mit-flexiblen-...

Marie-Luise Righi | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Prüfvorgänge servicefreundlich gestalten
20.04.2016 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Modulare Steckverbinder in Snap-in-Rahmen
20.04.2016 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau