Automobilindustrie treibt Sensortechnik voran

Boom durch Umweltschutz und Sicherheitsanwendungen

Wer in industriellem Maßstab Güter produziert, muss ständig über den Zustand seiner Anlagen informiert sein, deren Verfügbarkeit maximieren und so früh wie möglich Fehler aufspüren. Sensoren, die in vernetzte und dezentrale Automationsstrukturen eingebunden werden, helfen, Maschinenausfälle, Stillstandszeiten und Reparaturen zu vermeiden. Die neuesten Technologien der Sensorik werden vom 19. bis 24. April auf der Factory Automation zu sehen sein. Aussteller aus über 40 Ländern wer­den sich auf dieser Leitmesse der Fabrikautomation präsentieren, die im Rahmen der HANNOVER MESSE 2004 von der Deutschen Messe AG aus­gerichtet wird.

Ein Treiber der Sensoren-Entwicklung ist die Automobilindustrie, werden doch moderne Kraftfahrzeuge mit immer mehr intelligenten Funktionen und Sicherheitsmerkmalen ausgestattet. Airbags, Gurtstraffer, Antiblo­ckiersystem (ABS) und elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) gehören zur Standardausrüstung moderner Autos. Ohne Sensoren könnten sie nicht funktionieren. Die Messfühler teilen den Steuergeräten mit, mit welchen Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen sich das Fahrzeug bewegt. Die intelligente Steuerelektronik entscheidet anhand dieser Rohdaten, ob beispielsweise der Airbag zu zünden ist oder das Stabili­tätsprogramm einen Bremseingriff vornehmen muss, wenn das Auto auszubrechen droht. Sensoren sind die Sinne des Fahrzeugs. Bis zu 100 derartiger „Sinne“ verrichten in modernen Fahrzeugen ihren Dienst. Sie nehmen ihre Messwerte unter der Motorhaube oder im Abgasstrom auf und sorgen für einen sicheren, sauberen und sparsamen Betrieb.

Noch steht nicht zu befürchten, dass Autos so schnell veralten wie Com­puter, doch der Fortschritt ist rasant. So erwartet die Unternehmensbera­tung Frost & Sullivan, Frankfurt/Main, auf dem europäischen Markt für Kfz-Sensoren Zuwächse von 1,56 Milliarden US-Dollar im Jahr 2002 auf 2,55 Milliarden US-Dollar im Jahr 2009. Besonders deutliche Wachs­tumsimpulse sollen von Anwendungen kommen, die auf eine Reduzie­rung des Schadstoffausstoßes und erhöhte Sicherheit gerichtet sind. So seien durch Umweltstandards, die 2005 in Kraft träten, erhebliche Zuwächse beim Einsatz von Gassensoren wie Lambda-Sonden und Stick­oxidsensoren zu erwarten. Schließlich haben sich die europäischen Auto­hersteller gegenüber der EU-Kommission verpflichtet, den durchschnitt­lichen Kohlendioxidausstoß von Pkws und Transportern bis 2008 um 25 Prozent zu reduzieren.

Für die Autokäufer dürfte das Thema Sicherheit interessanter sein. Daher fordern die Hersteller von ihren Zulieferern immer bessere Fahrzeugdiag­nostik und Überwachungssysteme, elektronische Bremssysteme und Fahrwerke. Ferner sollen verbesserte Kraftstoff-, Motor- und Antriebs-Management-Systeme, zum Beispiel Kraftstoffeinspritzsysteme, dem Markt für Kfz-Sensoren Impulse verleihen.

Entfielen im Jahr 2002 noch etwa 40 Prozent des Gesamtumsatzes mit Kfz-Sensoren auf Anwendungen im Bereich des Antriebsstranges, so tritt dieser Anteil in den nächsten Jahren zu Gunsten von Abgassystemen und Fahrerunterstützung zurück. Am deutlichsten dürfte der Marktanteil von Sensoren für Fahrerassistenzsysteme zulegen. Die Zusammenfassung von Sensoren für verschiedene Anwendungen in einer komplexen Einheit könnte sich auf das Marktwachstum dagegen negativ auswirken. So werden etwa durch den breiten Einsatz von Kombinationssensoren für Temperatur und Druck (TMAP-Sensoren) weniger vielseitige Produkte verdrängt.

Die BMW AG, München, stellte kürzlich einen Sensor vor, der im Vorbei­fahren an einer Parklücke deren Breite misst und signalisiert, ob der Platz groß genug ist. Ist dies der Fall, beginnt für den Fahrer der bequeme Teil: Er nimmt die Hände vom Lenkrad und betätigt nur Gas- und Bremspedal. Die Lenkarbeit übernimmt der Parkassistent, unterstützt durch einen Elektromotor. Das Auto rangiert auf der Ideallinie in die Lücke, die Park­distanzkontrolle hält den Lenker am Ende des Parkraums zum Bremsen an. Die Vorderräder werden ausgerichtet, das Auto kann in der Mitte der Lücke abgestellt werden.

Der Fachverband Bauelemente der Elektronik im Zentralverband Elektro­technik- und Elektronikindustrie e. V. (ZVEI), Frankfurt/Main, unterstützt die positiven Einschätzungen von Frost & Sullivan. So sehen die Experten für 2004 eine deutliche Markterholung bei den mikromechanischen Sen­soren, die zu fast 90 Prozent in der Automobilelektronik eingesetzt wer­den. Diese legten im vergangenen Jahr um über zwölf Prozent zu. Die Nach­frage nach mikromechanischen Sensoren erreichte 2003 in Deutschland einen Wert von rund 500 Millionen Euro. Mikromechani­sche Sensoren gehören zur Sparte der Halbleiter, die wiederum eine Teil­gruppe der akti­ven elektronischen Bauelemente sind. Die gesamte Bran­che verzeichnete 2003 mit Halbleitern, Displays und Bildröhren einen kräftigen Umsatz­anstieg von zehn Prozent auf knapp 11,6 Milliarden Euro.

Ein Trend in der Sensorik ist, wie überhaupt in der Automation, die Mini­aturisierung. Doch obwohl die Sensoren immer kleiner werden, arbeiten sie immer zuverlässiger, genauer und durch Großserienfertigung wirt­schaftlicher. Von Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die Mikrosys­temtechnik. Über übliche Elektronikfunktionen hinaus integrieren mikro­systemtechnisch hergestellte Sensoren, die nur noch so groß sind wie ein Stecknadelkopf, feinste mechanische Funktionselemente zum Erfassen physikalischer Größen. Die Robert Bosch GmbH, Stuttgart, fertigt bereits 40 Prozent ihrer Sensoren in dieser Technik. Wie groß der Markt ist, mag eine weitere Zahl verdeutlichen: Die Schwaben fertigen rund 70 Millio­nen Stück pro Jahr – und sind damit einer der größten Mikromechanik­hersteller.

Die Factory Automation, die internationale Leitmesse der Fertigungsau­tomation, findet vom 19. bis 24. April 2004 im Rahmen der HANNOVER MESSE statt. Auf der Factory Automation 2004 präsentieren Anbieter aus über 40 Ländern das gesamte Spektrum der Fertigungsautomation in den Hallen 7 bis 9, 11 und 14 bis 17.

Das Ausstellungsangebot der Factory Automation umfasst die Bereiche Elektrotechnik (Steuerungstechnik, Mess- und Regeltechnik, Industrie-PC, Netzwerke/Industrie-Kommunikation, Wireless Automation, Embedded Systems, Sensorik, Aktuatorik, Elektromotoren, Prüftechnik, 19’’ Aufbau­systeme, Magnettechnik) und Maschinenbau (Montage, Handhabung, Robotik, Industrielle Bildbearbeitung, Fertigungstechnik, Betriebstechnik, Systeme und Komponenten für die automatisierte Montage- und Hand­habungstechnik).

Die Factory Automation ist in ihrer Aussteller- und Besucherstruktur international angelegt und bildet als horizontale Leitmesse das gesamte Angebot für die Fabrikautomation ab. Sie bietet maßgeschneiderte Anwendungen und Lösungen für Top-Entscheider und Fachleute aus Pro­duktion, Entwicklung, Konstruktion, Einkauf und Forschung.

Als weltweit führende Messe bietet die Factory Automation den Besu­chern sowohl branchenspezifische Informationen – über das einzelne Gerät bis hin zur Automatisierung ganzer Produktionsanlagen – als auch branchenübergreifende Informationen zu Technologien und Trends in der Fertigungsautomatisierung.

Ein besonderes Highlight der Factory Automation 2004 bildet die Son­derpräsentation „Automation Live“. In enger Zusammenarbeit mit der Volkswagen AG und deren Technologiepartnern werden hier die zentra­len Fertigungs- und Planungsstufen eines Automobils in Aktion präsen­tiert.