Sensor entlarvt Fehlstanzungen

Fünfzig Stempel krachen auf das Blechteil der Autokarosserie und stanzen kleine Löcher heraus. Später werden an diesem weitere Anbauteile befestigt. Fehlen jedoch einzelne Löcher, wird es teuer: Das Bauteil ist Ausschuss oder muss in der Prozesskette zurückwandern, Ausfallzeiten sind die Folge.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig haben einen Sensor entwickelt, der das Stanzen ständig und in Echtzeit überwacht. Wurden Löcher ausgelassen oder sind die Werkzeuge stumpf, registriert der Sensor dies. So können Mitarbeiter den Fehler schnell beheben und abgenutzte Werkzeuge austauschen, bevor sie abbrechen oder das Material beschädigen. Das Besondere an den Sensoren: Sie sind mit zwei Millimetern Höhe und 20 bis 25 Millimetern Durchmesser nur etwa ein Zehntel so groß wie handelsübliche Sensoren. Daher finden sie auch in Großwerkzeugen Platz, in denen viele Stempel dicht nebeneinander angebracht sind. Herkömmliche Sensoren sind dafür zu sperrig. »Zudem ist es von den Kosten erschwinglich, in Großwerkzeugen jeden einzelnen der zahlreichen Stempel zu überwachen«, sagt Martin Weber, Projektleiter am IST. »Denn unsere Sensoren sind – in Serie gefertigt – voraussichtlich um neunzig Prozent kostengünstiger als bislang erhältliche.«

Der Sensor besteht aus einer Kohlenstoffschicht, den die Forscher auf eine dünne Metallscheibe aufbringen. »Das etablierte Vakuumbeschichtungsverfahren zur Herstellung von Kohlenstoffschichten für einen Sensor zu nutzen, ist bisher einmalig«, sagt Saskia Biehl, Gruppenleiterin der Mikro- und Sensortechnologie am IST. Steigt der Druck auf eine solche Kohlenstoffschicht, sinkt ihr elektrischer Widerstand. Über diese Änderungen kann man auf die Kraft schließen, mit der der Stempel auf die Bleche drückt.

Prototypen des Sensors haben die Forscher gemeinsam mit ihren Kollegen des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU bereits erfolgreich getestet – jetzt optimieren sie die Technik weiter, um sie auch in Großserien zuverlässig produzieren zu können. Auf der Hannover-Messe, die vom 16. bis 20. April stattfindet, präsentieren die Forscher ihre Entwicklung (Halle 6, Stand C2). Ein weiteres Einsatzgebiet des Sensors, das auf der Messe dargestellt wird, ist die intelligente Unterlegscheibe – ein Sensorsystem, welches die Spannkraft von Schraubverbindungen misst und gleichzeitig die Temperatur detektiert.