Fachmesse SIT 2008: Gas geben mit gestickter Sensorik

Sticken ist mehr als eine beliebte Handarbeitskunst: Die Wissenschaftler der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung der TU Chemnitz und des Kompetenzzentrums Strukturleichtbau e. V. (SLB) sticken Sensoren.

Welche Vorteile diese Technologie bietet und welche Nutzen der Einsatz von Faserverbundkunststoffen bringt, zeigen sie auf der SIT, der Sächsischen Industrie- und Technologiemesse, vom 26. bis zum 28. Juni 2008. Auf der Messe Chemnitz am Stand D2 in Halle 1 werden sie ihre Forschung anhand von vier Exponaten vorstellen: einem Joystick, einem Gaspedal, einer Momentenstütze und einer Maschineneinhausung.

Wo aus Bewegungen Signale abgeleitet werden sollen, kommen zurzeit häufig Dehnungsmessstreifen zum Einsatz. Im Leichtbau müssen diese von Hand aufgetragen werden, Massenproduktion ist nicht möglich. Deshalb suchten die Chemnitzer Forscher eine Lösung, um die Sensorik direkt in ihre Grundmaterialien einzubringen – und entwickelten den weltweit ersten Sticksensor in Leichbauverbundstrukturen.

Im Leichtbau werden Textilien – ob Vliese, Gewebe aus Glasfasern oder andere innovative Faserverbundwerkstoffe – als Verstärkungsmaterial eingesetzt. Direkt in dieses Textil sticken die Wissenschaftler einen Draht ein, der als Sensor dient. Er besteht aus dem selben Material, aus dem auch die Dehnungsmessstreifen hergestellt werden – aus Konstantan, das eine Formänderung in eine elektrische Widerstandsänderung umsetzt, die als Signal verwertet werden kann. Eingesetzt werden kann der Sticksensor überall, wo aus Bewegungen Signale gewonnen werden sollen.

Beispielsweise bei einem Joystick – einen solchen zeigen die Chemnitzer Forscher auf der SIT. Hier werden Betätigungsgriff und Gehäusering durch vier Federelemente aus Faserverbundwerkstoffen verbunden, in die die Sensorik eingestickt ist. „Dadurch benötigen wir weniger Bauteile und haben somit auch weniger Teile, die von Verschleiß betroffen werden können. Auch die Montagevorgänge werden weniger, die Herstellungskosten sinken“, fasst Holg Elsner, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung, die Vorteile zusammen. Diese gelten auch für das elektronische Gaspedal, das die TU-Wissenschaftler auf der Messe präsentieren.

Dieses besteht aus lediglich drei Teilen – neben Gewicht werden dabei auch Kosten gespart, und das bis zu 50 Prozent. Auch hier wird die Sensorik direkt in das Festkörpergelenk integriert. Ein Produkt, dass die Chemnitzer zur Massenproduktion führen wollen – dafür verknüpfen sie großseriennahe Einzeltechnologien zu einer durchgängigen Prozesskette, die eine Massenfertigung erlaubt. Gestickte Sensoren können auch in einer Momentenstütze zum Einsatz kommen, die ebenfalls auf der SIT am Stand der Professur zu sehen ist. Diese Stützen werden im Motorraum von Fahrzeugen eingesetzt und können mit Hilfe der integrierten Sensorik Überbelastungen feststellen sowie geeignete Gegenmaßnahmen auslösen.

Als viertes Exponat wird eine Maschineneinhausung aus Faserverbundkunststoffen präsentiert. Diese Werkstoffe kennzeichnen sich durch hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht und eigenen sich deshalb für den Einsatz im Leichtbau. Die Wissenschaftler der TU und des SLB haben ein Verfahren entwickelt zur Herstellung modular aufgebauter Verkleidungselemente. Sie ersetzen so die bisher verbreiteten Maschineneinhausungen aus Metall durch energieeffizientere Konstruktionen aus Faserverbundwerkstoffen. Auf der SIT zeigen sie eine Reinigungskabine, in der Werkstücke gesäubert werden können. In den Verbundwerkstoff sind in diesem Fall Glasfasern eingearbeitet. Gegenwärtig laufen die Vorbereitungen zur Einführung einer Serienfertigung dieser Kabine mit den beteiligten Entwicklungspartnern für 2008.

Weitere Informationen erteilten Prof. Dr. Lothar Kroll, Telefon 0371 531-35706, E-Mail lothar.kroll@mb.tu-chemnitz.de, und Holg Elsner, Telefon 0371 531-38154, E-Mail holg.elsner@slb.tu-chemnitz.de.