Dünnschichtsensoren des Fraunhofer IST erfassen Kräfte, Temperaturen und Verschleiß direkt auf Bauteiloberflächen. Die Systeme sind für raue Umgebungen ausgelegt und sollen Condition Monitoring sowie die Optimierung von Produktions- und Simulationsprozessen unterstützen.

Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST entwickelt Dünnschichtsensoren für den Einsatz in Condition-Monitoring-Anwendungen. Die Sensorik ermöglicht Messungen von Kraft, Druck, Temperatur und Verschleiß direkt in Hauptbelastungszonen von Bauteilen und Werkzeugen.

Ziel der Entwicklung ist es, bisher schwer zugängliche Messpunkte während des Betriebs oder laufender Prozesse zu erfassen. Dadurch sollen Daten zur Zustandsüberwachung sowie zur Optimierung von Produktionsabläufen und Simulationsmodellen bereitgestellt werden.

Die am Institut entwickelten Systeme basieren auf verschleißfesten Mehrschichtaufbauten, die auch auf komplex geformten 2D- und 3D-Oberflächen appliziert werden können. Die Sensoren werden direkt auf Bauteiloberflächen integriert und sind für den Einsatz unter tribologisch anspruchsvollen Bedingungen ausgelegt, etwa in Lagern, Zahnrädern oder Wellen.

Nach Angaben des Instituts umfasst die Entwicklung die gesamte Prozesskette von der Substratvorbehandlung über die Beschichtung bis hin zur Kalibrierung. Ein Schwerpunkt liegt zudem auf Mikrostrukturierungstechniken im eigenen Reinraum, um anwendungsspezifische Sensordesigns zu realisieren.

Die Systeme sollen eine In-situ-Echtzeiterfassung von Prozessdaten ermöglichen und damit zur Verbesserung von Simulationen und Fertigungsprozessen beitragen. Künftig sollen die Technologien auch für Anwendungen in der Energietechnik und Elektromobilität weiterentwickelt werden. Parallel arbeitet das Institut an der Skalierung der Verfahren für eine industrielle Nutzung sowie an digitalisierten, cyber-physischen Produktionsprozessen.