Mit allen Sinnen

Sensoren sind die Sinnesorgane der Technik. So anschaulich jedenfalls beschreibt dies die AMA-Technologiestudie zu den Trends in zukunftsorientierten Sensortechnologien.

Was ist die Motivation hinter der Technologiestudie zu den Zukunftstrends in der Sensortechnologie? Mit dieser Frage begann Dr. C. Thomas Simmons, Geschäftsführer des AMA Fachverbandes Sensorik e.V. seinen Vortrag zur neuen Studie, die auf eine Initative des AMA-Wissenschaftsrats zurückgeht. Unterstützt wurde er bei der Vorstellung der Studie anlässlich der SPS/IPC/Drives 2009 in Nürnberg vom STW-Geschäftsführer Wolfgang J. Wiedemann, der die Bedeutung der Studie für seine Branche besonders herausstrich und die Trendanalyse als ein „lebendes Papier“ bezeichnete. Die Studie muss aufgrund des enormen Anwendungsspektrums von Sensoren Schwerpunkte setzen und beschränkt sich daher auf die Anwendungsgebiete Verfahrens-, Energie- und Umwelttechnik, Maschinenbau, KFZ, Medizientechnik/Life Sience sowie Consumertechnik.

Besonders betrachtet werden in dieser Studie die Prinzipien zur Messung physikalischer und chemischer Messgrößen, Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) sowie Sensorgehäusung (Packing), Funktionen und Technologien der Sensorsignalverarbeitung. Des Weiteren werden Sensorsignal-Schnittstellen und Signalübertragung, einschließlich drahtloser Übertragung mit autarkem Energiemanagement, bidirektionaler Kommunikation und Vernetzung untersucht, die Systemintegration (Sensorsysteme und direkt gekoppelte Sensor-Aktor-Systeme), die Störungstoleranz von Sensoren und Sensorsystemen sowie die Test- und Kalibriertechnik.

„Mit unserer Technologie-Studie sollen diejenigen unterstützt werden, die sich einen raschen Überblick über die wesentlichen technologischen Entwicklungen in der physikalischen- und Gassensorik verschaffen wollen“, unterstrich Dr. Simmons das, was er in Nürnberg als 8-seitige Kurzfassung vorstellte.

Wohin geht die Sensorik?

„Bei den Sensoren für physikalische Messgrößen, mit elektromechanischen Messprinzipien geht der Trend weiter zur Miniaturisierung hin und zu MEMS und NEMS (Micro- bzw. Nano-Electro-Mechanical-Systems). Zunehmen werden Silizium-Messelemente auch bei kalorischen und chemischen Größen. Weitere Trends sind Multisensoren für Massenanwendungen, eine zunehmende Sensor-Aktor-Kopplung, eine robustere Prozessankopplung, verringerte Messunsicherheit sowie eine erhöhte Langzeitstabilität“, so Dr. Simmons. Bei den Gassensoren setzen sich für Konzentrationsmessungen physikalische Messmethoden durch. Für selektive Gasdetektion wird zunehmend auf Potenzialmessungen bei den kostenkritischen Anwendungen gesetzt und, wo im Preis akzeptabel, optische Methoden. Laut der Studie werden der Einsatz von Silizium-MEMS (Hot-Plate) und die Integration mehrerer Sensoren auf einer Hot-Plate (so genannte Sensorarrays) auch unter Verwendung von Mustererkennung, die Miniaturisierung und verstärkt die Herstellung von Sensorelementen durch Foundrys zunehmen.

„Bei der Systemintegration und Kommunikation verlagert sich die Wertschöpfung zur Signalverarbeitung, dem Energiemanagement, der Selbstüberwachung und der Miniaturisierung“, so Dr. Simmons und prognostiziert die Reduzierung des „Cost of Ownership“. Übergeordnete Trends macht die AMA-Studie bei digitalen Schnittstellen (digitale Bussensorik), mehr drahtlose Sensorik, dezentrale Messwertverarbeitung, dem parallelen Erfassen mehrerer Messwerte, autonomen Sensorsystemen, miniaturisierten Sensornetzwerken (Smart Dust) sowie der Eigendiagnose und -kalibrierung aus.

Teste dich selbst!

Bei den Test-Verfahren von MEMS-Komponenten sieht die Studie eine starke Tendenz zu einer möglichst frühzeitigen und umfangreichen Charakterisierung von Sensorfunktionen und Querempfindlichkeiten. Darüber hinaus besteht ein Trend zu integrierten Selbst-Tests. In diesem Zusammenhang ist auch der Trend zu Sensoren mit Fähigkeiten zur Selbstkalibrierung zu nennen. Auf der Sensor + Test wird man aber auch in das Innere der Produkte sehen können, um die faszinierende Welt der Sensorik zu entdecken, die immer mehr Bereiche der Technik für sich erschließt. Die Studie ist als Kurz- oder Langfassung direkt beim AMA-Fachverband für Sensorik e.V. bestellbar oder kann auf der AMA-Homepage heruntergeladen werden. W

www.ama-sensorik.de;

www.sensor-technik.de