Frühwarnsystem für den Maschinencrash

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Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

Condition Monitoring bietet wertvolle Hinweise auf Verbesserungen für die Konkstruktion

Damit eröffnet sich die Möglichkeit, sensorische Informationen an unzugänglichen Orten kostengünstig zu erfassen und weiterzuleiten. Das Besondere daran: Dadurch, dass die Verdrahtungsarbeiten wegfallen, lassen sich die Kosten für neue und die Nachrüstung bestehender Anlagen senken. Die Maschinenhersteller ihrerseits bekommen ein Gefühl dafür, wie zuverlässig ihre Produkte sind. Es wird deutlich, welche Teile in einem kritischen Zustand sind und welche Teile nie ausfallen, wo man also im Konstruktionsdesign ohne Risiko einsparen könnte und wo man nachbessern muss.

Fortschritte in der Mikroelektronik, der Mikrosystemtechnik und der Mikrointegration erlauben es heute kleinste wartungsfreie energieautarke Funksensoren zu realisieren. Herzstück der Sensornetzwerke sind kleine, kosteneffiziente Funksensorknoten, die untereinander drahtlos kommunizieren und ihre Energie aus Licht, Temperatur oder Vibrationen beziehen.

Denkbar ist auch, Energie durch das Anstrahlen mit starken Funkwellen zu übertragen. »Gegen Batterien als kostengünstige Variante hat man im Industrieumfeld viele Vorbehalte, selbst wenn sie 10 bis 15 Jahre halten. Batterielose Systeme werden bevorzugt, weil man an manchen Stellen keine Batterien austauschen kann und auch eine lange Laufzeit manchmal nicht reicht«, weiß Niedermayer.

Kosten für einzelne Funksensorknoten sind überschaubar

Je nach Anforderungsprofil und Einsatzumgebung bewegen sich die Kosten für einen Sensorknoten zwischen zehn bis 300 Euro. Solche autarken Condition-Monitoring-Systeme stehen auf dem Wunschzettel vieler Hersteller und Betreiber von Industrieanlagen. »Sobald derartige Systeme verfügbar sind, lässt sich ihre Hebelwirkung nur erahnen. Sie reicht von neuen Geschäftsfeldern für den Anlagenbau mit erweiterten Dienstleistungskonzepten bis hin zum verbesserten Verständnis technischer Systeme, die identifizierte Potenziale besser ausschöpfen«, prognostiziert Fraunhofer-Forscher Niedermayer.

Im Verbundprojekt ECoMoS bauten die Experten als erste Anwendung ein drahtloses Netzwerk aus wenigen Sensorknoten auf, um die Machbarkeit zu demonstrieren. Anschließend wird das Sensornetzwerk schrittweise erweitert. In der vollen Ausbaustufe benötigt die Papierfabrik 664 solcher energieautarken Sensorknoten zur Maschinenüberwachung.

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