Stuttgart – Sieben Partner unter Leitung von Bosch entwickeln das Sensorsystem der Zukunft für die Industrie 4.0, die vernetzte Produktion. Das System soll Maschinen überwachen und Abweichungen vom normalen Zustand sofort erkennen. Mit seiner Hilfe können Betriebe weitgehend verhindern, dass Maschinen ungeplant ausfallen. Statt fixe Wartungsintervalle einzuhalten, können sie ihre Anlagen genau dann warten, wenn es wirklich notwendig ist. Das soll die Wartungs-, Inspektions- und Instandsetzungskosten von Maschinen um bis zu 30 Prozent senken. Das Forschungsprojekt AMELI 4.0 verbessert die Marktposition deutscher Unternehmen in der Industrie 4.0. Es wird deshalb vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Förderprogramm „IKT 2020 – Forschung für Innovation“ mit 3,84 Millionen Euro gefördert.
Hohe Anforderungen an Sensoren
In der Industrie 4.0 übernehmen Sensoren eine Schlüsselrolle. Sie sind die künstlichen „Sinnesorgane“ von Maschinen und Werkstücken und erfassen deren Zustand und Eigenschaften. Für eine intelligente Steuerung und Vernetzung der Produktion müssen die Sensoren in Echtzeit große Datenmengen sammeln und verarbeiten. Zugleich sollten sie möglichst energiesparend arbeiten und sich einfach in komplexe Produktionssysteme einbinden lassen. Die derzeit gängigen Industriesensoren sind für die Industrie 4.0 nur begrenzt geeignet. Sie sind für zahlreiche Applikationen in der Regel nicht intelligent und flexibel genug, verbrauchen zu viel Energie und sind zu teuer.
MEMS-Sensoren für die Industrie
Für das Vorhaben des Forschungsprojekts AMELI 4.0 nutzen die Forscher eine Schlüsseltechnologie der vernetzten Welt: MEMS-Sensoren (MEMS steht für Mikro-Elektromechanisches System). Aus dem Automobil und der Unterhaltungselektronik sind MEMS-Sensoren bereits nicht mehr wegzudenken. Sie sind beispielsweise der zentrale Baustein des Schleuderschutzes ESP und sorgen dafür, dass sich die Bildschirmanzeige von Smartphones beim Drehen anpasst. Im Vergleich zu gängigen Industriesensoren sind MEMS-Sensoren winzig, intelligent, energiesparend und günstig. Sie sind bisher aber vielfach nicht robust und leistungsfähig genug für das anspruchsvolle industrielle Umfeld. Deshalb bleibt das Potenzial der Zustandsüberwachung von Produktionsanlagen zum Teil ungenutzt. Das Forschungsteam von AMELI 4.0 wird MEMS-Sensoren so weiter entwickeln, dass sie auch für Industrieanwendungen geeignet sind. Eine große Rolle spielt dabei die Energieversorgung: Das neue System wird weder Kabel noch Batterie brauchen. Es soll vollkommen energieautark arbeiten, indem es aus den Maschinenschwingungen selbst den nötigen Strom erzeugt (Energy Harvesting).
Der Schall macht den Unterschied
Um die Maschine zu überwachen, wird das neue Sensorsystem zwei Arten von Schall messen: zum einen den Körperschall, also Schwingungen und Vibrationen innerhalb der Maschine, zum anderen den akustischen Schall, also die von der Maschine ausgehenden Geräusche. Wenn eine Anlage nicht wie geplant arbeitet, schwingt und klingt sie anders als im normalen Betriebszustand. Das System vergleicht die gemessenen Signale mit gespeicherten Profilen. Es lernt selbst hinzu und reagiert nur bei Änderungen, die auf einen Defekt oder Verschleiß hindeuten. So erkennt das Sensorsystem künftig frühzeitig, wann eine Maschine repariert oder gewartet werden muss. Bei komplexeren Systemen kann das Gateway (auch als Router bekannt), an das die Sensoren ihre Daten senden, oder das Rechnernetz der Fertigung diese intelligente Auswertung übernehmen.
Forschung im Verbund
Das Projekt AMELI 4.0 vereint Institute und Industriepartner, die auf ihrem jeweiligen Fachgebiet – Sensorik, Anlagen- und Maschinenbau, Zustandsüberwachung von Maschinen, Energiewandlung und Mikrotechnologie – weltweit führend sind und Innovationen vorantreiben. Die Robert Bosch GmbH als Marktführer für MEMS-Sensoren leitet das Projekt. Weitere Partner sind die Siemens AG, die Hahn-Schickard-Gesellschaft, das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK, die Binder-Elektronik GmbH, die Schaudt Mikrosa GmbH und die Stackforce GmbH. AMELI 4.0 steht für Mikro-Elektromechanisches System zur Zustandsüberwachung in der Industrie 4.0. Das Projekt hat im Dezember 2015 begonnen und soll zum Jahresende 2018 abgeschlossen sein.
Hintergrund im Internet:
Forschungsprogramm IKT 2020 – Forschung für Innovationen
Förderschwerpunkt „Sensorbasierte Elektroniksysteme für Anwendungen für Industrie 4.0 (SElekt I4.0)“
BMBF-Fachportal Mikroelektronik-Forschung
Die Beteiligten:
Robert Bosch GmbH
Siemens AG
Hahn-Schickard-Gesellschaft
Fraunhofer IPK
Binder-Elektronik GmbH
Schaudt Mikrosa GmbH
Stackforce GmbH
Journalistenkontakt:
Dr. Manuel Thomä, Telefon: +49 711 811-6268
Die Bosch Sensortec GmbH, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Robert Bosch GmbH, entwickelt und vermarktet ein breites Spektrum maßgeschneiderter mikroelektromechanischer (MEMS) Sensoren, -Lösungen und -Systeme für Anwendungen in Smartphones, Tablets, Wearables oder anderen Produkten für das Internet der vernetzten Dinge.
Das Produktportfolio von Bosch Sensortec umfasst Beschleunigungs, Drehraten, geomagnetische, Druck, Feuchte und Gas Sensoren, sowie integrierte Kombinationen derselben, abgerundet durch ein umfassendes Software-Angebot. Bosch Sensortec hat sich seit seiner Gründung 2005 zum Technologieführer in den adressierten Märkten entwickelt. Seit 1995 ist Bosch ein Pionier und weltweiter Marktführer im Bereich der MEMS-Sensoren und hat bisher mehr als sieben Milliarden MEMS-Sensoren verkauft. Bosch-Sensoren sind weltweit in drei von vier Smartphones verbaut.
Mehr Informationen unter www.bosch-sensortec.com sowie unter twitter.com/boschMEMS.
Über Bosch
Die Bosch-Gruppe ist ein international führendes Technologie- und Dienstleistungsunternehmen mit weltweit rund 375 000 Mitarbeitern (Stand: 31.12.2015). Sie erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2015 einen Umsatz von 70,6 Milliarden Euro. Die Aktivitäten gliedern sich in die vier Unternehmensbereiche Mobility Solutions, Industrial Technology, Consumer Goods sowie Energy and Building Technology. Die Bosch-Gruppe umfasst die Robert Bosch GmbH und ihre rund 440 Tochter- und Regionalgesellschaften in rund 60 Ländern. Inklusive Handels- und Dienstleistungspartnern erstreckt sich der weltweite Fertigungs- und Vertriebsverbund von Bosch über rund 150 Länder. Basis für künftiges Wachstum ist die Innovationskraft des Unternehmens. Bosch beschäftigt weltweit 55 800 Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung an 118 Standorten. Strategisches Ziel der Bosch-Gruppe sind Lösungen für das vernetzte Leben. Mit innovativen und begeisternden Produkten und Dienstleistungen verbessert Bosch weltweit die Lebensqualität der Menschen. Bosch bietet „Technik fürs Leben“.
Das Unternehmen wurde 1886 als „Werkstätte für Feinmechanik und Elektrotechnik“ von Robert Bosch (1861–1942) in Stuttgart gegründet. Die gesellschaftsrechtliche Struktur der Robert Bosch GmbH sichert die unternehmerische Selbstständigkeit der Bosch-Gruppe. Sie ermöglicht dem Unternehmen langfristig zu planen und in bedeutende Vorleistungen für die Zukunft zu investieren. Die Kapitalanteile der Robert Bosch GmbH liegen zu 92 Prozent bei der gemeinnützigen Robert Bosch Stiftung GmbH. Die Stimmrechte hält mehrheitlich die Robert Bosch Industrietreuhand KG; sie übt die unternehmerische Gesellschafterfunktion aus. Die übrigen Anteile liegen bei der Familie Bosch und der Robert Bosch GmbH.
Mehr Informationen unter www.bosch.com, www.bosch-presse.de, www.twitter.com/BoschPresse.
