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Vortrag

Sensorintegration im Aluminiumguss – Neue Ansätze zur gießtechnischen Integration von Sensorschichten im Druck- und Niederdruckgussverfahren

Friday (07.07.2017)
10:50 - 11:10 Uhr
Bestandteil von:


Die Anwendung von Sensoren zur Erkennung, Messung und Beurteilung von bspw. thermischen oder mechanischen Belastungen in Bauteilen ist bekannt und unabdingbar zur Umsetzung des sogenannten »Structural Health Monitoring« (SHM). Sie dienen zur Zustandsüberwachung oder zur Erkennung von außen auf das Bauteil einwirkender Lasten, insbesondere für Sicherheitsbauteile ein entscheidender Vorteil. Integrierte Sensoren bieten zudem die Möglichkeit, Überlastungen oder Schädigungen im Bauteil zu erkennen und zu dokumentieren und somit Nutzungsdaten im Sinne des als »Data Mining« oder »Industrial Data Space« bekannten Zukunftsvorhabens sammeln und bereitstellen zu können. Die Anwendung von Sensoren bei metallischen Bauteilen, insbesondere bei Gussteilen aus dem Leichtmetall Aluminium, ist bis heute jedoch beschränkt auf die Applikation von z.B. Dehnmessstreifen auf die Außenhaut. Eine Integration des Sensors direkt in die Gussmatrix bereits beim Gießen erscheint naheliegend und bietet technische Vorteile. Neben einer formschlüssigen Verbindung zur Gussmatrix bietet die Integration einen guten Schutz vor äußeren Einflüssen wie z.B. Staub, Salzwasser oder mechanischer Beschädigung. Mit dem Projekt »SINA« - Sensorintegration in Aluminiumguss fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft die Entwicklung, Erprobung und Untersuchung neuartiger Technologie- und Materialkombinationen für integrierbare Sensorik, die speziell für den direkten Kontakt mit ca.700 °C heißer Aluminiumschmelze ausgelegt werden. Bisherige Erkenntnisse von Ausfallmechanismen beim Eingießen, v.a. der Bruch des Sensorsubstrates aufgrund mechanischer Spannungen während der Erstarrung des Metalls, sollen umgangen werden. Im Projekt SINA werden daher neue Substratmaterialien abseits des bewährten Siliziumwafers eingesetzt. So konnten bereits erfolgreich verschiedene Sensorschichten in Aluminium eingegossen werden und behielten dabei ihre sensorische Funktion bei, auch wenn sie teilweise hinsichtlich k-Faktor und Ausgangswiderstand verändert waren. Die Sensoren werden sowohl mittels Dünn- als auch Dickschichttechnik hergestellt und in den Gießverfahren Druckguss und Niederdruckguss getestet, um eine anschließende Serienfertigung der gesamten Prozesskette ermöglichen zu können.

Sprecher/Referent:
Christoph Pille
Fraunhofer IFAM Bremen
Weitere Autoren/Referenten:
  • Rico Tiedemann (2. V.)
    Institut für Mikrosensoren, -aktoren und systeme (IMSAS)
  • Prof. Dr. Matthias Busse
    Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
  • Prof. Dr. Walter Lang
    Institut für Mikrosensoren, -aktoren und systeme (IMSAS)
  • Dr. Gerrit Dumstorff
    Institut für Mikrosensoren, -aktoren und systeme (IMSAS)