Sensor spürt unerwünschte Vibrationen auf

(openPR) Die GEMAC Gesellschaft für Mikroelektronikanwendung Chemnitz mbH, das Zentrum für Mikrotechnologien (ZfM) sowie das Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration, Institutsteil Chemnitz (IZM) entwickelten einen Vibrationssensor, der präzise bis in hohe Frequenzbereiche misst

Fangen Maschinen, Motoren oder Pumpen unerwartet an zu schwingen, ist meist eine Unwucht oder ein kleiner Riss in einem Bauteil die Ursache. Wird dies zu spät erkannt, kann es zu frühzeitigem Verschleiß, hohen Reparaturkosten, Anlagenausfällen oder Unfällen kommen. Um diese unerwünschten Schwingungen rechtzeitig festzustellen, wurde ein neuartiger Vibrationssensor entwickelt.

„Der Vibrationssensor ist einzigartig auf dem Markt. Aufgrund des Gases zwischen den kammähnlichen Mikrostrukturen dämpft er Resonanzen oberhalb des Messbereichs selbst. Dadurch vermeidet der Sensor hohe Eigenschwingungen und erkennt die Vibrationen des Gerätes“, erklärt Dr. Dittrich, Geschäftsführer der GEMAC. Das ermöglicht ihm, präzise im Frequenzbereich von bis zu vier Kilohertz zu messen. Damit können auch Hochgeschwindigkeitsspindeln in Werkzeugmaschinen mit Drehzahlen von mehr als 50.000 Umdrehungen pro Minute überwacht werden.

Der eindimensionale Sensor wurde vom ZfM und dem Fraunhofer IZM in Chemnitz mit der patentierten Silizium-Ätztechnologie AIM (Air gap Insulated Microstructures) entwickelt. Die Auswertung der Sensorsignale übernimmt der eigens dafür entwickelte Schaltkreis der GEMAC. Er wandelt die Kapazitätsänderungen im Sensor – entstehen bei einwirkenden Beschleunigungen - in Spannung um. Erst diese physikalische Größe lässt weitere Auswertungen zu: Werden zum Beispiel bei unerwünschten Schwingungen in der Maschine vorgegebene Grenzwerte überschritten, wird ein Warnsignal erzeugt.
„Das komplette System mit Montageadapter wird voraussichtlich nur drei mal drei mal drei Zentimeter klein sein und kann einfach an die zu beobachtenden Geräte montiert werden“, ergänzt Dittrich.

Zukünftig wollen die Chemnitzer Forscher auch zweidimensionale Vibrationssensoren entwickeln. Sie sollen noch besser Schwingungen differenzieren und auswerten können.