{"id":6246,"date":"2022-06-22T14:33:23","date_gmt":"2022-06-22T12:33:23","guid":{"rendered":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/stec\/?post_type=projects&p=6246"},"modified":"2023-03-10T13:55:42","modified_gmt":"2023-03-10T12:55:42","slug":"additive-fertigung-individueller-sensoren","status":"publish","type":"projects","link":"https:\/\/s-tec.de\/en\/projekte\/additive-fertigung-individueller-sensoren\/","title":{"rendered":"Additive Fertigung individueller Sensoren"},"content":{"rendered":"\n\n
\n
\n
\n
\"Additive
\u00a9 Fraunhofer IPA; Foto: Rainer Bez<\/figcaption><\/figure>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

Das Forschungsprojekt \u00bbElektronische Funktionsintegration in additiv gefertigte Bauteile\u00ab sollte die Herausforderungen l\u00f6sen, elektronische Komponenten in additiv gefertigte Kunststoffgeh\u00e4use mit individueller Formgebung direkt zu integrieren. Das Gesamtziel des Forschungsprojektes war die Demonstration der additiven Fertigung individueller Sensoren mit dem Arburg Kunststoff-Freiformen (AKF) nach industriellen und normgerechten Standards. Am Beispiel eines induktiven Standardsensors nahm sich das Projektteam dieser Herausforderung an.<\/p>\n\n\n\n

Die Additive Fertigung bietet die M\u00f6glichkeit individuelle Sensorgeh\u00e4use wirtschaftlich herzustellen.<\/p>Stefan Pfeffer<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr Aufgaben in der Automatisierungstechnik sind induktive Sensoren in individualisierter Form interessant, da somit eine optimale Anpassung an den Anwendungsfall erm\u00f6glicht wird. Bisher verwendete induktive Sensoren sind in einem l\u00e4nglichen Metallgeh\u00e4use aufgebaut, in das eine Spule, eine Platine und ein Stecker in einer festen Konstellation eingebaut werden \u2013 ein Standard-Bauteil mit immer gleicher Form. Es wird oft gebraucht, denn es erkennt am elektromagnetischen Feld, wenn ein Gegenstand angen\u00e4hert wird. Allerdings sind induktive Sensoren bislang nicht zu gebrauchen, wenn sie sich mit ihrer Form in eine bestimmte Umgebung einpassen m\u00fcssen, etwa in einen Roboterarm oder einen Greiferfinger. Warum also nicht das Sensorgeh\u00e4use aus Kunststoff drucken, um es in beliebiger Form herstellen zu k\u00f6nnen und die kosteng\u00fcnstigen Einzelkomponenten des Sensors aus der Serienfertigung in der gew\u00fcnschten r\u00e4umlichen Orientierung w\u00e4hrend dem Druck in das Geh\u00e4use integrieren?<\/p>\n\n\n\n

Projektablauf<\/h4>\n\n\n\n

Diese Fragestellung wurde im Forschungsprojekt \u00bbElektronische Funktionsintegration in additiv gefertigte Bauteile\u00ab von einem Forschungsteam des Zentrums f\u00fcr Additive Produktion<\/a> am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Produktionstechnik und Automatisierung IPA bearbeitet. Unterst\u00fctzt wurde es dabei von Mitarbeitenden des Anlagenherstellers f\u00fcr die Kunststoffverarbeitung ARBURG GmbH & Co. KG sowie des Sensor- und Automatisierungsspezialisten Balluff GmbH. Innerhalb der anderthalb j\u00e4hrigen Projektlaufzeit entwickelten die Fachleute eine hybride Prozesskette aus additiver Fertigung des Kunststoffgeh\u00e4uses mittels AKF, dem Einlegen der elektronischen Sensorkomponenten und der Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den einzelnen Funktionsbauteilen durch das punktgenaue Dispensen einer leitf\u00e4higen Silberpaste.<\/p>\n\n\n\n

Mittels der hybriden Prozesskette wurden anhand eines beispielhaften Demonstratordesigns individualisierte induktive Sensoren gefertigt und deren Funktionsweise im Anschluss anhand von industriellen Qualifikationstest im Testcampus der Firma Balluff gepr\u00fcft. Die individualisierten Sensoren mussten etwa Temperaturwechsel und Vibrationen verkraften, sie mussten wasserdicht sein und einen elektrischen Isolationstest bestehen. Durch Optimierung von Design und Herstellungsprozess konnten die Tests erfolgreich absolviert werden.<\/p>\n\n\n\n

\"Additive
\u00a9 Rainer Bez, Fraunhofer IPA<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Im Bild zu sehen ist der Demonstrator des individualisierten Sensors in den unterschiedlichen Fertigungsstufen: CAD-Konzept (oben links), nach der Integration der elektronischen Komponenten (oben rechts) und als fertiger Demonstrator (unten).<\/p>\n\n\n\n

Projektnutzen<\/h4>\n\n\n\n