Dreimal Gold: Grandioser Erfolg auf der internationalen Erfindermesse – Schadensfrüherkennung mit Hilfe textiler Sensoren

Geniale und pfiffige Produktentwicklungen aus Thüringen wurden zur 68. Internationalen Fachmesse „Ideen-Erfindungen-Neuheiten“ am Gemeinschaftsstand des Thüringer Erfindernetzwerkes für „Erfinderförderung – Innovationen – Netzwerkmanagement“ ERiNET erfolgreich präsentiert.

Die frühzeitige Schadenserkennung von Werkstoffen und Erzeugnissen mit Hilfe von integrierten, textilen Piezosensoren („Smart Maintenance“) wurde mit der iENA Gold-Medaille sowie mit den Innovationspreisen (Gold) der Universität Putra/ Malaysia sowie dem Kroatischen Innovationsverband ausgezeichnet. Fachbesucher aus 40 Ländern knüpften Kontakte mit den Erfindern, wobei knapp die Hälfte der Fachbesucher Führungskräfte und ein Viertel Selbständige waren.
Zahlreiche Länderkollektive von Angola über China, Kroatien, Iran, Malaysia, Österreich, Königreich Saudi-Arabien bis hin zu Philippinen und Polen präsentierten rund 700 Einzelerfindungen von Hightech bis Lowtech. Die iENA gilt als das weltweit bedeutendste Branchenereignis der Erfinderszene, die Abschlussquote von Vereinbarungen auf der Messe liegt bei 33 Prozent.

iENA Gold-Medaille
Innovationspreis (Gold) der Universität Putra / Malaysia
Innovationspreis (Gold) des Innovationsverbands Kroatiens


Im Mittelpunkt der Innovation des Thüringischen Instituts für Textil- und Kunststoff-Forschung e. V. (TITK) steht die frühzeitige Erkennung von Schäden in Werkstoffen. Heutige Methoden verursachen hohe Kosten und lange Stillstandszeiten dadurch, weil Schäden erst zu spät erkannt werden, wenn die Maschine bereits nicht mehr einsatzfähig ist.

Die Technologie der Schadensfrüherkennung („Smart Maintenance“) basiert auf der Einkopplung von Körperschall in den Werkstoff, die bei jeder Belastung (z. B. durch Schwingungen infolge des alltäglichen Gebrauchs) des Werkstoffs im praktischen Einsatz automatisch stattfindet. Dabei wird die mechanische Belastung in eine Schallwelle verwandelt, die sich im Werkstoff, beispielsweise Metall oder ein Faserverbund-Komposit, ausbreitet. Diese Schallwelle ist deutlich breitbandiger als der durch Menschen wahrnehmbare Schall und wird als Körperschall bezeichnet. Im Gegensatz zum hörbaren Schall enthält er jedoch Informationen über Vorstufen von Schädigungen des Werkstoffs selbst.

Wenn diese Körperschallwelle im Werkstoff auf Hindernisse trifft, etwa (noch) nicht sichtbare Risse oder kleinste Brüche oder etwa materialinterne Delaminationen, wird sie an der Schadensstelle teilweise reflektiert. Dabei entstehen völlig neue Wellenmuster und damit Resonanzfrequenzen im Inneren des Werkstoffs. Das dabei entstehende typische Frequenzspektrum („mechanischer Fingerabdruck“) ist charakteristisch für den Grad einer Schädigung.

Die Änderung des typischen Frequenzspektrums ist an bestimmten Stellen des Werkstoffs besonders gut messbar (aufgrund großer Energiedichten). Der Vorteil im Rahmen der vorgestellten Erfindung ist deshalb der Einsatz von flexiblen, textilen Piezosensoren, die am TITK entwickelt und hergestellt werden, um genau an den Stellen größter Energiedichte das typische Frequenzspektrum genau zu messen. Diese Sensoren können sehr breitbandig viel mehr als nur den hörbaren Schall des Werkstoffs messen und in Echtzeit in elektrische Signale wandeln. Durch den Vergleich der aktuell gemessenen Signale mit einem Referenzsignal (= Werkstück im Gutzustand ohne Schädigungen) kann der aktuelle Schädigungsgrad während des praktischen Einsatzes jederzeit automatisch durch die Maschinensteuerung ermittelt und überwacht werden.

Auf der iENA-Messe wurden deshalb drei verschiedene, identische Werkstücke mit einstellbaren Schädigungsgraden versehen und deren Körperschall bei gleicher Anregung an den gleichen Positionen gemessen. Damit wurde ein schleichender Verschleiß simuliert und automatisch erkannt.

Links: http://www.thueringer-allgemeine.de/web/zgt/suche/detail/-/specific/Waltershaeuser-Forscher-gewinnt-Medaillen-1821756284