HAUSBESUCH

Im Technologiepark in Chemnitz entwickelt die FiberCheck GmbH Sensorsysteme zur Überwachung von Faserkunststoffverbunden.

Grüne Energie ist gefragter denn je. Heute drehen sich allein in Deutschland mehr als 23.000 Windräder. Mit bis zu 16 Umdrehungen in der Minute unter extremen Umgebungsbedingungen sind die Rotorblätter starken Belastungen ausgesetzt. Obwohl sie für eine Betriebsdauer von 20 Jahren ausgelegt sind, liegt die tatsächliche Lebenserwartung von Windkraftanlagen oftmals nur bei rund 10 Jahren.

FiberCheck ist mit der Entwicklung eines Systems, das den Zustand von Rotorblättern überwacht und Schäden bereits in ihrer Entstehung erkennen kann, ein entscheidender Schritt in Richtung Nachhaltigkeit gelungen. „Ein Konstantandraht wird als Sensor mithilfe einer patentierten Technologie auf einen Glasfaservlies gestickt, anschließend gestapelt und in Harz laminiert. Der entstandene Sensor ist somit fest in die Struktur eingebettet“, erklärt Dr. Peter Wolf, technischer Geschäftsführer. Diese Sensorik wird nachträglich in die Windkraftanlagen montiert.

Unter Dehnung verändern die Sensoren ihre Leitereigenschaften und erzeugen einen elektrischen Messwert. Durch das Auslesen der Elektronik können selbst geringste Abweichungen von der normalen Rotorblattschwingung zuverlässig gemessen und lokalisiert werden. Dr. Peter Wolf zeigt ein Skript, auf dem die Datensätze der Sensorsignale in Echtzeit ausgewertet werden. Sollten kritische Schwellwerte überschritten werden, wird dem Kunden unmittelbar ein Warnsignal übermittelt, damit entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können. Die permanente Zustandsüberwachung verlängert somit durch die Vermeidung von Großschäden nachhaltig die Lebensdauer der Anlagen.

Doch auch Konstantandraht hat seine Grenzen. Lastzyklentests haben gezeigt, dass er extremer Dehnung nicht standhält. Hier sieht FiberCheck die Potenziale von smart materials. Mit der Verstickung von deutlich robusterem Draht aus Formgedächtnislegierung (FGL) als passiven Sensor arbeitet die Firma aktuell an einer smarten Lösung für das Problem.

 

Intelligente Prothesen

Auch für die Sensorisierung von Prothesen greift FiberCheck auf die smarten Eigenschaften von FGL-Draht zurück. „Das Hauptproblem bei Prothesen ist, dass sie nach spätestens 2 bis 5 Jahren ersetzt werden müssen, zudem recht schwer sind und der Träger keinerlei Gleichgewichtsgefühl damit hat“, erklärt Geschäftsführer Tobias Meyhöfer. In enger Zusammenarbeit mit der Unternehmensgruppe Ottobock, dem Sanitätshaus Reha aktiv 2000 und dem Fraunhofer IWU hat FiberCheck ein System entwickelt, mit dem Sensorik mittels FGL-Drähten in die Prothese integriert und zukünftig sogar mit dem Smartphone gekoppelt werden kann.

Die intelligente Steuerung erleichtert z. B. komplexe Bewegungsabläufe wie das Treppensteigen, indem die Prothese durch Dehnung und Belastung Bewegungsmuster erkennt und die umliegenden Gelenke ansteuert. Durch eine Rückkopplung zwischen Prothese und Träger mithilfe von Impulsen kann auch das Gleichgewichtsgefühl wieder hergestellt werden.

 

Sicher auf dem Fahrrad dank akustischer Sensorik in Mikrochips

Im Profi-Radsport hat Carbon andere Werkstoffe weitgehend verdrängt. Aber auch immer mehr Hobbysportler setzen aufgrund der Leichtigkeit auf Cabonrahmen. Doch der Komfort birgt auch Risiken. Unsichtbare Mikrorisse können den Rahmen unvermittelt brechen lassen. Vor allem bei hohen Geschwindigkeiten ist das extrem gefährlich.
FiberCheck möchte mithilfe von Mikrochips wieder mehr Sicherheit in den Radsport bringen.

Im Mikrochip integrierte akustische Sensoren, bestehend aus geätzten Siliziumchips, können in Faserkunststoffverbunde passiv reinhören und Signale senden, wenn die Struktur Schäden aufweist. Eine Stimmgabel im Sensor vibriert bei akustischer Aktivität im Ultraschallbereich, z. B. durch einen Fehler im Bauteil. Bei diesen Fehlerfrequenzen gibt der Sensor sofort ein Signal aus. Zukünftig könnten Fahrradfahrer dann direkt den Hinweis auf ihren Bordcomputer erhalten, eine Werkstatt aufzusuchen.

FiberCheck ist somit die Entwicklung einer nachhaltigen und sicheren Technologie gelungen, die unsichtbare Schäden präventiv schon in der Entstehung erkennt. Auch in Kombination mit piezokeramischen Sensoren könnte so in Zukunft zu mehr Sicherheit auf dem Fahrrad beigetragen werden.

Wir sind letztendlich Problemlöser.

Auch in Zukunft möchte FiberCheck weitere mögliche Schnittstellen ihrer drei Kerntechnologien Dehnungssensorik, Elektrotechnik und Faserkunststoffverbunde finden und nutzen. Meyhöfer freut sich schon auf viele weitere Herausforderungen: „Wo ist das nächste Problem, das wir mit unserer Technologie lösen können?“

Text: Johanna Bratke
Foto: Sascha Linke

< Zur Artikelübersicht

TAVIMBA >