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Smarte Sensoren: In der Summe mehr


Sensoren sind schon heute allgegenwärtig. Künftig wird ihre Zahl weiter steigen. Darüber hinaus werden die einzelnen Sensoren intelligenter, vernetzter, bekommen zusätzliche Sinne und Funktionen und liefern die Grundlage für die Digitale Transformation.

Ohne Daten wäre Industrie 4.0 und die digitale Transformation der Wirtschaft nicht denkbar. Sensoren liefern Daten. Sie sind allgegenwärtig und können immer mehr: mehr Messwerte, mehr Kommunikation, Vorverarbeitung der Messwerte. Auch autonome Sensoren mit eigener Energieversorgung und eigener Kommunikationsschnittstelle sind denkbar. Es lohnt sich ein Blick in die Forschungs- und Entwicklungsbereiche der Sensorhersteller.

Sensoren, die mehr können Der Sensorhersteller Sick stellt im Gegensatz zu vielen anderen Sensorherstellern seine anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, kurz ASICs, selber her. Dies ermöglicht ihm beispielsweise die Kommunikationsschnittstelle IOLink direkt in den Sensor zu integrieren. Darüber hinaus werden Sensoren mit zusätzlichen «Sinnen» ausgestattet, die den Kontext von Ereignissen mitliefern. Dies kann zum Beispiel eine Lichtschranke sein, die gleichzeitig die Temperatur und den Zeitpunkt eines Ereignisses mitliefert. Durch diese zusätzlichen Daten kann die Performance des Sensors und der damit ausgestatteten Maschine enorm gesteigert werden.

In der Verpackungsindustrie bieten Lichtschranken von Sick, die zusätzlich Daten zum Ereignis liefern wie Zeitpunkt und Temperatur, viel Potenzial, Produktionsprozesse ressourceneffizienter zu gestalten.

Ein Beispiel: Eine Verpackungsmaschine stellt Chipstüten her. Bisher weisen Chipstüten meist eine breite Folienüberschneidung für die Schweissnaht auf. Diese resultiert aus einer Ungenauigkeit über den Zeitpunkt des Ereigniseintritts einer Lichtschranke. Würde die Lichtschranke eine genaue Information über den Zeitpunkt des Ereigniseintritts mitliefern, wäre die breite Folienüberlappung unnötig. Durch eine kleine Zusatzinformation, die der Sensor liefert, kann also sehr viel Material gespart und ein wertvoller Beitrag zur Wirtschaftlichkeit und verbesserter Ressourceneffizienz der Verpackungsherstellung geleistet werden. Mit diesem Konzept lassen sich verschiedene Funktionalitäten auf den Sensorchip packen. Doch das Konzept eignet sich noch für mehr. Wird der Sensor mit einer gewissen Intelligenz ausgestattet, kann er zusätzlich einfache Aufgaben der Steuerung übernehmen. Die hauseigene ASIC Herstellung von Sick ermöglicht die Erhöhung der Funktionalität des Sensors ohne zusätzlichen Platzbedarf.

Verschmelzung von Sensor und Auswerteelektronik
Ebenfalls auf die Integration von viel Funktion auf einem Chip setzt der Schweizer Sensorhersteller Sensirion. Dabei handelt es sich um ein noch junges Unternehmen, das 1998 als ETH Spinnoff startete. Mittlerweile agiert Sensirion weltweit. Sensirion entwickelt und produziert Sensorlösungen zur Messung der wichtigsten Umweltindikatoren wie Feuchte, Temperatur, flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), Feinstaub (PM2.5) und CO2 sowie Sensoren zur Messung und Steuerung von Gas- und Flüssigkeitsdurchflüssen. Die Produkte werden zum Beispiel in der Automobilindustrie, Medizintechnik und Gebäudetechnologie eingesetzt. Den Ansatz, Sensor und Auswerteelektronik auf einem Chip zu integrieren, macht die von Sensirion entwickelte CMOSens Technologie möglich. Auch die Integration von analoger und digitaler Signalverarbeitung zusammen mit dem Sensorelement auf einem Halbleiterchip basiert auf dieser Technologie. Funktionen wie Selbsttest, Lowbattery Betrieb, Linearisierung, Digitalisierung, Temperaturkompensation sowie Speicherzellen für Kalibrationsdaten können integriert werden. Die Fusion von Auswerteelektronik und Sensor kann Systemkosten und Baugrösse einsparen.

Sensirion setzt auch darauf, die kleinen leistungsstarken Sensorsysteme in Flip-Chip Packages zu produzieren. Damit werden beispielsweise die Feuchtesensoren so klein, dass sie sich problemlos in Smartphones und Wearables integrieren lassen.

Die Integration von zusätzlichen Funktionen auf den Asics der Sick Sensoren liefern einen hohen Mehrwert für die Gestaltung von effizienten Prozessen.

Sensordaten verknüpfen
Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Einzelteile, sagte schon Aristoteles. Das gilt auch oder gerade besonders für Daten, der Grundlage der Digitalisierung. Sie vollzieht sich in drei Phasen. Phase eins ist Sammeln von Daten über eine analoge Welt, um deren Abbildung in der digitalen Welt zu ermöglichen. Phase zwei umfasst die Datenfusion, bei der es darum geht, Daten aus verschiedenen Quellen zusammenzuführen und zu bewerten. Daten werden zu Informationen. Phase drei ist die kybernetische Phase, also die Phase, in der aufgrund der zusammengeführten und bewerteten Daten eine kontinuierliche Verbesserung eines Prozesses stattfindet. Dieses Phasenmodell hat auch Gültigkeit für Sensordaten. Die Fusion und Bewertung von Sensordaten kann sehr wertvolle Erkenntnisse liefern und fundierte und sichere Entscheide ermöglichen. Insbesondere bei autonom fahrenden Autos spielt die Sensordatenfusion daher eine grosse Rolle. Hier liefert beispielsweise die Fusion von Kameras, Radar- und Lidar- (Light detection and Ranging) Sensoren eine gute Entscheidungsgrundlage für die Steuerung von Autos. Jeder der Sensoren hat Stärken und Schwächen. Die Fusion der Sensordaten erlaubt es, die Schwächen der einzelnen Sensoren zu eliminieren. Ergebnisse der Daten werden auf Plausibilität geprüft, Sensoren redundant eingesetzt, zusätzliche Daten wie beispielsweise Landkarten werden mit in die Fusion einbezogen. Die Sicherheit autonom fahrender Fahrzeuge, so hoffen die Autohersteller, wird mit diesen Massnahmen auf nahezu 100 Prozent gesteigert 1. Doch auch in anderen Bereichen ist die Fusion von Sensordaten sinnvoll: Beispielsweise im Gesundheitswesen für die sichere Diagnose von Erkrankungen und natürlich in der produzierenden Industrie.

Die Fusion von thermischen, elektrischen, mechanischen und chemischen Sensoren kann dazu genutzt werden, den Zustand einer Produktionsumgebung oder einer Maschine sehr genau darzustellen. Die Erkenntnisse aus der Datenlage können für die vorausschauende Wartung der Produktionsanlage genutzt werden und die Anlagenverfügbarkeit stark erhöhen. Ausserdem kann die Energie- und Ressourceneffizienz entscheidend verbessert werden. Und viele anwendungsspezifische Nutzen werden darüber hinaus erreicht. Die Sensordatenfusion bietet noch ein grosses Potenzial, das es auf dem Weg zu Industrie 4.0 und Smart Factory zu heben gilt.

Heike Henzmann

Quellenverzeichnis
1 www.car-it.com/zentralorgan-fürs-auto/id-0050599



Community Führer Maschinen-, Metall, Elektro- und Elektronikindustrie der Schweiz 31 / 2017

EVENTS

Lubricant Expo Europe

Fachmesse für Schmierstofftechnologie

Datum: 16.-18. September 2025

Ort: Düsseldorf (D)

EMO Hannover

Weltleitmesse für Werkzeugmaschinen und Metallbearbeitung

Datum: 22.-26. September 2025

Ort: Hannover (D)

CMS Berlin

Internationale Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 23.-26. September 2025

Ort: Berlin (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 23.-25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

POWTECH

Internationale Fachmesse für Technologien zur Verarbeitung von Pulvern, Feststoffen und Flüssigkeiten

Datum: 23.-25. September 2025

Ort: Nürnberg (D)

W3+ Fair Jena

Events für Hightech-Innovationen aus den Schlüsseltechnologien Optik, Photonik, Elektronik und Mechanik

Datum: 24.-25. September 2025

Ort: Jena (D)

parts2clean

Internationale Leitmesse für industrielle Teile- und Oberflächenreinigung

Datum: 07.-09. Oktober 2025

Ort: Stuttgart (D)

Blechexpo

Internationale Fachmesse für Blechbearbeitung

Datum: 21.-24. Oktober 2025

Ort: Stuttgart (D)

Schweisstec

Internationale Fachmesse für Fügetechnologie

Datum: 21.-24. Oktober 2025

Ort: Stuttgart (D)

FMB

Fachmesse für Maschinenbau

Datum: 04.-06. November 2025

Ort: Bad Salzuflen (D)

A + A

Weltleitmesse für sicheres und gesundes Arbeiten

Datum: 04.-07. November 2025

Ort: Düsseldorf (D)

swissRobotics.net Symposium

Fachveranstaltung zu Entwicklungen und Herausforderungen der Robotikbranche

Datum: 05. November 2025

Ort: Allschwil (CH)

transport-CH

Schweizer Fachmesse für Nutzfahrzeuge und Automobil-Werkstattbedarf

Datum: 05.-08. November 2025

Ort: Bern (CH)

Medica

Internationale Fachmesse für Medizintechnik, Medizinprodukte, Elektromedizin, Labortechnik und Diagnostika

Datum: 17.-20. November 2025

Ort: Düsseldorf (D)

formnext

Internationale Leitmesse für additive Fertigungstechnologien

Datum: 18.-21. November 2025

Ort: Frankfurt am Main (D)

productonica

Weltleitmesse für Entwicklung und Fertigung von Elektronik

Datum: 18.-21. November 2025

Ort: München (D)

SEMICON Europa

Europäische Leitmesse für Mikroelektronik

Datum: 18.-21. November 2025

Ort: München (D)

AQUA Suisse

Schweizer Fachmesse für kommunales und industrielles Wassermanagement

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

Datum: 26.-27. November 2025

Ort: Zürich (CH)

Swissbau

Fachmesse der Schweizer Bau- und Immobilienwirtschaft

Datum: 20.-23. Januar 2026

Ort: Basel (CH)

Swiss Plastics Expo

Schweizer Fachmesse Kunststoffindustrie

Datum: 20.-22. Januar 2026

Ort: Luzern (CH)

Empack Schweiz

Schweizer Fachmesse für Verpackungslösungen und -technologien

Datum: 28.-29. Januar 2026

Ort: Bern (CH)

Logistics & Automation

Fachmesse für Intralogistik, Distribution, Transport und E-Logistik in der Schweiz

Datum: 28.-29. Januar 2026

Ort: Bern (CH)

Recyclingkongress

Kongress über aktuelle Entwicklungen, Innovationen und Herausforderungen im Bereich Recycling

Datum: 30. Januar 2026

Ort: Biel/online (CH)

NORTEC

Fachmesse für Produktionstechnik und Maschinenbau

Datum: 03.-05. Februar 2026

Ort: Hamburg (D)

aqua pro

Schweizer Fachmesse für die Bereiche Trinkwasser, Abwasser und Gas

Datum: 04.-06. Februar 2026

Ort: Bulle (CH)

LOPEC

International führende Fachmesse mit Kongress für gedruckte Elektronik

Datum: 24.-26. Februar 2026

Ort: München (D)

embedded world

Internationale Fachmesse und Konferenz für die Embedded-System-Branche

Datum: 10.-12. März 2026

Ort: Nürnberg (D)

AM Forum

Europas Anwenderkonferenz für industrielle Additive Fertigung

Datum: 10.-11. März 2026

Ort: Berlin (D)

Additive Manufacturing Forum

Europäische Leitkonferenz und Fachausstellung für additive Fertigung

Datum: 10.-11. März 2026

Ort: Berlin (D)

emv

Internationale Fachmesse mit Workshop für Elektromagnetische Verträglichkeit

Datum: 24.-26. März 2026

Ort: Köln (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 24.-26. März 2026

Ort: Stuttgart (D)

Global Industrie

Messe für den gesamten industriellen Sektor in Frankreich und darüber hinaus

Datum: 30. März-02. April 2026

Ort: Paris (F)

Tube

Fachmesse für die Rohr- und rohrverarbeitende Industrie

Datum: 13.-17. April 2026

Ort: Düsseldorf (D)

wire Düsseldorf

Internationale Fachmesse für die Draht- und Kabelindustrie

Datum: 13.-17. April 2026

Ort: Düsseldorf (D)

PaintExpo

Weltleitmesse für industrielle Lackiertechnik

Datum: 14.-17. April 2026

Ort: Karlsruhe (D)

Hannover Messe

International Messe für alle Technologien rund um die industrielle Transformation

Datum: 20.-24. April 2026

Ort: Hannover (D)

Techtextil

Internationale Leitmesse für technische Textilien und Vliesstoffe

Datum: 21.-24. April 2026

Ort: Frankfurt am Main (D)

Siams

Fachmesse für Mikrotechnik

Datum: 21.-24. April 2026

Ort: Moutier (CH)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 04.-07. Mai 2026

Ort: München (D)

Optatec

Internationale Fachmesse für optische Technologien, Komponenten und Systeme

Datum: 05.-07. Mai 2026

Ort: Frankfurt (D)

GrindingHub

Internationale Fachmesse für Schleif- und Oberflächentechnologien

Datum: 05.-08. Mai 2026

Ort: Stuttgart (D)

interpack

Internationale Fachmesse für die Verpackungsindustrie und die zugehörige Prozessindustrie

Datum: 07.-13. Mai 2026

Ort: Düsseldorf (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 09.-11. Juni 2026

Ort: Nürnberg (D)

ArbeitsSicherheit Schweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz und Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 20.-21. Mai 2026

Ort: Zürich (CH)

Start-Up Days

Schweizer Konferenz und Netzwerkplattform für Startups, Investoren, KMUs und Unternehmen

Datum: 21. Mai 2026

Ort: Bern (CH)

CastForge

Fachmesse für Guss- und Schmiedeteile mit Bearbeitung

Datum: 09.-11. Juni 2026

Ort: Stuttgart (D)

Swissmem Industrietag

Konferenz für die Berufsbildung in der Schweizer Tech-Industrie

Datum: 23. Juni 2026

Ort: Bern (CH)

Swiss Medtech Day

Konferenz der Schweizer Medizintechnikindustrie

Datum: 10. Juni 2026

Ort: Bern (CH)

EPHJ-EPMT-SMT

Internationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 10.-12. Juni 2026

Ort: Genf (CH)

Stanztec

Internationale Fachmesse für Stanztechnik

Datum: 16.-18. Juni 2026

Ort: Pforzheim (D)

MedtecLIVE with T4M

Fachmesse für die gesamte Wertschöpfungskette der Medizintechnik

Datum: 05.-07. Juni 2026

Ort: Stuttgart (D)

GS1 Excellence Days

Konferenz für Innovationen und Lösungen im Bereich der Standardisierung, Identifikation und Geschäftsprozesse

Datum: 18. Juni 2026

Ort: Bern (CH)

Intersolar Europe

Weltleitmesse für die Solarwirtschaft

Datum: 23.-25. Juni 2026

Ort: München (D)

FPGA Conference Europe

Europas führende Fachkonferenz für programmierbare Logikbausteine, sogenannte FPGAs (Field Programmable Gate Arrays)

Datum: 30. Juni-02. Juli 2026

Ort: München (D)

FILTECH

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 30. Juni-02. Juli 2026

Ort: Köln (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 26.-27. August 2026

Ort: Zürich (CH)

IN.STAND

Messe für Instandhaltung und Services

Datum: 15. bis 19. September 2026

Ort: Stuttgart (D)

AMB

Internationale Fachmesse für Metallbearbeitung

Datum: 15.-19. Oktober 2026

Ort: Stuttgart (D)

Aluminium

Weltleitmesse Aluminum für die komplette Wertschöpfungskette rund um den Werkstoff

Datum: 06.-08. Oktober 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Bondexpo

Internationale Fachmesse für Klebetechnologie

Datum: 06.-08. Oktober 2026

Ort: Stuttgart (D)

Motek

Internationale Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung

Datum: 06.-08. Oktober 2026

Ort: Stuttgart (D)

VISION

Weltleitmesse für industrielle Bildverarbeitung

Datum: 06.-08. Oktober 2026

Ort: Stuttgart (D)

Chillventa

Weltleitmesse der Kältetechnik

Datum: 13.-15. Oktober 2026

Ort: Nürnberg (D)

EuroBLECH

International Technologiemesse für Blechbearbeitung

Datum: 20.-23. Oktober 2026

Ort: Hannover (D)

BrauBeviale

Europäische Fachmesse für die Getränkewirtschaft

Datum: 10.-12. November 2026

Ort: Nürnberg (D)

electronica

Weltleitmesse und Konferenz der Elektronik

Datum: 10.-13. November 2026

Ort: München (D)

ALL4PACK EMBALLAGE

Leitmesse für die Verpackungs- und Intralogistikbranche

Datum: 24.-26. November 2026

Ort: Paris (F)

VALVE WORLD EXPO

Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 01.-03. Dezember 2026

Ort: Düsseldorf (D)

Hardware

Schweizer Fachmesse für Werkzeuge und Eisenwaren

Datum: 10.-12. Januar 2027

Ort: Luzern (CH)

BAUMAG Baumaschinen Messe

Schweizer Fachmesse für Baumaschinen, Baugeräte und Werkzeuge

Datum: 21.-24. Januar 2027

Ort: Luzern (CH)

GrindTec

Internationale Fachmesse für Werkzeugbearbeitung und Werkzeugschleifen

Datum: 02.-05. März 2027

Ort: Leipzig (D)

Zuliefermesse Z

Internationale Fachmesse für Zulieferer der unteren und mittleren Produktionsstufen sowie für industrielle Dienstleister

Datum: 02.-05. März 2027

Ort: Leipzig (D)

intec

Internationale Fachmesse für Werkzeugmaschinen, Fertigungs- und Automatisierungstechnik

Datum: 02.-05. März 2027

Ort: Leipzig (D)

ICE Europe

Internationale Fachmesse für die Veredelung und Verarbeitung von Papier, Film und Folie

Datum: 09.-11. März 2027

Ort: München (D)

CCE International

Internationale Fachmesse für die Wellpappen- und Faltschachtelindustrie

Datum: 09.-11. März 2027

Ort: München (D)

ISH

Weltleitmesse für Wärme, Wasser und Luft

Datum: 15.-19. März 2027

Ort: Frankfurt am Main (D)

INNOTEQ

Schweizer Fachmesse der Fertigungsindustrie

Datum: 16.-19. März 2027

Ort: Bern (CH)

Ble.ch

Schweizer Fachmesse der Blech-, Metall- und Stahlbearbeitung

Datum: 16.-19. März 2027

Ort: Bern (CH)

Fastener Fair

Internationale Fachmesse für die Verbindungs- und Befestigungsbranche

Datum: 06.-08. April 2027

Ort: Stuttgart (D)

Control

Internationale Fachmesse für Qualitätssicherung

Datum: 27.-30. April 2027

Ort: Stuttgart (D)

Moulding Expo

Internationale Fachmesse Werkzeug-, Modell- und Formenbau

Datum: Mai 2027

Ort: Stuttgart (D)

Lamiera

Internationale Fachmesse, die sich auf Blechbearbeitung, Werkzeugmaschinen und innovative Technologien

Datum: 11.-14. Mai 2027

Ort: Mailand (I)

electro-tec

Schweizer Fachmesse der Elektrobranche

Datum: Mai 2027

Ort: Bern (CH)

Achema

Weltleitmesse für Prozessindustrie

Datum: 14.-18. Juni 2027

Ort: Frankfurt am Main (D)

GIFA

International Giesserei-Fachmesse mit Technical Forum

Datum: 21.-25. Juni 2027

Ort: Düsseldorf (D)

NEWCAST

Weltweit führende internationale Fachmesse für Präzisionsgussprodukte

Datum: 21.-25. Juni 2027

Ort: Düsseldorf (D)

Automatica

Weltleitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 22.-25. Juni 2027

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse und Kongressfür Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 22.-25. Juni 2027

Ort: München (D)

drupa

Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 09.-17. Mai 2028

Ort: Düsseldorf (D)

IFFA

Weltleitmesse der Fleisch- und Proteinwirtschaft

Datum: 13.-18. Mai 2028

Ort: Frankfurt am Main (D)

Bezugsquellenverzeichnis

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