Messtechnik

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Die zunehmende Funktionalität und Komplexität anspruchsvoller Produkte erfordert eine verstärkte Prüfung und Messung der Eigenschaften, sowohl des Endproduktes als auch seiner einzelnen Komponenten. Der intensive Einsatz von Messtechnik in der Fertigung ermöglicht nicht nur ein einwandfreies Zusammenspiel der Einzelteile zu einem funktionierenden Ganzen, sondern gewährleistet erst einen stabilen und weitestgehend fehlerfreien Produktionsprozess.

Die eingesetzten Messverfahren lassen sich in mechanische, elektronische und optische Prinzipien untergliedern, wobei in der Praxis oft eine Kombination aus zwei oder auch allen drei Verfahren auftritt. Elektronische und optische Methoden verdrängen aufgrund ihrer Vorteile wie Berührungsfreiheit und Schnelligkeit die mechanische Messtechnik auf vielen Gebieten und erhalten damit zunehmende Bedeutung.

Messverfahren und -geräte für die Produktion sollen in den eigentlichen Prozess möglichst wenig eingreifen und einen hohen Durchsatz bei geringen Kosten ermöglichen. Es besteht daher der Wunsch nach einer direkten Integration von automatisierten Systemen in die Fertigung als so genanntes In-Line-Verfahren. Idealerweise sind die einzelnen Subsysteme busfähig und mit der Prozess- und Fertigungssteuerung vernetzt. Weiter besteht die Forderung nach wartungsfreien, selbstkalibrierenden und fehlersicheren Messsystemen.

Im Verbundprojekt MOBIKAM werden die Grundlagen einer "sehenden" Maschine entwickelt. Ein mobiler, energieautarker optischer Sensor lässt sich wie ein Werkzeug in eine Maschine integrieren. Die erarbeiteten Lösungen werden exemplarisch in einer Werkzeugmaschine und in einer Holzbearbeitungsmaschine umgesetzt.

MoProOpt setzt sich die Optimierung der Zementherstellung zum Ziel. Durch Modellierung und Messung der Kalzinator- und Ofenprozesse lässt sich die Energieeffizienz steigern und ein höherer Anteil an preiswerten Heizmaterialien einsetzen.

INFRASPEK entwickelt neue Infrarottechniken für die Prüfung unterschiedlicher Produkte und Komponenten. Es entstehen Auswerteverfahren und Geräte für die passive und die aktive spektrale Thermographie. Die Systeme werden anhand von konkreten Prüfaufgaben aus dem Automobilbau, der Luft- und Raumfahrt und der Kraftwerkstechnik erprobt.

Das Ziel von CuringOnlineSensor ist die Entwicklung und Erprobung eines laserbasierten Transflexionsverfahrens. Es soll erstmalig eine kontinuierliche quantitative Kontrolle der Vernetzung von UV- und thermisch härtenden Lacken, Klebstoffen und Silikonen ermöglichen sowie Regelgrößen für die Prozessoptimierung bereitstellen.

Spektroskopische Messverfahren erlauben u.a. präzise Aussagen über die Zusammensetzung von Stoffgemischen. Durch Weiterentwicklung und rapiden Preisverfall der Spektrometer halten sie zunehmend Einzug in die Verfahrens- und Produktionstechnik. ISOBAR entwickelt und untersucht eine robuste und langzeitstabile Feuchtesensorik im nahen Infrarotbereich (NIR), welcher eine Steuerung und Regelung des Prozesses ermöglicht. Diese Sensorik soll auch die Bereiche tiefer Temperaturen sowie hoher und niedriger Drücke erschließen. Die Technologie wird an einer Gefriertrocknungsanlage für pharmazeutische Produkte und Lebensmittel sowie an einer Gastrocknungsanlage von Untergrundgasspeichern beispielhaft demonstriert. MIRFA arbeitet an einem Spektrometersystem im mittleren Infrarot (MIR) für den Einsatz in der Mikroreaktionstechnik. Einer der Schwerpunkte im Projekt ist die Produktion von biegbaren optischen Fasern für diesen Spektralbereich.

Massenspektrometer sind ebenfalls hoch sensitive Instrumente für die Analyse. In PIMMS wird der Demonstrator eines miniaturisierten Komplettsystems für verfahrenstechnische Prozesse entwickelt. Es lässt sich beispielsweise für die Überwachung von Destillationskolonnen und von Trocknungsprozessen einsetzen.

Die Verbundprojekte MIQUATESTER und PROTEINMONITOR nutzen mechanische bzw. akustische Messverfahren. MIQUATESTER leistet einen Beitrag zur Verbesserung der Mischprozesse bei Schüttgut. Hierzu werden dem Stoffstrom vor dem Mischvorgang automatisiert Proben entnommen und auf Dichte und Schwingverhalten hin untersucht. Dies ermöglicht Rückschlüsse auf die Mischgüte und gegebenenfalls einen Eingriff in den Prozess. PROTEINMONITOR entwickelt und untersucht ein Messsystem für die Online-Überwachung der Proteinentfaltung. Das System wird in den Aufreinigungsprozess von Proteinen für Biopharmaka integriert und erlaubt damit eine effektive Regelung der Produktionsanlagen mit dem Ziel einer höheren Ausbeute, geringerer Prozesszeit und frühzeitiger Erkennung von Ausschuss.

dCO2Sensor nutzt ein elektrolytisches Verfahren für die Bestimmung der Konzentration von gelöstem Kohlendioxid. Es legt die technologischen Grundlagen für einen sterilisierbaren Sensor mit biozider Membran für den Einsatz in der Bioverfahrenstechnik. Dies ermöglicht beispielsweise eine verbesserte Steuerung der Kultivierung von Mikroalgen.


Stand: Oktober 2009