Sensoren

Richtig treffen

Sensor entlarvt Fehlstanzungen
Zum Stanzen muss das Blech exakt über dem Loch liegen. Ein neuer Sensor registriert, wenn das Blechteil vor dem Stanzen verrutscht und der Stempel daher nur die Kante des Metalls treffen würde. (Foto: IST)
Ist das Loch an der richtigen Stelle gestanzt worden? Oder fälschlicherweise gar nicht? Ein neuer Sensor, der sich in die Stempel integrieren lässt, registriert Produktionsfehler sofort. Da er klein und kostengünstig ist, eignet er sich auch für Großwerkzeuge mit vielen Stempeln.

Fünfzig Stempel krachen auf das Blechteil der Autokarosserie und stanzen kleine Löcher heraus. Später werden hier weitere Anbauteile befestigt. Fehlen jedoch einzelne Löcher, wird es teuer: Das Bauteil ist Ausschuss oder muss in der Prozesskette zurückwandern – Ausfallzeiten sind die Folge. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig haben einen Sensor entwickelt, der das Stanzen ständig und in Echtzeit überwacht. Wurden Löcher ausgelassen oder sind die Werkzeuge stumpf, registriert das der Sensor. So können Mitarbeiter den Fehler schnell beheben und abgenutzte Werkzeuge austauschen, bevor sie abbrechen oder das Material beschädigen. Das Besondere an den Sensoren: Sie sind mit zwei Millimeter Höhe und 20 bis 25 Millimeter Durchmesser nur etwa ein Zehntel so groß wie handelsübliche Sensoren. Daher finden sie auch in Großwerkzeugen Platz, in denen viele Stempel dicht nebeneinander angebracht sind. Herkömmliche Sensoren sind dafür zu sperrig. „Zudem ist es von den Kosten erschwinglich, in Großwerkzeugen jeden einzelnen der zahlreichen Stempel zu überwachen“, erläutert Martin Weber, Projektleiter am IST. „Denn unsere Sensoren sind – in Serie gefertigt – voraussichtlich um neunzig Prozent kostengünstiger als bislang erhältliche.“

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Kohlenstoffschichten aus Vakuum-Beschichtungsverfahren

Der Sensor besteht aus einer Kohlenstoffschicht, den die Forscher auf eine dünne Metallscheibe aufbringen. „Das etablierte Vakuum-Beschichtungsverfahren zur Herstellung von Kohlenstoffschichten für einen Sensor zu nutzen, ist bisher einmalig“, versichert Saskia Biehl, Gruppenleiterin der Mikro- und Sensortechnologie am IST. Steigt der Druck auf eine solche Kohlenstoffschicht, sinkt ihr elektrischer Widerstand. Über diese Änderungen kann man auf die Kraft schließen, mit der der Stempel auf die Bleche drückt. Prototypen des Sensors haben die Forscher gemeinsam mit ihren Kollegen des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU bereits erfolgreich getestet – jetzt optimieren sie die Technik weiter, um sie auch in Großserien zuverlässig produzieren zu können. Ein weiteres Einsatzgebiet des Sensors ist die intelligente Unterlegscheibe – ein Sensorsystem, das die Spannkraft von Schraubverbindungen misst und gleichzeitig die Temperatur detektiert. PR/pb

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