Sensorische Folien: Intelligente Haut für Maschinen

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BMBF-Förderprojekt KoSiF gestartet – Unternehmen und Forscher arbeiten gemeinsam an biegbaren und autonomen Sensorsystemen

In der industriellen Produktion aber auch im Haushalt sind Geräte mit Sensoren ausgestattet, die für die Maschinen sehen, tasten und fühlen und so den sicheren Betrieb oder sogar ein eigenständiges Agieren dieser Geräte ermöglichen. Diese Sensorik erfordert die Fähigkeit zur Signalverarbeitung und die Sensoren müssen mit Energie versorgt werden.

Man benötigt also Systeme aus Kabeln, Steckverbindern und Elektronik mit Siliziumchips. Wünschenswert wäre doch, diese Geräte, Maschinen und Roboter hätten eine empfindliche nachgiebige Haut, die beispielsweise Berührungen und Verformungen spürt, dies an andere Einheiten des Systems weitermeldet und dabei ohne Versorgungskabel arbeiten kann. Ein Konsortium aus zehn Forschergruppen und Entwicklern von Unternehmen aus dem Raum Stuttgart hat sich zum Ziel gesetzt, diese Idee innerhalb der nächsten dreieinhalb Jahre Realität werden zu lassen. Möglich machen das einige der neuesten Forschungsergebnisse, die im nun gestarteten Projekt zusammengeführt werden.

Selbst hochkomplexe Siliziumchips können inzwischen sehr dünn, nämlich mit einer Stärke von wenigen Mikrometern hergestellt und in dünne Kunststofffolien eingebettet werden, Antennen, wieder aufladbare Akkus und Batterien können sogar direkt auf Folien gedruckt werden. Fortschritte bei der organischen Elektronik erlauben es ebenfalls, erste Elektronikschaltungen auf Folien mittels Druckverfahren herzustellen.

Im Forschungsprojekt KoSiF, das Kürzel steht für „Komplexe Systeme in Folie“, soll die Basis und die notwendigen Technologien für zusätzliche Funktionalität erforscht, bewertet und technologisch aufeinander abgestimmt werden, die für die Herstellung zukünftiger SiF-Produkte notwendig sind. Dies wird getrieben durch zwei Demonstratoren, die von den Industriepartnern definiert und koordiniert werden. Ein für den Bereich Automatisierungs- und Produktionstechnik und sichere Mensch-Maschine-Interaktion typisches Beispiel ist eine intelligente Türsicherung, die aufgrund der flexiblen Bauform mit geringem Platzbedarf und für den Nutzer kaum sichtbar in die Maschine integriert wird und dort manipulationssicher die Tür und deren Bewegungen überwacht.

Der zweite Demonstrator wird ein Biege- und Dehnungssensorsystem sein, das die Bewegungen eines bionischen Handlungsassistenten der Firma Festo überwacht. Dieser einem Elefantenrüssel nachempfundene Greifer, eine im Jahre 2010 mit dem deutschen Zukunftspreis ausgezeichnete Entwicklung, ist mit seinem Aufbau aus flexiblen Kunststoffelementen ideal für die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine geeignet. Beide Demonstratoren werden in der zweiten Projektphase als autonome und drahtlos kommunizierende Systeme auf flexiblen Folien realisiert und in der Anwendung erprobt.

Das Verbundprojekt KoSiF wird im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) auf der Basis des BMBF-Förderprogramms „IKT2020“ über die Laufzeit von 3,5 Jahren mit einer Summe von rund 3,8 Mio. € gefördert. Weitere rund 2,2 Mio. € steuern die Verbundpartner bei.

Im Projekt KoSiF arbeiten die Unternehmen Festo, Pilz und Würth Elektronik, die Universität Stuttgart mit den Instituten IGM, INES und INT, die Hochschule der Medien, die Hahn-Schickard-Gesellschaft mit dem Institut IMAT, das Max-Planck-Institut für Festkörperforschung mit der Gruppe Organische Elektronik und das Institut für Mikroelektronik Stuttgart zusammen.

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