HTWK-Wissenschaftler präsentieren intelligentes Sensornetzwerk auf Intec-Messe

Auf der diesjährigen Fertigungstechnik-Messe Intec vom 5. bis 8. Februar 2019 in Leipzig präsentieren Wissenschaftler der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) den weiterentwickelten Prototyp eines drahtlosen Messsystems, das den Zustand von Antriebskomponenten anhand ihres Schwingungsmusters diagnostiziert. Damit kann in Zukunft der Verschleiß von Fahrzeugen, Maschinen und Anlagen online überwacht werden, ohne sie aus dem Betrieb zu nehmen und aufwendig auseinanderbauen zu müssen. Die Technologie soll die Sicherheit in Maschinen- und Fuhrparks erhöhen und gleichzeitig Wartungskosten reduzieren.

Entwickelt und erprobt wurde das Messsystem seit 2017 beispielhaft für den Einsatz an Straßenbahnen. "Um den Zustand von Fahrzeugen und anderen beweglichen Anlagen dauerhaft zu überwachen, muss die Technik losgelöst vom Stromnetz funktionieren", erklärt Professor Mathias Rudolph von der HTWK Leipzig. "Die Sensoren unseres Messsystems generieren daher ihre benötigte Energie aus den Vibrationen in ihrer unmittelbaren Umgebung. Diese Energie reicht aus, um regelmäßig Messungen durchzuführen, mit anderen Sensoren zu kommunizieren und die Ergebnisse per Funk an eine Auswertungseinheit zu senden." Zur Schadensdiagnose werden die Schwingungsmessdaten effizient verdichtet und sogenannte Merkmalsdaten generiert. Das spart Energie und Speicherplatz. Die Auswertungseinheit ordnet die Merkmalsdaten einem aktuellen Maschinenzustand zu und gibt im kritischen Fall eine Handlungsempfehlung an die Person, die die Maschine führt.

Das System, das bereits vor zwei Jahren auf der Intec vorgestellt wurde, arbeitet inzwischen noch effizienter. "Die Kommunikation zwischen den Sensoren funktioniert energiesparender als bisher. Außerdem können nun Unschärfen bei der Zustandsbeurteilung in die Auswertung und damit in die Entscheidungsfindung einbezogen werden", so Rudolph.

Auf der Intec präsentieren Prof. Mathias Rudolph und seine Mitarbeiter den Prototyp des Sensornetzwerks in einem Versuchsstand, der eine Maschine simuliert. Zu finden sind die Wissenschaftler am Gemeinschaftsstand "Forschung für die Zukunft" in Halle 3, Stand B58 der Intec, der Internationalen Fachmesse für Werkzeugmaschinen, Fertigungs- und Automatisierungstechnik, vom 5. bis 8. Februar in Leipzig.

Hintergrund
Alle technischen Anlagen und Maschinen nutzen sich mit der Zeit ab. Zahlreiche Verschleißkomponenten werden daher nach festgelegten Zeiträumen getauscht - sicherheitshalber auch dann, wenn die Komponenten noch in Ordnung sind. Gleichzeitig besteht aber die Gefahr, dass ein übermäßig strapaziertes Bauteil frühzeitig ausfällt und zu einem Totalschaden führt. Zahlreiche Ingenieure auf der ganzen Welt erforschen daher aktuell, wie sich verschiedenste Maschinen und Anlagen im "Internet der Dinge" mit energieautarken Sensoren automatisch überwachen lassen. Dem Trendthema "Energy Harvesting", also Mini-Computern, die ihre Energie selbst erzeugen, wird ein Marktwachstum von jährlich bis zu 20 Prozent vorhergesagt (MarketsandMarkets 2016). An der HTWK Leipzig laufen auf diesem Gebiet verschiedene Forschungs- und Entwicklungsprojekte. Prof. Rudolph und seine Mitarbeiter forschen an der Fakultät Maschinenbau und Energietechnik am Thema der Zustandsüberwachung von Maschinen, aber auch im Bereich der Energietechnik sowie am Thema der berührungslosen optischen Messverfahren.