Zustandsüberwachung durch integrierte Sensoren

Eingegossene Sensoren ermöglichen Zustandsüberwachung

In das Bauteil eingegossene Sensoren ermöglichen die Erkennung, Messung und Beurteilung mechanischer Belastungen im Bauteil wie Druck- und Zugkräfte, Verformung oder Schwingungen.

Im Aluminium-Druckguss hergestelltes Bauteil mit eingegossenem piezoresistiven DiaForce®-Sensor.
© Fraunhofer IFAM

Im Aluminium-Druckguss hergestelltes Bauteil mit eingegossenem piezoresistiven DiaForce®-Sensor.

Schematischer Aufbau des Sensorsystems zum Eingießen in Aluminium.
© Fraunhofer IFAM

Schematischer Aufbau des Sensorsystems zum Eingießen in Aluminium.

Aufgrund der fertigungstechnischen Integration während des Gießprozesses können die Sensoren direkt am Ort der Wirkung in das Bauteil eingebettet werden, um vor Überbelastung oder Schädigung des Bauteils zu warnen. Dadurch wird eine Zustandsüberwachung ermöglicht (Structural Health Monitoring), insbesondere für Sicherheitsbauteile ein entscheidender Vorteil. Das Schwingungsverhalten von Bauteilen sowie deren Akustik kann darüber hinaus durch integrierte Piezo-Aktoren aktiv beeinflusst werden (Structural Health Control).

Viele Vorteile gegenüber konventionellen Sensoren

Konventionelle Sensoren zur Überwachung des Belastungszustands von Bauteilen und ihrer Verformungen – beispielsweise Dehnungsmessstreifen (DMS) – müssen auf die Oberfläche eines Bauteils appliziert werden. Eingegossene, im Bauteil integrierte Sensoren bieten den Vorteil, dass sie nach dem Eingießprozess vor Verschmutzung, Beschädigung oder Verlust geschützt sind – sowohl für weitere mechanische Bearbeitungsprozesse am Gussteil, bei der Montage als auch im betrieblichen Einsatz. Weiterhin wird durch die gießtechnische Integration eine optimale Anbindung der Sensorelemente an die Materialstruktur möglich. Zusätzliche Bearbeitungs- sowie Fügeprozesse zur Applikation der Sensoren können entfallen.