Ganzheitliche Konzeptionierung von Sensormodulen für Maschinenelemente

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckhard A. Kirchner
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 506565721

Ziel des vorliegenden Antrags ist die ganzheitliche methodische Unterstützung der Konzeptionierung hoch integrierter Sensormodule. Ganzheitlich impliziert die Betrachtung von bis zu vier Teilprinzipien zusätzlich zum eigentlichen Sensorprinzip: Signalwandlung, -Aufbereitung und -Übertragung sowie Energieversorgung sowie die gleichberechtigte Betrachtung der Produktlebenslaufphasen Produktion und Nutzung des Sensormoduls. Die Einflüsse von Produktion und Nutzung wird auf die Identifikation kritischer Störgrößen beschränkt, welche die grundlegende Funktion des Sensormoduls zur Signalerfassung, -aufbereitung und -übertragung im System betreffen. Die konstruktive Umgebung des Sensormoduls im Maschinenelement ist zu analysieren und die Auswirkungen auf die Funktionsfähigkeit des Sensormoduls zu antizipieren und zu bewerten.Die Zielsetzung lässt sich in vier Forschungsfragen zerlegen, die in zugeordneten Arbeitspaketen adressiert werden. Die Erarbeitung von Modellen und Methoden der Produktentwicklung steht im Vordergrund, das spezifische Wissen zu den Teilfunktionen des Sensormoduls wird der Literatur entnommen.FF 1: Wie lassen sich die verschiedenen Lösungsprinzipien für die Teilfunktionen Wandlung, Aufbereitung und Übertragung der Sensordaten sowie zur Energieversorgung des Sensormoduls mit analogen Modellen wie für die sensorische Teilfunktion beschreiben, um deren Auswahl und Bewertung in der Synthese zu unterstützen? (AP 1 „Teilfunktionen“)FF 2: Lässt sich ein Rahmenwerk finden, um die Methoden zur Auswahl der einzelnen Lösungsprinzipien für die Teilfunktionen eines Sensormoduls in einer Methodik für die Konzeptionierung integrierbarer Sensormodule zusammenzufassen? (AP 2 „Methodik“)FF 3: Wie lässt sich die Analyse der Störeffekte in einer fachdisziplinen-übergreifenden Form methodisch unterstützen, um die Robustheit des Sensormoduls in seiner Einsatzumgebung zu steigern? (AP 3 „Robustheit“)FF 4: Welche Konzepte eignen sich, um die spezifischen Informationen und das Erfahrungswissen zu den einzelnen Teilfunktionen und ihrer Wechselwirkungen untereinander in einem Assistenzsystem dem Anwender zugänglich zu machen? (AP 4 „Assistenzkonzept“)Mit dem theoretischen Ansatz soll durch Austausch mit den Projekten des SPP 2305 „Sensorintegrierende Maschinenelemente“ eine methodische Unterstützung des Konzeptprozesses für sensorintegrierende Maschinenelemente bereitgestellt werden. Die Untersuchung rechnergestützter Werkzeuge zur Umsetzung der Erkenntnisse ist auf den Funktionsnachweis beschränkt. Das Projekt zielt auf die Konzeption des Sensormoduls, um durch inkrementelle Ergänzungen des Sensormoduls und seiner Betriebsstrategie einen funktionalen Mehrwert für die Digitalisierung zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen