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Projekt
MiMoSe II - Mikroelektronischer Modulbaukasten für Sensorintegrierende Maschinenelemente
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Eckhard A. Kirchner; Professor Dr.-Ing. Dieter Krause; Professor Dr.-Ing. Hoc Khiem Trieu
Fachliche Zuordnung
Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
Mikrosysteme
Mikrosysteme
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551485258
Die systematische Entwicklung sensorintegrierender Maschinenelemente (SiME), insbesondere unter Berücksichtigung des stark limitierten Bauraums, der Erhaltung der Primärfunktion, eines effizienten Datenmanagements und eines autarken Energiehaushalts stellt eine wesentliche Herausforderung im Bereich der mechatronischen Entwicklung dar, die aktuell methodisch nicht unterstützt wird. Das Ziel dieses Vorhabens ist es, am Beispiel von Befestigungsschrauben einen modellbasierten mikroelektronischen Modulbaukasten (MBK) zur systematischen Entwicklung von modularen Sensorsystemen (MSS) für SiME zu konzipieren. Der MBK wird anhand Sensor-integrierender Schrauben (SiSch) und weiterer SiME erprobt, um anwendungsfallspezifisch MSS aus Elektronikkomponenten für Maschinenelemente konfigurieren und vorauslegen zu können. Neben der Entwicklung der SiME wird auch deren Funktionsnachweis durch die automatisierte Ableitung geeigneter Prüfverfahren aus dem MBK heraus betrachtet. Dies wird durch die dafür notwendige Kollaboration zwischen den unterschiedlichen Projektpartnern aus den Bereichen Mechanik, (Mikro-) Elektronik, Software sowie Konstruktionsmethodik erreicht. In der zweiten Förderperiode werden zunächst Anforderungen an die Autarkiefähigkeit der SiME definiert. Darunter zählen eine drahtlose Datenübertragung, eine nicht lebensdauerbegrenzende Energieversorgung der mikroelektronischen Systeme sowie deren Updatefähigkeit. Die zusätzlichen Anforderungen, erforderliche Komponenten, Schnittstellen und Protokolle werden in den modellbasierten MBK in der Modellierungssprache SysML implementiert, um autarke MSS konfigurieren zu können. Die anwendungsfallspezifische Kombination von Modulvarianten und eine Konfiguration unterschiedlicher Lösungsalternativen für MSS in SiME soll Vorteile in der Entwicklung von SiME erlauben, z. B. durch die Identifikation von Synergiepotentialen über die verschiedenen SPP-Projekte hinweg. Die Systemkonfiguration und -vorauslegung erfolgt weiterhin nach den definierten Grundstrategien daten-, energie- und bauraumoptimiert. Zusätzlich sollen in der zweiten FP Prüfverfahren zum Funktionsnachweis identifiziert und im MBK hinterlegt werden. Basierend darauf werden neben der Konfiguration MSS auch die für dessen Funktionsnachweis erforderlichen Prüfverfahren vorgeschlagen. Dafür werden drei Integrationsstufen (IS) definiert, die jeweils lose Komponenten und Module beschreiben (IS 0), Integrierte Module, Systeme und Schnittstellen (IS I) und zuletzt MSS im Maschinenelement (IS II). Eine Konfiguration eines autarken MSS aus dem MBK heraus wird exemplarisch für eine prototypische Umsetzung in Form von Demonstratoren ausgewählt. Die prototypisch realisierten MSS-Demonstratoren werden integriert und die entstehenden SiSch werden anschließend in Tests auf ihre Autarkiefähigkeiten und sensorischen Funktionen untersucht. Die Prüfergebnisse werden in den MBK zurückgeführt, um valide (Teil-) Konfigurationen in Zukunft priorisiert nutzen zu können.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
