Forschungsthemen und -technologien im Verbundprojekt

Hall Magnetfeldsensoren
Magnetfeldsensoren, insbesondere Sensoren nach dem Prinzip des Hall-Effekts werden heute auf ähnliche Weise wie CMOS-Mikrochips hergestellt. Das legt den Schluss nahe, dass Hall-Sensoren ebenso wie Mikrochips in ultradünner Bauweise realisiert werden könnten, um sie in dünnen flexiblen Foliensystemen einsetzen zu können. Das Verhalten von dünnen Magnetfeldsensoren, wenn sie im Betrieb verformt werden, soll ebenfalls untersucht werden.
ASIC Ultradünne ASICs
Anwendungsspezifische integrierte ICs (ASICs) müssen für die Verwendung in dünnen flexiblen Foliensystemen auf die minimal notwendige Dicke reduziert werden. Dabei stehen zwei Wege zur Verfügung: Rückdünnen durch nachträgliches Abtragen der Chip-Rückseite oder Anwendung des ChipFilm™-Verfahrens zur Herstellung prozessfähiger ultradünner Si-Membranen über porösem Silizium. Im Projekt steht die nachträgliche Bearbeitung fertig prozessierter Mikrochips verschiedener Hersteller im Mittelpunkt.
Security Security-Chips
Die erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0 erfordert ausgefeilte Sicherheitskonzepte, da die breite Anwendung intelligenter und drahtlos vernetzter Komponenten zwangsläufig zu einer Vervielfachung der Angriffsflächen (Hacker, Industriespionage) führt. Im Projekt wird deshalb untersucht, wie bestehende Sicherheitskomponenten angepasst werden müssen, um den Anforderungen für Industrie 4.0 zu genügen.
WLAN Wireless Interface
In Industrie 4.0 spielt die drahtlose Datenübertragung eine zentrale Rolle. Dabei muss berücksichtigt werden, dass Drahtlosübertragung energiehungrig ist, und die verfügbaren Bandbreiten begrenzt sind und die Übertragungsstrecken gestört werden können. Das erfordert robuste Übetragungsverfahren sowie eine intelligente Auswahl der verfügbaren Kanäle und eine Reduktion der Datenmenge z.B. durch intelligente Sensorkomponenten.
mems MEMS-Sensorik
Mikromechanische Sensoren erkennen z.B. Bewegungen, Drehungen und Erschütterungen. Im Projekt soll ähnlich wie bei den Magnetsensoren die Integrierbarkeit von MEMS-Sensoren in Foliensystemen untersucht werden. Anspruchsvoll ist die Untersuchung gedünnter MEMS und deren Verhalten z.B. unter Biegestress.
Energy Energy-Harvesting
Im Projekt spielt Magnetismus eine wichtige Rolle: pneumatische Stellglieder sind häufig bereits mit Permanentmagneten ausgestattet, um mit Hilfe induktiver Näherungsschalter beispielsweise die Endlage eines Stellglieds zu erkennen. Es soll untersucht werden, in wie weit sich diese im Betrieb bewegenden Magneten zur Energiegewinnung mittels Induktionsspulen in Folienleitertechnik nutzen lassen, um intelligente Foliensensoren damit zu betreiben.
Data Sensorfusion und Datenmanagement
Ein im Idealfall autarkes drahtloses Sensorsystem muss mit sehr wenig Energie auskommen und aus diesem Grund sehr sparsam bei der drahtlosen Datenübertragung sein. Im Projekt wird untersucht, wie Rohdaten der Sensoren z.B. anhand von hinterlegten Referenzdaten im intelligenten Foliensystem bewertet werden können, um beispielsweise nur kritische Veränderungen drahtlos zu übertragen, nicht jedoch alle Rohdaten.
Integration Integrationstechnologie
Es ist naheliegend, dass zumindest derzeit noch ein intelligentes drahtloses Foliensensorsystem aus mehr als einer Komponente besteht. Das bedeutet, es müssen Wege gefunden werden, verschiedene Komponenten (z.B. Sensor-Chip, Prozessor-Chip, Security-Chip, Folien-Akku, Antennen) in ein Foliensystem einzubetten, das im Betrieb zuverlässig ist und sich später rationell produzieren lässt.
Battery Ultradünne Energiespeicher
Ultradünne Energiespeicher folgen dem Formfaktor der S3-Labels und erhöhen die Integrierbarkeit der Foliensysteme im Industrie 4.0 Umfeld. Das Energiespeichersystem dient der Pufferung für Leistungsspitzen und als Speicher für die Energiegewinnung aus dem Energy-Harvesting System.