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Fraunhofer IPA

Näherungssensor bringt »Intelligenz« in Oberflächen

5. Juli 2017, 10:55 Uhr | Hagen Lang

Mit seiner elastischen Form lässt sich der Näherungssensor flexibel auf großen Oberflächen anbringen

Ein im kostengünstigen Druckverfahren hergestellter flexibler Näherungssensor auf Basis von Silikon und Kohlenstoffnanoröhrchen kann Objekte detektieren und ihre Position ermitteln. Die auch auf großen Flächen einsetzbare Sensorschicht entstand am Fraunhofer IPA.

»Der Näherungssensor erkennt alles, was elektrisch leitfähig ist. Sobald sich ein Objekt nähert, ändert sich das elektrische Feld«, erklärt Florian Bodny vom Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA). Das sieht man aber erst, wenn man ihn an eine Auswertungselektronik anschließt. Sobald eine Hand oder ein metallisches Objekt darüber gehalten wird, leuchtet die Lampe auf. Dabei wird nicht nur das Objekt erkannt, sondern auch sondern auch dessen Position, wenn die Fläche aus mehreren Sensorelementen besteht.

Mögliche Anwendungsfelder sind z.B. im Bereich Smart Home, etwa an Türen, die sich bei Annäherung öffnen, oder auf Lampen, die sich ein- oder ausschalten. Sicherheitsanwendungen auf zu schützenden Objekten oder Arealen, Unfallprävention durch die Integration in Arbeitskleidung oder medizinische Anwendungen in Exoskeletten sind weitere Anwendungsfelder. »Serviceroboter können zum Beispiel die Hand ausstrecken, wenn sie eine Person erkennen«, so Bodny. »Der Sensor ist ab sofort erhältlich. Wir suchen noch nach Partnern aus Industrie und Forschung, die ihn testen und weiterentwickeln wollen«, sagt der Wissenschaftler.

Der Sensor aus Silikon und CNT, beides elastisch-flexible und umweltstabile Materialien, wird in alternierenden Silikon- und CNT-Schichten im Siebdruck hergestellt. »Der Sensor lässt sich einfach anbringen, ist extrem vielseitig und kommt mit geringen Materialkosten aus«, sagt Bodny. In einer Versuchsreihe haben die IPA-Experten analysiert, welche Parameter für die Genauigkeit der Detektion entscheidend sind.

Dabei fanden sie heraus, dass die Konzentration des Aktivmaterials den größten Einfluss hat. An zweiter Stelle steht die Schichtdicke, gefolgt von der Fläche des Sensors. »Um ein Objekt auf 8 Millimeter Entfernung zu detektieren, sind beispielsweise drei Druckschichten, eine Konzentration von 1,5 Massenprozent und 36 cm² Fläche notwendig«, erläutert Bodny.