Sensorik für Industrie 4.0 Anwendungen

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1 Sensorik für Industrie 4.0 Anwendungen Prof. Christoph Kutter Fraunhofer EMFT Universität der Bundeswehr München

2 Gefördert durch:

3 Inhalt Sensor Trends / MEMS Trends Herausforderungen an Sensorik für Industrie 4.0 Beispiele für Sensorik für Industrie 4.0 Zusammenfassung

4 Ericsson Vision

5 The Trillion Sensor Vision Eine Trillionen Source: Dr. Janusz Bryzek, Chair, TSensors Summit, Vice President, MEMS and Sensing Solutions, Fairchild Semiconductor

6

7 Miniaturisierung Strukturgrößen von <28nm : Rechenpower ohne Ende Ultra Low Power Technologies Transistorkosten < 1 nano

8

9 Miniaturisierung Vernetz- Wireline 100 Gbit/sec Wireless 1 Gbit/sec : Highspeed Internet everywhere Robuste Wireless Algorithmen Energieoptimierte Übertragungen

10 Miniaturisierung Sicherheit Starke Kryptoalgorithmen Symmetrische Algorithmen - Speed Asymmetrische Algorithmen - Sicherheit HW und SW Lösungen verfügbar

11 Miniaturisierung Vernetzung Sicherheit 2015

12

13 Die Welt ändert sich 9 DOF XYZ - Acceleration XYZ - Gyro XYZ - Magnetfeld Quelle: Bosch Sensrtec;

14

15 Source:http://www.geschaeftsbericht.dzbank.de/2012/gb/magazin/de/images/erfolgsmodell/intro_zitat _1.png

16 Internet of Things - Internet der Dinge Big Data

17 Internet of Things - Internet der Dinge Big Data Erdbeben in Nappa Valley Am 24. August 2014 um 3:15

18 Internet of Things - Internet der Dinge Big Data Source: Jawbone Blog

19 Internet of Things - Internet der Dinge Big Data Sensor Knoten

20 Internet of Things - Internet der Dinge Cloud Big Data Sensor Knoten

21 Internet of Things - Internet der Dinge Cloud Big Data Private Network Sensor Knoten

22 Internet of Things - Internet der Dinge Cloud Big Data Core Network Private Network Sensor Knoten

23 Internet of Things - Internet der Dinge Cloud Big Data Core Network Private Network Industrie 4.0 Smart City Smart Grid Smart Home Sensor Knoten Automotive Intelligente Sensorik Gebäude Landwirtschaft Energie Effizienz Sicherheit Gesundheit

24 Internet of Things - Internet der Dinge Cloud Core Network Big Data Die Münchner Fraunhofer Institute: Fraunhofer AISEC Private Network Sensor Knoten Industrie 4.0 Smart City Smart Grid Automotive Intelligente Sensorik Gebäude Sicherheit Landwirtschaft Energie Effizienz Fraunhofer ESK Smart Home Fraunhofer EMFT Gesundheit

25 Inhalt Sensor Trends / MEMS Trends Herausforderungen an Sensorik für Industrie 4.0 Beispiele für Sensorik für Industrie 4.0 Zusammenfassung

26 Anforderungen an Industrie 4.0 Sensorik Nutzen, Algorithmen System Kosten Standards, Protokolle Robustheit Sicherheit

27 Inhalt Sensor Trends / MEMS Trends Herausforderungen an Sensorik für Industrie 4.0 Beispiele für Sensorik für Industrie 4.0 Zusammenfassung

28 Beispiele aus der Fraunhofer EMFT Luft-Öl Schmierung X-ray Monitoring Condition Monitoring

29 Beispiele aus der Fraunhofer EMFT Luft-Öl Schmierung X-ray Monitoring Condition Monitoring

30

31 Luft-Öl Schmierung Mikropumpe Piezo-Aktor Wafer-Stapel Einlass Auslass

32 Luft-Öl Schmierung Dosierüberwachung Kapazitive Time of Flight Messung der Ölpakete Zwei Mikropumpen

33 Luft-Öl Schmierung Dosierüberwachung Extrem fein einstellbare Ölflussrate

34

35

36 Luft-Öl Schmierung Geringer Ölverbrauch Geringere Leistungsaufnahme Höhere Lebensdauer Kugellager Größere Ausfallsicherheit Kontinuierliches Monitoring Geringere Gesamtkosten

37 Luft-Öl Schmierung Geringer Ölverbrauch Geringere Leistungsaufnahme Höhere Lebensdauer Kugellager Größere Ausfallsicherheit Kontinuierliches Monitoring Geringere Gesamtkosten

38 Beispiele aus der Fraunhofer EMFT Luft-Öl Schmierung X-ray Monitoring Condition Monitoring

39 Röntgensensor für Materialanalyse Silicon Drift Detector (SDD) Source: Ketek; Wikipedia

40 KETEK Röntgensensor JFET mit Silizium Drift-Detektor Mittelständler nutzt in Kooperation die Fraunhofer EMFT Reinräume für Fertigung

41 Röntgensensor mögliche Anwendungen Automatische Altglassortierung auf Förderband Aussortieren von Bleiglas Quelle:

42 Beispiele aus der Fraunhofer EMFT Luft-Öl Schmierung X-ray Monitoring Condition Monitoring

43 MEMS Mikrofon in Silizium Membrane and back plate: Poly-Si > pieces / 200mm Wafer Membrane Ø 0,5mm 1,1mm MEMS-Microphone 1,4 x 1,4 mm MST Projekt Bayern (EPCOS, BBM, Hochschule München, EMFT) Robert Wieland

44 MEMS Mikrofon in Silizium Anwendungen: Condition Monitoring mit Ultrasound Vibrationsanalyse Verteilte Sensoren Kontinuierliches Monitoring Lokale Algorithmik Vernetzung Allways on Robustheit Datenanalyse Globale Algorithmik Learning Mode Exception Handling

45 Inhalt Sensor Trends / MEMS Trends Herausforderungen an Sensorik für Industrie 4.0 Beispiele für Sensorik für Industrie 4.0 Zusammenfassung

46 Zusammenfassung Wir haben eine historisch extrem interessante Konstellation: Miniaturisierung, Vernetzung, Sicherheitstechnologien Wir müssen jetzt innovieren! Herausforderungen für Industrie 4.0 Nutzen erkennen Beispiele für Industrie 4.0 Sensorik aus der Fraunhofer EMFT

47 Danke für Ihre Aufmerksamkeit und danke an das Fraunhofer EMFT Team! A E I L R U Alberti Martin Eisele Ignaz Iberl Franz Landesberger Christof Ramm Peter Uhrmann Angelika Altmannshofer Stephan Endres Hanns-Erik Isa, Erkan Larima-Bellinghoven Pirjo Reiner Gabriele V B Engl Manfred J Leidinger Gisela Richter Martin Vidovic Suzana Bauer Christian Engl Walter Jenke, Christoph Linke Dennise Rohde Patricia Vu Chi Hung Ben-Hamdane, Lamin Engst Christian K M Roth Bernhard-Simon W Berger Elke F Kainz Albert Maurer Linus S Wackerle Martin Bock Karlheinz Faul Robert Kawala Gerhard Meixner Leonhard Schaber Ulrich Wald Christian Böckler Regina G Kibler Sebastian Merkel Karl-Reinhard Scherbaum Sabine Weber Josef Bollmann Dieter Gieser Horst Klink Gerhard N Schmidt Jennifer Weidhaas Jens Bonfert Detlef Gruber Benjamin Klumpp Armin Nebrich Lars Seidelmann Uwe Wenninger Franz Bose Indranil H Kölle, Klaus Neumayer Thomas Spöhrle Hans-Peter Wieland Robert Boudaden, Jamila Haberger Karl König Martin Neumeier Karl Stamova Dora Wille Axel Brand Simone Hacker Erwin Koeppen,Wera Nguyen Kim Stich,Matthias Willing, Ladislaus Bui Thi Heigl Martin Koppi, Eva Elternzeit O Sturm Anna Wirkner, Sandra C Heim Karin Kücher Peter Ohlander Anna T Wolf Heinrich Congar Yücel Heinrich Klaus Kühl Karl P Trupp, Sabine Würtz Gabriele D Hell Waltraud Kutter Christoph Palavesam, Nagarajan Y Dinkel Imma Hemmetzberger Dieter Paschke Christoph Yacoub-George Erwin Drath-Hjorth Elke Hengelmann Horst Phan Nuh-Tuan-Anh Drost Andreas Piechullek Bernhard 1000 Jahre Erfahrung in angewandter Forschung

48 Thank you for your attention! Questions? Prof. Dr. Christoph Kutter Leiter der Fraunhofer-Einrichtung für Modulare Festkörper-Technologien EMFT Hansastraße 27 d, München, Germany Telefon: Mobil:

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