Je wilder der Traktor über den Feldweg rattert, desto mehr Strom liefert er seinen Sensoren - zumindest, wenn es nach den Vorstellungen der oberösterreichischen Technologieschmiede Profactor geht. Sensoren, die den Zustand von industriellen oder landwirtschaftlichen Maschinen überwachen und Prozesse steuern, sind oft einem gerüttelt Maß an Schwingungen ausgesetzt. Im Projekt "Eco Sensor" sollen diese Vibrationen durch die sogenannte Piezotechnologie dazu genützt werden, Sensoren von Kabeln und Batterien unabhängig zu machen.
"Wir verwenden Piezo-Elemente, die durch Erschütterungen mechanisch deformiert werden und dadurch elektrische Energie abgeben", erklärte Thomas Rittenschober, Leiter des Profactor-Bereichs "Smarte und Adaptive Strukturen", gegenüber der APA die Idee hinter den Energie-autarken Sensoren. Deren Aufgaben können von der Temperatur- und Abstandsmessung bis zur Überprüfung, "ob die Ladeklappe geschlossen ist", reichen.
Anwendungen seien praktisch im gesamten Maschinenbaubereich möglich, überall dort, wo Vibrationen im Spiel sind. Die Energie, die durch den Piezo-Effekt gewonnen werden kann, ist von Haus aus minimal, "typischerweise im einstelligen Milliwattbereich", so Rittenschober. Deshalb müssen die auf diese Weise betriebenen Geräte auch speziell auf sehr kleine Stromstärken hin entworfen werden.
"Destruktive Interferenz"
Piezotechnologie kann neben der Energiegewinnung auch zur Unterdrückung von Schwingungen eingesetzt werden. In Autos werden Motorvibrationen über Fenster und Karosserie-Bauteile wie den Unterboden in den Innenraum übertragen. Installiert man Piezo-Elemente als sogenannte Aktuatoren, die Signale empfangen und senden können, auf solchen dünnwandigen Elementen, dann werfen sie Schwingungen aktiv zurück und neutralisieren sie damit zum Teil.
"In der Physik heißt dieses Prinzip destruktive Interferenz", erklärt der Experte, in der Praxis habe es sich für Profactor aber als konstruktiv erwiesen: "In einem FIT-IT-Projekt, das wir bis Mitte letzten Jahres mit Magna betrieben haben, konnten wir zeigen, dass sich der Schallpegel im Innenraum um bis zu zehn Dezibel absenken lässt." Ein dritter Anwendungsbereich für Piezo-Elemente mit Aktuatoren ergibt sich in der Früherkennung von Maschinenschäden. Durch die reflektierten Signale aus dem Motor lässt sich zum Beispiel erkennen, ob eine Unwucht oder ein Kugellagerschaden vorliegt.
"Eco Sensor" ist ein bis Ende Februar 2010 laufendes Projekt im Rahmen der "FIT-IT"-Programmlinie "Embedded Systems" des Infrastrukturministeriums (BMVIT). Um die Verwertung der Technologie voranzutreiben, hat Profactor ein Konsortium gegründet, dem die Pöttinger Maschinenfabrik, Exler Elektronik und das Institut für Nachrichtentechnik/Informationstechnik der Johannes Kepler Universität Linz angehören.
von Mario Wasserfaller/APA
