Ausgangslage

Die zunehmende Digitalisierung im Maschinenbau erfordert neuartige Konzepte zur Erfassung und Verarbeitung von Prozessdaten. Sensorintegrierende Maschinenelemente bieten eine Möglichkeit zur In-situ-Erfassung technischer Zustände und tragen zur Umsetzung cyber-physischer Systeme bei. Dabei ist nicht nur das Sensorprinzip entscheidend, sondern auch die zusätzlichen Funktionen wie Signalwandlung, -aufbereitung, -übertragung und Energieversorgung. Bislang fehlen jedoch ganzheitliche methodische Ansätze zur Entwicklung hochintegrierter Sensormodule, welche diese Teilfunktionen systematisch berücksichtigen. Es wird daher ein methodischer Rahmen zur Konzeption sensorischer Module für Maschinenelemente erforscht, der auf Erkenntnissen aus Maschinenbau, Elektrotechnik und Informationstechnik basiert.

Projektziele

Ziel des durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekts ist die Entwicklung einer methodischen Unterstützung zur ganzheitlichen Konzeption sensorischer Module für Maschinenelemente. Ganzheitlich bezeichnet in diesem Zusammenhang gleichermaßen die Betrachtung aller Teilfunktionen wie auch aller Lebenslaufphasen. Im Fokus stehen die Auswahl von Lösungsprinzipien für die einzelnen Teilfunktionen sowie deren Integration und Bewertung der Gesamtkombinationen unter Berücksichtigung robuster Betriebsstrategien und minimaler Energieanforderungen. Durch den Austausch mit Projekten des SPP 2305 und die Analyse ihrer Vorgehensweisen soll der theoretische Ansatz zur methodischen Unterstützung der Konzeption sensorintegrierender Maschinenelemente und damit zur Beschleunigung der Digitalisierung beitragen.

Vorgehensweise

Die Projektbearbeitung gliedert sich in fünf aufeinander aufbauende Arbeitspakete. Zunächst werden im Rahmen der Analyse die verschiedenen Teilfunktionen des zu entwickelnden Systems identifiziert und untersucht. Für jede dieser Teilfunktionen erfolgt eine Modellierung und Systematisierung möglicher Lösungsprinzipien. Ziel ist es, eine strukturierte und umfassende Übersicht zu schaffen, die als Grundlage für die spätere Kombination geeigneter Module dient. Darauf aufbauend wird ein methodisches Rahmenwerk zur Integration und Auswahl geeigneter Prinzipien entwickelt. Dabei werden sowohl funktionale als auch physikalische Abhängigkeiten zwischen den Teilfunktionen berücksichtigt. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der Systemrobustheit. Hierzu werden relevante Störeinflüsse identifiziert und hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Sensormodule und deren Teilfunktionen quantitativ bewer