Sensorik für Industrie 4.0 Anwendungen Prof. Christoph Kutter Fraunhofer EMFT Universität der Bundeswehr München © Fraunhofer Gefördert durch: © Fraunhofer Inhalt Sensor Trends / MEMS Trends Herausforderungen an Sensorik für Industrie 4.0 Beispiele für Sensorik für Industrie 4.0 Zusammenfassung © Fraunhofer Ericsson Vision © Fraunhofer The Trillion Sensor Vision Eine Trillionen Source: Dr. Janusz Bryzek, Chair, TSensors Summit, Vice President, MEMS and Sensing Solutions, Fairchild Semiconductor © Fraunhofer © Fraunhofer Miniaturisierung Strukturgrößen von <28nm : Rechenpower ohne Ende Ultra Low Power Technologies Transistorkosten < 1 nano € © Fraunhofer © Fraunhofer MiniaturiVernetzsierung ung Wireline 100 Gbit/sec – Wireless 1 Gbit/sec : Highspeed Internet everywhere Robuste Wireless Algorithmen Energieoptimierte Übertragungen © Fraunhofer MiniaturiSichersierung heit Starke Kryptoalgorithmen Symmetrische Algorithmen - Speed Asymmetrische Algorithmen - Sicherheit HW und SW Lösungen verfügbar © Fraunhofer Vernetzung Miniaturisierung Sicherheit 2015 © Fraunhofer © Fraunhofer Die Welt ändert sich … 9 DOF XYZ - Acceleration XYZ - Gyro XYZ - Magnetfeld Quelle: Bosch Sensrtec; http://aeroquad.com/attachment.php?attachmentid=7091&d=1375885270 © Fraunhofer © Fraunhofer Source:http://www.geschaeftsbericht.dzbank.de/2012/gb/magazin/de/images/erfolgsmodell/intro_zitat _1.png © Fraunhofer Internet of Things - Internet der Dinge Big Data © Fraunhofer Internet of Things - Internet der Dinge Big Data Erdbeben in Nappa Valley Am 24. August 2014 um 3:15 © Fraunhofer Internet of Things - Internet der Dinge Big Data © Fraunhofer Source: Jawbone Blog Internet of Things - Internet der Dinge Big Data Sensor Knoten © Fraunhofer Internet of Things - Internet der Dinge Cloud Sensor Knoten © Fraunhofer Big Data Internet of Things - Internet der Dinge Cloud Private Network Sensor Knoten © Fraunhofer Big Data Internet of Things - Internet der Dinge Cloud Core Network Private Network Sensor Knoten © Fraunhofer Big Data Internet of Things - Internet der Dinge Big Data Cloud Core Network Private Network Smart City Industrie 4.0 Sensor Knoten © Fraunhofer Smart Grid Smart Home Automotive Sensorik Intelligente Gebäude Sicherheit Energie Effizienz Landwirtschaft Gesundheit Internet of Things - Internet der Dinge Die Münchner Fraunhofer Institute: Big Data Cloud Core Network Fraunhofer AISEC Private Network Smart City Industrie 4.0 Sensor Knoten © Fraunhofer Automotive Sensorik Smart Grid Fraunhofer ESK Smart Home Fraunhofer EMFT Intelligente Gebäude Sicherheit Energie Effizienz Landwirtschaft Gesundheit Inhalt Sensor Trends / MEMS Trends Herausforderungen an Sensorik für Industrie 4.0 Beispiele für Sensorik für Industrie 4.0 Zusammenfassung © Fraunhofer Anforderungen an Industrie 4.0 Sensorik • Nutzen, Algorithmen • System Kosten • Standards, Protokolle • Robustheit • Sicherheit © Fraunhofer Inhalt Sensor Trends / MEMS Trends Herausforderungen an Sensorik für Industrie 4.0 Beispiele für Sensorik für Industrie 4.0 Zusammenfassung © Fraunhofer Beispiele aus der Fraunhofer EMFT X-ray Monitoring Luft-Öl Schmierung Condition Monitoring © Fraunhofer Beispiele aus der Fraunhofer EMFT X-ray Monitoring Luft-Öl Schmierung Condition Monitoring © Fraunhofer © Fraunhofer Luft-Öl Schmierung Mikropumpe Piezo-Aktor Wafer-Stapel Einlass © Fraunhofer Auslass Luft-Öl Schmierung Dosierüberwachung Kapazitive “Time of Flight” Messung der Ölpakete Zwei Mikropumpen © Fraunhofer Luft-Öl Schmierung Dosierüberwachung Extrem fein einstellbare Ölflussrate © Fraunhofer © Fraunhofer © Fraunhofer Luft-Öl Schmierung Geringer Ölverbrauch Geringere Leistungsaufnahme Höhere Lebensdauer Kugellager Größere Ausfallsicherheit Kontinuierliches Monitoring Geringere Gesamtkosten © Fraunhofer Luft-Öl Schmierung Geringer Ölverbrauch Geringere Leistungsaufnahme Höhere Lebensdauer Kugellager Größere Ausfallsicherheit Kontinuierliches Monitoring Geringere Gesamtkosten © Fraunhofer Beispiele aus der Fraunhofer EMFT X-ray Monitoring Luft-Öl Schmierung Condition Monitoring © Fraunhofer Röntgensensor für Materialanalyse Silicon Drift Detector (SDD) Source: Ketek; Wikipedia © Fraunhofer KETEK Röntgensensor JFET mit Silizium Drift-Detektor Mittelständler nutzt in Kooperation die Fraunhofer EMFT Reinräume für Fertigung © Fraunhofer Röntgensensor – mögliche Anwendungen Automatische Altglassortierung auf Förderband Aussortieren von Bleiglas Quelle: http://www.vkz.de/serien/hinter-den-kulissen/maschinen-uebernehmen-die-muelltrennung/ © Fraunhofer Beispiele aus der Fraunhofer EMFT X-ray Monitoring Luft-Öl Schmierung Condition Monitoring © Fraunhofer MEMS Mikrofon in Silizium Membrane and back plate: Poly-Si >10.000 pieces / 200mm Wafer Membrane – Ø 0,5mm – 1,1mm MEMS-Microphone 1,4 x 1,4 mm © Fraunhofer MST Projekt Bayern (EPCOS, BBM, Hochschule München, EMFT) Robert Wieland MEMS Mikrofon in Silizium Anwendungen: Condition Monitoring mit Ultrasound Vibrationsanalyse © Fraunhofer Verteilte Sensoren Kontinuierliches Monitoring Lokale Algorithmik Vernetzung Allways on Robustheit Datenanalyse Globale Algorithmik Learning Mode Exception Handling Inhalt Sensor Trends / MEMS Trends Herausforderungen an Sensorik für Industrie 4.0 Beispiele für Sensorik für Industrie 4.0 Zusammenfassung © Fraunhofer 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 © Fraunhofer 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 © Fraunhofer Thank you for your attention! Questions? Prof. Dr. Christoph Kutter Leiter der Fraunhofer-Einrichtung für Modulare Festkörper-Technologien EMFT Hansastraße 27 d, 80686 München, Germany Telefon: +49 89 54759-500 Mobil: +49 160 97838010 mailto:[email protected] http://www.emft.fraunhofer.de © Fraunhofer
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