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Intelligente Schrauben funken ihren Status

Schrauben, die ihre Stabilität regelmäßig per Funk melden, machen manche Inspektion eines Bauwerks entbehrlich. Das betrifft etwa Brücken, Kräne oder Windkraftanlagen. Indem das Funkmodul selbst Energie gewinnt, entfällt sogar der Batteriewechsel.

Die intelligente Schraube des Fraunhofer Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies (CCIT) soll künftig sicherheitskritische Strukturen absichern und warnen, sobald sie sich lockert. Dazu kombinieren die Forscher Sensorik und Funktechnik auf kleinem Raum und statten ihre Systeme möglichst energieautark aus.

Es geht um eine Schraube und deren Unterlegscheibe, die mit einer piezoresistiven Dünnschicht ummantelt ist. Diese am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) entwickelte „DiaForce“-Schicht registriert die Vorspannkraft zwischen Schraube und Unterlegscheibe. Ändert sich der Druck, wenn zum Beispiel die Schraube sich löst oder bricht, dann ändert sich auch der elektrische Widerstand in der Dünnschicht.

Das integrierte Funkmodul der Schraube überträgt seine Messdaten an eine Basisstation, die die Meldungen aller Schrauben eines Objekts sammelt und weiterleitet. Das Funkprotokoll namens mioty ist am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) entwickelt worden und beruht auf LPWAN-Technik (Low Power Wide Area Network). Damit sollen bis zu 100.000 Schrauben ihre Daten selbst über ein paar Kilometer Entfernung an eine Basisstation absetzen können.

Mit der neuen Technik können nicht nur Inspektionen aller Schraub-, Flansch- oder Bolzenverbindungen entfallen. Zusätzlich entstehen kontinuierliche Festigkeitsdaten, auch zwischen Inspektionsterminen. Damit zwischendurch nicht Batteriewechsel den Nutzen schmälern, sehen die Forscher unterschiedliche Formen des Energy Harvesting vor. So haben sie intelligente Schrauben mit Solarzellen und auch mit Thermogeneratoren entwickelt. Letztere gewinnen Strom aus Temperaturschwankungen am Schraubenkopf. (agr@ct.de)

Intelligente Schrauben an Großanlagen und Bauwerken können jederzeit per Funk Auskunft über ihre Vorspannkraft geben. Ein Stabilitätsverlust fällt damit unmittelbar auf.

Bild: Fraunhofer

Pneumatischer Cobot arbeitet sanft

Der Automatisierer Festo hat auf der Hannover Messe Ende Mai einen pneumatisch angetriebenen Cobot vorgestellt – einen Industrieroboter, der für die unmittelbare Zusammenarbeit mit Menschen (Collaborative Robot) konzipiert ist. Durch neuartige Piezobieger in den Gelenkventilen entstehen leichte Cobots ohne teure Kraft-Moment-Sensorik oder das Gewicht zusätzlicher Getriebe in den Gelenken. Bei einem Wegfall der elektrischen Spannung hält der pneumatische Roboter seine Position, ohne Energieeinsatz und ohne Wärmeentwicklung, wie der Festo-Vorstandsvorsitzende Oliver Jung erläuterte. Das neue Modell, dessen Verkauf 2023 beginnen soll, werde nur 17 Kilogramm wiegen.

Mit der Technik der Controlled Pneumatics und bei der geringen Masse sei es möglich, sehr nachgiebige Cobots zu bauen, die sich beispielsweise durch Berührungen von menschlichen Kollegen leicht stoppen lassen. Auch beim Teachen, also beim manuellen Führen zu vorgegebenen Positionen für das Einlernen späterer Automationsaufgaben, soll der Cobot widerstandsärmer mitziehen als bisherige Systeme. (agr@ct.de)

Bei seinem Messebesuch konnte Bundeskanzler Olaf Scholz den geringen Widerstand beim Führen des neuen Cobots ausprobieren.

Bild: Festo

Qubits bei Raumtemperaturen

In das Pawsey Supercomputing Centre im australischen Perth haben Techniker einen Quantencomputer des deutsch-australischen Herstellers Quantum Brilliance integriert. Das Besondere: Synthetische Diamanten in diesen Quantenrechnern können Spin-Photon-Qubits in geplanten Unreinheiten im Kristallgitter erzeugen. Diese Technik funktioniert ohne Kühlung bei Raumtemperatur. Entsprechend kompakt baut das Unternehmen seine Quantencomputer in der Größe eines 19-Zoll-Rack-Moduls. Eine solche Einheit soll mit bis zu zehn Qubits rechnen können. Die Entwickler im Rechenzentrum Pawsey wollen nun Erfahrungen mit Quantencomputer-Anwendungen sammeln und testen, wie sich der Rack-Quantencomputer bei einzelnen Anwendungen im Vergleich zum bereits vorhandenen Supercomputer mit hochperformanten Grafikprozessoren schlägt. (agr@ct.de)