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Smarte Sensoren für die Holzforschung

Ein österreichisches Team forscht an smarten Sensoren, um sie in Holzverbundwerkstoffe zu integrieren. Sie sollen Information über die Materialqualität oder Verschleiß liefern.

Forscher CTR

Der gedruckte Sensor muss einiges aushalten: hohe Temperaturen, Wasser, Druck oder Säuren in der Holzproduktion. ©CTR

Vom Wald zum Hightech-Material

Im Projekt OptiSens will das Forschungsteam das Verhalten des Materials sowohl im Herstellungsprozess als auch in der Nutzung sichtbar machen. Dazu will man smarte gedruckte Sensoren entwickeln und sie in den Verbundwerkstoff Holz integrieren.

Die Smarten Sensoren sollen das Holz quasi über den gesamten Lebenszyklus begleiten, um Informationen zu liefern. Die Sensoren von OptiSens machen Holz- und Verbundwerkstoffe intelligent und können den Herstellern im Sinne von Industrie 4.0 und auch dem Nutzer Information über die Materialqualität oder Verschleiß übermitteln.

Partner aus Forschung und Industrie

Unter der Leitung der Kompetenzzentrums Holz GmbH (Wood K plus) haben sich zehn Partner aus Forschung und Industrie zu diesem Projekt zusammengetan. Die Forschungen fokussieren sich auf die drucktechnische Herstellung kostengünstiger Sensoren, die wichtige Informationen über die Temperatur, den pH-Wert und den Wechselstromwiderstand messen.

Der smarte Sensor soll dann in duroplastischen Verbundwerkstoffen integriert werden und bereits in-situ, das bedeutet während der Produktion, Informationen über das Materialverhalten liefern. “Wir wollen eine neuartige Messmethodik schaffen, die ein genaues Bild des Reaktionsverlaufs liefert. Durch die Integration der Sensoren direkt im Herstellungsprozess kann der Produktionsverlauf näher erforscht und optimiert werden.“, erläutert Uwe Müller, OptiSens-Projektleiter, Key Researcher und Teamleiter am Kompetenzzentrum Holz.

Nutzen für Hersteller und Anwender

Als Effekt sollen die smarten Sensoren helfen, die Produktionszeit zu verkürzen und die Qualität zu steigern, indem sie die Dauer des Vernetzungsgrades der Materialien kontrollieren, kann sich der Produktionsdurchsatz und die Wirtschaftlichkeit erhöhen. Auch das Endprodukt wie beispielsweise tragende Bauelemente profitiert davon: Die Materialqualität steigt und die Langzeit-Stabilität wird erhöht.

Smarte Sensoren drucken

Derzeit wird der molekulare Vernetzungsgrad eines Materials erst im Nachhinein über aufwendige zerstörende Prüfmethoden durchgeführt. Müller: „Wir brauchen spezielle Sensoren, die Produktionsbedingungen wie Temperatur und Druck überstehen, die Wasserdampf durchlassen, größenvariabel sind, Säuren aushalten und vor allem auch kostengünstig sind.“, ergänzt Müller.

Der Stand der Technik zeigt, dass für die Sensorik neue, adaptive Ansätze in Materialkombinationen und Herstellungsprozessen entwickelt werden müssen. Wichtig ist es, die Materialauswahl (leitfähige Pasten, Siebe, Druckstoffe etc.) mit dem Design und der Integration in ein Gesamtsystem abzustimmen.

Das Forschungszentrum CTR Carinthian Tech Research unterstützt bei der Entwicklung gedruckter pH-sensibler Sensoren. „Wir testen verschiedenste Materialkombinationen und prüfen deren Leistung. Dazu nutzen wir 3D-Drucktechnologien“, so Matic Krivec, CTR-Projektleiter.

Doch nicht nur die Holzwerkstoff- und Verbundstoffindustrie soll von dieser Entwicklung profitieren. Das zell- und molekularbiologische Labor am Kepler-Universitätsklinikum in Linz wird die Sensoren zur Messung der Vitalität lebender Zellen testen. Damit wären auch Anwendungen in der Biotechnologie oder im medizinischen Bereich möglich.

Projektfakten

Titel: OptiSens - Intelligentr gedruckter Sensor für in-situ-Analysen - ein Sensor für Impedanz, Temperatur und Protonen
Projektleitung: Kompetenzzentrum Holz GmbH (Wood K plus)
Laufzeit: 09/2016 – 08/2018
Partner: 10
Projektpartner:

  • CTR Carinthian Tech Research
  • Doka GmbH
  • Johannes Kepler Universität Linz, Abteilung Physik der weichen Materie
  • Kästle GmbH
  • Mondi Uncoated Fine & Kraft Paper GmbH
  • NOVOCONTROL Technologies  GmbH und Co. KG
  • Prelonic - Ingenieurbüro Eibensteiner
  • SIEDRU Druck GmbH
  • Theoretische Neurochirurgie - Kepler Universitätsklinikum Linz

Forschungsvolumen: 0,8 Mio Euro

Programm: COIN Programmlinie "Netzwerke"

Dieses Projekt wird durch das Förderprogramm COIN (Cooperation & Innovation)“Netzwerke“ co-finanziert. COIN ist eine Initiative des Bundesministeriums für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW). Vorrangiges Ziel ist die Verbesserung der Innovationsfähigkeit und -Intensität und des Innovationsoutputs österreichischer Unternehmen (insbesondere KMU).

Weitere Information

Medienrückfragen an

F&E Kommunikation: Birgit Rader-Brunner
Tel.: +43(0)664-4884 712
E-mail: birgit.rader-brunner@ctr.at

Weitere Bilder

Holzforschung Sensorik

Integriert im Verbundwerkstoff Holz kann der Sensor über den gesamten Lebenszyklus Informationen zur Temperatur, Feuchte oder dem pH-Wert liefern. ©Wood K plus/JKU

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