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In den letzten zehn Jahren halbierten sich die Kosten für Faserverbundwerkstoffe nahezu. Zu den Entwicklungstrends in der Sensorik zählen neben der Miniaturisierung der Systeme auch die Erhöhung des Leistungs- und Funktionsumfangs. Komplexe Cyber-Physical-Sensorsysteme können mittlerweile auch in rauen Umgebungen zuverlässig Daten generieren, diese weiterverarbeiten und verfügen über zahlreiche integrierte, zum Teil funkbasierte Konnektivitätslösungen mit geringem Energiebedarf. Dennoch: In der Praxis ist die Kombination aus Faserverbundwerkstoffen mit intelligenten Sensorsystemen bisher nur vereinzelt anzutreffen. Die beiden bayerischen Cluster Sensorik und MAI Carbon aus Augsburg greifen diese Thematik nun in ihrem gemeinsamen Projekt „Smart Composites“ seit Beginn des Jahres 2022 auf.
Komplexe Hochleistungsfaserverbundwerkstoffe bergen hohes Potenzial gerade im Bereich Leichtbau. Lassen sich zudem weitere Elemente wie Sensoren direkt integrieren, sind Bauteilüberwachung und damit zum Beispiel die Frühwarnung vor Überlastung bis hin zum Verhindern eines Totalversagens von Anlagen und Maschinen oder auch der Beschädigung von Materialien möglich. Sensoren in Bauteilen zur Zustandsanalyse wurden im Labormaßstab bereits erfolgreich erprobt, der kommerzielle Durchbruch ist jedoch nicht gelungen. Ursächlich hierfür waren bisher die hohe Komplexität von Werkstoffen bzw. die hohen Kosten für die Integration von Sensoren.
Mittlerweile macht der technologische Fortschritt daher eine sinnvolle Integration von Sensoren in Faserverbundbauteile möglich. Im neuen Cross-Cluster-Projekt „Smart Composites“ kombinieren die beiden bayerischen Cluster MAI Carbon aus Augsburg und Sensorik die Expertise aus der Welt der Materialien und Welt der Sensorik. Dies ermöglicht daher die Entwicklung neuer smarter Materialien für eine digitale und intelligente Welt. Die bayerische Wirtschaft soll von dieser Kooperation profitieren – Unternehmen und Institutionen können sich aktiv am Projekt beteiligen. Das sollte für ein Vielzahl von Branchen interessant sein, zumal Kosten reduziert und die Wettbewerbsfähigkeit der Materialien gesteigert werden können.
Smart Materials in Form von Faserverbundstoffen mit integrierter Sensorik bieten durch eine Echtzeitüberwachung des Bauteilzustands mehr Sicherheit beim Einsatz, zum Beispiel in Automotive und Luftfahrt, und eröffnen zugleich das Potenzial für neue, datenbasierte Geschäftsmodelle, zum Beispiel im Life-Cylce-Monitoring. Die mechanische, physikalische oder auch chemische Beanspruchung von Bauteilen in „real time“ sollen sensorbasierte Messmethoden künftig verbessern. Zum Einsatz kommt in diesem Zuge auch künstliche Intelligenz. Erklärtes Ziel der Zusammenarbeit der Cluster MAI Carbon aus Augsburg und Sensorik ist es, insbesondere kleine und mittelständische bayerische Unternehmen dabei zu unterstützen, Potenziale im Bereich der Produktentwicklung und des Produktionsprozesses zu erkennen und auszuschöpfen.
In den kommenden Monaten werden die Cluster neben Tiefeninterviews mit Experten auch in Fachforen den Status quo in verschiedenen Branchen interessierten Unternehmen zugänglich machen. In ihren Netzwerken bilden beide Cluster die Wertschöpfungskette vollständig ab – ein Garant dafür, die Wettbewerbsfähigkeit des Technologiestandorts Bayern und seiner Schlüsselbranchen Maschinenbau und Elektronik nachhaltig im Zuge neuer Projektverbünde, die initiiert werden sollen, zu stärken.
