20.05.2021 • Messtechnik

Hilfe bei der Entwicklung innovativer Ultraschallsensoren

Anwendungsplattform für den Einsatz von mikromechanischen Ultraschall-Wandlern.

Viele Überwachungs-, Messungs- und Charak­teri­sierungs­aufgaben in der Industrie basieren heutzutage auf klassischen Ultra­schall­sensoren. Mikro­mechanische Ultraschall-Wandler stellen dabei eine innovative und effektive Weiter­ent­wicklung dar. Die Investitions­kosten für die Entwicklung solcher MUTs sind für viele kleine und mittel­ständische Unternehmen – kurz KMU – jedoch zu hoch. Daher entwickeln drei Fraunhofer-Institute gemeinsam eine Anwendungs­plattform, welche auch solchen Unternehmen den Einsatz von MUTs ermöglicht. In einem ersten Schritt finden dazu ab Juli Workshops statt, um die gute Integrier­barkeit von MUTs in bereits bestehende Systeme aufzu­zeigen.

Abb.: Ein MEMS-Ultra­schall-Array. (Bild: Fh.-ISIT)
Abb.: Ein MEMS-Ultra­schall-Array. (Bild: Fh.-ISIT)

Ob Distanzmessung und Mikro­posi­tio­nierung, Gesten­steuerung und Kollisions­sensorik, Endoskopie und Sonographie – Ultra­schall­sensoren bilden seit Jahren die Basis in der Industrie, Medizin und Mobilität. Aktuell werden diese anwendungs­spezifischen Sensoren meist durch die KMUs selbst entwickelt und gefertigt. Der Einsatz von modernen mikro­mechanisch basierten Ultraschall-Elementen ermöglicht die Reali­sierung von hoch­kompakten Systemen, einer gesteigerten Sensitivität sowie einer effizienten Nutzung von Array­funktio­na­li­täten wie Bildgebung oder Richt­charak­teristik. Zudem können gesundheits- und umwelt­schädliche Materialien vermieden werden. Dem gegenüber stehen jedoch die zusätzlichen, meist hohen Kosten für die Entwicklung der halbleiter­basierten MUTs – eine oft unüber­windbare Hürde für viele kleine und mittlere Unternehmen. Eine Allianz von drei Fraunhofer-Instituten schafft hier Abhilfe.

„Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Silizium­technologie und dem Fraunhofer-Institut für elektronische Nanosysteme wollen wir eine MUT-Plattform aufbauen. Durch einen modularen Ansatz können wir damit schnell und effizient innovative Ultra­schall­systeme an spezifische Anwendungen anpassen und entwickeln“, erklärt Jörg Amelung vom Fraunhofer-Institut für photonische Mikrosysteme. Realisiert durch eine Förderung der Fraunhofer-Gesellschaft richtet sich das Projekt speziell an kleine und mittel­ständische Unternehmen, wodurch eine schnelle und effiziente Realisierung von innovativen und modernen Ultra­schall­lösungen auch für KMUs möglich wird. „Durch die Bündelung unserer Kompetenzen schaffen wir eine wirkungs­volle Allianz, welche nicht nur durch ihr Technologie­portfolio für einen breiten Anwendungs­bereich sorgt, sondern auch über die Infrastruktur für eine Pilot­fertigung in eigenen Reinräumen verfügt“, so Amelung weiter. „Damit wird die Lücke zwischen akademischer Forschung und industrieller Entwicklung geschlossen und den KMUs ein attraktives Gesamt­angebot auch für kleinere Stückzahlen offeriert.“

Im Rahmen des Aufbaus der MUT-Plattform sollen vorrangig drei zentrale KMU-Forschungs­felder, die Produktions­technologie, die Mensch-Maschine-Interaktion und die Medizin­technik, adressiert werden. „Wir glauben, dass die wesent­lichen Merkmale von MUTs, Miniatu­ri­sierung, verbesserte Sensitivität von Ultra­schall­elementen und Array­funktio­alität, hier einen deutlichen Mehrwert schaffen“, erklärt Fabian Lofink, Leiter des Geschäfts­felds MEMS-Anwendungen am Fraunhofer-ISIT. Um möglichen Partnern die Technologien, Module und Systeme vorzustellen, sowie die Entwicklungs­dienst­leitungen der MUT-Plattform dazulegen, werden ab Juli 2021 Workshops mit interes­sierten KMUs stattfinden. „Darauf aufbauend wollen wir interes­sierten KMU-Partnern anbieten, für ihre Produkte gemeinsam potenzielle Chancen und Anforderungs­profile für MUTs ableiten, welche dann die Grundlage für weiter­führende Machbar­keits­studien und gemeinsame Entwicklungs­projekte legen.“ Ziel sei es, eine gute Integrier­barkeit der MUTs in bereits bestehende Systeme aufzu­zeigen und diese auch für KMUs direkt einsetzbar zu machen.

Fh.-IPMS / RK

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