12.07.2021

Schlaue Sensorik frisch gedruckt

Verbundprojekt untersucht manipulationssichere Sensoren zur direkten Integration in Produkte.

Elektronische Sensoren sind aus der modernen Welt nicht wegzudenken, schon gar nicht aus der Automobilwelt. Sie erhöhen die Zuverlässigkeit von Fahrzeugen, ermöglichen neue Funktionen und helfen, Kosten zu reduzieren. Dazu müssen sie sicher vor Manipulation sein – was heute nicht immer der Fall ist. Im vom Bundes­ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 2,9 Millionen Euro geförderten Projekt sensIC erforschen nun sieben Verbundpartner aus Wissenschaft und Industrie, darunter das INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken, wie Sensoren manipulations­sicher hergestellt und direkt in Produkte integriert werden können.

 

Abb.: Gedruckte Schaltung mit elektrisch leitfähiger Tinte (Bild: INM)
Abb.: Gedruckte Schaltung mit elektrisch leitfähiger Tinte (Bild: INM)

Vom Fahrzeug bis zur Industrieanlage, überall werden über Schläuche Verbindungen hergestellt. An diesen passiven Bauteilen sind häufig Sensoren angebracht, die etwa Temperatur oder Druck überwachen und dabei sicherheits­kritische Daten generieren, die nur unzureichend vor Manipulation und Hacker­angriffen geschützt sind. Wie kann die Sensor­elektronik vertrauenswürdig und dazu noch eindeutig identifizierbar gemacht werden?

Tobias Kraus, Projektverantwortlicher im INM, drückt es so aus: „Wir wollen die simplen Schläuche intelligent machen. Wir schaffen dazu eine hybride Sensorelektronik, indem wir mit besonderen Sicherheits- und Identifikations­merkmalen ausgestattete Sensoren in das Schlauchmaterial integrieren. Das geht nur mit speziellen Materialien und Verfahren, die die Verbundpartner erarbeiten und beisteuern. Das INM liefert Tinten für den Druck von Leiterbahnen und Sensoren und entwickelt die Prozesse für ihre Verarbeitung mit.“

Das in den Schlauch einzubettende Sensorsystem wird aus verschiedenen Komponenten gefertigt und dann verkapselt. Ein dünner Silizium-Chip, gedruckte Elektronik mit einem nicht klonbaren Sicherheitsmerkmal (Physical uncloneable function – PUF) und ein äußerer Manipulationsschutz mit partikelbasierter Fluoreszenz­identifikation (Tamperschutz) werden dazu additiv kombiniert. Das PUF, das vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit Materialien aus dem INM entwickelt wird, spiegelt minimale Schwankungen im Produktions­prozess. So hat jedes Bauteil einen einzigartigen digitalen Fingerabdruck, der es eindeutig identifizierbar macht und vor Fälschungen schützt.

Im Fokus des Projekts steht das Temperatur­management bei Elektrofahrzeugen. Im Batterieumfeld sollen Schläuche mit integrierten Temperatur­sensoren eingesetzt werden. Damit soll eine Manipulation der Sensoren von der Fertigung bis zur Nutzung des Fahrzeugs ausgeschlossen werden. Weitere Einsatzgebiete sind Fertigungs­prozesse in der Pharma- und Lebensmittel­industrie, bei denen höchstmögliche Sicherheit unabdingbar ist.

Das BMBF-geförderte Projekt mit einer Laufzeit von drei Jahren startete im Mai 2021. Zusätzlich zu den 2,9 Millionen Euro, die das BMBF im Rahmen­programm „Mikro­elektronik aus Deutschland – Innovations­treiber der Digitalisierung“ zur Verfügung stellt, sind die Projektpartner mit insgesamt 1,35 Millionen Euro beteiligt. Koordiniert wird das Projekt von der Continental AG. Weitere Projekt­partner sind neben dem INM – Leibniz Institut für Neue Materialien das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Cyient, Polysecure, die Hochschule Offenburg und Elmos Semiconductor.

Leibniz-INM / DE

 

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