Presseinformation

Intelligenter Stecker bringt mehr Zuverlässigkeit für Industrie 4.0 und autonomes Fahren

22.10.2018

Die Zuverlässigkeit von Steckverbindern und elektrischen Anschlusstechnologien spielt eine zentrale Rolle in vielen Bereichen der industriellen Anwendung, z.B. im Automobil und in der Vernetzung der Produktion von morgen (Stichwort Industrie 4.0). Forschende der Fraunhofer EMFT haben zusammen mit Industriepartnern einen intelligenten Stecker entwickelt, der mittels miniaturisierter Sensorsysteme die Verbindungsqualität der Steckverbindung überwacht und so bevorstehende Ausfälle detektieren kann.

© Fraunhofer EMFT / Bernd Müller

Drahtloser intelligenter Leiterplatten Steckverbinder zur kontinuierlichen Messung von Kontakttemperatur und Strombelastung des einzelnen Kontaktes als Basisdaten für vorbeugende Wartung

Im Automobil sind elektrische Steckverbindungen für sichere Daten- und Leistungsübertragung unerläßlich. In der Vernetzung der Produktion von morgen ist die Anschlusstechnik die Hauptschnittstelle zwischen Maschinen, Steuerungen und Datenverarbeitungsanlagen. Im IoT-Zeitalter drängt sich der Gedanke schon förmlich auf, solche zentrale Knotenpunkte mit Intelligenz auszustatten: Integration intelligenter Funktionen ermöglicht wesentliche Effizienzsteigerungen beim zuverlässigen Betrieb von Anlagen sowie eine optimale Verfügbarkeit und Stabilität der Übertragung von Daten und elektrischer Leistung im Automobil, z.B. für das vollautomatisierte Fahren.

Denn selbst strenge Qualitätskontrollen und regelmäßige Inspektionen bieten keinen hundertprozentigen Schutz vor plötzlich auftretenden Defekten: So gelten etwa Degradationserscheinungen an ursprünglich als gut getesteten Verbindungen als Ausfallursache für viele Steckverbinder. Solche Ausfälle haben geringe Ankündigungszeiten und können dennoch zum Ausfall wichtiger Systeme führen. Typische Degradationsursachen an Steckern durch Alterung der Materialien sind damit eintretende Undichtigkeiten, Feuchtigkeit, Kriechströme oder Leistungseinbruch. Verschiedene Korrosions- oder Kontaminationsprozesse können eine Ausbildung von widerstandserhöhenden Schichten auf den Kontaktflächen und dadurch parasitäre Widerstände hervorrufen. All diese Phänomene sind prinzipiell elektrisch detektierbar, was es möglich macht, bevorstehende Ausfälle im Betrieb zu erkennen oder sogar vorherzusagen. Ein intelligenter Steckverbinder mit integrierten miniaturisierten elektronischen Sensorsystemen zur Erfassung des Energieverbrauchs, fehlerhafter Zustände, Temperatur usw., könnte die schleichende Degradation von Steckverbindern messbar machen und so eine Aussage über die aktuelle Güte des Steckkontaktes
ermöglichen.

Die Forschenden der Fraunhofer EMFT haben zusammen mit den Industriepartnern Erni und Finke einen Demonstrator eines solchen intelligenten Steckers entwickelt. Ein direkt in der Steckverbindung integriertes miniaturisiertes Sensorsystem erfasst die aktuelle Temperatur und den Stromfluss und überträgt die Messdaten drahtlos an ein mobiles Endgerät. Der intelligente Stecker wird auf der electronica vom 13.-16. November am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle C5 Stand 426 ausgestellt.