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HANNOVER MESSE 2018, 23. - 27. April
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F&E-Projekt

Intelligente Schraube

Measurement of pre-tensioning forces in screw connections

CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik

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Logo Intelligente Schraube

Messestand
Thema: Thüringen Gemeinschaftsstand

Produktbeschreibung

Am CiS Forschungsinstitut werden derzeit neuartige siliziumbasierte MEMS-Sensoren zur Überprüfung sicherheitsrelevanter Schaubverbindungen entwickelt. Derartige Spezialschrauben werden z.B. im Maschinenbau, in der Fördertechnik und in Windkraftanlagen eingesetzt.
Der neue Sensor wird auf dem Schraubenkopf appliziert und misst dessen Verformung aufgrund der Schraubenvorspannkraft. Die Schraubenvorspannkraft - nicht zu verwechseln mit dem Drehmoment - wirkt zwischen Gewinde und Schraubenkopf auf die zu verbindenden Werkstücke. Sie bewirkt in allen Teilen der Schraube eine elastische Verformung. Am Schraubenkopf ist diese messtechnisch einfach zugängig, zu erfassen. Bisher konnte die Dehnung der Schraube nur über eine Längenmessung der Schraube oder über am Schraubenschaft angebrachte Dehnmessstreifen gemessen werden. Dies Lösungen sind speziell zur Bewertung einzelner Schrauben geeignet. Der vom CiS Forschungsinstitut entwickelte MEMS-Sensor besteht aus vier piezoresistiven dehnungsempfindlichen Messwiderständen, welche zu eine Wheatstoneschen Messbrücke verschaltet sind. Die aktive Fläche ohne die elektrischen Anschlüsse beträgt nur (200 x 200) µm², bei einer Dicke von 10 µm (Abb. 1). Der Sensor wird mittels Glaslot auf den Schraubenkopf gefügt. Durch eine FEM-Analyse wurde die bestgeeignete Position am Schraubenkopf lokalisiert (Abb. 2).

Gemessen werden kann die Vorspannkraft während des Anziehens der Schraube unmittelbar mit dem Schraubwerkzeug oder alternativ, z.B. bei der sicherheitstechnischen Überwachung von Schraubverbindungen, berührungslos über einen zusätzlich integrierten RFID-Transponder.
Mit der neuen Sensortechnologie kann der Anwender nicht nur die Zuverlässigkeit und Sicherheit im technischen System verbessern, sondern auch Material und Kosten sparen.

Reifegrad
In Entwicklung

Markteinführung
01.2018

Dokumentationsgrad
Sehr gut dokumentiert

Markorientierung
Nischenmarkt

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