Wo immer Roboter und Automaten wirken, sind Sensoren beteiligt.

Wo immer Roboter und Automaten wirken, sind Sensoren beteiligt.NataliaHora/Fotolia

Seit vielen Jahren erleben wir die rasante Entwicklung des technischen Fortschritts, die nicht zuletzt auf innovativer Nutzung von Sensoren und Messtechnik basiert. Wo immer Roboter und Automaten wirken, sind Sensoren beteiligt. Fertigungsprozesse in Fabriken und Anlagen werden ebenso von ihnen überwacht, wie Erntegeräte in der Landwirtschaft, Assistenzsysteme in Autos und Flugzeugen oder Wasch- und Spülmaschinen. Die zunehmend automatisierte Welt setzt höchste Qualitätsansprüche an neue, smarte Sensoren und Messtechnik, die längst als Schlüsseltechnologien des technischen Fortschritts gelten.

Sensorik und Messtechnik: Heute, morgen und übermorgen

Technische Herausforderungen benötigen immer wieder neugedachte Lösungsansätze, die durch eine kontinuierliche Weiterentwicklung von Sensoren und Messtechnik heute, morgen und übermorgen befördert werden.

Wo immer Roboter und Automaten wirken, sind Sensoren beteiligt.

Wo immer Roboter und Automaten wirken, sind Sensoren beteiligt.NataliaHora/Fotolia

Der AMA Verband für Sensorik und Messtechnik e.V. (AMA) verbindet und vernetzt seit mehr als 30 Jahren alle am Prozess Beteiligten aus Industrie, Forschung und Wissenschaft. AMA bündelt die Kompetenzen seiner rund 480 Mitgliedsunternehmen und -institute, beobachtet den Markt und erkennt Trends und Entwicklungen, die der Verband in einer Trendstudie veröffentlichte.

Komplexe Prozesse wirtschaftlich automatisieren

Insbesondere in der Industrie und in der zunehmenden Vernetzung spielen ‚smarte‘ Sensorsysteme, die neben der eigentlichen Messgrößenerfassung auch die Signalaufbereitung und Signalverarbeitung in einem Gehäuse vereinigen, eine immer wichtigere Rolle. Die Zukunft wird komplexer und komplexe Prozesse werden durch lernfähige, automatische und rückgekoppelte Systeme wirtschaftlich automatisiert. Dadurch werden wechselnde Losgrößen rentabel und der Umgang mit Energie und Rohstoffen wird durch smarte Sensoren verbessert. Die Anforderungen aus den Anwendungen spiegeln sich deutlich in den Trends der Sensorik und Messtechnik wider.

Sensoren führen heute Selbstüberwachungen durch und enthalten eigene Kommunikationsschnittstellen. Durch eine stetig steigende Leistungsfähigkeit erreicht man eine schnellere Signalverarbeitung bei geringem Rauschen, höhere Auflösung, verringerten Energieverbrauch, höhere, zulässige Umgebungstemperaturen und kompaktere Maße. Je mehr Intelligenz in den Sensor in Form von anspruchsvollen Signalverarbeitungsalgorithmen integriert wird, desto mehr Möglichkeiten der Selbstüberwachung und der Rekonfiguration ergeben sich.

In automatisierten Prozessen nimmt der Einsatz faseroptischer Sensoren zu, da sie hohe Widerstandsfähigkeit gegen extreme Umwelteinflüsse aufweisen und durch eine niedrige Faserdämpfung Messungen über große Entfernungen ermöglichen. Zudem können Netzwerke gebildet werden, so dass ein faseroptisches Sensorsystem eine gemeinsame Datenleitung benutzt, um mit der zentralen Datenerfassung zu kommunizieren. Durch deren innovative Weiterentwicklung ergeben sich immer neue Anwendungsfelder in immer weiteren Anwendungsebereichen.

Trendstudie

Die AMA Trendstudie, die der AMA Wissenschaftsrat federführend erstellt, weist dabei auch eine zunehmende Miniaturisierung aus, die insbesondere die Entwicklung medizintechnischer Instrumente vorantreibt. Der Vorteil liegt auf der Hand: Es wird weniger Probenmaterial benötigt, der Energiebedarf verringert sich und implantierbare Mikrosysteme unterstützen bei der Diagnostik, der Therapie und der Rehabilitation.

Die Kopplung von physikalischen, chemischen und biologischen Sensoren auf einem Sensorelement erweitert die Einsatzmöglichkeiten in der Medizin- und der Verfahrenstechnik. Lab on a Chip Technologien, sogenannte Hosentaschenlabore, ermöglichen in der medizinischen Diagnostik, der Biotechnologie und der Verfahrenstechnik vielfältige, einfache und zunehmend auch Real-time-Analysen.

Deutlich erkennbar ist in der Sensorik eine Nutzung hochintegrierter Bauelemente für echtzeitfähige Signalverarbeitung, der zunehmende Einsatz von energieautarken und drahtlos kommunizierenden Sensoren.

Sensorik und Messtechnik als Wachstumsbranche

Ob Automobilbranche, Unterhaltungselektronik, Consumer Industrie, Sicherheitstechnologie, Maschinen- und Anlagenbau oder die Industrie 4.0: Kaum ein industrieller Bereich, in dem Sensoren und Messtechnik nicht elektronisch prüfen, überwachen und automatisieren.

Der AMA Verband geht derzeit von einem Branchenumfang von zirka 2300 Firmen in Deutschland aus. Vom Hersteller zum Wiederverkäufer, vom Ingenieurbüro bis hin zu spezialisierten Dienstleistern und Instituten, die in der Sensorik und Messtechnik aktiv sind. Diese Unternehmen und Institute beschäftigen gut 250.000 meist hochqualifizierte Mitarbeiter und erwirtschaften rund 35 Milliarden Euro im Jahr.

Sensorsysteme aus deutscher Produktion werden zu 40 % direkt exportiert. Fügt man den indirekten Export hinzu (Maschinen, Anlagen und Produkte mit Sensorsystemen), dann liegt die tatsächliche Exportquote deutscher Messsysteme bei bis zu 70 %.

Der AMA Verband befragt seine Mitglieder regelmäßig zur wirtschaftlichen Entwicklung. Das Jahresergebnis 2013 wies ein Umsatzwachstum von 3 % aus. Damit stehen Sensorik und Messtechnik deutlich besser da, als beispielsweise das verarbeitende Gewerbe. Das musste, laut Statistischem Bundesamt, einen Rückgang des Umsatzvolumens von 0,2 % im Jahr 2013 verkraften. Für das laufende Geschäftsjahr prognostizieren die AMA Mitglieder ein Umsatzwachstum von 7 %.

Die Exportquote stabilisierte sich im Jahr 2013 mit 40 % auf Vorjahresniveau. Exporte ins europäische Ausland lagen bei 25 % und die Exportquote ins nicht europäische Ausland bei 17 %. Als besonders vorbildlich präsentiert sich die Sensorik und Messtechnik in der Forschung und Entwicklung. Die überwiegend mittelständischen Unternehmen investieren 10 % des Umsatzes in Forschungs- und Entwicklungsprojekte.

Die zunehmend automatisierte Welt setzt höchste Qualitätsansprüche an neue, smarte Sensoren und Messtechnik.

Die zunehmend automatisierte Welt setzt höchste Qualitätsansprüche an neue, smarte Sensoren und Messtechnik.Industrieblick/Fotolia

Fachmesse lädt zum Innovationsdialog

Innovative Lösungsansätze aus der Sensorik und Messtechnik kennenlernen, sich auf den neuesten Stand des technisch Möglichen bringen und in den direkten Dialog mit verschiedenen Anbietern treten. Dazu lädt die verbandseigene Fachmesse Sensor+Test vom 3. bis 5. Juni in Nürnberg ein.

Mit über 560 Ausstellern aus dem In- und Ausland hat sich der technologische Wirkungsgrad dieser Fachmesse in den letzten Jahren bis weit in den Bereich der Mess- und Testsysteme entwickelt. Durch die steigende Nachfrage nach Systemlösungen für die Fertigungsindustrie verändern sich auch die Angebote der Messeaussteller auf der Sensor+Test. Stellten früher eher die reinen Anbieter elektronischer Bauteile aus, so beraten heute erfahrene Entwickler über innovative Lösungsansätze sensorischer und messtechnischer Herausforderungen.

Sonderthema 2014: Sicherheit

In diesem Jahr widmet sich Sensor+Test besonders intensiv dem Thema Sicherheit. Je automatisierter technische Abläufe und Fertigungsprozesse werden, desto wichtiger wird die kontinuierliche Gewährleistung der Sicherheit. Sensoren und Messtechnik leisten hierzu einen unverzichtbaren Beitrag. Ob Sensoren präzise und wartungsarm die Luftgüte detektieren, Gase auf Anreicherungen von toxischen oder brennbaren Bestandteilen überprüfen, Klimaanlagen steuern, Condition Monitoring Systeme ganze Strukturen wie Windkraftanlagen überwachen und bei Störungen per SMS Alarm geben oder faseroptische Sensoren die Wechsellastbeständigkeit von Flugzeugkomponenten nachweisen: Das Feld der sicherheitsrelevanten Anwendungen ist weit.

Die Sensor+Test 2014 bietet den vielfältigen innovativen Lösungen rund um das Thema Sicherheit ein besonderes Forum. Ein spezieller Rundgang zu den teilnehmenden Ausstellern bietet einen effizienten Überblick über neue Produkte und Leistungen in diesem Bereich. Zusätzlich steht das Vortragsforum in Halle 12 am 3. Juni 2014 ebenfalls unter dem Motto „Sicherheit“ – inklusive einer sich anschließenden Podiumsdiskussion.

Die Zukunft mitgestalten

Die Anforderungen im Maschinen- und Anlagenbau, in der Automobilindustrie, in der Robotik oder in der Unterhaltungs- und Konsumgüterindustrie treiben auch die Entwicklung der Sensorik und Messtechnik immer weiter voran.

Merkmale wie Präzision, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit definieren zunehmend die Wertigkeit von Prozessen und Produkten. Merkmale, die nicht zuletzt stark von einer verfügbaren Sensorik und Messtechnik mitbestimmt werden. Die Herstellung modernster Produkte, die Verwendung neuartiger Materialien und die Anwendung innovativer Verfahren benötigen innovative Lösungsansätze aus der Sensorik und Messtechnik. Mit diesen Aussichten blickt die Branche zuversichtlich in eine spannende Zukunft.