Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR
Produktionsprozesse stets im Blick
Unternehmen haben ein großes Interesse, ihre Produktionsprozesse zu überwachen. Radarsensoren können nicht nur unter schwierigen Umweltbedingungen messen, in denen etwa die Sicht eingeschränkt ist, sondern auch durch dielektrische Materialien hindurchschauen und dort Fehler aufspüren.
Zerstörungsfreie Prüfung für Lebensmittel, Kunst- und Verbundstoffe
Einen Blick in Objekte zu werfen, ohne diese zu zerstören: Dies ermöglicht Radar, zumindest bei dielektrischen Materialien. So können z. B. in der Lebensmittelprüfung Fremdstoffe im Produkt aufgespürt werden. Vielversprechend ist Radar zudem bei der zerstörungsfreien Prüfung von additiv gefertigten Komponenten, also Kunststoffteilen aus dem 3D-Drucker.
Auch während der Lebensspanne eines Produkts bieten Prüfungen mittels Radar Vorteile. Etwa bei Verbundwerkstoffen, wie die Blätter von Windanlagen. Dazu erarbeitet das FHR unter anderem im über die EFRE Leitmarkt-Agentur NRW geförderten Projekt FiberRadar Bildgebungsalgorithmen für hochauflösende Millimeterwellen-Radarscans bei 60 GHz zum Monitoring von Glasfaseranlagen bei der Faserverbundherstellung. Mit der Breitband-Radartechnologie des FHR bei 80 und 220 GHz wurden hier bereits vielversprechende Resultate erreicht. Die voll-integrierte SiGe-Chiplösung des FHR bei 220 GHz erzielt eine bislang unerreichte Bildauflösung, sodass Faserlagen und Materialdefekte klar sichtbar werden. Für größere Durchdringungstiefen sollen mehrere Frequenzbänder fusioniert werden.
Produktionsprozesse bei Metallen prüfen
Ein interessanter Anwendungsbereich von Radarsystemen sind Walzwerke in der Stahlindustrie. Generell gilt: Je früher Defekte erkannt werden, desto günstiger lassen sie sich beheben. Hat eine Autotür eine Delle, lässt sie sich anfangs leicht aussortieren. Jeder weitere Produktionsschritt kostet jedoch bares Geld. Oft werden Bleche für Autotüren noch über Sichtkontrolle auf Defekte überprüft. Mit einem Millimeterwellensensor lassen sich auch kleinste Kratzer zuverlässig detektieren. Langfristig ließe sich auf diese Weise sogar eine 100-Prozent-Kontrolle realisieren.
Zukunftstrends Smart Factory und additive Fertigung
In der Smart Factory sollen sowohl die Zulieferung von Bauteilen als auch die Produktion intelligent und autonom verlaufen. Autonomie fängt aber mit den Sensoren an: Hier bietet das Geschäftsfeld Produktion die nötige Kompetenz. Auch bei sicherheitskritischen Aspekten wie der Maschinenabsicherung können individuelle Lösungen entwickelt werden.
Mit der Fertigung von Bauteilen im 3D-Drucker lassen sich z. B. Antennen drucken oder Bauteilkonzepte realisieren, die so vorher nicht herstellbar waren. Gemeinsam mit der Hochfrequenztechnik eröffnen sich neue Anwendungsfelder: So könnten die Antennen etwa direkt in funktionale Bauteile der Produktionsmaschine integriert werden, indem das Bauteil dort, wo es von der Radarwelle durchdrungen wird, wie eine Antenne funktioniert.