Haudünner Foliensensor

 

Ursprünglich für die Analyse hochfrequenter Druckschwankungen in Grenzschichtströmungen an Wiedereintrittsflugkörpern entwickelt, weisen piezoelektrische Folien inzwischen ein breites industrielles Einsatzspektrum auf.

Piezoelektrische Folien aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) sind wenige Mikrometer dünne elektromechanische Wandler, die Verformungen durch Krafteinwirkung in elektrische Energie umwandeln. Darauf beruht ihre Nutzbarkeit als Sensor. Für Windkanalversuche sind sie ideal geeignet, weil sie dünner sind als ein menschliches Haar und dadurch nicht selbst für Turbulenzen am Messort sorgen und die Messergebnisse verfälschen.

Durch die Wandlung elektrischer in mechanische Energie sind sie auch als Aktuator verwendbar. Die Folien eignen sich besonders für Anwendungen im Bereich dynamischer Kraft-, Druck-, Schwingungs- und Körperschallschwankungsmessungen.

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Transfer zur Automobilbranche

Aus dieser Technologie entstanden eine Reihe von Innovationsprojekten für den Einsatz der Piezofolien bei F&E-Vorhaben der industriellen Nehmer sowie für die Verwendung in neuartigen Produkten. Den räumlichen Randbedingungen und dem jeweiligen Lastzustand anpassbar, lassen sich wenige Quadratmillimeter große Dehnungssensoren herstellen. Diese können Dehnungen bei Frequenzen bis 300 kHz auf 0,0001 Promille genau auflösen und dennoch quasistatisch bis in den Bereich plastischer Verformungen messen. Aus diesem Grund werden die Folien in der Entwicklung von Fahrzeugen eingesetzt, wie z. B. bei Crash-Versuchen und als Sensorik zur Optimierung von Scheibenwischern. Auch erkennen sensible PVDF-Sensoren frühzeitig den Unfallverlauf und lösen im Innenraum der Situation entsprechend angepasste Schutzmaßnahmen durch Airbag und Gurtstraffer aus. Zudem ermöglichen die Piezofoliensensoren eine kontinuierliche Verfolgung der Federwege zur Realisierung einer schnellen, last- und fahrbahnabhängigen Regelung von KFZ-Federsystemen. Eine besondere Herausforderung besteht dabei in einer verschleiß- und störungsfreien Integration der Sensoren in die Luftfeder.