Benutzer:InnoME GmbH/accensors
"accensors" ist ein innovativer Hersteller und Entwickler von gedruckten Foliensensoren, Aktuatoren und Emitter. accensors ist eine eigentragene Marke und gehört zu einer von drei Business Units der innoME GmbH. Die Firmensitze von accensors befinden sich im Ostwestfälischen Espelkamp, sowie in München. Die innoME GmbH ist mit ihrer Geschäfteinheit accensors innovativer Vorreiter im Bereich der Foliensensor Technologie. Hier liegt der Fokus auf gedruckte Sensoren, Aktuatoren und Emitter auf einem Foliensubstrat. Die innoME Gmbh und somit auch accensors tragen das Siegel "Innovation durch Forschung" des Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft e.V.[1]
Foliensensoren Technologie
accensors realisiert Foliensensoren, indem sie verschiedene Materialien und Elemente zusammenführen. Hierfür werden Druckprozesse, Dosierprozesse, Pick and Play, sowie weitere additive oder ablatierende Bearbeitungsprozesse genutzt.
accensors ist eine Geschäftseinheit der innoME GmbH, welche 2015 als SpinOff aus der Erwin Quarder Gruppe gegründet wurde.
Mit der Gründung wollten sich die Erwin Quarder GmbH und InnoME Geschäftsführer Eike Kottkamp fokussiert folgender Problemstellung widmen:
Wie können Sensoren einfacher, designfreier und nachhaltiger in Produkte integriert werden?
Angetrieben durch diese Vision beschäftigte sich das interdiziplinäres Team aus Ingenieuren, Chemikern, Physikern und Biologen, leidenschaftlich mit der Entwicklung und Realisierung neuer Sensorlösungen.
Ziel ist es dabei maßgeschneiderte und kundenorientierte Foliensensoren zu realisieren, sowie Kunden und Endanwender zu begeistern und wertvolle und nachhaltige Erkenntnisse durch Sensordaten zu liefern.
Der Foliensensor
Ein Foliensensor beschreibt ein elektrisches Funktionselement, welches auf einem Foliensubstrat (meistens flexibel, häufig aus Kunststoffmaterial) aufgebaut ist. Das elektrische Funktionselement wird in einem additiven Verfahren auf das Foliensubstrat aufgebaut. Ein elektrisches Funktionselement besteht mindestens aus den elektrischen Zuleitungen und dem Sensorelement oder dem Aktuatorelement oder dem Emitterelement.
Grundlage der Foliensensoren
Die Grundlage des Sensors ist das Foliensubstrat. Hier kann je nach den benötigten Eigenschaften entschieden werden, ob zum Beispiel eine Kunststofffolie aus PI, PET, PE, PU… o.ä. verwendet werden soll, oder ein Textil oder sonstiges Material.
Elektrische Schaltung der Sensoren
Der Foliensensor kann mit einem einzelnen Detektionsparameter, multiparametrisch oder auch in einem Sensorarray realisiert werden. Für die unterschiedlichen Sensoren stehen verschiedene Messverfahren zu Verfügung.
Multiparametrisch
Von einem multiparametrischen Foliensensor spricht man, wenn auf einem Foliensensor mehrere Einzel-Sensoren aufgebracht sind, welche zusammen mehrere verschiedene Parameter (Multiparameter) detektieren können.
Sensorarray
Eine weitere Möglichkeit mehrere Sensoren auf einem Foliensubstrat zu integrieren ist die Integration von Sensorarrays. Im Unterschied zum multiparametrischen Sensor, wo mehrere verschiedene Sensoren integriert werden, werden beim einem Sensorarray mehrere gleiche Sensoren aufgebracht. Die Sensorelemente können dabei in einer gleichmäßigen Matrix oder frei und ohne erkennbares Muster auf dem Foliensubtrat integriert werden. Der große Vorteil von einem Foliensensor mit Sensorarray ist die lokalere und feinere Detektion von Unterschieden der Messgröße an verschiedenen örtlichen Punkten.[2]
Multilagen
Von einem Multilagen aufbau spricht man, wenn, anders als bei Multilayer-Aufbau, mehrere Foliensubstrate übereinander aufgebaut werden. Dieses hat den Vorteil, dass mehrere Funktionen übereinander anstatt nebeneinander aufgebaut werden können.
accensors nennt als Beispiel, dass bei einer PCR (polymerase chain reaction) hohe Temperaturen zur Denaturierung benötigt werden. Dies kann durch eine Heizschicht (Heat-Emitter) auf dem ersten Folienlayer erfüllt werden. Auf einer weiteren Folienschicht werden die Fängerelektroden aufgebracht, so dass diese direkt oberhalb der Heizsicht platzierd sind, aber durch eine Folienschicht getrennt sind.
Durch einen Levelsensor (Füllstandsensor) auf dem dirtten Layer wird der Multilagen-Foliensensor komplettiert.
3D-Thermoforming
Neben den Sensorstreifen ist es accensors auch möglich (3D-Körper) Konturen zu formen. Dieses wir im thermischen Umformen, auch Thermoformen umgesetzt. Unter Temperatur und Druck wird ein Foliensubstrat in eine dreidimensionale Form transferiert. Dadurch ist es möglich die Foliensensoren direkt in eine dreidimensionale Form und Körper zu integrieren, ohne weitere Bauteile mit dem Foliensensor zu verbinden.
Embedded Fluidik
Die Foliensensoren integrieren aber nicht nur Sensoren, Aktuatoren und Emitter auf flexbilen Foliensubstrat.
Desweiteren ist es auch möglich fluidische Kanäle direkt mit dem Foliensensiren zu kombinieren. Dadurch entsteht die Möglichkeit Flüssigkeiten zu entnehmen, oder ein Medium zu dosieren.
accensors bietet zwei Möglichkeiten um diese fluidischen Kanäle zu realisieren:
- Via Laser werden die Kanäle strukturiert
- Durch einen Multilagenaufbau werden Mikrokanäle geformt
Integration der Folienensoren
Gluing & Bonding
Bei diesem Verfahren wird eine vollflächige oder partielle Verbindung zwischen dem Foliensensor und dem Bauteil hergestellt. Mittels eines Haftvermittlers wird die Adhäsion erzeugt, welcher als Festellement oder in flüssiger Form eingebracht wird.
Um eine stabile Verklebung mittels Fest-Klebstoff zu gewährleisten, wird ein entsprechender Anpressdruck benötigt.
Bei einer Verklebung mit Hilfe von Flüssig-Klebstoff kann die Aushärtung, he nach Klebersystem, mittels Temperatur, UV-Lich, oder auf Basis einer chemischen 2-Komponenten-Aktivierung umgesetzt werden
Der Vorteil dieser Integration ist, im Vergleich zum Laminieren, dass der Foliensensor auf ein dreidimensionales Bauteil aufgebracht werden kann.
Laminat
Durch das Laminieren wird eine vollflächige Verbindung zwischen der Oberfläche des Bauteils und des Foliensensors hergestellt. Die Verbindung beider Elemente wird durch einen Haftvermittler erzeugt.
Beim Vorgang des Laminierens wird zwischen Heiß- und Kalt-Laminierung differenziert.
Kalt-Laminierung
Die Kalt-Laminierung entsteht, wenn beide Elemente (Foliensensor+Bauteil), sowie der Haftvermittler durch einen definierten Druck verpresst werden. Da für diese Art der Laminierung nur Druck benötigt wird, ist dieses Verfahren relativ einfach, jedoch ist die Haftfestigkeit der beiden Elemente geringer. Desweiteren ist die Kalt-Laminierung nicht dauerhaft Wärmestabil, dies hat zur Folge, dass die Haftfestigkeit, ab einer Temperatur über 70°C, deutlich gemindert wird.
Heiß-Laminierung
Bei dem Verfahren der Heiß-Laminierung wird neben dem Druck auch Temperatur verwendet. Diese sorgt für das Schmelzen und Aktivieren des Haftvermittlers. Diese Form der Laminierung ist wesentlich Haftfester und Stabiler, obgleich der Prozess der Heiß-Laminierung umfangreicher ist, aufgrund der Temperatur zugabe, sowie eines höheren Anpressdrucks (ca.20KN)
Injection molding
Bei dem Verfahren des Vergießen oder Spritzgießen wird der Foliensensor auf, oder in, ein Kunststoffbauteil integriert. Das Vergießen geschiet in einem drucklosen Prozess (z.B. Vakuumguß). Hierbei wird der Sensor in eine Gießform eingelegt, in die anschließend flüssiges Kunststoffmaterial eingefüllt wird. Beim Spritzgießen wird das Kunststoffmaterial ebenfalls in ein Werkzeug/Gießform eingebacht, jedoch wird hier das Material mit Druck in die Form gefüllt.
Unabhängig vom Gießverfahren gibt es unterschiedliche Integrationsmöglichkeiten für den Foliensensor.
Hinterspritzen
Beim Hinterspritzen wird der Foliensensor an die Wandung der Gießform positioniert. Beim einfülllen des Kunststoffmaterials wird dadurch nur die Seite des Foliensensors getroffen, dadurch bildet die andere Seite des Foliensensor die Oberfläche des Kunststoffkörpers.
Überspritzen
Hierbei wird der Foliensensor nur partiell mit Kunststoff umschlossen. Dadurch können beispielsweise Halteelemente geschaffen werden.
Durchspritzen
In dieser Methode werden im Layout des Foliensensors bereits partielle Folienöffnungen eingebracht. Der Foliensensor wird anschließend in eine Gießform eingelegt und von einer Seite mit Kunststoff gefüllt. Durch die Öffnungen kann das Kunststoffmaterial fließen und formt eine Art "Nieten". Diese Verbindung von Kunststoff und Foliensensor ist eine form- und kraftschlüssige Verbindung.
Umspritzen
Der Foliensensor wird beim Umspritzen vollkommen in Kunststoffmaterial umschlossen. Das Umspritzen ist aber nur partiell möglich, da die Position des Foliensensors in der Gießform gehalten werden muss. Bei einer geeigneten Paarung aus Sensor- und Kunststoffmaterial kann eine Mediendichte Wanddurchführung erzielt werden. Dies dient beispielsweise der Integration in Rohren und Kanälen.
Assembling
Bei dem assemblieren oder auch montieren unterscheidet man in zwei unterschiedliche Verahren.
Beim Sandwich-Assembling ist eine kraftschlüssige Montageform, in der der Foliensensor zwischen zwei Elementen fixiert wird. Beispielsweise kann ein Sensor durch das Sandwich-Assemblin in einen Dichtungsflansch eigesetzt werden.
Bei der Ösenmontage wird eine Kraft- und formschlüssige Verbindung erzielt. Hierbei wird der Sensor so konstruiert, dass dieser Ösen am, oder auf, dem Folienmaterial abgebildet hat. Über diese Ösen wird der Foliensensor beispielsweise mittels Schrauben montiert.
Welding
Durch das Verschweißen wird eine stoffschlüssige und unlösbare Verbindung zwischen Foliensensor und Bauteil erwirkt. Die geschweißte Verbindung ist die Stabilste Verbindung, welche sich speziell für Langzeitintegration eignet.
Um eine erfolgreiche Verschweißung zu erreichen, muss der Foliensensor mit einem ausreichend großem Bereich zum verschweißen ausgestattet sein. Das verschweißen ist nur außerhalb des Sensor- und Zuleitungsbereiches möglich, da es ansonsten zu Beschädigungen führt.
Es gibt unterschiedliche Verfahren zum Verschweißen
- Ultraschallschweißen
- Laserschweißen
- Wärmeimpulsschweißen
- Konvektionsschweißen
- Wiederstandsschweißen
- Induktionsschweißen
Electrical contacts
Die elektronische Kontaktierung eines Foliensensors wird zwischen lösbar und unlösbarer Verbundung differenziert. Bei einer lösbaren Verbindung wird außerdem untergliederd, ob die Verbindung einmalig lösbar, wenige male lösbar, oder mehrfach stabil lösbar is.
Die Foliensensoren können mittels elektronischer Stanard-Komponenten, oder auch eigenen Kontaktierungsstandards, kontaktiert werden
Forschungsprojekte
ViroSens
Zusammen mit Forscher*innen der Frauenhofer-Gesellschaft in Sulzbach und Regensbrug, sowie der Firma nanoAnalytics GmbH, arbeitet das Team der Geschäftseinheit accensors (innoME GmbH) im Projekt "ViroSens". Durch das Projekt "ViroSens", welches ein neuartiges Analyseverfahren, zur Wirksamkeitsprüfung von Impfstoffen ist, versuchen die Forschenden und ihre Industriepartner die kostengünstige und effiziente Prüfung von Impstoffen zu realisieren. Bei dieser Mehtode werden elektrochemische Sensorik Arrays und Biotechnologie kombiniert. Dieses ermöglicht erstmal eine komplett automatisierte Analyse des Infektionszustandes von Testzellen.
Anders als bei üblichen Verfahren werden durch dies Methode werden die Zellen über einen längeren Zeitraum kontinuirlich überwacht. Dadurch erhalten Forschende weitere Informationen über den zeitlichen Verlauf der Zellenreaktion, welche bisher nicht zugänglich war.
Ziel des Konsortium ist es ein Komplettsytem, einschließlich Messgerät, einer Analyse-Software , sowie der notwendigen Elektrodenarrays zu erforschen und umzusetzen.
Das Projekt "ViroSens" wir durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in der Förderrichtline KMUinnovativ mit einer Gesamtsumme von rund 2 Mio € gefördert.[3]
Der Ursprung von accensors
innoME GmbH
Die innoME wurde gegründet um neuartige sensorbasierte Produkte zu entwickeln und eine kontinuierliche Marktverfügbarkeit zu schaffen. Sie sieht sich als Pionier in der Entwicklung von innovativen Sensoren, samt Integration in Produkte und Verantwortung der Serienproduktion.[4]
Weitere Geschäftseinheiten der innoME GmbH sind PHABIOC, welche innovative Analyseprodukte im Bereich der pharmazeutischen Industrie anbietet, und zenCELL, welche intelligente Produkte im Bereich Labor anbietet.
Die innoME wurde gegründet um neuartige sensorbasierte Produkte zu entwickeln und eine kontinuierliche Marktverfügbarkeit zu schaffen. Sie sieht sich als Pionier in der Entwicklung von innovativen Sensoren, samt Integration in Produkte und Verantwortung der Serienproduktion.[5]
Erwin Quarder Gruppe
Die Erwin Quarder Group entwickelt und produziert weltweit Kunststoff-Hybridbauteile für Automotivanwendungen. Kernkompetenz ist die Produktentwicklung, die Spritzguss-Werkzeugtechnik, der Aufbau der Produktionsautomation und abschließend die qualitativ hochwertige Produktion von Kunststoff-Hybridbauteilen.
- ↑ Ihr Partner für Sensorbasierte Produkte. Abgerufen am 28. September 2020 (deutsch).
- ↑ Eike Kottkamp: Foliensensor Technologie. Abgerufen am 25. August 2020.
- ↑ Fraunhofer IBMT: Neues Verfahren für den Kampf gegen Viren. Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT, 17. Juli 2019, abgerufen am 26. August 2020.
- ↑ Eike Kottkamp: Ihr Partner für Sensorbasierte Produkte. Abgerufen am 25. August 2020.
- ↑ Eike Kottkamp: Über accensors. Abgerufen am 25. August 2020.
