Kraftmesstechnik in ihrer ganzen Vielfalt

Technologien

Erfahren Sie auf diesen Seiten mehr über die von uns in der Kraftmesstechnik eingesetzten Technologien. Ob Sie klassische, geklebte Dehnungsmessstreifen, Dickschicht- oder Dünnschichttechnik einsetzen möchten – Primosensor ist Ihr Partner auf allen Gebieten.

Bei der Entwicklung kundenspezifischer Kraftaufnehmer ist unser Ziel technische Anforderungen mit Preisvorgaben in Einklang zu bringen. Um im “Spannungsdreieck” von technischen Erfordernissen, benötigter Stückzahl und gewünschtem Zielpreis das Optimum zu finden, kann Primosensor neben klassischen Dehnungsmessstreifen auch auf Dickschichttechnik und Dünnfilmtechnik zurückgreifen.

Der weitaus überwiegende Teil von Kraftsensoren wird weltweit mit Dehnungsmessstreifen (DMS) in geklebter Form hergestellt.

So auch bei Primosensor. Aufgrund ihrer großen Vielfalt hinsichtlich Gestalt und technologischem Aufbau lassen sich Dehnungsmessstreifen sehr gut an viele Sensorgeometrien und -werkstoffe anpassen. Dadurch werden hervorragende Messeigenschaften hinsichtlich Genauigkeit und Kriechen erzielt, sodass bei Spitzenprodukten die Abweichung von der idealen Kennlinie in ppm (parts per million) vom Endwert angegeben wird.

Mehr dazu unter „geklebte DMS“

Für viele industrielle Anwendungen steht jedoch nicht die Genauigkeit, sondern die robuste Ausführung, die elektrische Anbindung oder schlicht und einfach der Preis im Vordergrund.

In solchen Fällen prüft Primosensor, ob nicht auch andere Technologien zur Herstellung der Kraftsensoren genutzt werden können. Die manuelle Arbeit des Klebens und Verdrahtens von DMS zur Wheatstone-Brücke kann so durch einen automatisierten Prozess ersetzt werden.

Bisher ist dies nur möglich, wenn die DMS auf einer planen Fläche angeordnet werden können. Grundsätzlich schränkt dies die Gestaltungsmöglichkeiten für den gesamten Sensor erheblich ein, aber das Einsparpotential bei den Herstellungskosten rechtfertigt dies in bestimmten Fällen.

Ein Beispiel: Die Konstruktion eines Kraftsensors als Parallellenker lässt sich auf zwei ebene Sensorelemente zurückführen, die anschließend entsprechend montiert werden. In einem Dickschichtverfahren werden die Sensorelemente kostengünstig in mittlerer Stückzahl hergestellt. Dazu werden Sie im Nutzen prozessiert und später vereinzelt. Die Dickschichtpasten werden in aufeinander folgenden Schritten Schicht für Schicht durch Schablonen aufgetragen und in Durchlauföfen eingebrannt. Die so hergestellten Sensorelemente sind sehr robust und langzeitstabil.

Erwähnenswert ist an dieser Stelle, dass die aktiven Widerstandsschichten in Dickschichttechnik mit einem K-Faktor von 8…10 hergestellt werden können – gegenüber k=2 bei handelsüblichen DMS.

Mehr dazu unter „Dickschichttechnik“

Bei Dünnfilm-Sensoren werden die dehnungsempfindlichen Materialien in Vakuum-Beschichtungsanlagen in mehreren Lagen direkt auf der metallischen Oberfläche des Sensors abgeschieden (PVD-Prozess / Sputtern) und anschließend fotolithographisch strukturiert. In der Regel wird direkt eine Wheatstone-Vollbrücke hergestellt, die in der Folge mit einer Abgleichplatine oder einem Verstärker kontaktiert wird.

Dieses High-Tech-Verfahren schöpft sein Potential erst aus, wenn man über sehr große Sensor-Stückzahlen nachdenkt, die halb- oder vollautomatisiert gefertigt werden sollen. Kleine Dünnfilm-Sensorelemente – als Plättchen oder Töpfchen ausgeführt – werden in diesen Fällen mittels Laser verschweißt. So entstehen Kraftsensoren ohne organische Stoffe (Klebung), bei denen manuelle Unzulänglichkeiten im Herstellungsprozess ausgeschlossen werden können.

Mehr dazu unter „Dünnfilmtechnik“

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