17. Mai 2023
Kraftmesstechnik in ihrer ganzen Vielfalt
Der weitaus überwiegende Teil von Kraftaufnehmern wird weltweit mit Dehnungsmesstreifen in geklebter Form hergestellt. Primosensor prüft aber immer auch die Möglichkeit, ob sich im Einzelfall die Kundenwünsche nicht besser mit Sensoren abdecken lassen, die in Dünnfilm- oder Dickschichttechnik gefertigt sind.
Die Dickschichttechnik ist in der Kraftmesstechnik nicht sehr verbreitet – zu Unrecht! Denn seit dem Stahl statt Keramik als Federkörper verwendet werden kann, lassen sich mit dieser Technologie kostengünstige, sehr widerstandsfähige und langzeitstabile Kraftsensoren herstellen. Bekannt ist die Dickschichttechnik als Herstellungsverfahren für Drucksensoren und Hybrid-Schaltungen. Primosensor beschreitet auf diesem Gebiet neue Wege und nutzt die Technologie zur Herstellung von Kraftsensoren.
Als Trägermaterial für den Dickschichtaufbau wird bei unseren Kraftaufnehmern nicht Keramik, sondern Edelstahl verwendet. Dadurch bleiben die für Kraftaufnehmer üblichen Federeigenschaften und Überlastfestigkeiten erhalten. In einem mehrstufigen Schichtprozess werden Isolations-, Widerstands- und Kontaktschichten durch Aufbringen von entsprechenden Pasten mittels Siebdrucktechnik aufgedruckt und anschließend bei ca. 850 °C gesintert. Eine Passivierungsschicht sorgt für einen sicheren Abschluss gegenüber Umwelteinflüssen.
Niederlastkraftsensoren, deren Flächenbedarf nicht allzugroß ist, lassen sich sehr kostengünstig und langzeitstabil herstellen. Die Sensoren werden im Nutzen prozessiert und anschließend vereinzelt. Mit einem Widerstand von 10 kΩ benötigt die Wheatstone-Brücke wenig Energie und macht sie dadurch für batteriebetriebene Anwendungen interessant. Ein k-Faktor von 6 – 8 ermöglicht entweder ausgesprochen überlastfeste oder aber rauscharme Aufnehmer. Durch die Integration eines Vorverstärkers auf der Sensoroberfläche wird der Kraftaufnehmer zum „Sensorhybrid“, der sich durch extrem kompakte Bauweise auszeichnet.
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