Klinisch getestet: Spin-offs aus der medizinischen Forschung für industrielle Prozesstechnik
Ultraschall misst Temperatur:
Als Abfallprodukt aus der medizinischen Forschung zur Tumorbehandlung durch lokal applizierte Wärme steht am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT ein innovatives Ultraschall-Messverfahren zur Verfügung, mit dem eingriffsfrei die Temperaturverteilung in inhomogenen opaken Medien bestimmt werden kann. Im Messe-Demonstrator wird exemplarisch über eine Glühlampe Wärme in einem optisch transparenten Kunststoffblock erzeugt. Die Temperaturverteilung im Block wird eingriffsfrei mit Ultraschall detektiert und als Temperaturmap dargestellt.
Ultraschall geht durch Wände: Füllstandsmessung von Flüssigkeiten und Schüttgut mittels Ultraschall
Durch Ankopplung von Ultraschall an die Wand eines geschlossenen Behälters und Reflexion der Ultraschallwelle an der Grenzfläche Flüssigkeit/Gas läßt sich eine Füllstandsmessung realisieren. Der Messe-Demonstrator des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT zeigt eine aufgeschnittene Gasflasche, die exemplarisch mit Wasser gefüllt ist. Die Ankopplung des Schalls erfolgt trocken durch einfaches Aufstellen der Flasche auf einen speziellen Fuß. Ein zigarettenschachtel-großes Ultraschallsystem bestimmt unter Berücksichtigung der Behältergeometrie über eine Laufzeitmessung den aktuellen Füllstand und ermittelt aus dem mittleren Verbrauch eine Prognose. Dieses System wurde am IBMT für einen Propangas-Anwender entwickelt.
Mit einem verwandten Messprinzip wird die Füllstandsmessung von Festkörpern, z.B. Schüttgütern demonstriert. Hierbei detektiert ein Luftschall-Transducer den Leerraum im Behälter und errechnet so die jeweilige Schütthöhe des Mediums.
Ultraschall-Durchflussmessung nutzt Partikel und Inhomogenitäten:
Die Durchflussmessung unter Anwendung von Ultraschalltechnologien ist hinreichend bekannt und eingeführt. Viele Fluide weisen jedoch Inhomogenitäten bzw. Luft- oder Partikeleinschlüsse auf, die klassische Ultraschall-Verfahren in ihrem Einsatz begrenzen. Der Messe-Demonstrator des IBMT zeigt ein Ultraschall-Verfahren, den "Speckle-Tracker", der genau diese "Störungen" physikalisch nutzt. Damit wird eine universelle Durchflussmessung, ohne bewegte Teile auch für Pasten, Abwasser, Lebensmittel und sogar Gase möglich. Das IBMT bietet hier anwendungsspezifische Einzel- oder Produktlösungen vom Verfahren über den Sensor bis zur Elektronik.
Blasen- und Fremdkörperdetektion:
Von Knochensplittern in der Wurst bis hin zu Mikroblasen in Dünnfilmen: Die Streuung von Ultraschall an Inhomogenitäten ermöglicht die Detektion und Quantifizierung von Fremdkörpern. Insbesondere in der Lebensmittelbranche ermöglicht dabei der Ultraschall eine berührungslose und kostengünstige Messtechnik. Vorgestellt wird ein Clamp-on Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische echnik IBMT zur Blasendetektion.
Sensor-Fertigungstechnik:
Am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT werden darüber hinaus in Kooperation mit den Kunden kostengünstige Fertigungstechniken für Sensoren geplant, entwickelt und erprobt. Diesbezügliche Projekte haben zur Entwicklung von Transducern geführt, die heute als Herzstück in verschiedenen Anlagen Anwendung finden. So auch im Messe-Demonstrator, an dem die Sensoren aus eigener Produktion stammen. Extreme Sensor-Umgebungen wie z.B. hohe Temperaturen, Temperatur-Schocks oder agressive Medien finden in den Entwicklungen Berücksichtigung. Anwendungsbeispiele sind: Füllstand- und Durchflussmessung in Gasen und Flüssigkeiten.
Computer-unterstützte Simulationen:
Durch den Einsatz computer-unterstützter Konstruktions- und Simulationstechniken lässt sich die komplette Entwicklung von Sensoren am Rechner durchführen. Ein Beispiel des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT ist die Entwicklung von Ultraschall-Sensoren für Strömungsmesser (Flowmeter), bei der die Auslegung und der Test des Sensors und der gesamten Messzelle am Rechner erfolgt. Dabei werden Struktur-Berechnungen, Strömungs-Simulation und die Signalauswertung in virtueller Umgebung durchgeführt. Komplizierte physikalische und technische Vorgänge lassen sich visualisieren und verstehen. Dadurch können Fehlfunktionen vermieden und eine optimale Systemauslegung umgesetzt werden. Die CATD (Computer Aided Transducer Design) genannte Vorgehensweise wird zur Zeit auf die Entwicklung magnetischer und optischer Sensoren übertragen und sie wird für die speziellen Erfordernisse der MEMS-Modellierung adaptiert.
Besuchen Sie uns auf der Hannover-Messe-Industrie 2000 in der Halle 17 Stand F14.
"Fraunhofer-Initiative Produkt und Produktion".
Ihre Ansprechpartner:
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT
Ensheimer Strasse 48
D-66386 St. Ingbert
Ultraschall-Sensorsysteme:
Dipl.-Ing. Thomas Hahn
Telefon +49(0)6894/980-213
Email: thomas.hahn@ibmt.fhg.de
Ultraschall-Anwendungstechnik:
Dr. Bernhard Kleffner
Telefon +49(0)6894/980-225
Email: bernhard.kleffner@ibmt.fhg.de
Sensor-Fertigungstechnik:
Dipl.-Ing. Thomas John
Telefon +49(0)6897/9071-11
Email: thomas.john@ibmt.fhg.de
Computer-unterstützte Simulationen:
Dipl.-Ing. Peter Weber
Telefon +49(0)6894/980-227
Email: peter.weber@ibmt.fhg.de
