Berührungslos messen mit Supra-Sensoren

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Berührungslos Messen und Wiegen

Die Wägeschale mit dem Wägegut schwebt über der Tischplatte – ohne die Gefahr einer Querkontamination durch die Arbeitsoberfläche oder Werkzeuge. Bild: Festo
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Hochreine und keimfreie Prozesse sind eine zentrale Herausforderung der industriellen Produktion von morgen – insbesondere in der Lebensmittelverarbeitung, der pharmazeutischen und medizintechnischen Industrie, aber auch in der Elektronikbranche. Um die Fertigung möglichst kontaminationsfrei zu halten, sollten Arbeitsmittel und Arbeitsraum voneinander getrennt sein. Das lässt sich mit supraleiterbasierter Technologie umsetzen. Festo stellte jetzt ein Konzept für das berührungslose Wiegen und Messen vor.

Insbesondere in Reinräumen müssen Oberflächen geschlossen, gut zu reinigen und effektiv zu desinfizieren sein. Die größte Herausforderung sind hier die Arbeitsmittel: Vom Reagenzglas bis zur Destillationskolonne werden sie von außen eingebracht und können Keime einschleppen. Zudem bilden sie aufgrund ihrer Stellfläche unzugängliche Kriechspalte, die man nur schwer sauber halten kann. Durch den Einsatz von magnetfeldbasierter Schwebetechnik – zum Beispiel mit Supraleiter-Technologie – lassen sich solche Einschränkungen in Zukunft umgehen.

SupraSensor: Berührungslos Messen und Wiegen

Eine der vielfältigen Möglichkeiten zeigt das anwendungsorientierte Exponat SupraSensor, das Festo jetzt präsentierte. Es demonstriert die Funktion einer berührungslosen Waage, wie sie beispielsweise in Sicherheitswerkbänken der biologischen oder chemischen Analytik nutzbar wäre. Mit dem Konzept können verschiedene physikalische Größen über ein kraftbasiertes Messsystem erfasst werden, zum Beispiel Gewicht, Dichte, Viskosität oder Temperatur.

„In eine Laborumgebung übertragen bleibt die Oberfläche des Arbeitsplatzes so ohne störende Aufbauten und kann effektiv und einfach gereinigt werden, da alles außer einem Träger für das Wägegut hinter Abdeckungen untergebracht werden kann“, erklärt Georg Berner, Leiter Strategische Unternehmensentwicklung Konzern-Holding bei Festo und Projektkoordinator für die SupraMotion-Konzepte. Lediglich die Wägeschale mit dem Wägegut schwebe über der Tischplatte – ohne die Gefahr einer Querkontamination durch die Arbeitsoberfläche oder Werkzeuge. Beide ließen sich mit Hilfe eines Gestells von der Umgebung komplett vibrationsfrei entkoppeln.

Wird die Schale nicht benötigt, kann sie entfernt werden und der gesamte Arbeitsraum der Sicherheitswerkbank steht zur freien Verfügung. Ermöglicht wird dies durch die besondere Eigenschaft von Supraleitern, die Magnete schwebend in einem bestimmten Abstand fixieren können, wenn sie auf eine bestimmte Temperatur gekühlt werden. Das Exponat zeigt damit eindrucksvoll, wie sich voneinander getrennte Arbeitsräume und Arbeitsmittel inklusive Sensorik berührungslos miteinander koppeln lassen.

Anwendung in der Medizintechnik

Über das reine Messen und Wiegen hinaus bietet die Technologie vielfältige Möglichkeiten wie die analytische Dichte- oder Viskositätsbestimmung, das präzise Dosieren oder die Überwachung reaktiver oder biologischer Prozesse. „Die Möglichkeit, Objekte berührungslos und somit komplett kontaminationsfrei zu handhaben, ist gerade für die Medizintechnik sehr interessant“, weiß Dr. Frank Jacob, Leiter der Project Unit LifeTech bei Festo. Da keine Reibung entstehe, werde das Messergebnis nicht verfälscht und sei absolut genau. Das Konzept der supraleitenden Waage werde jetzt in enger Zusammenarbeit mit einem Kunden in einem Prototyp umgesetzt. Die Technologie sei robust und sowohl räumlich als auch zeitlich stabil. Die materialintrinsische Schwebefunktion benötige keinerlei Regelungstechnik und bleibe auch bei einer Unterbrechung der Stromversorgung über längere Zeit bestehen.

Supraleiter: Materialien mit besonderen Eigenschaften

Supraleiter sind Materialien, die unterhalb einer bestimmten Temperatur das Feld eines Permanentmagneten in einem definierten Abstand speichern können. Mit diesem Effekt lassen sich Objekte berührungslos lagern und bewegen. Der Schwebespalt bleibt dabei selbst durch Wände hindurch stabil. Dank ihrer Rückstellkräfte nehmen die supraleitenden Magnetlagerkomponenten ihre gespeicherte Position sogar dann wieder selbstständig ein, wenn eine davon temporär entfernt wurde – ganz ohne externe Regelungstechnik. (ig)

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