30 Entwicklungsteams haben sich in diesem Jahr um den AMA Innovationspreis beworben. Fünf davon haben es in den engen Kreis der Nominierten geschafft. Was das Besondere an diesen Projekten ist, erklärt der Jury-Vorsitzende Prof. Dr. rer. nat. Andreas Schütze von der Universität des Saarlandes.

»Seit Daten zum Gold des einundzwanzigsten Jahrhunderts geworden sind, geraten auch Sensorik und Messtechnik zunehmend in die Wahrnehmung aller. Tatsächlich treibt aber die Entwicklung in diesem Bereich die technische Innovation seit vielen Jahren maßgeblich an, durch immer neue Impulse, das bisher nicht Messbare doch zugänglich zu machen.

Die diesjährigen Einreichungen zum AMA-Innovationspreis zeigen dies wieder eindrucksvoll mit ihrer Vielfalt und den unterschiedlichen Lösungsansätzen. Die fünf Nominierungen setzen sich dabei an die Spitze und sind damit wahrlich herausragend. Dazu gehören immer zwei wichtige Aspekte, nämlich die technisch überzeugende Invention einerseits und das große Marktpotential andererseits. Tatsächlich gehört noch ein dritter Aspekt zwingend dazu, auch wenn dieser nach außen nicht sichtbar ist, nämlich eine überzeugende Darstellung der Innovation für die hochkarätig besetzte Jury aus Wissenschaft und Wirtschaft. Die Nominierten müssen quasi die Hosen runterlassen, reine Marketingsprüche überzeugen nämlich nicht – und werden im Extremfall ausgeschlossen.

Die inhaltliche Spanne der fünf für den AMA Innovationspreis 2022 nominierten Einreichungen zeigt beispielhaft die Breite des Themenfelds und deckt klassische Sensorinnovationen ebenso ab wie modernste Messtechnik und Signalauswertung. Im Kern steckt aber immer eine herausragende Idee als Basis.

Beim H2MEMS der Materion GmbH werden erstmalig zwei Ansätze kombiniert, nämlich einerseits piezoresistive Drucksensoren, die lang bekannt eine hohe Messqualität mit unerreichter Auflösung für so ein im Prinzip simples Element bieten, und andererseits Palladium-Dünnschichten, die Wasserstoff selektiv und über einen weiten Konzentrationsbereich reversibel aufnehmen können. Die daraus resultierende mechanische Ausdehnung der Schicht wird mit dem Drucksensor gemessen. Die Kombination beider Ansätze erlaubt erstmals sehr selektive Wasserstoffsensoren mit einem großen Messbereich. Diese sind für Wasserstoff als wichtigem Energieträger der Zukunft erforderlich, um z. B. in Pipelines auch Wasserstoff-Beimengungen in Methan genau quantifizieren zu können.

Ähnliche „klassische“ Sensorik mit technologischen Lösungen auf höchstem Niveau stellt auch die Technologieplattform für NDIR-Gassensorik von Micro Hybrid Electronic GmbH, CIS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH, Siegert Thin Film Technology GmbH und 5microns GmbH dar, die aber dazu noch zeigt, dass ein Sensorelement allein in der Regel nicht reicht. Auch die Aufbau- und Verbindungstechnik ist wesentlich für Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit und erst im Systemverbund verschiedener Komponenten werden Lösungen für unterschiedlichste Anwendungen erzielt.

IR-Gassensorik spielt wegen ihrer hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit eine große Rolle in einer ganzen Reihe von Anwendungsgebieten von der Abgasmessung bis zur Umweltmesstechnik. Nach dem Sensorelement folgt in der Messkette die Elektronik, um die Rohdaten optimal zu erfassen und weiterzuverarbeiten. Auch hier steckt nach wie vor hohes Innovationspotential, wie die Nominierung für FUSE der Ackision GmbH mit der Leibniz Universität Hannover, aus der das junge Unternehmen hervorgegangen ist, zeigt. Geringste Ströme ab wenigen Femtoampere schnell zu erfassen und dann noch einen großen Dynamikbereich bis Mikroampere, also über mehr als sechs Größenordnungen, zu erzielen, ist insbesondere aber nicht nur für chromatographische Anwendungen entscheidend. Die Qualität der Elektronik überträgt sich unmittelbar in Nachweisgrenze, Trennungsvermögen bzw. Selektivität und Messbereich von Gaschromatographen oder Ionenmobilitätsspektrometern, die wiederum für Medizintechnik, Lebensmittelqualität und vieles mehr entscheidend ist.

Ackision ist damit bereits der erste Sieger, nämlich in der Sonderkategorie Junges Unternehmen und zeigt mit dem zweiten Sieger dieser Kategorie, der HCP Sense GmbH aus Darmstadt, dass kontinuierlich innovative Ideen aus den Hochschulen in den Markt drängen.

HCP Sense ist eine Ausgründung der TU Darmstadt und geht mit ihrer Lösung einen anderen, derzeit viel beachteten Weg, nämlich die praktisch sensorlose Messung. Konkret geht es um die Überwachung von Wälzlagern, einer zentralen und häufig kritischen Komponente jeglicher Maschine, mittels Impedanzmessung. Überwachung stellt dabei ein Understatement dar, da sowohl Last als auch Schmierungszustand aus den Impedanzspektren extrahiert werden und damit ein umfassendes Zustandsmonitoring mit Voraussage der verbleibenden Nutzungsdauer ermöglichen. Beeindruckend ist, wie wenig Eingriff dafür benötigt wird, letztlich nur elektronische Kontakte zu Außen- und Innenlagerschale.

Messtechnik auf höchstem Niveau stellt schließlich auch die fünfte Nominierung dar, das neueste scannende Laservibrometer der Polytec GmbH. Hier wird der Spruch „it´s not a bug, it´s a feature!“ in beispielhafter Weise für die Lösung eines messtechnischen Problems genutzt: Die eingesetzte kurzkohärente Infrarot-Laserlichtquelle reduziert den Messbereich stark, aber erst damit können Vibrationen in mikromechanischen Bauelementen, vor allem in Inertialsensoren, auch im eingebauten Zustand direkt im Package gemessen werden. IR-Strahlung blickt durch Silizium-Strukturen hindurch, an Grenz- und Oberflächen wird ein Teil reflektiert. Bei vielfachen Grenzflächen in einem komplexen gehäusten Mikrosensor überlagern zusätzliche Reflektionen das gewünschte Signal normalerweise so stark, dass dieses nicht erkennbar ist. Durch die kurzkohärente Beleuchtung kann gezielt auf die Ebene des Mikrobauteils fokussiert werden, die untersucht werden soll. Damit schließt sich gleichzeitig auch der Kreis der Innovationen, denn diese Messtechnik erlaubt die weitere Verbesserung mikrotechnischer Sensoren.

Bei allen Unterschieden sowohl in den Lösungsansätzen als auch den Zielapplikationen haben die fünf Nominierungen zum diesjährigen AMA Innovationspreis doch eins gemeinsam: Wir werden ihre Verbesserungen praktisch nie direkt selbst wahrnehmen. Alle Lösungen sorgen versteckt in Systemen und Anlagen dafür, dass die Genauigkeit von Messungen verbessert wird und die Zuverlässigkeit und Sicherheit steigt. Letztlich profitieren wir aber in unserem täglichen Leben davon erheblich, egal ob Kosten sinken durch längere Wartungsintervalle, Sensoren im Automobil das Fahren sicherer und komfortabler machen, die Energiewende durch die Integration von Wasserstoff vorangetrieben wird oder die Umwelt sauberer wird durch bessere Prozesskontrolle und niedrigeren Schadstoffausstoß. Gemeinsam mit der Jury freue ich mich schon heute auf überraschende und überzeugende Innovationen im nächsten Jahr.«

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