Mikrosensoren zur Messung der Vorspannkraft

Am CiS Forschungsinstitut werden siliziumbasierte MEMS-Sensoren zur Überprüfung sicherheitsrelevanter Schraubverbindungen entwickelt. Derartige Spezialschrauben können beispielsweise im Maschinenbau, in der Fördertechnik und in Windkraftanlagen eingesetzt werden. Mehr über diese Sensoren im Vortrag „Mikrosensoren zur Messung der Vorspannkraft von Schraubverbindungen“ während der Windenergietage in Potsdam Anfang November.

Der neue Sensor wird auf dem Schraubenkopf appliziert und misst dessen Verformung aufgrund der Schraubenvorspannkraft. Die Schraubenvorspannkraft – nicht zu verwechseln mit dem Drehmoment - wirkt zwischen Gewinde und Schraubenkopf auf die zu verbindenden Werkstücke. Sie bewirkt in allen Teilen der Schraube eine elastische Verformung. Am Schraubenkopf ist diese messtechnisch einfach zugängig und zu erfassen. Der vom CiS Forschungsinstitut entwickelte MEMS-Sensor besteht aus vier piezoresistiven dehnungsempfindlichen Messwiderständen, welche zu einer Wheatstoneschen Messbrücke verschaltet sind. Die aktive Fläche ohne die elektrischen Anschlüsse beträgt nur (200x200) µm², bei einer Dicke von 15 µm.