KMW Meistert Steigende Anforderungen an Sensorelemente

PC Industries, August 2019

Ein wesentlicher Faktor bei der Entwicklung der neuen Substrate, Funktionsschichten und Isolations- und Passivierungsmaterialien ist die wachsende Nachfrage nach Drucksensoren aus der Wasserstoffwirtschaft. Um der Fähigkeit von Wasserstoff, Metalle zu durchdringen, entgegenzuwirken, hat KMW Membrane aus Materialien und mit Abmessungen entwickelt, die unter Druck eine geringere Verformung aufweisen als Komponenten, die auf weniger anspruchsvolle Medien abgestimmt sind. Um dieser erhöhten Steifigkeit entgegenzuwirken, setzt KMW auf eine neue Generation von Funktionsschichten aus innovativen, empfindlicheren Materialien. Dies hat wiederum zum Einsatz eines neuen Passivierungsmaterials geführt.

"Unsere Hauptaufgabe bei Wasserstoffanwendungen war es, die hervorragende Messgenauigkeit unserer Dünnschichtsensoren sowohl in Automobilanwendungen (Brennstoffzellen) als auch in der Wasserstoffproduktions- und -versorgungsinfrastruktur aufrechtzuerhalten und gleichzeitig der Tendenz von Wasserstoff zur Permeation von Stahl und anderen Materialien entgegenzuwirken", sagt Herbert Holzheu, Entwicklungsleiter von KMW. "Dies führte dazu, dass wir extrem empfindliche Funktionsschichten aus fortschrittlichen Materialien und auf robusteren, widerstandsfähigeren Substratmaterialien einsetzen. Die neuen Funktionsschichten sind in der Lage, Signale mit verarbeitbarer Stärke aus wesentlich kleineren Verformungen der Sensorelementmembrane zu erzeugen."

Der Wert des Einsatzes neuer, leistungsfähigerer Materialien zeigt sich auch in der erhöhten Temperaturstabilität der Z01-Sensoren zur Zylinderdruckmessung an Großmotoren. Dies resultiert auch aus dem Einsatz einer neuen, effektiveren Passivierungsschicht, die ebenfalls sehr genau mit einem neuen, funktionellen Schichtmaterial mit erhöhter Empfindlichkeit gepaart ist. "Entwicklungen wie die zweistufige Hochdruck-Turboaufladung kombiniert mit höheren Einspritzdrücken erhöhen die Temperatur und den Druck bei der Verbrennung in großen Diesel-, Gas- und Dual-Fuel-Motoren. Während wir mit Dünnfilmsensoren sehr hohe Drücke messen können, ist die Temperatur des Mediums ein limitierender Faktor", stellt Holzheu fest. "Dies gilt insbesondere für die Zylinder von Verbrennungsmotoren, bei denen die Temperaturen stark variieren, vom Ansaugtakt, bei dem die relativ kühle Luft oder das Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder eintritt, bis zum Arbeitstakt, bei dem die Verbrennung stattfindet und die Temperatur sehr schnell ansteigt. Die Erhöhung der Temperaturstabilität auf Grund unseres neuen Passivierungsschichtmaterials ermöglicht es, mit unserem neuen Funktionsschichtmaterial, den Zylinderdruck noch effektiver zu messen."