Hannover Messe 2018

Fraunhofer zeigt Millimeterwellen-Radare für Industriesensorik

| Redakteur: Lisa Marie Waschbusch

Das kompakte W-Band-Radar ist in etwa so groß wie eine Zigarettenschachtel.
Das kompakte W-Band-Radar ist in etwa so groß wie eine Zigarettenschachtel. (Bild: Fraunhofer IAF)

Mithilfe von Millimeterwellen-Radaren wollen Forscher des Fraunhofer-Instituts IAF verpackte Güter durchleuchten, inspizieren und somit frühzeitig Fehler erkennen können. Wie das in der Anwendung funktioniert, zeigt Fraunhofer auf der Hannover Messe 2018.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF haben ein W-Band-Radar entwickelt, das die Industrieautomation mithilfe von Millimeterwellen einen Schritt weiterbringen soll: Das Radar prüft verpackte Güter auf Inhalt und Vollständigkeit, um somit selbständig fehlerhafte Warenlieferungen vor dem Versand aussortieren zu können.

Der Einsatz des Radars in der Prozessautomation.
Der Einsatz des Radars in der Prozessautomation. (Bild: Fraunhofer IAF)

Hierfür arbeitet das W-Band-Radar mit Millimeterwellen im Frequenzbereich von 75 bis 110 GHz, dem sogenannten W-Band. Die ausgesendeten Millimeterwellen durchdringen alle nicht-metallischen und optisch nicht transparenten Materialien wie Kunststoff, Textilien, Papier, Holz oder auch Staub, Rauch und Nebel. Bislang setzt man zur Präsenzdetektion in der Produktion meist auf optische Sensoren, die allerdings bei schlechten Sichtverhältnissen häufig versagen oder nicht hinter Verpackungsmaterial blicken können. Das W-Band-Radar hingegen soll nicht nur hochpräzise Abstandsmessungen bei Staub, Rauch oder Nebel liefern, es soll sogar einen Blick hinter Materialien und Gegenstände ermöglichen.

Geringe Marktakzeptanz von Radaren

Das Radar sendet Signale aus, die von Materialien und Gegenständen reflektiert werden und zum Radar zurückkehren. Sende- und Empfangssignal werden mithilfe numerischer Algorithmen miteinander verglichen und geben Auskunft darüber, was sich in welchem Abstand vor dem Radarmodul befindet. „Trotz ihrer Vorteile hatten Millimeterwellen-Radarsysteme bislang nur eine geringe Marktakzeptanz, da niederfrequente Systeme zu groß und hochfrequente Systeme zu teuer in der Herstellung sind“, erklärt Christian Zech, Forscher am Fraunhofer IAF. Die Entwicklung der Fraunhofer-Forscher hingegen sei kompakt, kostengünstig und modular aufgebaut. Durch die kürzeren Wellenlängen von rund drei Millimetern ist das komplette System in etwa so groß wie eine Zigarettenschachtel. Eine kostengünstige Herstellung des Moduls soll den Forschern durch eine Aufbau-und Verbindungstechnik auf Platinenbasis gelungen sein. „Unser W-Band-Radar basiert auf dem Halbleiter Galliumarsenid und bietet damit eine höhere Bandbreite, Auflösung, Empfindlichkeit und Robustheit als Radar-Systeme, die mit Siliziumschaltkreisen arbeiten. Das ist für viele Anwendungen entscheidend“, erläutert Benjamin Baumann, Ingenieur für Elektrotechnik am Fraunhofer IAF.

Den Einsatz des W-Band-Radars als Teilaspekt einer Prozessautomation präsentieren die Forscher auf der Hannover Messe am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 2, Stand C22 im Bereich der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland. Das Exponat zeigt eine Industriehalle, in der verpackte Güter auf Fließbändern transportiert werden.

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