Miljardenmarkt voor industriële sensoren door digitalisering

Sensoren zijn een belangrijke technologie, die wordt gebruikt door slimme systemen die met elkaar worden verbonden. Ze liggen aan de basis van digitaliseringssystemen in de gehele waardeketen in vrijwel alle industriële segmenten.

Het tijdperk van connected en intelligente productie is al lang geleden begonnen. Flexibele, geautomatiseerde productiesystemen maken voor het eerst een effectieve productie mogelijk van zelfs de kleinste batchgroottes. De bepalende rol van dataoverdracht is toe te dichten aan industriële sensoren. Ze volgen alle machinebewerkingsprocessen, verzamelen informatie en detecteren zelfs de kleinste afwijkingen van de normale werking.

Het marktpotentieel van industriële sensortechnologie wordt grotendeels bepaald door de megatrends Industrial Internet of Things, Industrie 4.0 en automatisering. Analisten van Market Research Future (MRFR) schatten de wereldwijde markt op 46 miljard dollar in 2032, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 7,5 procent vanaf 2023. De grootste groei zal plaatsvinden in vision sensoren.

Sensoren zorgen voor een consistent hoge productkwaliteit en transparantie als onderdeel van kwaliteitscontrole. Geautomatiseerde beeldverwerking (machine vision) met industriële camera’s, digitale sensoren, speciale optica en software en in toenemende mate ook deep learning is hierbij een belangrijk onderdeel.

Voorspellend onderhoud steunt eveneens op sensoren, in dit geval sensoren voor trillingen, temperatuur, druk, gas, vochtigheid of geluid. Deze leveren de gegevens voor autonoom lerende machine learning modellen die geoptimaliseerde onderhoudsintervallen berekenen of proactief de vervanging van beschadigde componenten initiëren. Op machines en systemen van klanten openen deze sensoren nieuwe op data gebaseerde bedrijfsmodellen in de vorm van innovatieve factureringsmechanismen zoals pay-per-use, product-as-a-service (PaaS), machine-as-a-service (MaaS) of serviceaanbiedingen zoals voorspellend onderhoud.

Sensoriek is tegenwoordig in bijna alle sectoren en afdelingen te vinden. Denk bijvoorbeeld ook aan sensoren die bijdragen aan een oplossing voor voorraadvermindering, digitalisering van aanvulprocessen en optimalisering van materiaalstromen. Vulhoeveelheden kunnen worden bewaakt door sensoren die werken op batterijen en draadloze netwerken. Kritieke voorraden worden gerapporteerd en het aanvulproces wordt in gang gezet zonder handmatige inspanning. Smart voorraadbeheer kan met sensoren volledig geautomatiseerd worden.

Sensortechnologie hoeft niet altijd te voldoen aan dure industriële normen. Datafusie van minder krachtige sensoren is net zo goed in staat om een breed scala aan taken uit te voeren. Ook eenvoudige akoestische sensoren met bijbehorende frequentieanalyse zijn bijvoorbeeld vaak voldoende om materiaalslijtage en dus de onderhoudstoestand te bepalen.

Daarnaast betekent de vooruitgang in MEMS-technologie (micro-elektronische mechanische systemen) dat ultrakleine, goedkope en energiezuinige MEMS-sensoren conventionele industriële sensoren kunnen vervangen. Hieronder vallen versnellingsmeters, gyroscopen, traagheidsmeeteenheden (IMU) en magnetometers, maar ook temperatuur- en druksensoren voor omgevingsbewaking. In combinatie met microcontrollers en communicatie-interfaces vormen ze intelligente oplossingen voor het bewaken van alles van machines tot complete industriële installaties.

Voor Industrie 4.0 is sensortechnologie een sleuteltechnologie. Maar inmiddels dient Industrie 5.0 zich aan. Hier staat de interactie tussen mens, technologie en omgeving centraal, waarbij veel aandacht uitgaat naar duurzaamheid. Ook in Industrie 5.0 zal sensortechnologie een cruciale rol blijven spelen. Er wordt verwacht dat steeds kleinere en compactere sensoren een breder scala aan apparaten en toepassingen zullen dekken, en dat hightech materialen zoals grafeen en nanocomposieten, evenals kwantummechanische concepten, de gevoeligheid en robuustheid zullen verhogen.

Daarnaast heeft vooral de ontwikkeling van slimme industriële sensoren de laatste jaren vooruitgang geboekt. Wanneer ze in een netwerk worden opgenomen en worden uitgerust met intelligente gegevensverwerking, veranderen ze in krachtige hulpmiddelen voor het bewaken en besturen van industriële processen. Meer integratie met cloud computing, big data of edge computing zal in de toekomst nog uitgebreidere en nauwkeurigere inzichten opleveren.

De ontwikkelingen rond sensortechnologie gaat steeds verder. Zo hebben onderzoekers van de Qingdao Universiteit in China met partners sensoren ontwikkeld die data-overdracht op afstand mogelijk maken. Ze hebben hun innovatie gepubliceerd in Science and Technology of Advanced Materials. Elektronische huiden zijn een cruciale component geworden in bionische robots. De contactloze aanraaksensoren maken gebruik van elektrische veldinterferentie tussen het object en de rand van de sensor. Deze sensoren kunnen hierdoor probleemloos 3D-objectvormen herkennen en een nauwkeurig positiebeweging detecteren. Naar verwachting zal deze innovatie weer nieuwe mogelijkheden bieden voor de industrie.