Milliardenmarkt für industrielle Sensoren durch die Digitalisierung

Sensoren sind eine Schlüsseltechnologie, die von vernetzten intelligenten Systemen genutzt wird. Sie bilden die Grundlage für Digitalisierungssysteme entlang der gesamten Wertschöpfungskette in fast allen Industriesegmenten.

Das Zeitalter der vernetzten und intelligenten Fertigung ist längst überfällig. Flexible, automatisierte Produktionssysteme ermöglichen erstmals die effektive Fertigung auch kleinster Losgrößen. Die bestimmende Rolle der Datenübertragung kommt dabei den industriellen Sensoren zu. Sie verfolgen alle Prozesse der Werkzeugmaschine, sammeln Informationen und erkennen selbst kleinste Abweichungen vom Normalbetrieb.

Milliarden-Dollar-Markt

Das Marktpotenzial der industriellen Sensorik wird maßgeblich von den Megatrends Industrielles Internet der Dinge, Industrie 4.0 und Automatisierung getrieben. Die Analysten von Market Research Future (MRFR) schätzen den globalen Markt bis 2032 auf 46 Milliarden US-Dollar, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 7,5 Prozent ab 2023. Das größte Wachstum wird bei den Vision-Sensoren zu verzeichnen sein.

Vision-Sensoren

Sensoren sorgen für eine gleichbleibend hohe Produktqualität und Transparenz im Rahmen der Qualitätskontrolle. Die automatisierte Bildverarbeitung (Machine Vision) mit Industriekameras, digitalen Sensoren, Spezialoptiken und Software und zunehmend auch Deep Learning ist dabei ein wichtiger Bestandteil.

Vorausschauende Wartung

Auch die vorausschauende Wartung stützt sich auf Sensoren, in diesem Fall Sensoren für Vibration, Temperatur, Druck, Gas, Feuchtigkeit oder Lärm. Diese liefern die Daten für autonom lernende maschinelle Lernmodelle, die optimierte Wartungsintervalle berechnen oder proaktiv den Austausch von beschädigten Komponenten einleiten. An den Maschinen und Anlagen der Kunden eröffnen diese Sensoren neue datenbasierte Geschäftsmodelle in Form von innovativen Abrechnungsmechanismen wie Pay-per-Use, Product-as-a-Service (PaaS), Machine-as-a-Service (MaaS) oder Serviceangebote wie Predictive Maintenance.

Verwaltung der Bestände

Sensoren sind heute in fast allen Branchen und Abteilungen zu finden. Denken Sie zum Beispiel an Sensoren, die zu einer Lösung für die Verringerung der Lagerbestände, die Digitalisierung der Nachschubprozesse und die Optimierung des Materialflusses beitragen. Die Füllmengen können durch Sensoren überwacht werden, die mit Batterien und drahtlosen Netzen arbeiten. Kritische Bestände werden gemeldet und der Nachschubprozess wird ohne manuellen Aufwand ausgelöst. Eine intelligente Bestandsverwaltung kann mit Sensoren vollständig automatisiert werden.

Kostengünstige Sensoren für die Industrie

Sensortechnik muss nicht immer teuren Industriestandards entsprechen. Die Datenfusion aus weniger leistungsfähigen Sensoren ist ebenso in der Lage, ein breites Spektrum an Aufgaben zu erfüllen. Schon einfache akustische Sensoren mit zugehöriger Frequenzanalyse reichen zum Beispiel oft aus, um den Materialverschleiß und damit den Wartungszustand zu ermitteln.

MEMS-Technologie

Darüber hinaus bedeuten die Fortschritte in der MEMS-Technologie (mikroelektronische mechanische Systeme), dass ultrakleine, kostengünstige und energieeffiziente MEMS-Sensoren herkömmliche industrielle Sensoren ersetzen können. Dazu gehören Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Trägheitsmessgeräte (IMU) und Magnetometer sowie Temperatur- und Drucksensoren für die Umweltüberwachung. Kombiniert mit Mikrocontrollern und Kommunikationsschnittstellen bilden sie intelligente Lösungen für die Überwachung von Maschinen bis hin zu ganzen Industrieanlagen.

Die Zukunft der Sensoren

Für die Industrie 4.0 ist die Sensorik eine Schlüsseltechnologie. Doch inzwischen ist die Industrie 5.0 im Kommen. Hier steht die Interaktion zwischen Mensch, Technik und Umwelt im Mittelpunkt, wobei ein starker Fokus auf Nachhaltigkeit liegt. Auch in der Industrie 5.0 wird die Sensortechnik weiterhin eine entscheidende Rolle spielen. Es wird erwartet, dass immer kleinere und kompaktere Sensoren ein breiteres Spektrum an Geräten und Anwendungen abdecken werden und dass Hightech-Materialien wie Graphen und Nanokomposite sowie quantenmechanische Konzepte die Empfindlichkeit und Robustheit erhöhen werden.

Klüger, klüger, am klügsten

Darüber hinaus hat vor allem die Entwicklung intelligenter Industriesensoren in den letzten Jahren Fortschritte gemacht. Vernetzt und mit intelligenter Datenverarbeitung ausgestattet, werden sie zu leistungsfähigen Werkzeugen für die Überwachung und Steuerung industrieller Prozesse. Eine stärkere Integration mit Cloud Computing, Big Data oder Edge Computing wird in Zukunft noch umfassendere und genauere Erkenntnisse liefern.

Erkennung von Strukturen ohne Berührung

Die Entwicklungen im Bereich der Sensortechnologie schreiten ständig voran. So haben beispielsweise Forscher der Universität Qingdao in China gemeinsam mit Partnern Sensoren entwickelt, die eine Datenfernübertragung ermöglichen. Sie haben ihre Innovation in Science and Technology of Advanced Materials veröffentlicht. Elektronische Häute sind zu einer entscheidenden Komponente in bionischen Robotern geworden. Die berührungslosen Berührungssensoren nutzen die Interferenz elektrischer Felder zwischen dem Objekt und dem Rand des Sensors. Dadurch können diese Sensoren mühelos 3D-Objektformen erkennen und genaue Positionsbewegungen feststellen. Auch diese Innovation dürfte der Industrie neue Möglichkeiten eröffnen.