Forschungsschwerpunkte

Zustandsüberwachung elektronischer Systeme

© Fraunhofer IZM

Condition Monitoring Concepts

Eine hohe Verfügbarkeit und niedrige Ausfallraten sind wichtige Anforderungen an langlebige Produkte und gleichzeitig Hauptkriterien für deren nachhaltige Nutzung. Konzepte der Zustandsüberwachung basieren auf der Identifikation der für die Zuverlässigkeit relevanten Systemparameter und deren effizienter Aufnahme. Durch intelligente Interpretation entsprechender Felddaten können der Zustand und die Restlebensdauer von elektrischen, elektronischen und mechatronischen Systemen (E/E/M-Systeme) ermittelt werden. Als Ergebnis können bevorstehende Systemausfälle erkannt und durch zustandsbasierte Wartung vermieden werden. Zudem kann im Schadensfall eine nachträgliche Analyse der gespeicherten Daten durchgeführt und somit im Nachhinein die Ursache für den Ausfall ermittelt werden.

Wir unterstützen Sie bei der:

  • Entwicklung von Algorithmen und Modellen zur Prognostik der Zuverlässigkeit des E/E/M-Systems
  • Messtechnischen Datenerfassung und Bewertung
  • Statistischen Absicherung der angewandten Methoden
  • Entwicklung und dem Einsatz von Monitorstrukturen zum direkten Anzeigen des Zustandes eines E/E/M-Systems
  • Implementierung zustandsbasierter Wartung

Die Systembewertung liefert die Herangehensweisen für die Identifikation von Schwachstellen aus technologischer bzw. nachhaltiger Sicht. Dabei wird zwischen den verschiedenen Systemebenen differenziert. Die verfügbaren Methoden liefern die Grundlage zur ganzheitlichen Systemoptimierung unter Einbeziehung von Prozessen des Zuverlässigkeitsmanagements.

Methoden zur Systembewertung

Die Systembewertung ermöglicht die Identifikation von Schwachstellen aus technologischer bzw. nachhaltiger Sicht. Dabei wird zwischen den verschiedenen Systemebenen differenziert. Die verfügbaren Methoden liefern die Grundlage zur ganzheitlichen Systemoptimierung unter Einbeziehung von Prozessen des Zuverlässigkeitsmanagements.

Zustandsüberwachung und Prognostizierung der Restlebensdauer von IGBT-Modulen für Wechselrichter in der Fotovoltaik

Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren-Leistungsmodule (IGBT) sind Schlüsselkomponenten in modernen Wechselrichtern für Fotovoltaik-Anlagen. Sie wandeln die von den Solarmodulen erzeugte Gleichspannung in Wechselspannung um. Thermo-mechanisch induzierter Stress durch Wechselbelastungen ist eine Hauptursache für die Degradation der Leistungshalbleiter. Die Lebensdauer der IGBT-Module hängt hauptsächlich von Frequenz und Amplitude dieser Lastzyklen ab.

Projekte im Bereich Zustandsüberwachung von Elektronik

Robustheit für Bonds in E-Fahrzeugen (RoBE)

Das Projekt Robustheit für Bonds in E-Fahrzeugen widmet sich dem ambitionierten Ziel, die sichere Vorhersage der Zuverlässigkeit von Bonddrahtverbindungen, insbesondere für leistungselektronische Komponenten und deren Aufbau- und Verbindungstechnik zu bestimmen und im Design- und Herstellprozess abzusichern. Durch Modellierung und Charakterisierung von Bondverbindungen und innovativen Fügeverfahren soll deren Lebensdauer signifikant verlängert werden.

Fraunhofer-Innovationscluster Maintenance, Repair and Overhaul in Energie und Verkehr (MRO)

Das Fraunhofer IZM bearbeitet im Innovationscluster einerseits MRO-Themen speziell für mechatronische und elektronische Baugruppen und andererseits die Sensorintegration in sämtlichen Einsatzgebieten der Fokusanwendungen Energie und Verkehr.

Condition Monitoring System für Leistungselektronik in der Fotovoltaik (CoMoLeFo)

Ziel des Projektes ist ein Condition Monitoring System für Leistungselektronik in der Fotovoltaik zur Umsetzung zustandsorientierter Wartung an Hand von Lebensdauerprognosen für leistungselektronische Komponenten.

Energieautarkes Condition Monitoring System (ECoMoS)

In diesem Projekt wird ein Sensornetzwerk entwickelt, welches zur Überwachung von Motoren und Lagern in industrieller Umgebung dienen soll. Die Sensorknoten sammeln die zur Funktion benötigte Energie aus ihrer Umgebung und kommunizieren per Funk. Somit ist keine Verkabelung nötig. Der Schadensfall wird durch Vibrationssensoren im Beispielszenario Papierfabrik detektiert und einem übergeordneten Leitstand mitgeteilt.