Chip aus Chemnitz legt Ohr an unruhige Maschinen

Rütteln und Schütteln wird früher erkannt - Weniger Verschleiß, geringere Reparaturkosten

(HJG) Computer sind dumm - dieser Grundsatz war noch bis vor wenigen Jahren unumstößlich. Doch die kleinen Siliziumplättchen lernen langsam mitzudenken und können auf manchen Gebieten schon den menschlichen Experten ersetzen. Ein Beispiel dafür sin d Chips, mit denen sich Schwingungen mechanischer Systeme überwachen lassen. Wenn Maschinen unerwartet anfangen zu schwingen, ist meist eine kleine Unwucht oder ein winziger Riß in einem Teil die Ursache. Wird dieses Schwingen nicht rechtzeitig erkannt, d ann werden auch andere Teile in Mitleidenschaft gezogen. Die Folge: frühzeitiger Verschleiß, hohe Reparaturkosten, schlechtere Qualität der mit der Maschine hergestellten Waren. Erfahrene Ingenieure und Bediener können jedoch solche Schwingungen häufig frühzeitig an der Vibration oder am Geräusch erkennen.

Einer Arbeitsgruppe um Prof. Steffen F. Bocklisch und Prof. Dietmar Müller ist es jetzt gelungen, dieses Expertenwissen auf ein paar Quadratmillimeter Silizium zu bannen. Die neuen Chips arbeiten nach dem Fuzzy-Prinzip, das dem menschlichen Denken nach gebildet ist. Solange alles normal läuft, überwachen sie lediglich den Betrieb der Maschinen. Taucht jedoch die geringste Unregelmäßigkeit auf, wird sie sofort vom Chip erkannt und bewertet. Anschließend entscheidet er selbständig, was zu tun ist. Die Chi ps sind auf eine bestimmte Aufgabe zugeschnitten. Es handelt sich um sogenannte ASICs (application specific integrated circuits, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise). Gerade deshalb sind sie so leistungsfähig und gleichzeitig so klein. So könne n sie etwa die eingehenden Meßwerte direkt verarbeiten, störanfällige lange Leitungen entfallen. Mit herkömmlichen Rechnern war es bisher schwierig bis unmöglich, derartige Schwingungen vor Ort zu analysieren. Entweder reichte die Rechenleistung nicht aus oder das System war einfach zu groß und zu teuer.

Sie entwickelten den Schwingungschip: Kai Eichhorn (l.) und Dr. Norman Bitterlich (rechts vorn, beide mit einem Prototyp in den Händen) sowie Ullrich Scheunert (im Hintergrund) und Peer Schlegel (ganz rechts)

Angewendet werden können die neuen Chips aus Chemnitz zur Überwachung von Turbinen und Pumpstationen, aber auch von Werkzeugmaschinen und sogar der nervtötenden kleinen Lüfter in vielen Computern. So mancher teure Prozessor könnte dadurch vor dem vorzeitigen Aus bewahrt werden.

Der Einsatz der Chips beschränkt sich aber nicht nur auf die Überwachung unerwünschter Schwingungen. Auch eine Qualitätskontrolle, etwa von Blechen in Walzwerken, ist möglich. Und nicht zuletzt könnten sie auch in den zwei Bereichen nützlich sein, die den Deutschen am wichtigsten sind: sein Auto und seine Gesundheit. So ließe sich etwa bei einer Inspektion routinemäßig der tatsächliche Verschleiß von Kurbelwellen oder Zylindern feststellen, und der Arzt könnte bestimmte Krankheiten, wie etwa Krebs oder einen erhöhten Schädelinnendruck, eher und leichter diagnostizieren. Softwarelösungen hierfür haben die Forscher bereits entwickelt, sie müssen nur noch fest auf einem Chip verdrahtet werden. Damit zeigt die TU Chemnitz-Zwickau erneut, daß sie in der Mik roelektronik ganz vorn mitmischt. Das fanden offensichtlich auch zahlreiche Interessenten, die sich den Prototyp des Chips auf der Hannover Messe vorführen ließen, darunter Entwicklungsingenieure bekannter Firmen aus Deutschland, der Schweiz und Italien. Und die brachten häufig ihre eigenen Probleme und Fragen mit, für die sie sich Lösungen erhofften - und damit neue denkbare Anwendungen. Die Überwachung von Planetengetrieben liegt ja noch im vorgegebenen Rahmen. Aber auch wenn Ihre Post in einigen Jahren früher zugestellt wird als heute, könnte das an einer mit Chemnitzer Know-how optimierten Briefsortiermaschine liegen. Doch darauf, daß sich auch die Schwingungen von Hochspannungsmasten mit dem Chip kontrollieren ließen, muß man erstmal kommen. Und wenn es nach einer italienischen Firma geht, wird die Chemnitzer Entwicklung sogar helfen, den Klang von Lautsprechern zu verbessern - High-Tech aus Chemnitz für Hi-Fi in aller Welt.