Technische Keramik
TK 12
Milliarden Sensoren werden jährlich weltweit für Messaufgaben in nahezu allen Technik- und
Lebensbereichen produziert. Ein vergleichsweise kleiner, aber kontinuierlich wachsender
Anteil davon – für die Messung von Gasen, Temperaturen und Strömungen – kommt von der
UST Umweltsensortechnik GmbH in Geschwenda. Kundenspezifische Sensoren und Mess-
systeme in höchster Qualität und Zuverlässigkeit, flexibel und effizient sowohl in Kleinst- als
auch in Großserienstückzahlen gefertigt, gezielte Innovationen für neue Produkte, Pro-
duktionsverfahren und Prozessorganisation sind Gründe für Markterfolg und Wachstum des
1991 gegründeten Unternehmens.
Wenn der Kunde
seinen Sensor will
Der Name Umweltsensortechnik steht
für die Zielstellung der marktorientier-
ten Entwicklung und Fertigung von in-
novativen Sensoren und Sensorsyste-
men zur Messung und Umwandlung
von ausgewählten chemisch-physikali-
schen Größen der Umwelt in elektrische
Signale.
Heute produziert die UST Umweltsen-
sortechnik GmbH jährlich mehrere Mil-
lionen Gas- und Temperatursensoren
sowie mehrere tausend Gasspürgeräte
für mehr als 1.200 Kunden weltweit.
Sensoren und Messsysteme der UST
werden zum Beispiel in Systemen zur
Lüftungsklappensteuerung im PKW, für
Abgas- und Heizungssteuerung im Au-
tomobil, zur Gasleckdetektion an Klima-
anlagen und Rohrleitungssystemen, zur
Luftqualitätsmessung in Innenräumen,
in sicherheitstechnischen Anwendun-
gen wie der Schwelbrand-Früherken-
nung in Braunkohlekraftwerken und der
Brand- und Gefahrendetektion in U-
Bahnanlagen sowie für Hoch- und Nie-
dertemperaturanwendungen in der in-
dustriellen Verfahrenstechnik eingesetzt. Alle Halb-
leitergas-, Platintemperatur-, Strömungs- und Feuch-
tesensorelemente werden auf einer gemeinsamen
Basistechnologie gefertigt: Keramisches Trägersubs-
trat mit Platin-Dünnfilm-Mikrostrukturen für Elektro-
den, Widerstände und Kontaktflächen für Anschluss-
drähte plus sensortypspezifische Dickschichten für
Gasdetektion oder Schutz des Elements. Diese Tech-
nologieplattform integriert für alle keramischen
Sensorelemente der UST, einheitliche Designelemen-
te (Elektroden-, Mäander- und Kontaktstrukturen), ein-
heitliche Sensormaterialien (Keramik, Platin und
Spezialgläser), einheitliche technologische Verfah-
rensschritte und Anlagen für die Chip- und Montage-
prozesse sowie sensortypspezifische Komponenten
wie Gehäuse und Schutzrohre. Diese skalierbare
Technologieplattform erlaubt die flexible, effiziente
durchgängige Herstellung von kundenspezifischen
Halbleitergas-, Platintemperatur-, Strömungs- und
Feuchtesensorelementen in höchster Qualität und
Zuverlässigkeit sowohl im Klein- als auch im Groß-
serienmaßstab und ist weltweit einmalig.
Ein weiteres Geschäftsfeld, mit weiter deutlichem
Wachstum, ist die auftragsbezogene Entwicklung und
Herstellung von kundenspezifisch vorkonfektionierten
Temperatursensoren: Ein oder mehrere Platintem-
peratursensorelemente in einem kun-
denspezifischen Schutzgehäuse mit
kundenspezifischen Anschlusskabeln
für Einsatztemperaturen bis 1000 °C.
Generell bestehen seitens des Marktes
Nachfragen nach kostengünstigen vor-
konfektionierten Temperatursensoren
in Keramikgehäusen, mit komplexen
Schutzgehäuseformen und zusätzlichen
integrierten konstruktiven und funktio-
nellen Komponenten, die eine optimier-
te Integration in die jeweilige Mess-
stelle erlauben. Anforderungen hierbei
sind die optimierte thermische Ankopp-
lung für kurze Ansprechzeiten, kon-
struktive Vorgaben seitens des Designs
der Messstelle und die Verringerung
von Montageaufwänden beim Kun-
den – Anforderungen, die mit Sensoren
in Keramikschutzgehäusen bei kleine-
ren bis mittleren Stückzahlen nicht
wirtschaftlich zu erfüllen sind.
Diesen Marktforderungen Rechnung
tragend, wurde gemeinsam mit dem
früheren Hermsdorfer Institut für Tech-
nische Keramik e.V. (HITK e.V.) – heute
Fraunhofer-Institut für Keramische
Technologien und Systeme IKTS, Ins-
titutsteil Hermsdorf – eine Technologie
für die Fertigung von polymerkerami-
kummantelten Platin-Temperatursen-
soren entwickelt. Die in Hermsdorf ent-
wickelte Polymerkeramik hat eine
keramikähnliche thermische Stabilität.
Die Ummantelung der Sensorelemente
mit Polymerkeramik erfolgt mit duro-
plastischem Spritzguss, womit eine
weitgehend freie kunden- und applika-
tionsspezifische Schutzgehäusegestal-
tung möglich ist (siehe Abbildung). Die
Sensoren haben im Vergleich zu ke-
ramikgemantelten Sensoren eine höhe-
re mechanische Stabilität, die obere
Einsatztemperatur der Sensoren liegt
bei 350°C/400°C.
Aktuelle Serienanwendungen für poly-
merkeramikummantelte Temperatur-
sensoren sind die Automobilindustrie,
die Laborgeräte- sowie die Verfahrens-
technik. Mit der Technologie für poly-
merkeramikummantelte Platin-Tempe-
ratursensoren verfügt die UST über
einen weiteren zentralen Baustein für
eine Plattformstrategie zur Fertigung
von kundenspezifischen Sensoren in
mittleren bis Großserien.
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Polymerkeramikummantelter Platin-Temperatursensor (Pt1000)
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mit Laschen für Schraubmontage
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