NanoSen: Leitfähiges Sensormaterial aus Silikon für extreme Belastungen

Das Technologieunternehmen NanoSen hat ein Sensorgrundmaterial entwickelt, das neue Maßstäbe in Robustheit und Präzision setzt. Das leitfähige Silikon kombiniert piezoresistive und piezokapazitive Eigenschaften und eignet sich für ein breites Anwendungsspektrum – von feinfühliger Robotik über tragbare Sportanalytik bis hin zur Schwerlastüberwachung. Die Skalierbarkeit der Herstellung und die hohe Belastbarkeit machen das Material zur praxistauglichen Lösung für moderne Sensorsysteme.

Leitfähiges Silikon als Grundlage für neuartige Kraftsensorik

Im Zentrum steht ein speziell entwickeltes Polymer-Nanokomposit, kurz PNC. Es handelt sich um eine Silikonbasis, in die kohlenstoffbasierte Partikel homogen eingearbeitet wurden. Das Ergebnis ist ein durchgehend leitfähiges Material, das auf Druckveränderungen mit messbaren Änderungen seiner Leitfähigkeit reagiert. Wird die Matte belastet oder verformt, verändert sich der Widerstand – ein Effekt, der sowohl für geringe als auch sehr große Krafteinwirkungen nutzbar ist. Dabei bleibt die Struktur robust: Selbst Belastungen von mehreren Megapascal stellt das Material vor keine Herausforderung.

NanoSen Innovation: Vielseitige Anwendungen in Robotik, Sport und Industrie

Dank dieser Eigenschaften findet das Material Einsatz in einer Vielzahl von Branchen. In der Robotik etwa werden Sensoren direkt in Fingerspitzen von Greifarmen integriert. Die so entstehenden taktilen Oberflächen ermöglichen Robotern ein feinfühliges Arbeiten – vergleichbar mit dem menschlichen Tastsinn. In der Sporttechnik geht man einen anderen Weg: Hier werden Sensoren in Bekleidung oder Schuhwerk eingearbeitet, um beispielsweise die Kraftübertragung beim Pedalieren auf einem Fahrrad zu erfassen. Die Daten helfen, Trainingsanalysen zu verbessern oder das Bewegungsverhalten im Detail zu erfassen.

Auch in Schwerlastanwendungen kommt das Material zum Einsatz – verpackt in robuste Metallgehäuse. In solchen Konstruktionen sind Messungen von bis zu 220 Kilonewton möglich. Etwa bei Transportgestellen für Rotorblätter, bei denen es entscheidend ist, ob eine gleichmäßige Belastung vorliegt und Bauteile korrekt unterstützt werden. Der Sensor erkennt Abweichungen, etwa wenn ein Teilträger fehlt oder falsch belastet wird – Informationen, die für sichere Logistikprozesse unerlässlich sind.

Bewährte Dauerfestigkeit in der Praxis

Die Robustheit des Materials wurde im Dauertest überprüft. In einem Versuch wurde die Matte 7,5 Millionen Mal mit 20 Kilogramm belastet – ohne Ausfall oder Funktionsverlust. Die Tests laufen weiter. Auch bei punktuellen Belastungen mit bis zu 20 Megapascal – was 20 Kilogramm pro Quadratmillimeter entspricht – bleibt das Material stabil. Die Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit unter Dauerbelastung machen es zu einer verlässlichen Komponente für industrielle Anwendungen mit hohen Anforderungen an Materialermüdung und Beständigkeit.

Skalierbare Fertigung und industrielle Verfügbarkeit

Hinter der Entwicklung steckt eine zehnjährige Forschungsarbeit, die an der TU Chemnitz begann. Das Unternehmen, eine Ausgründung der Hochschule, hat das Material nicht nur zur Marktreife gebracht, sondern auch die Produktion in industriellem Maßstab ermöglicht. Heute ist man in der Lage, großflächige, homogene Matten herzustellen – in Mengen, die eine wirtschaftliche Integration in Serienprodukte erlauben. Anders als viele experimentelle Lösungen wurde hier ein durchdachtes Verfahren zur Herstellung eines funktionalen Werkstoffs entwickelt, der in unterschiedlichen Branchen sofort einsatzfähig ist.

Kooperation mit Sensorherstellern und Systemintegratoren

Das Unternehmen versteht sich nicht nur als Lieferant, sondern auch als Entwicklungspartner. Gesucht werden Hersteller, die das Material in bestehende oder neue Sensorkonzepte integrieren. Ob als Systemlieferant für Automatisierungstechnik, im Maschinenbau oder in der Medizintechnik – durch ein Baukastensystem lassen sich individuelle Anforderungen abbilden. Die Materialbasis kann angepasst, Sensorarchitekturen konfiguriert und Anwendungen gemeinsam entwickelt werden.

PNC-Material: Materialinnovation mit Tiefgang

Das PNC-Material basiert auf einem durchgängigen Prinzip: vollständige Leitfähigkeit in der Fläche ohne zusätzliche Beschichtung, kombiniert mit hoher mechanischer Belastbarkeit und Reproduzierbarkeit. Jeder Schnittpunkt, jeder Abschnitt aus der Matte lässt sich als eigenständiger Sensor verwenden – immer mit denselben Eigenschaften. Eine Eigenschaft, die zehn Jahre Forschung erforderte, bis sie in dieser Form umgesetzt werden konnte.