Das Projekt hat zum Ziel, die Unzulänglichkeiten gegenwärtiger Flachdichtungen abzubauen, indem die Erkenntnisse aus der neueren Dichtungstechnik mit den Fortschritten im Bereich gedruckter Sensorik kombiniert werden, um Flachdichtungen letztendlich intelligent zu machen. Hierzu ist geplant, hauchdünne Sensoren mit wenigen µm Dicke erstmalig auf der Flachdichtung selbst zu applizieren und diese damit zum aktiven Bauelement werden zu lassen. Dadurch soll es möglich werden:
- Die Flächenpressung direkt an der Dichtung zu messen und nicht mehr indirekt über Schraubenkräfte oder Drehmomente (für Flächenpressungen bis zu 150 MPa)
- Die Verteilung der Flächenpressung entlang der Dichtfläche zu visualisieren, um Druckspitzen aufzuzeigen und einer fehlerhaften Montage von Flanschverbindungen vorzubeugen
- Die Temperatur direkt an der Dichtung zu messen, ohne zusätzliche Bohrungen am Flansch oder Temperatursensoren im Betriebsmedium (für Temperaturen bis zu 180 °C)
- Eine etwaige Leckage zuverlässig festzustellen und den Anwender zu warnen (Leckagen größer als 0,1 mg/(m*s))
- Die verbleibende Lebensdauer einer Dichtung zuverlässig vorauszusagen und vor einem baldigen Ausfall zu warnen (daher sollte die Lebensdauer des Sensors zumindest fünf Jahre betragen)
Dazu ist vorgesehen, eine Kombination aus verschiedenen Sensoren auf die Flachdichtungen zu drucken:
- Ein Flächenpressungs- und gleichzeitig Alterungssensor, der im Wesentlichen aus Elektroden auf Ober- und Unterseite der Flachdichtung besteht
- Ein Temperatursensor in Form eines temperaturabhängigen elektrischen Widerstands
- Ein Leckage-Sensor in Form zweier Elektroden am inneren und äußeren Rand der Dichtung, zwischen denen sich bei Austritt des Mediums der elektrische Widerstand ändert (leitfähiges Betriebsmedium vorausgesetzt).
Die gedruckte Sensorik muss dabei dünn genug sein, sodass eine Änderung der mechanischen Eigenschaften der Dichtung ausgeschlossen werden kann. Die Anschlüsse der Sensoren werden über ein Flachbandkabel aus der Flanschverbindung herausgeführt. An dieses Flachbandkabel kann dann eine Messelektronik angeschlossen werden, die die Sensordaten erfasst.
Im Anschluss muss ein mathematisches Modell generiert werden um Flächenpressungsverluste ermitteln zu können. Sofern dieses mathematische Modell, aufgrund der Vielzahl von Variablen, keine ausreichende Genauigkeit aufweist, so soll in einem nächsten Schritt eine Mustererkennung durch Data-Mining und künstlicher Intelligenz diese Aufgabe übernehmen. Dazu ist eine immense Menge an Daten notwendig, welche in einem "dezentralen" Prüfstand ermittelt werden sollen. Teil dieses "dezentralen" Prüfstandes kann jede Verbindung sein, welche die intelligenten Dichtungen nutzt. So ist dieser Prüfstand erst im Labormaßstab zu entwickeln und erproben, kann sich aber im Laufe der Zeit auf die Industriepartner erweitern und somit immer leistungsfähiger werden.