About / Advertise 
EMBEDDED WORLD:
De mikrometerstora sensorerna kan ge robothanden känsel, upptäcka vilken av kärnorna i AI-chipet som är för varm eller ersätta knapparna på mobilen. Den additiva tillverkningstekniken är utvecklad av tyska Digid och på väg att kommersialiseras.
– Vi är rätt säkra på att sensorerna är minst i världen men för att slippa problem säger vi att de troligen är minst i världen, säger Malte Köhler på Digid.
Digid startade 2019 med idén att utveckla ett instrument baserat på mikromekanik som upptäcker virus och andra små molekyler. Töjningsgivarna placerades på små mikromekaniska armar som belades med antikroppar. När antikropparna reagerade på viruset böjde sig armarna och töjningsgivaren markerade för en träff.
Efter pandemin minskade intresset för den här typen av instrument kraftigt och företaget ändrade fokus till att sälja sensorerna som en fristående produkt.
– På mässor började folk fråga efter sensorn och den är bra så vi tänkte varför inte?
Instrumentet som detekterar virus finns kvar men idag är fokus på själva sensorerna för tillämpningar där dagens sensorer är för stora.
Sensorerna kan antingen mäta temperatur eller används som töjningsgivare för att mäta kraft.
Storleken är inte mer än ungefär 1 µm men kan potentiellt bli nedåt 10 nm, först ska dock dagens version kommersialiseras. Exakt hur sensorerna tillverkas får vi inte veta annat än att det är en patenterad och additiv teknik som har vissa likheter med jetting, att man skjuter små droppar av sensormaterialet.
– Vi har någon form av material och någon form av energikälla och så blandar vi dem för att bygga upp sensorn. Man kan säga att vi trycker den, säger Malte Köhler.
Rent praktiskt består sensorn av två elektroder med det temperatur- eller kraftkänsliga materialet däremellan.
Det går att tillverka sensorn direkt på komponenten man vill mäta på, exempelvis en AI-processor, ett kullager eller en nålspets i ett operationsverktyg. Dock måste en ledande yta först förses med ett isolerande skikt.
Om objektet är större är det mer praktiskt att istället trycka sensorn på en bärare som en polyamidfilm och sedan montera den på objektet.
Oberoende av lösning går det att göra långa tryckta ledare mellan sensorn och utläsningsenheten när så är nödvändigt, som i nålspetsen på ett medicinskt operationsverktyg för att elektroniken ska kunna placeras utanför kroppen.
– Vi har en töjningsfaktor på åtta till tolv, det är betydlig mer än traditionella töjningsgivare.
Den högre känsligheten gör att det går att läsa av mindre förändringar.
– De är också temperaturkompenserade vilket ger stora fördelar. Utsignalen är dessutom spänning och inte resistans vilket normalt är lättare att mäta.
Temperatursensorn levererar den absoluta temperaturen i intervallet -250 till +125 °C.
– De fungerar som en NTC-sensor med en negativ temperaturkoefficient. De är också mer linjära än traditionella sensorer, säger Malte Köhler.
Samplingshastigheten går ned mot några sekunder, lite beroende på vilken utläsningselektronik som valts.
– Noggrannheten hänger samman med samplingshastigheten men vi kommer ned i millikelvin. Sen har de i princip ingen massa så de reagerar snabbt på temperaturförändringar.
Sensorerna är certifierade enligt medicinteknikstandarden ISO 13485 vilket bland annat innebär att varje sensor är fullt spårbar.
– Vi har en databas med data från sensorer som vi tillverkat de senaste sex åren.
Även om sensorn är tryckt ska det inte påverka livslängden.
– Vi arbetar med medicinteknikföretag kring priskänslig engångsanvändning men också med biltillverkare som pratar om 25 års livslängd.
För att klara det måste sensorn täckas av ett lämpligt material i exempelvis plast som skyddar den mot slitage, vätskor och annat som kan förkorta livslängden.
– Vi kan göra hela designen med kunden för att optimera placeringen så att signalen blir så stark som möjligt.
Den som vill testa blir kanske besviken när det inte finns något utvecklingspaket att köpa.
– De förfrågningar vi fått har varit så olika att vi inte riktigt kunnat sätta ihop ett paket som fungerar för alla och dessutom tar vi fram en skräddarsydd lösning när någon kommer med ett problem.
