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Die exakte Bestimmung von Spannkräften in Schraubverbindungen wird durch die am Fraunhofer IST entwickelte Dünnschichtsensorik ermöglicht. Die Unterlegscheibe wird mit einer nur wenige Mikrometer dicken Sensorschicht DiaForce^® beschichtet, die aus amorphem Kohlenwasserstoff besteht und im Schraubvorgang ihren Widerstand ändert.

Die Sensorsysteme weisen neben diesem piezoresistiven Verhalten auch ein thermoresistives auf. Wenn sich das Sensorsystem erwärmt, fällt der Widerstand exponentiell ab. Dieser Einfluss lässt sich mit geeigneter Mikrostrukturierung und Brückenschaltungen, wie man sie aus der DMS-Technologie kennt, kompensieren. Mit diesen intelligenten Unterlegscheiben ist es möglich, Kräfte und Temperaturen statisch (Abbildung 1) wie auch dynamisch zu messen. Die Gesamtschichtdicke des Sensoraufbaus liegt bei maximal 10 μm. Daher lässt es sich im Gegensatz zu handelsüblichen Kraftmesssystemen in jede Schraubverbindung integrieren. Dadurch, dass dieses Schichtsystem außer den sensorischen Eigenschaften auch exzellente tribologische aufweist (Härte 40 GPa, Reibwert 0,2), halten sie auch sehr hohen Belastungen stand. Sie eignen sich hevorragend als Sicherheitssystem für Schraubverbindungen, können auch direkt in die Laufbahn von Lagern beschichtet werden, wo sie jeden einzelnen Wälzkörperkontakt detektieren.

Für adaptronische Anwendungen werden diese Sensorsysteme mit Aktoren kombiniert, um als Sensor-Aktor-System eine aktive Schwingungsreduzierung zu bewirken. In einem gemeinsamen Projekt von Freunhofer IST und Fraunhofer LBF wurden solche Systeme getestet (siehe Abbildung 2). Im Forschungsprojekt InGuss, an dem die Fraunhofer Institute IFAM, LBF, IIS, IAIS und IST beteiligt sind, werden Sensor-Aktor-Systeme zu einem geschlossenen aktiven Bauteil vergossen und mit Transpondern zur Datenübermittlung ausgestattet.