30 Jahre Fortschritt: Schweizer Sensortechnologie als Motor der Industrie

Sensoren bilden seit mehr als 30 Jahren das Herzstück der Innovative Sensor Technology IST AG. Als einer der führenden Anbieter von physikalischen, chemischen und biologischen Sensoren hat sich unser Unternehmen auf die Entwicklung und Herstellung verschiedenster Sensorarten spezialisiert. Unsere Produktpalette umfasst dabei Dünn- und Dickschicht-RTD-Temperatursensoren aus Platin und Nickel, thermische Massendurchflusssensoren, kapazitive Feuchtesensoren, Leitfähigkeitssensoren und Biosensoren.

Die ersten Produkte, die wir als Hersteller produzierten, waren Nickel-Temperatursensoren. Seitdem haben wir unser Portfolio kontinuierlich erweitert und perfektioniert. Heute zeichnen sich unsere Sensoren durch ihre außergewöhnliche Genauigkeit und Beständigkeit unter verschiedensten Messbedingungen aus. Von induktiven Sensoren in der Automatisierungstechnik bis hin zu optischen Sensoren für präzise Analysen – wir bieten maßgeschneiderte Lösungen für komplexe Messaufgaben. Zudem sind alle unsere Space-Sensoren sowohl als Flugmodelle (FM) als auch als Engineering-Modelle (EM) verfügbar und eignen sich hervorragend für High Reliability (Hi-Rel)-Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt oder Automobilindustrie. Mit der fortschreitenden Integration in IoT-Systeme eröffnen sich außerdem völlig neue Anwendungsgebiete für unsere Technologie. In diesem Artikel beleuchten wir die Entwicklung und Bedeutung unserer Sensortechnologie über drei Jahrzehnte hinweg.

30 Jahre Sensorentwicklung bei IST AG

Die Erfolgsgeschichte der Innovative Sensor Technology IST AG begann 1991 in Wattwil, Schweiz. Was damals als kleines Unternehmen mit nur vier Mitarbeitern startete, hat sich mittlerweile zu einem globalen Akteur entwickelt, der weltweit über 400 Personen beschäftigt.

Von Nickel-RTDs zu Dünnschicht-Platin-Sensoren

Der erste entscheidende Schritt der IST AG war die Entwicklung von Nickel-Temperatursensoren. Diese Sensoren decken einen Temperaturbereich von -60°C bis +300°C ab und zeichnen sich durch eine einfache Linearisierung sowie eine steile Kennlinie aus. Daraufhin erfolgte der Übergang zu Platin-Sensoren, die mit einem deutlich größeren Temperaturbereich von -200°C bis +1000°C neue Anwendungsgebiete erschlossen. Besonders die Dünnschicht-Technologie erwies sich dabei als wegweisend. Im Vergleich zu drahtgewickelten RTD-Typen vereinfachten diese Sensoren die Massenproduktion, waren kostengünstiger und mechanisch robuster.

Meilensteine in der Temperatur- und Feuchtemessung

Ein bedeutender Fortschritt war die Kombination von Dünn- und Dickschichttechnologie. Diese Innovation ermöglichte zunächst die Entwicklung von Leitfähigkeitssensoren auf keramischer Basis, die einen integrierten Widerstandsthermometer (Pt1000, IEC 60751 F0.3) enthalten. Außerdem arbeitete die IST AG intensiv an der Weiterentwicklung kapazitiver Feuchtesensoren. Durch speziell entwickelte Polymere und hochwertige Materialien zeigen diese Produkte selbst bei Herausforderungen wie Temperaturwechseln oder Kontakt mit aggressiven Chemikalien eine hervorragende Leistung.

Ausbau der Produktionsstandorte in Europa

Im Jahr 2012 zog der Hauptsitz der IST AG von Wattwil nach Ebnat-Kappel um. Dieser strategische Umzug ermöglichte eine optimale Planung der Produktionsräumlichkeiten von Grund auf, wodurch Fertigungsprozesse und Materialfluss erheblich verbessert werden konnten. Neben dem Schweizer Hauptstandort betreibt die IST AG seit 25 Jahren einen Produktionsstandort im tschechischen Roznov. Angesichts der steigenden Nachfrage wird dieser Standort weiter ausgebaut. Seit 2005 gehört die IST AG zur Endress+Hauser Gruppe, was zusätzliche Wachstumsimpulse setzte.

Heute entwickelt die IST AG jährlich rund 200 neue Sensoren allein für kundenspezifische Anwendungen. Die enge Zusammenarbeit mit Universitäten, technischen Instituten und einem breiten Netzwerk an Partnern sorgt dafür, dass das Unternehmen stets am Puls der Zeit bleibt und kontinuierlich innovative Lösungen hervorbringt. Mehr über die Firma IST AG finden Sie unter https://www.ist-ag.com/de

Sensorarten im Wandel der Zeit

Im Laufe der Jahrzehnte haben sich verschiedene Sensorarten stetig weiterentwickelt, um den wachsenden Anforderungen der Industrie gerecht zu werden. Die technologischen Fortschritte haben dabei zu immer präziseren und vielseitigeren Einsatzmöglichkeiten geführt.

Kapazitive Feuchtesensoren für industrielle Anwendungen

Kapazitive Feuchtesensoren messen die Änderung der Kapazität zwischen zwei Elektroden bei variierender Luftfeuchtigkeit. Zwischen den Elektroden befindet sich ein Dünnschicht-Polymer, das auf Feuchtigkeit reagiert. Diese Sensoren sind besonders genau und stabil, weshalb sie zu den meistverwendeten Feuchtigkeitssensoren zählen. Mit einem Messbereich von 0 bis 100% relativer Feuchte bieten sie zahlreiche Vorteile: hohe Empfindlichkeit, schnelle Reaktionszeit und lange Lebensdauer. Allerdings reagieren sie empfindlich auf Umgebungsfaktoren wie Temperaturschwankungen und chemische Einflüsse. Spezielle Polymer- oder Lackbeschichtungen schützen daher die Sensoren vor Feuchtigkeit, Gasen und Partikeln.

Induktive Sensoren in der Automatisierungstechnik

Induktive Sensoren haben insbesondere als Näherungsschalter eine weite Verbreitung in der Automatisierungs- und Verfahrenstechnik gefunden. Der erste industrietaugliche induktive Näherungsschalter wurde bereits 1958 entwickelt. Diese Sensoren arbeiten berührungslos und rückwirkungsfrei, sind durch ihre geschlossene Bauform gegen Umwelteinflüsse resistent und zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit aus. Sie ermöglichen hohe Schaltfrequenzen bei großer Lebensdauer. Typische Anwendungen umfassen Positionsüberwachungen, die Kontrolle von Ventilstellungen und die Erfassung von Bandlaufgeschwindigkeiten.

Optische Sensoren für präzise Materialanalysen

Grundsätzlich eignen sich optische Sensoren besonders für die Analysetechnik, da sie eine hochpräzise Messwerterfassung von bis zu plus/minus fünf Mikrometer sowie eine sehr hohe Auflösung und Wiederholgenauigkeit bieten. Das hochpräzise Längen- und Winkelmesssystem LSC20 arbeitet auf Basis der optischen Abtastung von Feinstrukturen auf einem dünnen Metallstreifen. In Zentrifugeneinheiten für DNA-Analysen müssen beispielsweise Kapillarröhrchen bis zu zehn Mikrometer genau positioniert werden.

Thermische Massendurchflusssensoren in der Biotechnologie

Die meisten Bioreaktoren werden für kritische und heikle Prozesse eingesetzt, bei denen Massedurchflussregler zuverlässig, wiederholbar und flexibel sein müssen. Die Menge der Fermentationsgase beeinflusst den Massenübergangskoeffizienten stark, weshalb die Gasströme präzise mit thermischen Massedurchflussreglern gesteuert werden. In modernen Systemen wurden herkömmliche Schwebekörper-Durchflussmesser durch Massedurchflussregler ersetzt. Dies ermöglicht nicht nur eine bessere Kontrolle, sondern auch die Automatisierung des Prozesses und elektronische Aufzeichnung des Gasflusses.

Technologische Innovationen als Wachstumstreiber

Die technologischen Fortschritte der letzten Jahre haben entscheidend zum Wachstum der Sensorbranche beigetragen. Durch innovative Entwicklungen konnten neue Märkte erschlossen und bestehende Anwendungen optimiert werden.

Miniaturisierung von RTDs für mobile Geräte

Die zunehmende Miniaturisierung von Sensoren eröffnet völlig neue Anwendungsmöglichkeiten. Besonders im Bereich der mobilen Geräte ist dieser Trend deutlich zu erkennen. So hat beispielsweise ROHM einen RTD-Chip mit Abmessungen von nur 0,5 mm x 0,5 mm entwickelt. Diese kompakten Bauteile ermöglichen längere Akkulaufzeiten und mehr Platz für andere Komponenten. Die sogenannte Embedding-Technologie spielt dabei eine wichtige Rolle, indem sie einzelne Bauteile direkt in der Leiterplatte unterbringt. Ein Paradebeispiel hierfür ist der für Texas Instruments gefertigte Gleichspannungswandler, von dem bereits mehr als 100 Millionen Stück produziert wurden. Auch andere Komponenten profitieren von dieser Entwicklung – so konnte beispielsweise ein mobiler TV-Tuner auf die Hälfte seiner ursprünglichen Fläche reduziert werden.

Hi-Rel-zertifizierte Sensoren für Raumfahrtanwendungen

Im Bereich der Raumfahrt müssen Sensoren besonders hohen Anforderungen gerecht werden. Die Innovative Sensor Technology IST AG bietet ESCC-qualifizierte Dünnschicht-Pt-Temperatursensoren an, die für Temperaturen von -200°C bis +200°C geeignet sind. Vor der Zertifizierung durch die Europäische Weltraumorganisation (ESA) wurden diese Sensoren vier Jahre lang intensiven Evaluierungs- und Qualifizierungstests unterzogen. Dadurch sind sie für Raumfahrtmissionen wie Rosetta, Euclid, JUICE oder ExoMars optimal geeignet. Tests belegen, dass die Sensoren auch nach 70.000 Zyklen im extremen Temperaturbereich von -200°C bis +200°C stabile Messergebnisse liefern. Zudem überzeugen sie durch ihre kompakte Bauweise (2,2 x 2,0 x 1,1 mm), geringes Gewicht und hohe Robustheit.

Integration von Sensoren in IoT-Systeme

Inzwischen werden Sensoren vermehrt in IoT-Systeme (Internet of Things) integriert. Folglich entstehen intelligente Netzwerke, die Daten sammeln, analysieren und an die richtigen Personen weiterleiten. Allerdings stellt die Integration eine Herausforderung dar: Die Datenmenge ist oft enorm, zentral gespeichert und bedarf spezieller Expertise. Moderne IoT-Sensoren sind so konzipiert, dass sie über lange Zeiträume hinweg autonom arbeiten können, selbst in rauen Umgebungen. Für die Datenübertragung eignen sich besonders LPWAN-Netzwerke wie LoRaWAN oder Sigfox, da sie eine lange Autonomie und Übertragung über große Entfernungen bei geringem Energieverbrauch bieten. Technologien wie NB-IoT oder LTE-M, die auf zellularen Netzwerken basieren, ermöglichen eine höhere Bandbreite für Sensoren, die größere Datenmengen übertragen müssen.

Anwendungsvielfalt in Schlüsselindustrien

Sensoren finden heutzutage in verschiedensten Industriezweigen Anwendung, wobei ihre spezifischen Eigenschaften für unterschiedliche Einsatzgebiete optimiert werden.

Medizintechnik: Sensoren für Diagnostik und Monitoring

In der medizinischen Überwachung sind Sensoren entscheidend für die Erfassung von Vitalparametern wie Puls, Sauerstoffgehalt und Körpertemperatur. Moderne digitale Temperatursensoren erreichen dabei eine Messgenauigkeit von 0,09 °C. Besonders wichtig ist dies für die Fernüberwachung von Patienten durch tragbare Sensoren, die kontinuierlich Herzfrequenz, Blutdruck und Körpertemperatur überwachen. Zusätzlich ermöglichen hochpräzise Ultraschallsensoren eine kontaktlose und kontaminationsfreie Messung in Schläuchen von Beatmungsgeräten oder Dialysemaschinen.

Luft- und Raumfahrt: Temperaturmessung unter Extrembedingungen

Temperatursensoren in der Luft- und Raumfahrt müssen extremen Bedingungen standhalten. Im Weltall können Temperaturschwankungen zwischen über 100 °C und unter -200 °C auftreten. Die Sensoren überwachen dabei kritische Bereiche des Flugzeugs und ermöglichen es Piloten, präzise Informationen für Flugtentscheidungen zu nutzen. Folglich sind Genauigkeit und Zuverlässigkeit von größter Bedeutung, da fehlerhafte Messungen zu Systemausfällen führen können.

Erneuerbare Energien: Feuchte- und Strömungssensoren in Windkraftanlagen

Windkraftanlagen arbeiten unter extremen Bedingungen, besonders offshore mit hohem Feuchtigkeits- und Salzgehalt. Feuchtigkeitsbedingte Probleme verursachen etwa 20 % der Ausfallzeiten. Daher überwachen kapazitive Feuchtesensoren wie der MK33-W von IST AG kontinuierlich die Luftfeuchtigkeit und Temperatur in jeder Turbine. Diese Sensoren können 0 % bis 100 % relative Feuchte bei Temperaturen von -40 °C bis +190 °C messen.

Automotive: Platin-RTDs in E-Mobilität und Klimatisierung

In Elektrofahrzeugen ist Temperaturkontrolle eine zentrale technische Herausforderung. Platin-Temperatursensoren werden dabei in Axialfluss-Elektromotoren eingesetzt, die im Vergleich zu herkömmlichen EV-Motoren eine 3 bis 5-mal höhere Leistungsdichte aufweisen. Außerdem kommen ESD-optimierte Sensoren zum Einsatz, die das Risiko von Fehlmessungen reduzieren. Insbesondere beim Schnellladen müssen Hochvoltbatterien innerhalb kürzester Zeit große Energiemengen aufnehmen können, wobei intelligente Thermomanagementsysteme Überhitzung verhindern.

Schlussfolgerung

Nach 30 Jahren kontinuierlicher Entwicklung hat sich die IST AG von einem kleinen Unternehmen mit vier Mitarbeitern zu einem globalen Akteur mit über 400 Beschäftigten gewandelt. Während unsere ersten Schritte mit Nickel-Temperatursensoren begannen, umfasst unser Portfolio heute eine beeindruckende Bandbreite an hochpräzisen Messgeräten für verschiedenste Anwendungen. Besonders die Kombination aus Dünn- und Dickschichttechnologie erwies sich dabei als wegweisend.

Die fortschreitende Miniaturisierung unserer Sensoren eröffnete zusätzlich völlig neue Einsatzgebiete, insbesondere im Bereich mobiler Geräte. Gleichzeitig erfüllen unsere ESCC-qualifizierten Sensoren die höchsten Anforderungen der Raumfahrt und bleiben selbst unter extremsten Bedingungen zuverlässig. Durch die Integration in IoT-Systeme haben wir außerdem die Grundlage für intelligente Netzwerke geschaffen, die Daten sammeln, analysieren und gezielt weiterleiten.

Zweifellos zeigt sich der wahre Wert unserer Technologie in ihrer vielseitigen Anwendbarkeit. Von der Medizintechnik, wo unsere Sensoren lebenswichtige Vitalparameter überwachen, bis hin zur E-Mobilität, bei der sie das Thermomanagement optimieren – unsere Produkte sind heute aus kaum einem Industriezweig wegzudenken.

Mit unseren Produktionsstandorten in der Schweiz und Tschechien sowie der Zugehörigkeit zur Endress+Hauser Gruppe seit 2005 haben wir ideale Voraussetzungen für weiteres Wachstum geschaffen. Jährlich entwickeln wir rund 200 neue Sensoren allein für kundenspezifische Anwendungen. Unser Erfolgsgeheimnis liegt dabei in der engen Zusammenarbeit mit Universitäten und technischen Instituten, die uns stets am Puls der Zeit hält.

Die Sensorik bleibt zweifelsohne ein dynamisches Feld mit enormem Innovationspotenzial. Daher setzen wir auch künftig auf Forschung und Entwicklung, um mit unseren Sensoren neue Maßstäbe zu setzen und den technologischen Fortschritt voranzutreiben – getreu unserer 30-jährigen Tradition als Motor der Industrie.

FAQs

Q1. Was sind die Hauptvorteile der Sensortechnologie von IST AG? Die Sensoren von IST AG zeichnen sich durch hohe Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit aus. Sie sind für extreme Bedingungen geeignet und finden Anwendung in verschiedenen Industrien wie Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie erneuerbare Energien.

Q2. Wie hat sich die Sensortechnologie in den letzten 30 Jahren entwickelt? Die Sensortechnologie hat sich von einfachen Nickel-Temperatursensoren zu hochpräzisen Dünnschicht-Platin-Sensoren entwickelt. Fortschritte in der Miniaturisierung und Integration in IoT-Systeme haben neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet und die Leistungsfähigkeit der Sensoren deutlich verbessert.

Q3. Welche Rolle spielen Sensoren in der Medizintechnik? In der Medizintechnik sind Sensoren entscheidend für die Überwachung von Vitalparametern wie Puls, Sauerstoffgehalt und Körpertemperatur. Moderne digitale Temperatursensoren erreichen eine hohe Messgenauigkeit und ermöglichen eine präzise Fernüberwachung von Patienten.

Q4. Wie werden Sensoren in der Automobilindustrie eingesetzt? In der Automobilindustrie, insbesondere bei Elektrofahrzeugen, werden Sensoren zur Temperaturkontrolle eingesetzt. Platin-Temperatursensoren überwachen die Temperatur in Elektromotoren und Batterien, um Überhitzung zu verhindern und die Effizienz zu optimieren.

Q5. Welche Herausforderungen gibt es bei der Integration von Sensoren in IoT-Systeme? Die Integration von Sensoren in IoT-Systeme stellt Herausforderungen wie die Verarbeitung großer Datenmengen und die Gewährleistung der Energieeffizienz dar. Moderne IoT-Sensoren müssen autonom über lange Zeiträume arbeiten können und effiziente Datenübertragungstechnologien wie LPWAN-Netzwerke nutzen.