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Forschen im Saarland
Wie die Sensoren das Denken erlernen

 Professor Randolf Hanke ist Direktor des Instituts Fraunhofer IZFP in Saarbrücken. Er will die klassischen Messmethoden bei der Materialprüfung mit der Künstlichen Intelligenz (KI) verbinden.
Professor Randolf Hanke ist Direktor des Instituts Fraunhofer IZFP in Saarbrücken. Er will die klassischen Messmethoden bei der Materialprüfung mit der Künstlichen Intelligenz (KI) verbinden. FOTO: Iris Maria Maurer
Saarbrücken. Das Saarbrücker Fraunhofer IZFP will die Funktionsweise der menschlichen Sinne auf seine Materialprüfungen übertragen. Von Lothar Warscheid
Lothar Warscheid

„Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP“ heißt der Saarbrücker Ableger der bundesweit tätigen Fraunhofer-Forschungsgesellschaft. Deren Institute beschäftigen sich mit Themen, die einen direkten Nutzen beispielsweise für Unternehmen haben. Doch was macht das Fraunhofer IZFP? „Jeder von uns ist ein zerstörungsfreier Prüfer, wenn er zum Beispiel eine Keramikschüssel darauf abklopft und am Geräusch hört, ob sie einen Sprung hat“, erläutert Institutsleiter Professor Randolf Hanke. „Mit unseren Augen, Ohren und dem Tastsinn finden wir es heraus. Dabei greifen wir auf Erfahrungen zurück, die in unserem Gehirn abgespeichert sind.“


Dieses Vorgehen will Hanke auf seine Prüfeinrichtungen übertragen. Die menschlichen Sinne sind dabei die Sensoren, denen er beibringen will, Messdaten nicht mehr nur zu speichern und sie standardisiert weiterzugeben. „Die Sensoren, die wir in Zukunft einwickeln, werden die Daten nach bestimmten Kriterien bewerten und sie systematisch zuordnen, aber auch lernen, welche Informationen wichtig sind und welche vernachlässigt werden können.“ Diese so genannten kognitiven Sensoren sollen mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz (KI) „Erfahrungen sammeln und auf ihnen aufbauend etwas lernen“, sagt er. Um an die Daten zu kommen, setzt das IZFP wie bisher seine bewährten Mess- und Monitoring-Verfahren ein – wie zum Beispiel Ultraschall, Wirbelstrom, elektromagnetische Wellen, Röntgenstrahlen, aber auch thermische und akustische Methoden.

Noch ist vieles Zukunftsmusik, doch am Beispiel einer Testreihe mit dem Hersteller für Landmaschinen John Deere beschreibt der promovierte Physiker Hanke, wie es in Zukunft funktionieren könnte. Wenn ein neuer Mähdrescher die Fertigung verlassen hat, messen die Sensoren mit Hilfe von Mikrofonen die Laufgeräusche der Motoren und des Getriebes und erkennen bereits während der Messung ähnlich wie ein menschlicher Prüfer, ob das Schneidwerk gut und fehlerfrei funktioniert. Die Erfahrungswerte werden gespeichert und sollen bei künftigen Tests bei Abweichungen helfen, „dass der Sensor nicht nur einen Fehler meldet, sondern idealerweise auch die Ursache erkennt“, sagt Hanke. „Ziel soll sein, dass mit den so gewonnenen Informationen die richtigen Entscheidungen getroffen werden können.“



Als weiteres Betätigungsfeld nennt er den Online-Handel. Vor allem die Versender von Kleidung haben das Problem, dass viele Hemden, Hosen oder Blusen zurückgeschickt werden, wenn sie nicht passen oder vielleicht sogar getragen wurden. „Bisher werden die Pakete geöffnet und die Ware wird von Menschen begutachtet, ob sie noch neu ist, als gebraucht verkauft werden kann oder geschreddert werden muss“, sagt er. „Diese Entscheidung können künftig kognitive Sensorsysteme treffen und den Versand-Unternehmen viel Arbeit abnehmen.“

Bislang war das Fraunhofer IZFP „auf standardisierte Prüfreihen fokussiert, bei denen Materialfehler unter die Lupe genommen wurden“, sagt der Institutsleiter. Ein Klassiker ist hierbei die Bahn. So prüft das Institut seit jeher die Radsätze von Trieb- und Waggonwagen auf Material- und Montagefehler. Künftig sollen nicht mehr so stark die einzelnen Sparten wie Bahn oder Automotive im Vordergrund stehen, „sondern die Lebenszyklen von Produkten“, betont Hanke. „Das fängt bei der Analyse und Charakeristik der Rohstoff- und Material-Eigenschaften an, geht über die Steuerung des Fertigungsprozesses sowie die Überwachung der Produktnutzungs-Phase bis hin zur Sortierung der Wertstoffe beim Recycling.“

Diese neue Ausrichtung des Instituts soll nicht übers Knie gebrochen werden. „Denn wenn man alte Zöpfe abschneidet, muss auch etwas nachwachsen können. Das braucht seine Zeit“, sagt Hanke. Doch er ist überzeugt, dass es gelingt. „Dieses Institut, das es seit 47 Jahren gibt, steckt voller Wissen und Erfahrung – gepaart mit viel Begeisterungsfähigkeit und Neugier.“