zum Inhalt springen
Powered by

AppliedSensor GmbH - Chemische Gassensoren spüren Schadstoffe auf

Sensoren und Sensorsysteme sind das Metier der Reutlinger AppliedSensor GmbH. Das Unternehmen entwickelt Gasdetektoren für gesundheitsschädliche anorganische und flüchtige organische Verbindungen (VOCs). Das Einsatzgebiet ist so breit wie das Vorkommen der Gase. Es reicht vom Einfamilienhaus bis zum Büro, vom Stall bis zum Auto.

Schon in den 80er-Jahren bündelten die Universitäten Tübingen und Linköping, Schweden, ihre Expertise in puncto Sensorik, um durch Kooperationen schneller voranzukommen. Dieser Linie folgten auch die universitären Spin-offs MoTech GmbH (Reutlingen) und NST AB (Nordic Sensor Technologies, Linköping). Beide Unternehmen wurden Mitte der 90er-Jahre gegründet und arbeiteten auf ähnlichen Gebieten. Im Jahr 2000 schlossen sie sich zur AppliedSensor GmbH zusammen. Heute hat das Unternehmen je eine Niederlassung in Linköping und in Reutlingen sowie ein Verkaufsbüro in New Jersey, USA.

„Es war ein bisschen wie bei der Erfolgsgeschichte von HP, allerdings fingen wir nicht ganz auf Garagenniveau an. Es bildete sich ein Team aus fünf Kollegen von der Uni Tübingen, die jeweils etwas Geld beisteuerten und völlig ohne Investoren die MoTech GmbH starteten“, erinnert sich Dr. Heiko Ulmer, damals einer dieser Fünfer-Gruppe und heute einer der Geschäftsführer der Reutlinger Dependance der Applied Sensor GmbH. Die Marktlage erforderte zunächst eine Verschlankung der Ursprungsfirmen und eine Diversifizierung bei den Produktentwicklungen.

Gewachsene Expertise für Luftqualität

Eine pfiffige Idee: Der mobile Gassensor in Form eines USB-Stick. Sobald er mit einem Computer verbunden wird, kann er Alarm geben, wenn die Luftqualität nachlässt. © AppliedSensor GmbH

Mit zunehmendem Wissen um die gesundheitlichen Risiken selbst gering verschmutzter Luft stieg schon seit Jahren der Bedarf an präzisen und zuverlässigen Sensorsystemen für alle Arten von geschlossenen Räumen, seien es Fahrzeuge oder Gebäude. Die Probleme fangen schon mit simpler schlechter Luft an: Gebäude werden aus Energiespargründen immer dichter - je dichter ein Gebäude jedoch ist, umso weniger natürlicher Luftaustausch ist gegeben. Die ganz normalen Atemgase zusammen mit den Emissionen aus Gebäudematerialien, Möbeln und anderen Gegenständen können sich so aufkonzentrieren, dass sie das Wohlbefinden oder gar die Gesundheit beeinträchtigen und nach kurzer Exposition Reizungen und Kopfschmerzen verursachen. Die EPA (United States Environmental Protection Agency) geht laut einer Veröffentlichung von AppliedSensor noch weiter und postuliert als Langzeitrisiken Atemwegs- und Herzerkrankungen, sogar Krebs.

Gerade in relativ eng besetzten Räumen wie Schulzimmern, Besprechungsräumen und Wartezimmern können sich die Probleme häufen. Oft  bleibt das unbemerkt, weil viele schädliche Gase wie Kohlenmonoxid geruchlos sind. Das trifft auf viele organische Verbindungen zwar nicht zu, aber auch bei den VOCs (volatile organic compounds, flüchtige organische Verbindungen) liegt die Wahrnehmungsschwelle oft über den gesundheitlich tolerablen Werten. Abhilfe schafft die Technik: Sensible Detektoren sind gefragt, die zur bedarfsgerechten Regelung in Lüftungsanlagen oder dezentral in Wandthermostaten integriert werden können. „Die meisten unserer Produkte sind komplette Module inklusive Mikroprozessor, auf Kundenwunsch liefern wir aber auch einzelne Komponenten", so Ulmer.

Metalloxid-Technologie aus der hauseigenen Ideenschmiede

AppliedSensor hat sich darauf spezialisiert, die gewünschten Sensor-Eigenschaften – klein, vielseitig, möglichst wartungsarm, langlebig und vor allem kostengünstig – in einer breiten Palette von Anwendungen zusammenzuführen. Technologisches Herzstück zur Detektion von Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid, VOCs und vieler anderer Verbindungen sind Metalloxid-Halbleiter. „Damit schafften wir den großen Durchbruch. Das mikromechanische Substrat ist auf einen Silizium-Chip aufgebracht. Er wird nur in der Mitte heiß - im Normalfall zirka 300 Grad - und kommt im Gegensatz zu keramischen Trägern mit einer Leistungsaufnahme von 20 Milliwatt aus“, erklärt Ulmer.

Das Funktionsprinzip der Metalloxid-Sensoren: VOCs (flüchtige organische Verbindungen) in der Umgebungsluft regieren mit Sauerstoffatomen des Metalloxids. Durch die frei werdenden Elektronen erhöht sich der Widerstand des Halbleiters, wodurch ein Signal entsteht. © AppliedSensor GmbH

Das Funktionsprinzip beruht auf einer katalytisch induzierten Reaktion (Oxidation beziehungsweise Reduktion). Kohlenmonoxid wird zum Beispiel zu Kohlendioxid oxidiert, wobei ein Elektron übertragen wird und dabei den Sensorwiderstand erniedrigt. Als Katalysator der Reaktion dient ein Edelmetall wie Platin, aber auch Palladium wird häufig eingesetzt. Es wird dem Metalloxid in geringen Mengen zugesetzt. Nur wenige Nanogramm pro Sensor reichen aus, wie Ulmer sagt. „Die meiste Entwicklungsarbeit steckte zu Anfang darin, die optimalen Betriebsparameter zu finden, so dass die Schadstoffe auch wirklich innerhalb von Sekunden detektiert werden können“, so Ulmer weiter. Diese Herausforderungen hat das Unternehmen längst gemeistert und ist jetzt dabei, weitere Anwendungen und Märkte für seine Technologien ausfindig zu machen.

Bei den Stückzahlen dominieren zurzeit Sensoren für den Bereich Automotive und dabei vor allem Komfortapplikationen. Die Sensoren sind in die Klimaanlage integriert, die auf die Messungen sofort mit entsprechenden Anpassungen reagiert. „Das erste Produkt, um die Lüftungsanlage in Autos zu steuern, haben wir 2006 auf den Markt gebracht. Es ist in Kooperation mit Texas Instruments, heute Sensata Technologies, entstanden“, ergänzt Ulmer. Einen besonders interessanten Zukunftsmarkt hat er bei wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen ausgemacht: „Hier sind unsere Detektoren vor allem für Sicherheitsapplikationen gefragt. Wir können Leckagen an den Brennstoffzellen beziehungsweise den Wasserstofftanks über kleinste Mengen austretenden Wasserstoffs aufspüren.“

Massen- und Nischenmärkte adressieren

Der zweitgrößte Geschäftsbereich ist die Gebäudetechnik. Das Unternehmen setzt zurzeit mehrere Tausend Module pro Jahr ab, Tendenz stark steigend. Um den wachsenden Markt langfristig mit innovativen Produkten zu versorgen, investiert AppliedSensor auch in die Forschung. Aktuell ist der Sensorspezialist Partner in einem Clusterprojekt der EU. In den vier Jahren Projektlaufzeit werden neuartige Technologien zu Gebäudeeffizienz und Klimatechnik erforscht.

„Die State-of-the-Art-Technologie in Gebäuden sind im Moment Infrarot-Gassensoren, die Kohlendioxid messen. Sie sind allerdings relativ teuer und deshalb nicht so weit verbreitet. Unsere Sensoren sind um den Faktor zwei bis drei günstiger. Damit bietet unsere Technologie auch von den Kosten her das Potenzial, in jedem Raum einen separaten Sensor zu installieren“, fasst Ulmer die Aussichten zusammen.

Übrigens geht es nicht immer um die Messung der gesamten Raumluft. Ulmer nennt eine Spezialanwendung aus der Entwicklungsabteilung: „Wir wollen unsere Gas-Sensoren zum Beispiel auch in Dunstabzugshauben einbauen. Für solche Spezialapplikationen sind aufwändige Tests nötig, von Machbarkeits- und Designstudien bis zu Kostenanalysen.“ Auch mobile Kleingeräte zu erschwinglichen Preisen für jedermann gehören seit Neuestem zur Produktpalette. Sie sind als USB-Stick konzipiert und für die Luftgüteüberwachung gedacht: Wenn der USB-Stick Mief-Alarm gibt und es am Computer blinkt, heißt das für den Nutzer, er sollte einfach mal das Fenster öffnen. „Diese Geräte sind noch ganz neu und wir suchen dafür durchaus noch weitere Vertriebspartner, etwa aus der Werbeartikelbranche“, sagt Ulmer.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/appliedsensor-gmbh-chemische-gassensoren-spueren-schadstoffe-auf