de.wedoany.com-Bericht: Ibnu Taufan, Doktorand an der University of Limerick (UL), erforscht, wie Vibrationen von Industrieanlagen genutzt werden können, um IoT-Sensoren mit Strom zu versorgen und so Batterieabfälle sowie die Abhängigkeit vom Stromnetz zu reduzieren. Die Inspiration für diese Forschung stammt teilweise aus seiner Kindheit, als er sich fragte, warum der Bau der Suramadu-Brücke, der längsten Brücke Indonesiens, so lange dauerte.
Während seines Studiums der Technischen Physik am Institut Teknologi Sepuluh Nopember in Surabaya weckte ein Dozent durch die Analyse des berühmten Einsturzes der Tacoma Bridge aufgrund von Resonanz Taufans Verständnis für die physikalischen Prinzipien hinter Brückenvibrationen und entfachte so seine Leidenschaft für die Vibrationsforschung. Nach seinem Bachelorabschluss arbeitete er als Produkt- und Entwicklungsingenieur bei einem Pumpenhersteller in Indonesien, wo er sich auf die Nutzung von Vibrationssignalen zur Maschinenüberwachung und die Reduzierung übermäßiger Strukturbewegungen durch Vibrationskontrolle konzentrierte.
Einige Jahre später erhielt Taufan die Gelegenheit, an der University of Limerick im Bereich Vibrations-Energy-Harvesting zu promovieren. Dieses neue Forschungsfeld zielt nicht darauf ab, unerwünschte Vibrationen zu reduzieren, sondern Abfallvibrationen aus der Maschinenumgebung zu sammeln und in elektrische Energie umzuwandeln, um IoT-Sensoren in Industrie-4.0-Anwendungen nachhaltig mit Strom zu versorgen. Sein Promotionsthema ist die Entwicklung eines neuartigen breitbandigen piezoelektrischen Vibrations-Energy-Harvesters (PVEH) zur Stromversorgung von Sensoren für vorausschauende Wartung und Leistungsoptimierung.
Taufan erklärt, dass die Industrie derzeit auf Batterien oder das Stromnetz angewiesen ist, um Überwachungssensoren zu betreiben, was in abgelegenen Gebieten kostspielig und nicht nachhaltig ist. Das von ihm entwickelte PVEH-Gerät kann Umgebungsvibrationen direkt von der Maschine sammeln und einen batterielosen Betrieb ermöglichen. Der Wert dieser Technologie liegt in der Reduzierung der Schwermetallbelastung durch die Produktion und Entsorgung von Batterien sowie in der Vermeidung der hohen Kosten für die Verlegung von Stromnetzen für Tausende von entfernten Sensoren.
Taufan verwendet die Metapher des „Tanzphänomens", um das Resonanzprinzip in seiner Forschung zu veranschaulichen. Er vergleicht die Struktur mit einer Person und die externe Vibrationsquelle mit Musik. Wenn die Frequenz der externen Vibration mit der Eigenfrequenz der Struktur übereinstimmt, beginnt die Struktur zu „tanzen", wie eine Person, die ihre Lieblingsmusik hört. Diese Resonanz kann zu einer hohen Leistungsabgabe führen. In seiner Forschung muss der Harvester so ausgelegt werden, dass seine Eigenfrequenz der Betriebsfrequenz der Maschine ähnelt, um aus dem „Tanz" der Maschine elektrische Energie zu gewinnen und IoT-Sensoren mit Strom zu versorgen.
Taufan glaubt, dass die Vibrations-Energy-Harvesting-Technologie (VEH) in Zukunft eine wichtige Rolle in Industrie 4.0 spielen wird. Wartungsingenieure müssten Maschinen nicht mehr manuell überwachen oder Sensor-Batterien wechseln; in der Eisenbahnindustrie könnten die Vibrationen vorbeifahrender Züge IoT-Sensoren zur Überwachung des Gleiszustands mit Strom versorgen und so Reiseunterbrechungen vermeiden. Er weist jedoch auch darauf hin, dass VEH derzeit noch nicht in der Lage ist, Batterien in kleinen Geräten wie Smartwatches vollständig zu ersetzen, da die Realisierung von Niederfrequenz-Resonanz in einem kleinen Volumen weiterhin eine zu lösende Herausforderung darstellt. Taufan plant, nach Abschluss seiner Promotion in der Wissenschaft zu bleiben und weiterhin im Bereich Vibrationen zu lehren und zu forschen.
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