Sensoren sind längst mehr als Messgeräte – sie werden intelligent, energieautark und vernetzt. Edge-AI, Digitale Zwillinge, Quantensensorik und nachhaltige Materialien prägen die Branche heute. Welche Technologien definieren die Zukunft, welche Chancen bieten sie, und welche Herausforderungen müssen Unternehmen meistern? Ich nehme Sie mit auf eine kleine Reise durch die aktuellen Trends und Themen, die auf den all about automation Messen eine große Rolle spielen und spielen werden.
Sensoren sind winzig, oft unsichtbar und begleiten uns überall – zu Hause, im Auto, in der Freizeit oder auf der Arbeit. Sie erfassen physikalische, chemische oder biologische Größen wie Temperatur, Druck, Beschleunigung, Schall, Magnetfelder oder Stoffwechselmarker und wandeln diese in verwertbare Daten um. Diese Informationen sind essenziell für Industrie, Mobilität, Medizin oder Gebäudemanagement. Früher waren Sensoren meist passive, analoge Messinstrumente, heute sind sie Teil intelligenter Systeme, liefern digitale Signale direkt und arbeiten oft energieautark. Moderne Sensorik kombiniert neue Messprinzipien, KI am Sensor und digitale Zwillinge, wodurch Systeme schneller reagieren und bessere Entscheidungen treffen können. Für Unternehmen eröffnen diese Entwicklungen Chancen in Automatisierung, Prozessoptimierung und nachhaltiger Ressourcennutzung. Welche Trends aber gibt es in der Sensorik, die es unbedingt lohnen zu verfolgen? Ich nehme Sie mit auf eine kleine Reise.
Edge-AI: Intelligenz direkt am Sensor
Traditionell werden die von Sensoren gesammelten Daten über zentrale Cloud-Computing-Systeme verarbeitet, was eine Übertragung großer Datenmengen über weite Strecken notwendig macht. Dies birgt nicht nur das Risiko von Datenlecks und unbefugten Zugriffen, sondern führt auch zu Verzögerungen, die in vielen Anwendungen, etwa in der Industrie oder Medizintechnik, problematisch sind. Die zunehmende Verlagerung von Rechenleistung an die Datenquelle – also direkt auf die Sensoren oder in deren unmittelbare Umgebung – stellt einen klaren Trend dar: Heute gewinnen also Edge-Lösungen massiv an Bedeutung. KI-Algorithmen laufen direkt im Sensor oder in dessen unmittelbarer Nähe. So lassen sich Daten sofort vor Ort analysieren, relevante Informationen extrahieren und Entscheidungen ohne Umweg über zentrale Server treffen. Dies führt zu kompakteren Sensorsystemen bringt aber auch weitere Vorteile mit sich:
- Reduzierte Latenz: Entscheidungen können nahezu in Echtzeit getroffen werden.
- Effizienz: Nur relevante Ereignisse werden übertragen, Bandbreite und Energieverbrauch sinken.
- Datenschutz: Rohdaten verlassen das Gerät nicht ständig, was besonders bei personenbezogenen Daten wichtig ist.
Edge-AI ermöglicht autonome Systeme in Bereichen, die strikte Echtzeit-Anforderungen haben – etwa Produktionsanlagen oder autonome Fahrzeuge. Sensoren werden zu aktiven Entscheidungsträgern, die nicht nur messen, sondern auch verstehen.
Diese Verschiebung der Intelligenz an die Quelle hat Auswirkungen auf das Systemdesign: Entwickler müssen Datenpipelines, Hardware-Ressourcen und KI-Integration von Anfang an berücksichtigen. Für Unternehmen bedeutet dies: Sensoren müssen als Teil größerer Daten- und Aktionsketten geplant werden: von der Edge in die Cloud, weiter zum Digitalen Zwilling, und letztlich zum Aktor.
Bei all about automation-Aussteller Balluff steht Edge AI z.B. im Mittelpunkt, um Daten direkt dort auszuwerten, wo sie erzeugt werden – also direkt am Sensor oder nah am Prozess. Auf diese Weise lassen sich Entscheidungen sofort treffen, beispielsweise zur Erkennung von Anomalien, zur Sicherung der Produktqualität oder für die vorausschauende Wartung. Das ist besonders in zeitkritischen Anwendungen und in Bereichen mit begrenzter Netzwerkverbindung von großem Vorteil, heißt es.
Energieautarke Sensoren: Der Weg weg von der Batterie
Batterien stellen einen Engpass für großflächige Sensornetze dar, da Austausch, Wartung und Recycling Zeit und Kosten verursachen. Energy Harvesting bietet hier die Lösung: Sensoren gewinnen Energie aus der Umgebung – etwa Wärme, Vibration, Solarlicht oder elektromagnetische Wellen – und versorgen sich selbst. Dadurch werden drahtlose, verteilte Messnetze wirtschaftlich tragfähig, wartungsarm und energieeffizient. Einsatzbereiche reichen von Gebäuden und Verkehrsinfrastruktur über Smart Grids bis hin zur Medizintechnik. Laut Market Research Future lag der Markt für Energieernte von kleinen Sensoren 2024 bei rund 1,4 Milliarden USD und könnte bis 2035 auf über 5 Milliarden USD wachsen, angetrieben durch technologische Fortschritte und die zunehmende Vernetzung durch das Internet of Things.
Dank Energy Harvesting können Sensornetze nahezu autark arbeiten, kontinuierlich Daten liefern und Betriebskosten senken. In Kombination mit Edge-AI entstehen Systeme, die nicht nur messen, sondern intelligent reagieren – ohne ständige menschliche Eingriffe. Neue Materialien und Technologien steigern die Effizienz der Energieumwandlung. Während Solarenergie vorerst dominiert, gewinnen piezoelektrische Lösungen oder die Wiegand-Technologie an Bedeutung. Tobias Best, General Manager bei Ubito in Singapur, betont: „Energieautarke Sensoren werden die Grundlage für eine vernetzte, smarte und nachhaltige Zukunft. Wir haben die Wiegand-Technologie optimiert, um zuverlässige Energieimpulse unter verschiedensten Bedingungen zu liefern und drahtlose Kommunikation zu ermöglichen. Mit einem neuen Energiezähler-Logikmodul können Kunden eigene, energieautarke Zählsysteme entwickeln. Die Kombination aus Sensor, Logik und externem Mini-Magnetfeldsensor sorgt für maximale Flexibilität.“
Digitaler Zwilling: Real-Time-Brücke zwischen physisch und virtuell
Digital Twins sind digitale Abbilder physischer Systeme, die in Echtzeit mit Sensordaten gespeist werden. Sie ermöglichen Predictive Maintenance, virtuelle Tests und Optimierungen ohne Anlagenstillstand. In Fabriken oder Energieversorgungsnetzen fungieren sie als „virtueller Kontrollraum“: Sensordaten fließen in Modelle, KI prognostiziert Verschleiß oder Lastspitzen, und Simulationen werden direkt in die Steuerung zurückgespielt. Unternehmen nutzen Digital Twins zunehmend für Produktionsplanung, Energie-Netze, Logistik und operative Optimierung. Vorteile liegen in Effizienz, Kostensenkung und Risikominimierung, da Szenarien vorab getestet werden können.
Baumer setzt diesen Ansatz für seine Sensoren um und bietet digitale CAD-Sensorzwillinge an. Diese erweiterten 3D-Modelle enthalten neben mechanischen Abmessungen auch Hilfsgeometrien, die Erfassungs-, Blind- oder Empfangsbereiche visualisieren. Ingenieure sehen so bereits in der Konstruktionsphase, wie sich Sensoren im realen Einsatz verhalten und wie Messfelder oder Strahlverläufe wirken. Dies erhöht die Planungs- und Konstruktionssicherheit und reduziert Fehler sowie Nacharbeiten, besonders bei komplexen Automationslösungen und engen Projektzeiten.
Materialien und Fertigung: kleiner, günstiger, leistungsfähiger
Die Materialwissenschaft und moderne Fertigungstechniken treiben neue Sensorarchitekturen voran. Beispiele:
- Gedruckte Elektronik für flexible Sensoren.
- Silizium-Photonik für kompakte optische Module.
- Spezielle Halbleiter wie Indium-Phosphid für photonische Hochleistungssensoren.
Diese Innovationen ermöglichen Sensoren, die kleiner, energieeffizienter und gleichzeitig leistungsfähiger sind. Sie erlauben die Integration mehrerer Sensorelemente auf flexiblem Träger, steigern die Empfindlichkeit bei geringerer Energieaufnahme und senken die Stückkosten bei hohen Serienzahlen.
Von biosensorischen Trägern bis zu robusten Sensoren für die Raumfahrt zeigen Forschungsberichte zahlreiche vielversprechende Anwendungen. Unternehmen können dadurch maßgeschneiderte Sensorlösungen für unterschiedliche Industrien entwickeln – von Wearables über Industrieautomation bis hin zu Smart Cities.
Ein Beispiel: Ein flexibler Sensor aus weichen Dielektrischen Elastomeren ermöglicht Messungen bis 100 % Dehnung und bietet kostengünstige, vielseitige Einsatzmöglichkeiten für Position und Verschiebung. Dr.-Ing. Philipp Linnebach, Geschäftsführer der Delfa Systems GmbH, betont die Integration in Servicerobotik und die Kombination mit KI, um selbstlernende Systeme mit hoher Präzision zu entwickeln.
Revolutionäre Zukunft Quantensensorik
Die Quantensensorik erlebt derzeit einen starken Aufschwung: Ursprünglich vor allem in der Forschung eingesetzt, entwickelt sie sich zunehmend zu einem praktischen Werkzeug für Medizin, Verteidigung und Grundlagenforschung. Ihr entscheidender Vorteil liegt in einer Messgenauigkeit, die klassische Sensoren deutlich übertrifft.
Quantensensoren arbeiten nicht mit großen Atomwolken, sondern mit einzelnen Atomen oder Teilchen, wodurch sie kleinste Veränderungen in Magnetfeldern, elektrischen Feldern, Temperatur, Beschleunigung oder Schwerkraft erfassen können. In Kombination mit Künstlicher Intelligenz und photonischen Schaltkreisen werden sie leistungsfähiger, kompakter und flexibel genug für mobile Anwendungen wie Fahrzeuge oder tragbare Geräte.
Fortschritte in der Photonentechnik eröffnen neue Einsatzmöglichkeiten:
- Navigation ohne GPS, z. B. für autonome Fahrzeuge oder Schiffe
- Industriepräzision in Fertigungsprozessen
- Geophysik und Gravimetrie für Erdbeobachtung oder Ressourcenanalysen
Bei Sick arbeitet man seit Jahren an Quantensensoren: „Quantentechnologie ist die nächste Stufe für die Sensorik. Sie verschiebt technische Grenzen und macht Details im Signalrauschen sichtbar – Partikel, die rund 200 Mal kleiner sind als ein menschliches Haar“, erklärte Niels Syassen, Senior Vice President R&D bei Sick bereits vor fünf Jahren
Noch sind Quantensensoren meist Nischenlösungen, doch ihre technologische Reife wächst. Mittelfristig könnten sie neue Standards für Präzision und Messfähigkeit setzen. Unternehmen sollten diese Entwicklung beobachten, um frühzeitig Potenziale für industrielle und medizinische Anwendungen zu nutzen.
Vernetzung: vom Sensor in die Cloud
In modernen Industrie- und Automatisierungsumgebungen sind vernetzte Sensoren ein zentraler Baustein der digitalen Transformation. Sie erfassen physikalische Größen und liefern die Daten über moderne Kommunikationswege entlang der gesamten Produktionskette bis in Cloud- oder IT-Systeme. Diese Vernetzung von Sensorik und Informationstechnologie (IT) mit der operativen Ebene (OT) bildet die Grundlage für das industrielle Internet der Dinge (IIoT).
Zentrales Ziel vernetzter Sensorik ist es, aus der wachsenden Menge an Messdaten nicht nur Rohwerte zu sammeln, sondern intelligente, verwertbare Informationen zu gewinnen. Dazu werden Sensoren mit digitalen Schnittstellen wie IO-Link oder Ethernet ausgestattet, die Messwerte, Zustands- und Diagnosedaten übertragen. „Sprechende“ Sensoren ermöglichen bidirektionale Kommunikation: Daten fließen von der Maschine zur Cloud und Steuer- oder Rückgabeinformationen zurück in die Automatisierungssysteme.
Die Vernetzung der Sensorik eröffnet vielfältige Anwendungen:
- Condition‑Monitoring und Zustandsüberwachung von Maschinen und Anlagen, bei dem Anomalien frühzeitig erkannt und Wartungsprozesse optimiert werden können.
- Cloud‑basiertes Prozessmanagement, bei dem Sensordaten in digitalen Zwillingen genutzt werden, um Abläufe zu simulieren, globale Steuerung aus der Ferne vorzunehmen oder automatische Prozessaktionen wie Nachbestellungen auszulösen.
- Remote‑Services und Fernwartung, bei denen Mitarbeiter mithilfe von Cloud‑Dashboards Maschinenzustände weltweit überwachen und Eingriffe durchführen können.
Ein praktisches Beispiel liefert Turck: Der belgische Kunstfaserspezialist Adfil überwacht seine Silofüllstände in Echtzeit mittels Lasersensoren mit IO-Link-Ausgang über Distanzen bis 12 m. Die Daten werden an eine SPS geleitet, lokal visualisiert und über OPC UA in die Cloud übertragen. So können Produktion und Einkauf jederzeit reagieren, Überbestände vermeiden und Produktionsstopps verhindern.
Auch ifm bietet ähnliche Lösungen: Das edgeGateway verbindet Sensoren mit der moneo Cloud und ermöglicht auch ohne Programmierkenntnisse IIoT-Funktionen wie Maschinenüberwachung, Prozessoptimierung und Energieverbrauchskontrolle.
Von Wearables zur klinischen Praxis
Die Gesundheitsbranche erlebt einen tiefgreifenden Wandel: Digitale Technologien und neue Sensorlösungen ermöglichen die Erfassung und Auswertung medizinischer Daten in Echtzeit, direkt für Diagnostik, Prävention und Therapie. Besonders in Biosensorik und Health-Monitoring zeichnen sich Trends ab, die Medizin und Patientenleben verändern.
Kleine, tragbare Sensoren gewinnen an Bedeutung. Wearables messen Herzfrequenz, Blutsauerstoff, Glukose oder Stresslevel und werden gleichzeitig kompakter und komfortabler. Durch Miniaturisierung und flexible Elektronik lassen sich Sensoren direkt auf der Haut oder in Textilien integrieren, was kontinuierliches Monitoring ohne Arztbesuche erlaubt und die frühe Erkennung gesundheitlicher Auffälligkeiten unterstützt.
Moderne Biosensorik zeichnet sich durch Echtzeit-Datenverarbeitung aus. Künstliche Intelligenz erkennt Muster, vergleicht Messwerte mit Referenzdaten und liefert personalisierte Empfehlungen oder Warnungen. Damit können Gesundheitsrisiken frühzeitig erkannt und Therapien individuell angepasst werden, auch bei chronischen Erkrankungen wie Diabetes oder Herz-Kreislauf-Problemen.
„Biosensoren tragen nicht nur zur menschlichen Gesundheit bei, sondern auch in Bereichen wie nachhaltige Chemie, Umwelt- und Klimaschutz, etwa bei Trinkwasser-Analytik, AOP-Monitoring von PFAS oder Chemikalien-Risikobewertung“, erklärt Prof. Dr. Steffen Rupp im Block „BIOINTELLIGENZ“ des Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB.
Von Nachhaltigkeit bis Sicherheit
Zukünftige Sensoren müssen nicht nur messen, sondern auch nachhaltig und sicher sein. Rohstoffknappheit und Umweltauflagen erfordern recyclingfähige Gehäuse, weniger seltene Metalle, langlebige Systeme und energieeffiziente Messprinzipien. Nachhaltigkeit senkt zudem die Total Cost of Ownership. Gleichzeitig steigt mit zunehmender Vernetzung das Sicherheitsrisiko. Maßnahmen wie Hardware-Root-of-Trust, verschlüsselte Datenübertragung und sichere Firmware-Updates sind Pflicht. Offene Standards und interoperable Plattformen sichern Skalierbarkeit und Investitionsschutz.
Studie gibt wertvolle Einblicke
Sensoren sind das Herzstück der digitalen Transformation. Miniaturisierung, intelligente Datenverarbeitung, neue Materialien, Quantentechnologien und nachhaltige Konzepte treiben Innovation, Effizienz und Automatisierung. Aber nur Unternehmen, die frühzeitig diese Trends erkennen, Edge-AI, Digital Twins und Vernetzung integrieren, sichern sich Zukunftsfähigkeit. Die Balance zwischen technologischer Innovation und pragmatischer Systemintegration entscheidet über den Erfolg – in Industrie, Medizin, Infrastruktur und darüber hinaus.
Bevor wir unsere Reise beenden, möchte ich noch auf eine gemeinsame Studie des AMA Verband für Sensorik und Messtechnik und des VDI hinweisen: Auf 180 Seiten analysieren 69 Experten aus Forschung und Industrie in „Sensor Trends 2030′ zentrale Entwicklungen und Herausforderungen der Sensorik bis 2030. Die Studie unter der Leitung von Prof. Dr. Klaus Drese (ISAT Coburg) bietet wertvolle Einblicke für Vertreter aus Industrie, Wissenschaft und Politik. Die Studie gibt es unter: https://sensortrends.ama-sensorik.de/
Ich hoffe ich konnte Sie mit auf eine spannende Reise durch die „neue“ Welt der Sensorik mitnehmen. Viel mehr zu diesem Thema finden Sie auf den all about automation-Messen im Jahr 2026. Dort präsentieren zahlreiche Aussteller „Sensorik mit Zukunft“. Und damit die Sensoren keine unsichtbaren Helden bleiben, werde ich Sie in meinem nächsten Blog-Artikel weiter durch die Sensorik und auch Messtechnik führen. Seien Sie gespannt!
Praxistipp
Die Top 10 Learnings aus der „Sensor Trends 2030“-Studie:
- Sensoren sind das Fundament der digitalen Welt
- Die Präzision von Sensoren steigt kontinuierlich
- Miniaturisierung bleibt wichtig – erreicht aber natürliche Grenzen
- Sensoren werden zu intelligenten Systemen
- Der Fokus verschiebt sich von Messwerten zu Entscheidungen
- Explosiver Bedarf an Information
- Nachhaltigkeit prägt die Sensorentwicklung
- Zwei Märkte wachsen parallel: Low-Cost & High-End
- Technologie-Reife braucht weiterhin Zeit
- KI-Sensoren & Quantensensoren sind die Zukunftstreiber
Dirk Schaar
Dirk Schaar hat Maschinenbau an der FH Aachen studiert. In über 25 Jahren als Redakteur, Chefredakteur und Leitender Chefredakteur kennt er sich bestens in den Bereichen Sensorik und Messtechnik, aber auch Antriebs- und Automatisierungstechnik aus.
