Die Geschichte hinter dem kleinsten CO2-Sensor der Welt

Im vergangenen Jahr brachten wir so viele neue Produkte auf den Markt wie noch nie zuvor in der Geschichte unseres Unternehmens. Mit dem Launch des weltweit kleinsten CO₂-Sensors gelang uns Anfang 2021 ein echter Coup. Doch nicht nur die Grösse des Sensors von lediglich 10.1 x 10.1 x 6.5 mm³, sondern auch das fotoakustische Messprinzip stellte dabei in der CO₂-Sensorik ein absolutes Novum dar. Doch wie hinter jedem unserer Sensoren steckt eine lange Geschichte zahlreicher Entwicklungsschritte, an welcher Mitarbeitende aus den unterschiedlichsten Abteilungen massgeblich beteiligt waren.

Wie jede Erfolgsstory begann auch diese mit einer verrückten Idee. In diesem Fall war es diejenige von Thomas Uehlinger, welcher sich Anfang 2016 als Entwicklungsingenieur in den Kopf setzte, den weltweit kleinsten CO₂- Sensor herzustellen, der zudem auf dem fotoakustischen Messprinzip basiert. Ohne die Gewissheit, ob ein CO₂-Sensor mittels dieses Messprinzips überhaupt akkurat messen kann, machte sich Thomas an einen ersten Prototyp. Ausgerüstet mit seinem Ehrgeiz, der Freude an der Tüftelei sowie neben High-Tech-Komponenten auch einer Hand voll handelsüblicher Materialen aus dem Baumarkt, stellte sich schon nach kurzer Zeit ein erster Erfolg ein. Sein erster Prototyp produzierte bereits ebenbürtige Messergebnisse wie herkömmliche CO₂-Sensoren. Vom kleinsten Sensor der Welt konnte zu jenem Zeitpunkt jedoch noch kaum die Rede sein, der Grundstein war hingegen gelegt und man entschloss sich das Projekt unter der Leitung von Thomas weiter zu verfolgen. Gemeinsam mit einem neu gebildeten Projektteam gelang es ihm dabei den Sensor von Prototyp zu Prototyp stets zu verbessern. Dabei galt es nebst rein technischen Aspekten nun auch, die Bedürfnisse potenzieller Kunden zu berücksichtigen. 

„Als Projektleiter koordinierte ich die Entwicklung des Sensors und versuchte dabei stets, die unterschiedlichen Anforderungen des Marktes mit den technischen Möglichkeiten bestmöglich zu vereinen.“
_{Thomas Uehlinger, Senior Project Leader}

Unterstützung erhielten Thomas und seine Abteilung hierbei von Produktmanager Marco Gysel. Als Verantwortlicher für die Produktstrategie suchte er parallel zum Entwicklungsteam auf dem Markt nach potenziellen Anwendungsbereichen und entsprechenden Abnehmern für den neuen Sensor. Die Resultate seiner Marktanalyse flossen dann wiederum direkt in den Entwicklungsprozess mit ein. 

„Wenn wir nicht genau darauf achten, dass unser Produkt bestmöglich den Bedürfnissen unserer Kunden entspricht, entwickeln wir im Worst Case einen einzigartigen Sensor, den jedoch niemand einsetzen will.“
_{Marco Gysel, Product Manager}

Eine wesentliche Herausforderung bei der Miniaturisierung des CO₂-Sensors lag in der Art der Lichtquelle für das Messverfahren. Herkömmliche CO₂-Sensoren basieren beinahe ausschliesslich auf einfachen Glühbirnen, die jedoch für die angestrebte Sensorgrösse zu gross sind. Hier kamen der Entwicklungsingenieur Sebastian Raab und seine Abteilung für MEMS-Technologie ins Spiel, die sich der Entwicklung einer alternativen Lichtquelle widmeten. Nach umfassender Recherche sowie zahlreichen Versuchen fanden sie eine Lösung, die ebenfalls neuartig im Bereich der CO₂-Sensorik war. Dank dieser konnte der Sensor auf seine finale Grösse von 10.1 x 10.1 x 6.5 mm³ miniaturisiert werden. 

„Normalerweise beginne ich mit dem Sammeln von Ideen: Was steht in der Literatur? Was wurde bereits angewendet? Was benutzen wir bei Sensirion? Danach geht es hauptsächlich um das optimale Zusammensetzen dieser Bausteine. Das Ziel dabei ist immer, die einfachste und günstigste Lösung zu finden. In der Entwicklung mag eine komplexe Lösung machbar sein, in der Produktion von hunderttausend Stück stellt sie jedoch einen grossen Nachteil dar.“
_{Sebastian Raab, Senior R&D Engineer}

Natürlich funktioniert ein Sensor nicht ohne die entsprechende Schaltung. Daher war die Abteilung für anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, engl. Application-Specific Integrated Circuit) bereits früh in den Entwicklungsprozess involviert. Die Entwicklung des entsprechenden Mikrochips gehört jedoch zu einem der kostenintensivsten Entwicklungsschritte überhaupt. Da jede zusätzliche Überarbeitung in dieser Phase das Entwicklungsbudget empfindlich belastet, war eine gute Abstimmung zwischen sämtlichen Abteilungen massgeblich. 

Währenddessen kümmerten sich Key Account Manager wie Stephan Stutterheim bereits um die Akquise von Kunden aus aller Welt. Diese beginnt nicht erst mit der Fertigstellung des finalen Produktes, sondern bereits ab dem Zeitpunkt eines ersten funktionsfähigen Sensors. Während ihrer Kundenbesuche sammelten Stephan und seine Kolleg:innen wertvolle Inputs, die sie dem Projektleiter und dem Produktmanager weiterleiteten. Dadurch konnte der Sensor entsprechend den aktuellen Kundenbedürfnissen kontinuierlich weiterentwickelt werden. 

„Mein Zuständigkeitsbereich ist der chinesische Markt. Deswegen war ich während der Entwicklungsphase oft in China, um potenziellen Kunden die Vorteile unseres neuen CO₂-Sensors aufzuzeigen und dabei wertvolles Feedback zu sammeln.“
_{Stephan Stutterheim, Key Account Manager}

Nach Abschluss der Entwicklungsphase stellte Produktmanager Marco Gysel eine Taskforce für die Markteinführung zusammen. Dieses „Launch Team“ bestand neben ihm und dem Key Account Manager Stephan Stutterheim aus Philipp Seidel, einem erfahrenen Projektleiter aus dem Marketing. Gemeinsam definierten sie eine Marketingstrategie, um den Sensor über unterschiedliche Kommunikationskanäle möglichst zielgerichtet bei potenziellen Kunden zu bewerben. 

„Mit crossmedialen Marketingmassnahmen wie Live-Demos an Messen, Fachartikeln, interaktiven Webinaren, Videos und Werbung auf Social Media konnten wir den CO₂-Sensor bestmöglich auf dem Markt platzieren. Dadurch gelang es uns, eine hohe Resonanz bei unseren Kunden zu generieren.“
_{Philipp Seidel, Project Leader Marketing & Communication}

Zeitgleich wurde die gesamte Produktion auf die Herstellung des neuen Sensors vorbereitet. Als Program Director war Marcel Koller für die Planung des gesamten Produktionsprozesses verantwortlich. Die Herausforderung eines solchen „Ramp-ups“, also die Aufstockung der Kapazitäten für die Massenproduktion, liegt in der möglichst zuverlässigen und kosteneffizienten Herstellung hoher Stückzahlen. Hierbei galt es für Marcel, zunächst einmal abzuklären, welche und wie viele Materialien für die Massenproduktion notwendig sind, von welchen Lieferanten diese bezogen werden können und welche Maschinen für die Produktion wiederverwendet oder neu entwickelt werden müssen. Zudem unterstützte er die Prozessingenieur:innen beim Design der einzelnen Produktionsschritte, die später von den Mitarbeitenden in der Produktion ausgeführt werden. Eine solche Prozessplanung ist massgeblich für eine funktionierende Produktion, doch für die Optimierung eines reibungslosen Ablaufs bedarf es stets den Test an der Praxis. 

„Es ist wichtig, dass man früh hohe Stückzahlen produziert, damit allfällige Probleme, die erst bei grossem Volumen auftauchen, frühzeitig entdeckt und gelöst werden können. Beispielsweise kann ein Fehler, der in jedem 10'000. Sensor vorkommt, erst gefunden werden, wenn wir bereits ein paar 100’000 Stück produziert haben.“
_{Marcel Koller, Program Director}

Läuft die Produktion dann erst einmal an, stellt Process Integration Manager Edith Walckiers die bestmögliche Umsetzung des Produktionsprozesses sicher. Dies beinhaltet einerseits die fortwährende Überprüfung sämtlich eingeplanter Maschinen auf ihren reibungslosen Ablauf sowie die Schulung der Mitarbeitenden in der Produktion. Im Falle dieses Sensors musste jedoch aufgrund der hohen Nachfrage die Produktion bereits vor der Finalisierung der eigentlichen Prozessgestaltung beginnen. Eine grosse Herausforderung für das Produktionsteam rund um Edith, welche sich dank entsprechender Agilität und Teamwork gut meistern liess.

„Damit wir die beinahe wöchentlich gestiegene Nachfrage nach dem Sensor decken konnten, mussten wir provisorisch bestehende Maschinen in den neuen Produktionsprozess integrieren. Die Bewältigung einer solchen Kapazitätserhöhung erforderte eine gute Zusammenarbeit sämtlicher Abteilungen und das hat einmal mehr super funktioniert.“
_{Edith Walckiers, Senior Process Integration Manager}

So rollten ab Januar 2021, rund fünf Jahre nach der initialen Idee, die ersten CO₂-Sensoren vom Fliessband und wurden an unsere Kunden in aller Welt versandt. Rund eineinhalb Jahre später ist unser Sensor nach wie vor ein voller Erfolg. Der kleinste CO₂-Sensor auf dem Markt gehört zu unseren gefragtesten Produkten und findet bereits Anwendung in unterschiedlichen Applikationen wie Klimaanlagen, Lüftungssysteme und Innenluftqualität-Monitoren.Vielmehr als der Erfolg auf dem Markt macht uns bei Sensirion aber die Geschichte des Weges von der ursprünglichen Idee zum gefragten Endprodukt so stolz. Denn es ist die Geschichte zahlreicher Mitarbeitenden aus den unterschiedlichsten Abteilungen, deren Eigeninitiative, der Freude am Meistern technischer Herausforderungen sowie Teamwork. Und genau diese Geschichten sind es, die uns bei Sensirion und unsere Produkte ausmachen.