Der Spezialist - Ausgabe 10

Das Magazin für Technik und ManagementBrunel GmbH | Airport City | Hermann-Köhl-Str. 1 a | 28199 Bremen

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AUSGABE 10 || Februar 2008

Mill iarden Bauteile auf kle instem raum

Miniaturisierung im Nanobereich

S imulat ion und Berechnung für 1 1 .000 PS

Entwicklung von Propeller-Triebwerken

Wenn der Berg ruft . . .Der Coaster, die umweltfreundliche Bergbahn

MITMACHEN UND GE WINNEN

Abenteuer pur können Sie auf der ersten Etappe der Xworld erleben. Die Gewinner unseres Preisausschreibens nehmen vom 8. bis 21. März 2008 an der Fahrt im Geländewagen von Bremen über Österreich, Slowenien, Kroatien, Bosnien, Serbien und Bulgarien bis in die türkische Metropole Istanbul teil. Mehr über das Projekt Xworld erfahren Sie in dieser Ausgabe auf der Seite 54. Neues aus der Welt der Informationstechnologie gibt es auf der diesjährigen CeBIT in Hannover zu erleben. Wir verlosen 20 Tageskarten.

Viel Glück bei den Verlosungen wünschtIhr Redaktionsteam „Der Spezialist“

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Normann Bienwald

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„UNSER SPEZIALIST“NORMANN BIENWALD

„Starke Knoten verbinden Dinge sehr zuverlässig mit-einander“, erklärt der 61-jäh-rige Elektrotechnikingenieur Normann Bienwald. „Aber sie können auch wieder gelöst werden, sind flexibel.“ Ein guter Projektleiter verknüpft lose Enden oder schlägt den berühmten Gordischen Knoten entzwei, wenn es nötig ist. Normann Bienwald, der seit acht Jahren bei Brunel arbei-tet, ist aktuell als Projektleiter auf der Aker MTW Werft beim Bau der Superfähre Ropax, eines Eismeerfrachters, im Einsatz.

03der Spez ial ist

ed itor ialAUSGABE 10 || Februar 2008

DER SPEZ IAL IST

LIEBE LESERIN, LIEBER LESER,

was macht eigentlich eine gute Partnerschaft aus? Sind es die gemeinsamen Ziele und Interessen, Vertrauen und Zuverlässigkeit? Die Parallelen zwi-schen privaten und geschäftlichen Beziehungen sind dabei oftmals erstaun-lich. Sind doch die Partner, egal ob in der Ehe oder im Beruf, stets um ein beständiges, vertrauensvolles Miteinander bemüht. Dazu gehört auch, dass beiden Partnern genügend Raum bleibt, sich zu entfalten und zu entwickeln. Unlängst hörte ich ein schönes Beispiel, das die Antwort auf diese Fragen treffend veranschaulicht. Die Rede war von zwei Bäumen. Werden sie zu dicht nebeneinander gepflanzt, können die Äste nur begrenzt wachsen und neue Verästelungen bilden. Zudem nehmen sie sich gegenseitig das Licht, was eine gesunde Entwicklung zusätzlich erschwert. Partnerschaft braucht also Raum und nicht Einschränkung durch höheren Druck, um sich gemein-sam weiterentwickeln zu können. Eine gute Kunden-Lieferanten-Beziehung beruht letztlich darauf, einen starken Partner an seiner Seite zu wissen. Je besser dieses partnerschaft-liche Verhältnis ausgeprägt wird, umso dynamischer gestaltet sich auch die Entwicklung der beiden beteiligten Unternehmen. Und je dynamischer die Unternehmensentwicklung bei den Partnern, desto mehr profitiert der Kunde vom wachsenden Know-how-Pool. Aus diesem Pool schöpfte jüngst auch der Kunde BMW, für den das Team von Brunel Car Synergies eine Welt-neuheit der Prüfstandstechnik entwickelte. Erstmalig können bis zu sieben Einzelmessungen an Achsgelenken auf ein und demselben Prüfstand durch-geführt werden, was dem Kunden Zeit und damit auch Kosten erspart. Für die Zukunft zeichnet sich ein gewandeltes Selbstverständnis von Dienstleistungsunternehmen ab, die wichtige Entwicklungsschritte früh-zeitig erkennen und in Eigenverantwortung für den Kunden umsetzen oder umzusetzen helfen. Beispiele dafür finden Sie in unserer mittlerweile zehn-ten Ausgabe von „Der Spezialist“, mit der ich Ihnen viel Freude wünsche.

Mit herzlichen Grüßen

General ManagerBrunel GmbH

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kurz notiert

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INVESTITIONEN IN DIE ZUKUNFT

Aktuell in Bau oder Pla-nung sind in der Bundes-republik insgesamt 33 Steinkohlekraftwerke (3 vorläufi g eingestellt), 6 Braunkohlekraftwerke und 18 GuD-Anlagen (3 eingestellt) mit mehr als 400 MWel.

Pro Standort ist in der nebenstehenden Grafi k jeweils nur ein Symbol je Kraftwerksart und Ort dargestellt, auch wenn mehrere Projekte in Pla-nung sind.

Quelle: trendresearch Stand: November 2007

Kraftwerksprojekte

Deutschlandweit sind für die kommenden Jahre eine Vielzahl neuer Großkraftwerke in der Planung oder im Bau. Doch einige Vorhaben liegen bereits wieder auf Eis. Ein Grund dafür sind begrenzte Kapazitäten bei den Kraftwerksbauern und steigende Materialpreise.

inhalt

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inhalt Der Spez ial ist

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Seite 54


› seite 24Dr. Stefanie Anteboth

unter stützt Rolls-Royce bei der Simulation und Berech-

nung von Triebwerken.

› seite 30Bei der Carl Zeiss SMT AG

werden neue Produktions-verfahren für Chips im

Nano bereich entwickelt.

ansichtssache: QUO VADIS, KRAFTWERKS BRANCHE?Dirk Briese (trendresearch) im Gespräch über den Boom im Kraftwerksbau

history: RETTENDE STROMSTÖSSE AUS DER SCHUHCREMEDOSE Wilson Greatbatch erfand vor 55 Jahren den internen Herzschrittmacher

im fokus: „MARIA, HÖREN SIE MICH?“Neuroimplantate ersetzen geschädigte Hör- und Sehnerven

aus den branchen: FILIGRAN UND EFFIZIENTSelektives Laserschmelzen ermöglicht günstigere Einzelstückfertigung

technische projekte: SIMULATION UND BERECHNUNG FÜR 11.000 PS Rolls-Royce entwickelt extrem leistungsstarke Propeller-Triebwerke

technische projekte: VON REIBMOMENTEN UND ELASTIZITÄTEN Multifunktionaler Prüfstand verkürzt Entwicklungszeiten von Fahrzeugen

technische projekte: MILLIARDEN BAUTEILE AUF KLEINSTEM RAUMMiniaturisierung im Nanobereich mit Immersionslithographie

Mitarbeiter und karriere: IM TAKT RASENDER INNOVATIONENArbeitskreis Elektrotechnologie (AKET) zwischen Forschung und Industrie

aus den branchen: DIE MISCHUNG MACHT ES!NIR: Spektroskopie im nahen Infrarotbereich misst Zusammensetzungen

Wissenschaft und forschung: DIE ZUKUNFT DER BATTERIE IST GRÜNForscherteams arbeiten an Energiespeichern aus Zucker und Papier

querdenken: WENN DER BERG RUFT ...Die umweltschonende Konkurrenz für den Sessellift heißt Coaster

Panorama: WISSENSCHAFT ZUM ANFASSENScience Center mit Mitmach-Exponaten erobern die Museumslandschaft

Panorama: OFFROAD-EXPEDITION DURCH 34 LÄNDER EURASIENSXworld Tour soll die Völkerverständigung fördern

Termine

impressum

EX TRA: GEWINNSPIEL (Siehe Umschlagklappe)

› seite 44Die Coaster-Bergbahn

fährt auf Schienen, die sich problemlos in die Landschaft einfügen.

Ansichtssache

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Quo Vadis , Kraftwerks-branche?

TEX T › Marco Heinen

Der Markt für neue Kraftwerke boomt, doch die große Nachfrage und hohe Material- kosten treiben die Preise in die Höhe. Über die wirtschaftlichen Folgen für den Kraftwerks-markt sprachen wir mit Dirk Briese, Geschäftsführer von trendresearch.

Der Spezialist: Der Ruf nach modernen Kraft-werken mit geringem CO2-Ausstoß ist unüber-hörbar. Den im Kraftwerksbau tätigen Unter-nehmen müssten demnach doch rosige Zeiten bevorstehen, oder?

Dirk Briese: Der Kraftwerksmarkt boomt. Auf-grund laufender und geplanter Projekte werden Investitionen in Milliardenhöhe getätigt. Zum einen werden im Laufe der nächsten Jahre viele Altanlagen stillgelegt. Zum anderen fallen Erzeu- gungskapazitäten aufgrund des von der Poli-tik angestrebten Ausstiegs aus der Nutzung der Kernenergie weg. Um die drohende Versorgungs-lücke zu schließen, müssen neue Kraftwerke gebaut werden. Auch werden viele Kohlekraft- werke einem Retrofit unterzogen, weil die Anla-gen alt sind und aufgrund der Vergabepraxis von CO2-Zertifikaten ein geringerer CO2-Aus-stoß gleichbedeutend ist mit niedrigeren Kosten für die Kraftwerksbetreiber. Diese Entwicklung beschert den Anlagenplanern und Anlagenbau-ern hohe Auftragsvolumina. PREISE FÜR KOHLEKRAFTWERKE HABEN SICH NAHEZU VERDOPPELT

Der Spezialist: Die Nachfrage ist hoch, doch viele Projekte liegen auf Eis. Die Bremer swb hat den Bau eines Kohlekraftwerks abgesagt und auch die Stadtwerke Bielefeld verzichten auf ein neues

Heizkraftwerk. Welche Ursachen sind ausschlag-gebend für diese Entwicklung?

Briese: Die Ursachen für diese Entwicklung sind vielfältig. Erstens sind die Preise für Rohstoffe wie Stahl, Nickel und Zink sowie für Komponen-ten, zum Beispiel Kessel, Turbinen oder Genera-toren, sprunghaft gestiegen. Aufgrund dessen haben sich die Preise für ein Kohlekraftwerk von 2004 bis 2007 nahezu verdoppelt, und zwar von 820 Euro pro Kilowatt Leistung auf 1.500 Euro pro Kilowatt. Zweitens verursachen der erwartete Preisanstieg für CO2-Zertifikate und die damit ver-bundenen höheren Kosten für Kohlekraftwerke eine hohe Investitionsunsicherheit. Aus diesem Grund wurden zum Beispiel die Kohlekraftwerks-projekte in Bremen und Bielefeld eingestellt. Bei den Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerken spielen die Ausgestaltung der Brennstoffverträge und die Genehmigungsverfahren eine entschei-dende Rolle. So wurde zum Beispiel ein Kraftwerks-projekt des großen Nürnberger Versorgungsun- ternehmens N-ERGIE unter anderem aufgrund des fehlenden Abschlusses eines langfristigen Liefer-vertrages eingestellt. Drittens scheuen viele Anla- gen- und Komponentenhersteller den Ausbau von Kapazitäten, da sie über Jahre hinweg nicht ausge- lastet waren und Kapazitäten abbauen mussten. Der Spezialist: Lässt sich sagen, wie viele Projekte in letzter Zeit abgesagt oder verschoben wurden?

PORTRÄT

Diplom-Kaufmann Dirk Briese (40) ist seit 2001 Geschäftsführer des Instituts für Trend- und Marktforschung trendresearch GmbH. Dort verantwortet er unter anderem die Geschäftsentwicklung sowie die Erstellung und Durchführung von Exklusivprojekten.

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Briese: Aktuell gibt es 57 Projekte über 400 MWel, davon wurden drei Steinkohle- sowie drei Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerksprojekte vorläufig eingestellt. Der Spezialist: Welche Folgen hat das langfristig?

Briese: Vorrangig bestimmt derzeit das Angebot die Nachfrage und den Preis. So lange die Anbie-ter ihre Kapazitäten nicht ausbauen, steigen die Preise. Das Besondere am Kraftwerksmarkt ist die Stellung der vier großen Energieversorger Eon, RWE, Vattenfall Europe und EnBW. Diese beherr-schen 70 bis 80 Prozent des Marktes. Sie haben sich frühzeitig Optionen gesichert und können in Preisverhandlungen mit den Anlagenbauern Men-genrabatte aushandeln, so dass sie von den Preis-steigerungen nicht so stark betroffen sind. Außer-dem können sie andere Risiken tragen, sowohl finanziell als auch aufgrund der Vielfalt bei den Brennstoffen. Es ist eben etwas anderes, ob ich mit

den Finanzen einzelner Stadtwerke nur ein einzi-ges Kohlekraftwerk plane oder als großer Kraft-werksbetreiber mehrere Projekte und somit ein umfangreiches Portfolio an Kraftwerksarten zur Verfügung habe. Wobei kleine Stadtwerke in der Regel ohnehin nicht als Erzeuger auftreten, son-dern an die großen Lieferanten gebunden sind. Sie können sich allenfalls zusammenschließen oder über Beteiligungsmodelle wie bei der Aachener Trianel-Gruppe oder der Tübinger SüdWestStrom von ihnen unabhängig machen. Die Preisexplo-sion trifft daher vor allem größere Stadtwerke mit eigener Stromerzeugung wie in Bielefeld, Bremen oder Nürnberg, die in dieser Situation Projekte absagen müssen.

KRAFTWERKSBAUER FÜRCHTEN DEN NÄCHSTEN „SCHWEINEZYKLUS“

Der Spezialist: Wie kann dieser Entwicklung ent-gegengesteuert werden?

› 01Auf Kraftwerke speziali-

sierte Anlagenbauer müssten ihre Kapazitäten

erweitern, um die große Nachfrage zu bewältigen.

›01

ANSICHTSSACHE

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Briese: Die Anlagenbauer könnten natürlich ihre Kapazitäten aufstocken, Materialreservierungen vornehmen und Personal anstellen. Das ge-schieht auch in gewissem Umfang. Doch meiner Einschätzung nach fürchten sie sich vor dem nächsten „Schweinezyklus“. Schließlich kommen sie aus einem tiefen Tal. In den 1990er Jahren haben sie sehr viele Stellen streichen müssen, haben Verluste geschrieben und standen teil-weise sogar vor der Insolvenz. Da scheut man sich, auf den aktuellen Boom zu setzen. „FÜR KLEINE KRAFTWERKSBETREIBER IST ES SCHWIERIG, EIGENE PROJEKTE UMZUSETZEN“

Der Spezialist: Wie konnte es überhaupt so weit kommen?

Briese: Viele Erzeuger bekamen es im Zuge der Liberalisierung des Strommarktes 1998 mit der Angst zu tun und haben wegen vorhandener Überkapazitäten Energie sehr günstig verkauft.

Die Folge des Gewinnverfalls bei den Erzeugern war, dass niemand in Neubauten oder Retrofit- Maßnahmen investierte. Außerdem spielten The-men wie der Emissionshandel und der Ausstieg aus der Kernenergie eine Rolle. Jetzt muss Ver-säumtes nachgeholt werden.

Der Spezialist: Wie sollten Ihrer Meinung nach kleinere Kraftwerksbetreiber mit der Situation umgehen und sich strategisch ausrichten?

Briese: Für kleinere Kraftwerksbetreiber ist es aktuell schwierig, ein eigenes Projekt umzusetzen. Da spielt auch die politische Debatte um die eigen-tumsrechtliche Trennung der Netzinfrastruktur von der Erzeugung und dem Handel eine Rolle, wie es seitens der EU-Kommission präferiert wird. Auf jeden Fall müssen sich die Betreiber etwas einfallen lassen. Ersatzbrennstoff-Kraft- werke sind eine Option oder Bioenergie-Anlagen, damit man als Zulieferer zumindest auf der Brenn-stoffseite aus der Abhängigkeit von den Großen herauskommt. Wenn die kleinen Betreiber

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Ansichtssache

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nicht neu bauen, dann haben sie nichts mehr. Irgendwann ist die Laufzeit eines Kraftwerks zu Ende. Da bliebe nur noch die Option, sich mit anderen Stadtwerken zusammenzutun, um gemeinsam ein Kraftwerk zu bauen oder Beteili-gungen zu erwerben.

Der Spezialist: Wie wirkt sich der Ausstieg aus der Kernenergie im Detail aus?

Briese: Aufgrund des Ausstiegs aus der Kern-energie fallen Kapazitäten weg, die ersetzt wer-den müssen, da sonst eine Versorgungslücke ent-steht. Eine Alternative zu fossilen Kraftwerken ist zumindest teilweise der Ausbau erneuerbarer Energien, wie zum Beispiel der Windenergie, die das größte Ausbaupotenzial bietet. Allerdings kann dadurch die Grundlast nicht gedeckt wer-den, da Wind nicht kontinuierlich genutzt werden kann. Beim Ausbau der Offshore-Windenergie beste-hen auch noch Probleme, die den Einsatz dieser Technik später als gedacht ermöglichen. Techni-

sche Probleme gibt es bei den Fundamenten und bei der Einspeisung des Stroms ins Netz. Darüber hinaus gibt es genehmigungsrechtliche Hürden, weil Behörden von Bund und Ländern zusammen-wirken müssen. Am wichtigsten ist aber, dass es erst Mitte 2008 erste Testanlagen geben wird und die bisherigen Prognosen damit nicht erfüllt wer-den konnten. CO2-SPEICHERUNG IST EIN POLITISCH GETRIEBENES THEMA

Der Spezialist: Was ist von Pilotprojekten zu hal-ten, bei denen z. B. auf die Abspaltung und unter-irdische Speicherung des CO2 gesetzt wird?

Briese: Es ist ein politisch getriebenes Thema. Die Wirtschaftlichkeit ist mit Blick auf die Kosten der CO2-Speicherung meines Wissens noch nicht bewiesen. Außerdem gibt es noch genehmigungs-rechtliche Probleme bei den CO2-Lagerstätten. Da ist vieles noch nicht geklärt.

Der Spezialist: Wie wird sich Ihrer Ansicht nach der Kraftwerksmarkt weiterentwickeln?

Briese: Im Prinzip gibt es drei Szenarien: Beim ersten Szenario würden die Laufzeiten der Kern-kraftwerke verlängert. Möglich wäre aber auch, verstärkt neue Kohlekraftwerke zu bauen. Drit-tens könnten die Strompreise wesentlich erhöht werden. Innerhalb aller drei Szenarien wird es zu einem politisch gewollten und geförderten Aus-bau von regenerativen Energien kommen, die aber nur einen Teil des Strombedarfs decken können. Der Königsweg wäre natürlich das Ein-sparen von Energie – aber das hat seit Jahrzehn-ten nicht funktioniert. Die Folgen der Szenarien lassen sich nicht klar formulieren, weil es meiner Meinung nach zur-zeit keinen funktionierenden Markt gibt, der dies zulassen würde. Jedenfalls solange die Politik nicht für einen vernünftigen Wettbewerb sorgt.

› 02Das Braunkohlekraftwerk

Neurath besteht derzeit aus fünf Blöcken. Seit

Januar 2006 werden zwei neue Blöcke gebaut. Sie sollen eine Leistung von je 1.100 MW haben und

werden voraussichtlich ab 2010 Altanlagen ersetzen.

›02

ANSICHTSSACHE

11der Spez ial ist

Wobei es auch für die Politik nicht einfach ist, weil sie sich widersprechende Ziele verfolgt. So soll es einerseits mehrere Wettbewerber im eigenen Land geben, andererseits aber auch Konzerne, die international wettbewerbsfähig sind. Letzteres ist der Grund, warum die Fusion von Eon und Ruhr-gas genehmigt wurde. Vieles deutet darauf hin, dass das erste Szenario eintrifft. Es ist zwar kein Marktmechanismus da, wird aber aus politischer Sicht wahrscheinlich so kommen und ist auch die Präferenz der Energieversorger.

Der Spezialist: Können wir mit sinkenden Preisen rechnen oder müssen wir uns auf höhere Energie-kosten einstellen?

Briese: Sollten sich die Verbraucher gegen Kohle-kraftwerke aussprechen, dann werden die Ener-

› 03Zum Kraftwerk Niederau-ßem gehören insgesamt neun Braunkohleblöcke (Gesamtleistung ca. 3.600 MW) und der mit 200 Metern höchste Kühl-turm der Welt.

›03

giekosten steigen. Auch ein Ausstieg aus der Kern- energie zieht höhere Preise nach sich. Sollten sich die Anlagenpreise nicht stabilisieren, werden weniger Kraftwerke gebaut und das hat ebenso höhere Energiekosten zur Folge. Genauso wer-den sich ein Kostenanstieg für CO2-Zertifikate und steigende Gaspreise negativ auswirken. Grob geschätzt könnte dies zu einer Verdreifachung der Preise führen. Das werden die Politik und die Kon-zerne aber nicht zulassen. Eher werden die Lauf-zeiten der Kernkraftwerke verlängert. Dies wie-derum ließe sich politisch nur durchsetzen, wenn die Preise sinken.

›04

rettende Stromstösse aus der Schuhcremedose

TEX T › Matthias Huthmacher

Mit der Medizin hatte Wilson Greatbatch, am 16. September 1916 in Buffalo, New York, geboren, zunächst gar nichts im Sinn. Dagegen zeigte sich schon früh sein technisches Interesse. Vor allem das Radio, seinerzeit eine geradezu revolutionäre Neuerung, weckte seine Neugierde. Schon als 16-Jähriger bastelte er bei den Pfadfindern an leis-tungsstarken Funkgeräten und einer Kurzwellen-Radiostation. Kein Wunder also, dass er während des Zweiten Weltkriegs für die Funktechnik eines US-Zerstörers auf dem Atlantik zuständig war, ehe er auf den Träger USS Monterrey in den Pazi-fik abkommandiert wurde, um dort die Ortungs- und Funksysteme der Flugzeuge zu optimieren.

GREATBATCH LEHRTE AN DER UNIVERSITÄT, VERLOR ABER NIE DEN KONTAKT ZUR PRAXIS

Nach Kriegsende begann Greatbatch seine aka-demische Laufbahn. Er studierte an der Cornell University Mathematik, Physik und Chemie und erhielt anschließend eine Assistenzprofessur an der University of Buffalo, die ihm 1957 den Mas-tergrad im Elektroingenieurwesen verlieh. Doch Lernen und Lehren genügten ihm nicht, er suchte immer wieder die Praxis – als Radio- und Tele-fontechniker, in der Entwicklung von Flugdaten-schreibern und Überwachungsinstrumenten für einen der ersten ins Weltall katapultierten Affen, als Konstrukteur von Empfängern für das Radio-teleskop von Arecibo auf Puerto Rico.

Zur Medizin stieß Greatbatch in der Forschungs-abteilung für Tierversuche an der Cornell Uni-versity. Seine Aufgabe bestand eigentlich darin, Geräte zur Messung von Blutdruck, Herzfrequen-zen und Gehirnströmung bei Schafen und Ziegen zu entwickeln. Doch die eigentliche Karriere des Wilson Greatbatch begann im Stall: Als bei der Schur eines der Schafe kollabiert, führt er kurz entschlossen mittels zweier Drähte Stromimpulse aus der Lichtleitung auf das Herz des vierbeinigen Patienten – das wieder zu schlagen beginnt.

›05

Bereits in den 1950er Jahren entwickelten Pioniere wie der Elektroingenieur Wilson Greatbatch die ersten im Körper tragbaren Herzschrittmacher. In der klinischen Anwendung war ihm 1958 ein schwedisches Team einen Schritt voraus. Heute gilt die Technik als ausgereift.

› 05Im Zuge seiner Forschun-gen baute Wilson Great-batch unterschiedlichste Prototypen und Modelle, die immer kleiner und leistungsfähiger wurden. Später konzentrierte er sich vor allem auf die Ver-längerung der Lebensdauer von Batterien.

› 04Wilson Greatbatch mit der Konstruktionszeich-nung eines seiner Proto-typen. Der Elektroingenieur gilt als einer der Pioniere der Herzschrittmacher-Technologie.

HISTORY

der Spez ial ist 13

Nach diesem Schlüsselerlebnis ließ die Möglich-keit der elektrischen Stimulation des Herzens dem geborenen Forscher keine Ruhe mehr. Dabei hatte dieses Thema die Wissenschaft bereits seit der Entdeckung der Elektrizität Mitte des 18. Jahrhun-derts beschäftigt. Schon in Schriften aus dem Jahr 1774 ist die Rede von Wiederbelebungsversuchen an einem Kleinkind mit Hilfe von Stromstößen. Der entscheidende Durchbruch aber gelang erst 1952 mit dem Defibrillator des amerikanischen Kardiologen Paul Maurice Zoll.

DER ERSTE EX TERNE HERZSCHRITTMACHER WOG MEHR ALS SIEBEN KILOGRAMM

Während jedoch beim Einsatz in der Akutme-dizin die Größe der Geräte und die Art ihrer Stromversorgung keine wesentliche Rolle spiel-ten, wurden sie bei der permanenten Stimulanz zum Problem. Zwar stellte der New Yorker Arzt Albert Hyman schon 1932 ein externes Gerät vor, das aus einem Gleichstromgenerator mit einem Stromunterbrecher und einer bipolaren Nadel-elektrode bestand – die gesamte Maschinerie wog aber mehr als sieben Kilogramm und musste alle sechs Minuten aufgeladen werden. Erst zu Beginn der 50er Jahre präsentierte der Amerikaner Earl Bakken Apparate, die am Gürtel getragen werden konnten. Sie schränkten das Alltagsleben der Pati-enten aber immer noch stark ein und verursach-ten zudem an der Kabelverbindung zum Herzen eine permanent offene Wunde. Wilson Greatbatch wollte mehr: Der Herz-schrittmacher musste im Körper zu tragen sein. 1952 zog er sich in einen alten Stall im Hinterhof zurück und begann, an einem solchen Herzschritt-macher zu experimentieren. Dabei kam ihm der Zufall zu Hilfe, denn mittlerweile waren Transisto-ren als Schalteinheiten verfügbar, die die bislang benötigten Vakuumröhren ersetzen konnten. Am 7. Mai 1958 war es schließlich so weit: Ge- meinsam mit zwei Chirurgen einer Klinik in Buf-falo verpflanzte Greatbatch seinen ersten „Pace-

maker“ in ein Lebewesen. Im Wesentlichen be-stand dieser aus zwei Transistoren, einer Elektrode und einer Quecksilberbatterie. Den Takt gab ein RC-Glied vor, eine elektrische Schaltung mit einem Widerstand (R) und einem Kondensator (C). Als Patient diente ein Hund. Tatsächlich übernahm das Gerät, wenn auch nur für vier Stunden, die Steuerung der Herzschläge.

IN SCHWEDEN WIRD PARALLEL EIN FAST BAUGLEICHER SCHRITTMACHER ENTWICKELT

Fünf Monate später aber schreibt ein anderer das nächste Kapitel in der Geschichte des Herzschritt-machers: Am 8. Oktober 1958 führte Åke Senning die erste Implantation am Menschen durch. Der Patient Arne Larsson litt bereits seit Jahren unter einer Herzblockade, die seinen Gesundheitszu-stand zunehmend verschlechterte – weswegen seine Frau Åke Senning zur Implantation seines noch nicht erprobten Geräts drängte. Der Schwede war zu diesem Zeitpunkt in medizinischen Fach-kreisen kein Unbekannter mehr: Am Sabbatsberg-Klinikum in Stockholm hatte Senning bereits eine Herz-Lungen-Maschine entwickelt, die ihre Feuer-taufe mit Bravour bestand, als Clarence Crafoord 1954 die erste erfolgreiche offene Herzoperation in Europa durchführte. Die gewagte Implantation

› 061978: Der schwedische Herzchirurg Prof. Åke Senning, der Ingenieur Dr. Rune Elmquist und der erste Herzschrittmacher-Patient Arne Larsson (v. l.) feiern den 20. Jahrestag des erfolgreichen Eingriffs.

HISTORY

der Spez ial ist14

›06

INFO

Heute leben weltweit etwa zwei bis drei Millionen Menschen mit einem Herz-schrittmacher. Moderne Geräte haben die Größe einer Münze und wiegen ca. 20 Gramm. Die weniger als einstündige Operation kann unter örtlicher Be-täubung durchgeführt werden. Die eingesetzten Lithium-Jod-Batterien arbeiten im Durchschnitt zehn Jahren lang.

gelang. Die elektronischen Bausteine des Herz-schrittmachers wurden in einer Schuhputzdose mit Epoxidharz vergossen und Arne Larsson in die Brust operiert. Es gibt keinerlei Hinweise darauf, dass Senning etwas von den laufenden Arbeiten Greatbatchs wusste, als er gemeinsam mit dem Elektroinge-nieur Rune Elmquist ebenfalls einen implantier-baren Herzschrittmacher entwickelte, der im Prinzip baugleich war. Die Haltbarkeit der Batte-rie betrug zunächst nur fünf Monate, im Laufe der folgenden Jahre sollte sie sich jedoch zuneh-mend verlängern. Larsson trug in den nächsten 44 Jahren noch 25 weitere Herzschrittmacher – und überlebte damit seinen Lebensretter, der sich nach seinem Triumph wieder ganz der prak-tischen Herzchirurgie widmete und am 21. Juni 2000 in Zürich starb. Wilson Greatbatch aber blieb der Forschung treu. Am 15. April 1960 wurde einer seiner Herz-schrittmacher erstmals einem Menschen ver-

pflanzt, noch im gleichen Jahr folgten weitere neun Patienten. Doch Greatbatch gab sich nicht zufrieden: Er übertrug das Patent für den Herz-schrittmacher an den US-Hersteller Medtronic, um eine eigene Firma zu gründen, die sich ganz auf Entwicklung und Produktion verbesserter Batterien konzentrierte, der großen Schwach-stelle des Herzschrittmachers. Erreichten die bis dahin verwendeten Quecksilberbatterien in der Regel höchstens zwei Jahre Lebensdauer, so gelang 1970 mit der im Schnitt zehn Jahre lang betriebsfähigen Lithium-Jod-Batterie der entscheidende Durchbruch. Heute produziert das Unternehmen weltweit die meisten Kraftspeicher für Herzschrittmacher. Wilson Greatbatch aber suchte neue Ziele: Zuletzt beschäftigte er sich mit alternativen Energien und der Bekämpfung der Immunschwächekrankheit Aids.

› 07Links der „Pacemaker“, das erstmals 1958 erfolgreich implantierte Modell. Rechts der Stand der Technik von 1978, ein Produkt von Sie-mens-Elema. Der Schritt-macher verfügte über ein Gehäuse aus Titan statt einer Schuhcremedose und eine um ein Vielfaches län-gere Batteriebetriebsdauer.

HISTORY

15der Spez ial ist

› 07

INFO

Die Medizintechnik ist hier-zulande eine der großen Wachstumsbranchen. Der Gesamtumsatz der Bran-che stieg im Jahr 2006 um 8,1 Prozent auf 15,9 Milli-arden Euro. Deutschland liegt bei Patenten und Welthandelsanteil auf dem zweiten Platz hinter den USA. Rund ein Drittel ihres Umsatzes erzielen die deutschen Medizintechnik-hersteller mit Produkten, die weniger als drei Jahre alt sind.

Quelle: BVMed, Spectaris. 2007, BMBF

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TEX T › Angela Rabenstein-Wischnewski

IM FOKUS

16 der Spez ial ist

„Können Sie mich hören?“, fragt eine Stimme. Sie klingt außerirdisch. Maria wird leicht übel vor Schreck, dann lächelt sie. Es ist der erste Satz, den sie hört, seitdem sie vor Jahren ihr Gehör verloren hat. „Maria, hören Sie mich?“ Jetzt wird die Stimme menschlicher. Heute ist der Tag, an dem Maria ihren Sprachprozessor bekommt und ihr neues Hören mit diesem kleinen Computer das erste Mal getestet wird. Maria ist eine von etwa 400 Patienten in Deutschland mit einem Hirn-stammimplantat. Dort, wo ihre nicht mehr funk-tionierenden Hörnerven enden, haben ihr Ärzte der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) eine winzige Reizelektrode implantiert – auch Auditory Brainstem Implant genannt (ABI). HÖREN MIT EINER IMPLANTIERTEN REIZ-ELEKTRODE AM HIRNSTAMM

Das ABI ist eine Hörprothese und ersetzt die Funk- tion des Hörnervs, der im gesunden Zustand Sig-nale aus dem Innenohr zum Hörkern weiterleitet. Das ABI-System besteht aus einem äußerlich zu tragenden Sprachprozessor mit Mikrofon und Sendespule sowie einer Reizelektrode, die auf den Hirnstamm geschoben wird. Das Prinzip basiert darauf, Schall in elektrische Energie umzusetzen und damit eine Reizung des Hörnervenkerns im Hirnstamm auszulösen. Der Prozessor hängt wie ein Headset hinter Marias Ohr. Sobald sie ihn einschaltet, ist sie

akustisch mit der Außenwelt verbunden. Über ein winziges Mikrofon nimmt das Gerät Schall-wellen auf, wandelt sie in elektrische Signale um und leitet sie in den Sprachprozessor. Dieser erzeugt daraus eine Impulsserie, die über die Sendespule und den Empfänger unter der Kopf-haut schließlich die implantierte Elektrode er-reicht, die aus bis zu 22 Einzelkontakten besteht. Die Impulsfolge löst in den Nervenzellen des Hör-kerngebietes biologische Potenziale aus, die über den intakten Teil der Hörbahn bis ins Großhirn weitergeleitet werden, das daraus eine Höremp-findung erzeugt. Entscheidend hierfür ist die Menge an Elektronen, die auf die Hörnervenzellen einwirkt, gemessen in Nanocoulomb (nC). Heu-tige Systeme stimulieren den Hörnerv mit mini- malen 10 nC (2,78 x 10–12 Amperestunden), einer Frequenz von 3.000 Hertz und einer Dauer von 20 Mikrosekunden, während früher nur Wiederho-lungsfrequenzen von 250 Hertz erreicht wurden. Das ABI-System ist eine Weiterentwicklung des Cochlea-Implantats (CI), der ersten echten Neuro-prothese, die bereits seit 1984 an der MHH einge-setzt wird. Sie unterscheidet sich vom ABI durch den Ort der Ankopplung an die Hörbahn. Wenn, wie bei vielen Gehörlosen der Fall, die Hörnerven intakt, aber die Haarsinneszellen im Innenohr von Geburt an verkümmert oder abgestorben sind, kann ein CI das Hören wieder ermöglichen. Hierfür wird der Elektrodenträger in die Gänge der Gehörschnecke (Cochlea) eingeschoben.

„Maria , hören s ie mich?“

Ärzte und Ingenieure arbeiten Hand in Hand bei der Entwicklung von Neuroimplantaten. Ge-schädigte Hörnerven zu ersetzen, gelingt seit etwa 10 Jahren. Die wichtigen Bauteile werden immer kleiner und leistungsfähiger. Erste Studien an Sehprothesen sind vielversprechend.

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IM FOKUS

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› 08Das subretinale Implantat

wird unter die Netzhaut gesetzt und ersetzt dort

geschädigte Sinneszellen. Stimulationselektronen

sorgen für die Reizweiter-leitung ins Gehirn.

Die Elektroden übernehmen hier die Funktion der Haarsinneszellen in der Gehörschnecke: Sie nehmen die Schallwellen auf, wandeln sie in elek-trische Impulse um und geben sie an den Hörnerv weiter, der die Informationen zum Gehirn leitet. Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie beim ABI. Man benötigt ebenfalls Mikrofon, Sprachprozes-sor und Sendespule. MEHR KLANGDETAILS SORGEN FÜR EIN SATZVERSTÄNDNIS VON BIS ZU 93 PROZENT

„Die ersten CI und Sprachprozessoren sind mit den heutigen kaum zu vergleichen“, sagt Hals-Nasen-Ohren-Chirurg Thomas Lenarz von der MHH. „Die technische Entwicklung in den letzten 20 Jahren war immens. Wir haben heute nicht nur eine stär-kere Stimulierung der Nervenzellen durch verfei-nerte Elektroden, sondern auch eine viel bessere Biokompatibilität der implantierten Teile sowie Sprachprozessoren mit wesentlich mehr Klang-details. Das Codierungsprinzip von MP3-Playern wurde hier integriert“, erläutert Lenarz. Hersteller versprechen mit den neuesten Pro-thesen ein Satzverständnis bis zu 93 Prozent. Vor-aussetzung ist ein individuell programmierter Sprachprozessor, der für jede Elektrode genau die elektrische Energie (Hörschwelle) ermittelt, die

zur Auslösung einer Hörempfindung führt. Denn das Hörzentrum im Gehirn muss lernen, die mit dem CI gehörten Töne und Vokale zu unterschei-den und richtig zuzuordnen. Ist dies geschehen, können die Träger ohne Probleme telefonieren und ein normales Leben führen und sind nicht mehr auf Lippenlesen angewiesen. Das CI emp-fiehlt sich vor allem für taub geborene Kinder, die mit dieser Prothese von Beginn an hören und somit sprechen lernen können. Die Erfolge mit Cochlea-Implantaten und der Trend zum Verkleinern der Elektronik haben paral-lel auch die Entwicklung von Sehprothesen für Blinde vorangetrieben. Den vielversprechendsten Ansatz liefert zurzeit die Ankopplung eines so genannten subretinalen Implantats an die Netz-haut (Retina). Hierbei wird das Implantat unter die Netzhaut gesetzt. Genau an die Stelle, an der sich bei gesunden Menschen die lichtempfindli-chen Sinneszellen befinden. Ein solches Implantat haben deutsche Augen-kliniken und Forschungsinstitute in zwölf Jahren interdisziplinärer Zusammenarbeit entwickelt. Zum Forschungsverbund gehören Spezialisten der Augenheilkunde, Chirurgie, Biologie, Physik, Mikroelektronik und Elektrotechnik. Das Ergebnis: ein Siliziumchip von ca. drei Millimetern Durch-messer und 0,05 Millimetern Dicke, in dem etwa 1.500 Pixelfelder angeordnet sind. Jedem Pixel-feld sind wiederum Fotozellen, eine Verstärker-schaltung und eine Stimulationselektrode zuge-ordnet. Die Fotoelektroden nehmen das ins Auge fallende Licht auf und wandeln es in elektrische Signale um. Die intakten Netzhautzellen empfan-gen die Signale und leiten sie über die Nervenzel-len der Sehbahn weiter zum Gehirn. Normalerweise beträgt das Gesichtsfeld bzw. der Bereich, den ein Mensch bei ruhig gestellten Augen überblicken kann, 180 Grad. Der Chip kann innerhalb eines Gesichtsfeldes von 12 Grad eine Sehschärfe herstellen, die es blinden Menschen ermöglicht, sich wieder selbständig zu bewegen und Gegenstände oder Personen zu erkennen.

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IM FOKUS

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2005 begann die erste klinische Pilotstudie mit sieben Testpersonen, denen ein Implantat-Pro-totyp eingesetzt und nach 30 Tagen wieder ent-fernt wurde. Ab Herbst 2007 sollten weitere sechs Patienten operiert werden und die Implantations-dauer sollte auf vier Monate verlängert werden. Das Know-how der gemeinsamen Anstren-gung der Forscher floss in das 2003 gegründete Medizintechnikunternehmen Retina Implant AG, das die Herstellung, klinische Zulassung und welt-weite Vermarktung der Sehprothese übernimmt. In zwei Jahren soll ein technisch ausgereifter Chip für rund 25.000 Euro auf den Markt kommen. Bis dahin bringen die Ergebnisse einer weiteren Stu-die die Marktreife weiter voran, mit Beteiligung von Kliniken im In- und Ausland. „Optimiert wer-den muss vor allem noch die Anpassung des Chips an den Patienten“, erläutert Biochemiker Hugo Hämmerle vom Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut an der Universität Tübin-gen. „Sicherlich gibt es immer Verbesserungsmög-lichkeiten bei der Technik, aber wir sehen derzeit die medizinischen Fragen im Hinblick auf Trai-

ning, Rehabilitation und Eingewöhnung als die größeren Herausforderungen“, ergänzt er. Die rasanten Entwicklungen in der Neuropro-thetik wurden vor allem durch Fortschritte in der biomedizinischen Grundlagenforschung und verbesserte Technologien begünstigt. Auch die steigende Nachfrage einer alternden Gesellschaft sowie die Aussicht, dass der Einsatz effizienter technischer Hilfen die Kosten in der Therapie sin-ken lässt, leisteten ihren Beitrag. Betrachtet man die Erfolge der Cochlea-Implantate, stellt der Sin-nesprothesenmarkt einen zurzeit stark expandie-renden Zweig der Medizintechnikbranche dar. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert die Entwicklung moderner Prothesen bis 2009 mit 20 Millionen Euro. Mit dem „Aktions-plan Medizintechnik“ will die Bundesregierung in den kommenden Jahren die Forschungs- und Wettbewerbssituation Deutschlands verbessern. Als wesentlicher Trend gilt darin unter anderem die Miniaturisierung, wie zum Beispiel bei der Entwicklung von intelligenten Implantaten.

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F i l igran und Eff iz ient

Das Selektive Laserschmelzen erobert immer mehr Anwendungsbereiche: von der Werkzeug-herstellung bis zur Anfertigung von individuellem Zahnersatz. Aber auch wenn es um Mate-rialeinsparung und komplexe Konstruktionen geht, hat das Verfahren oft die Nase vorn.

TEX T › Jürgen Warmbold

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Was haben filigrane Zahnkronen mit massiven Formwerkzeugen und ultraleichten Aluminium-teilen gemeinsam? Sie lassen sich mit Hilfe des Selektiven Laserschmelzens in hoher Qualität spürbar schneller und damit wirtschaftlicher her-stellen als mit konventionellen Methoden. Inzwi-schen profitieren mehrere Branchen von diesem generativen Fertigungsverfahren, das zunächst im Rapid Prototyping eingesetzt wurde, um rasch Musterwerkstücke nach CAD-Konstruktionsdaten produzieren zu können. Dabei wird in einer ge-schlossenen Prozesskammer ein pulverförmiger Ausgangswerkstoff, zum Beispiel Metallpulver, durch Laserstrahlung schichtweise vollständig aufgeschmolzen und so ein Werkstück aufgebaut. ENTWICKLUNG VOM RAPID PROTOT YPING ZUM RAPID MANUFACTURING

Das Selektive Laserschmelzen wurde vom Fraun-hofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen entwickelt. Das ILT hat auch das Einsatzfeld des Ver-fahrens vom Rapid Prototyping zum Rapid Manu-facturing erweitert. Heute lassen sich mit dem Ver-fahren, basierend auf CAD-/CAM-Daten, schnell Baugruppen oder Bau- und Ersatzteile in nahezu beliebiger Form produzieren – ohne die beim Gie-ßen, Fräsen oder durch Werkzeuge entstehenden üblichen geometrischen wie wirtschaftlichen Ein-schränkungen. In Kleinserien sind dadurch auch Unikate realisierbar.

Den Anstoß zur Entwicklung des Selektiven Laserschmelzens gab der Wunsch industrieller Anwender, die generative Fertigung nicht nur für Prototypen, sondern auch für die direkte Fer-tigung von Funktionsbauteilen zu nutzen. Dazu Dr. Konrad Wissenbach, Leiter der Abteilung Oberflächentechnik am ILT: „Für den Einsatz der generativen Fertigung für Funktionsbauteile ist die Verarbeitung von Serienwerkstoffen sowie das Erreichen einer hundertprozentigen Werk-stoffdichte notwendig. Nur dadurch erhalten die generativ gefertigten Bauteile auch serien-identische mechanische Eigenschaften. Deshalb wird beim Selektiven Laserschmelzen ein metal-lisches Pulver aus einem Serienwerkstoff ver-wendet. Durch das vollständige Aufschmelzen

› 10Selektiv lasergeschmol-zenes Turbinenrad aus „Wirobond C“, einer Kobalt-Chrom-Legierung (Durchmesser 120 mm). In diese Form könnte es weder gegossen noch gefräst werden.

› 09Beim Selektiven Laser-schmelzen fliegen die Funken: Der Prozess ermöglicht die wirtschaft-liche Einzelteilfertigung komplexer Geometrien.

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AUS DEN BRANCHEN

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des Pulvers und die schmelzmetallurgische An- bindung von Schicht zu Schicht erreichen wir eine Bauteildichte von circa 100 Prozent. Zu-dem entsprechen die mechanischen Eigen- schaften der Bauteile den Werkstoffspezifikatio- nen.“ Mit dem Selektiven Laserschmelzen kön- nen komplexe Komponenten gefertigt, Ober- flächenrauheiten verringert und die Maßgenauig- keit erhöht werden. Zugeigenspannungen und Rissbildungen im Bauteil werden durch Erwär- mung während des gesamten Aufbauprozesses reduziert. Als Branche, in der das Selektive Laserschmelzen effizient einsetzbar ist, nennt Dr. Wissenbach zuerst den Werkzeugbau. „Durch das Verfahren lassen sich Spritzguss-Werkzeuge mit integrierten, entlang der Werkzeugkontur verlaufenden Kühlkanälen erzeugen. Aufgrund der großen Geometriefreiheit bei generativen Ver-fahren können die Kühlkanäle beliebig platziert werden. Entsprechende Werkzeuge kühlen nach jedem Fertigungstakt schneller ab, so dass die Zykluszeiten verkürzt werden können.“

Selbst in der Medizintechnik ist das Selektive Laserschmelzen auf dem Vormarsch. Als Knochen-ersatzimplantate werden Titanwerkstoffe verwendet, für Dentalrestaurationen Kobalt-Chrom- Legierungen und Gold. „Der Vorteil der Geometrie-freiheit zeigt sich ebenso bei der Produktion von Individualimplantaten“, betont Dr. Wissenbach. „Bei Dentalrestaurationen können wir beispielsweise auf einer Plattform rund 100 unterschied-liche, individuelle Teile – gleichzeitig Schicht für Schicht – mit einem Laser aufbauen.“ FUNKTIONS-, GEWICHTS- UND BELASTUNGS-OPTIMIERTE BAUTEILE FINDEN ANWENDUNG IM ULTRALEICHTBAU Auch der Ultraleichtbau ist ein Anwendungsfeld, da Teile aus Titan oder Aluminium mit komplexen internen Hohl- oder Gitterstrukturen funktions-, gewichts- und belastungsoptimiert hergestellt werden können. Darüber hinaus entwickelt das ILT das Selektive Laserschmelzen keramischer Werk-

› 11Mit dem 3D-Streifenlicht-scanner werden die CAD-Daten für die Herstellung der individuellen Implan-tate gewonnen.

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stoffe. Ziel ist ein Verfahren, mit dem sich Bauteile aus hochfester Oxidkeramik mit großer Genauig-keit generativ fertigen lassen. Pionier beim Einsatz des Selektiven Laser-schmelzens für Zahnersatz ist die BEGO Medical GmbH in Bremen. Das Schwesterunternehmen der traditionsreichen BEGO Bremer Goldschläge-rei Wilh. Herbst GmbH & Co. KG hat in Zusam-menarbeit mit dem Fraunhofer-ILT ein Rapid-Manufacturing-Verfahren konzipiert und bis zur Praxisreife entwickelt. Dr. Ingo Uckelmann, Assistent der Geschäftsführung bei BEGO: „Unser Verfahren ist das erste CAD-/CAM-System für aufbauende Lasertechnologie. Die metallischen Gerüste für Zahnimplantate, deren Daten wir damit erzeugen, haben eine Maßhaltigkeit von cirka 25 Mikrometer.“ Die Materialeigenschaften, wie Zugfestigkeit und Bruchdehnung, entspre-chen den gesetzlichen Vorschriften. Mit einer mikrostrukturierten Oberfläche und reduzierter Oxidbildung werden zudem ein hoher Scherver-bund und folglich beste Hafteigenschaften für die Verblendung erzielt. Zudem ist der Werkstoff bio-kompatibel, er gibt also keine Ionen ab und löst keine Allergien aus. GRUNDGERÜSTE FÜR ZAHNERSATZ INNER-HALB VON CA. 48 STUNDEN

Auch beim Einsatz des patentierten Laserschmelz-Verfahrens wird nach dem zahnärztlichen Abfor-men zunächst ein herkömmliches Gipsmodell angefertigt, das ein 3D-Sensor optisch und berüh-rungsfrei erfasst. Die CAD-Software erzeugt an- schließend ein virtuelles Werkstück, etwa ein Kronenkäppchen, eine Brücke oder ein Brücken-gerüst. Das Programm schlägt daraufhin ein Gerüst vor, das dem Zahntechniker als Basis für die morphologische Feinmodellation dient. Der fertige Datensatz wird via Datenfernübertragung zur Produktion in das Verarbeitungszentrum der BEGO Medical gesandt. Schon 48 Stunden später erhält das zahntechnische Labor ein Gerüst im

gewünschten Material, das sich ohne große Zwi-schenschritte verblenden lässt. Früher dauerte die Produktion von Brücken, Kronen oder Inlays bis zu zwei Wochen. Dr. Ingo Uckelmann fasst den Nutzen des Selek-tiven Laserschmelzens hinsichtlich Dentalrestau-rationen zusammen: „Das Verfahren hat zwei wesentliche Vorteile. Zum einen kann eine große Zahl an individuellen Produkten parallel gefertigt werden. Zum anderen verbrauchen wir beim Her-stellen der Teile wenig Material. Denn wir bauen nur das Volumen auf, das wir für die jeweilige Restauration tatsächlich benötigen. Müssten wir eine Goldkrone aus dem Vollen fräsen, wäre das sehr unwirtschaftlich.“ Seiner Ansicht nach wird das Selektive Laserschmelzen in 10 bis 15 Jahren in Verbindung mit CAD-/CAM-Programmen in der Dentaltechnik selbstverständlich sein, denn das Verfahren arbeitet ökonomisch und hochwer-tig. Dr. Ingo Uckelmann abschließend: „Ich denke, dass wir mit der vollautomatischen Fertigung von Zahnersatz ein neues Tor der Industrialisierung aufgestoßen haben.“

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› 12Individueller Zahnersatz im Selektiven Laser-schmelzverfahren: hier eine Brücke aus Kobalt-Chrom und 90-prozenti-gem Gold – schwer zu ver- arbeitende Materialien.

technische projekte

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PORTRÄT

Im Anschluss an ihr Stu-dium der Werkstoffwissen-schaft und -technologie arbeitete Stefanie Ante-both als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Werkstofftechnik an der Universität Kassel und promovierte 2006. Seit ihrer Anstellung bei Brunel Anfang 2006 führte sie unter anderem statische Berechnungen für das Seitenleitwerk der A380 durch.

TEX T › Anja Naumann

Die neuen Propeller-Triebwerke für ein aktuell entwickeltes Airbus-Transportflugzeug zählen zu den leistungsfähigsten der westlichen Welt. Jedes der vier 1,8 Tonnen schweren Triebwerke verfügt über eine Leistung von rund 11.000 PS. Die hohe PS-Zahl ermöglicht dem Transportflugzeug, weite Strecken bei hoher Grundgeschwindigkeit zu be-wältigen. „Bei den Flugmanövern wirken gewal-tige Kräfte auf die einzelnen Bauteile“, erläutert Brunel-Mitarbeiterin Dr. Stefanie Anteboth, die in der Abteilung Gesamttriebwerksmechanik bei Rolls-Royce Deutschland jene Kräfte berechnet, die die Auslegung der Bauteile bestimmen. „Vorhan-dene Lasten anderer Triebwerksfamilien lassen sich nicht einfach linear hochrechnen, denn die Komponenten zeigen in einem anderen Maßstab oftmals ein Verhalten, das nicht skalierbar ist“, so die Werkstofftechnikerin. Rolls-Royce ist gemein-sam mit weiteren Partnern des Europrop-Interna-tional-Konsortiums (EPI) an der Entwicklung des Propeller-Triebwerks beteiligt. Als Antrieb des Transportflugzeugs wurden Propellertriebwerke gewählt, weil damit eine optimale Leistung für Start- und Landemanöver, wirtschaftlicher Kraft-stoffverbrauch, bessere Manövriereigenschaften am Boden sowie Lastabwürfe aus der Luft gewähr-leistet sind. Seit Januar 2007 arbeitet Dr. Stefanie Anteboth im Team der „Whole Engine Mechanics“-Gruppe. Mit „Finite Elemente“-Berechnungen prüft und beurteilt sie die mechanischen Eigenschaften des

Gesamttriebwerks und liefert die Randlasten, um die einzelnen Komponenten optimal auszulegen. Dazu zählen unter anderem Untersuchungen zum Einfluss von Steifigkeitsänderungen auf das Gesamtverhalten des Triebwerks, die Berechnung von Ermüdungslasten zur Lebensdauerermittlung oder die Simulation von Versagensverhalten. UMFANGREICHE BERECHNUNGEN FÜR OPTIMALE LÖSUNGEN

„Alle Eventualitäten müssen durchgespielt wer-den. Zum Beispiel müssen die Triebwerke auch dann noch zuverlässig arbeiten, wenn ein Trieb-werksaufhängungspunkt, eine Komponente oder eine Propellerschaufel nicht mehr intakt sein sollte“, erläutert Dr. Stefanie Anteboth. Die Aus-legungslasten des Gesamttriebwerks setzen sich aus verschiedenen Anteilen zusammen, wie zum Beispiel Beschleunigungskräften, aerodynami-schen Propellerlasten, Triebwerksschub oder Gyro-skopieeinflüssen sowie Unwuchten des Propellers und der Rotoren. „Um die optimale Lösung sowie ein bestmögliches Zusammenspiel der einzelnen Bauteile zu finden, sind umfangreiche Berech-nungen notwendig. Dann kann man entscheiden, ob es sinnvoller ist, für ein Bauteil zum Beispiel eine größere Wandstärke oder ein anderes Mate-rial einzuführen“, beschreibt die Brunel-Spezialis-tin den Arbeitsprozess. Ziel ihrer Tätigkeit ist der Aufbau eines validierten Gesamttriebwerkmo-

S imulat ion und Berechnung für 1 1 .000 PSRolls-Royce ist an der Entwicklung eines der leistungsfähigsten Propeller-Triebwerke der Welt beteiligt. Bei der Konstruktion spielen Berechnungen des Betriebsverhaltens der einzel-nen Bauteile am Computer eine zentrale Rolle und verkürzen die Entwicklungszeit erheblich.

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dells, das auf detaillierten Komponenten-Model-len basiert und dessen Berechnungsergebnisse zur Triebwerkszertifizierung beitragen. ENTWICKLUNGSZEITEN WERDEN ERHEBLICH VERKÜRZT, KOSTEN REDUZIERT

„Dank der heutigen Möglichkeiten, das Betriebs-verhalten von Bauteilen weitestgehend vorauszu-berechnen, ist man in der Lage, Entwicklungszei-ten für neue Produkte erheblich zu verkürzen und zudem beträchtliche Kosten zu sparen“, erläutert Dr. Bernd Domes, der Gruppenleiter der Gesamt-triebwerksmechanik bei Rolls-Royce. Natürlich kann dabei nicht gänzlich auf Tests verzichtet werden, schließlich sind sie Bestandteile der Zer-tifizierung. Die „Finite Elemente“-Methoden sind jedoch aus dem heutigen Entwicklungsprozess nicht mehr wegzudenken. „Mittlerweile sind wir

in der Erprobungsphase. Zahlreiche Prüfstands-läufe liegen hinter uns, Anfang dieses Jahres folgt der erste Testflug eines Prototyps“, berichtet Dr. Domes. Stolz zeigt sich auch Dr. Stefanie Ante-both: „Auch wenn der Teil, den ich dabei leiste, für die meisten Menschen sehr abstrakt erscheint, ist es für mich eine spannende Aufgabe, an der Ent-wicklung dieses innovativen Produkts mitzuwir-ken.“ Daran hat nicht zuletzt das engagierte Team der Gesamttriebwerksmechanik mit Mitarbeitern unterschiedlicher Disziplinen seinen Anteil. „Die Arbeit macht mir großen Spaß, weshalb ich das Angebot, auch im kommenden Jahr bei diesen Berechnungsarbeiten mitzuhelfen, gerne ange-nommen habe.“

technische projekte

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Von Reibmomenten und Elast iz itäten

TEX T › Matthias Huthmacher

„Reibmoment- und Elastizitätsmess-Prüfstand“ – ein solches Wortungetüm nehmen nicht einmal detailverliebte Techniker öfter in den Mund als unbedingt nötig. Auch das „Prüfsystem zur Mes-sung von Reibmomenten in Achsgelenken“, so die ursprüngliche Bestellung aus dem Hause BMW, klingt nicht wirklich rund. Peter Bolz und sein Team haben den Namen „ihres Babys“ also abge-kürzt: REMP, das hört sich gleich familiärer an. Und es lässt sich viel leichter merken – ganz wie es einem Gerät zusteht, das derzeit als weltweit einzigartig gilt. Peter Bolz ist Leiter von Brunel Car Synergies in Bochum. Mehr als ein Jahr lang haben er und ein Stab aus acht Ingenieuren und Technikern sich mit dem REMP beschäftigt. Etwas über eine Million Euro hat die gesamte Entwicklung gekos-tet, mehr als hundert Präzisionsbauteile mussten eigens konstruiert und angefertigt werden, ehe der 1,40 Meter breite, 2,65 Meter lange und 2,60 Meter hohe Prototyp mit einem Gesamtgewicht von rund 1,8 Tonnen betriebsbereit war. Doch es hat sich gelohnt: „Erstmals können hier bis zu sieben Einzelmessungen auf ein und demselben Prüfstand durchgeführt werden. Das erspart dem Kunden Zeit und damit auch Kosten“, so Jörg Küp-pers, Prüfstandsentwickler bei Car Synergies. An seiner Wirkungsstätte im Forschungs- und Innovationszentrum von BMW, kurz FIZ genannt, wird der REMP zur Prüfung von Verschleißer-scheinungen an neu entwickelten Achsgelenken

eingesetzt. Mit ihm lassen sich sowohl Drehmo-ment- als auch Elastizitätsmessungen vorneh-men. Damit deckt er Aufgabenbereiche ab, für die bislang zwei herkömmliche Prüfstände eingesetzt werden mussten. Zuständiger Projektleiter im FIZ ist Georg Unterreitmeier. Er weiß neben der erst-mals möglichen Kombination zweier Messverfah-ren noch einen weiteren Vorteil des REMP zu schätzen: „Wir erreichen hier eine enorm hohe Messpräzision.“ Ein Höchstmaß an Genauigkeit stand von Beginn an im Lastenheft der Entwickler und tatsächlich bewegen sich die Messtoleranzen des REMP im Hundertstel-Millimeter-Bereich. DER REMP-PRÜFSTAND BEGLEITET ALLE STADIEN DER FAHRZEUGENTWICKLUNG

Doch damit nicht genug. Weil sich mit dem Gerät aus Bochum im Gegensatz zu derzeitigen Anla-gen der Krafteinleitungswinkel beliebig variie-ren lässt, können die Prüfteile in ihrer Einbaulage montiert werden, also in exakt jener Position, die sie auch am Fahrzeug einnehmen. Das erleich-tert die Arbeit der Techniker erheblich, was umso wichtiger ist, da der REMP alle Stadien der Fahr-zeugentwicklung begleitet: die Initialphase, in der die am Rechner entworfenen Konstruktionen sich erstmals auf Simulatoren bewähren müs-sen. Die Konzeptphase, in welcher erste Prototy-pen Fahrpraxis sammeln. Und die Serienphase, wenn das Fahrzeug nicht nur optisch, sondern

Ingenieure von Brunel Car Synergies entwickelten zusammen mit BMW ein hochpräzises Prüfsystem. Auf dem REMP-Prüfstand werden bis zu sieben verschiedene Tests durchgeführt, um den Achsverschleiß zu analysieren. So verkürzen sich die Entwicklungszeiten deutlich.

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auch technisch den letzten Feinschliff erhält.Vom ersten Federstrich auf dem Zeichenbrett bis zum fertigen Auto vergehen bis zu fünf Jahre. Während dieser langwierigen Entstehungsge-schichte stehen immer wieder harte Prüfungen an: Nicht erst komplette Motoren, Fahrwerke und Karosserien, sondern auch die einzelnen Kom-ponenten werden dabei regelrecht gemartert.

Das umfangreiche Arsenal in den „Folterkam-mern“ der Automobilindustrie umfasst Dauer- belastungsstände, Klima- und Höhenkammern, Apparate zum Verbiegen und Verwinden von Materialien, Maschinen, die an beweglichen Tei-len rütteln, schütteln, zerren und stoßen. Mit Hilfe dieses Instrumentariums können alle nur erdenklichen Torturen für sämtliche Bauteile

› 13Wenn der Antriebsstrang montiert wird, wie hier bei BMW Brilliance Automo-tive Shenyang in China, haben die Prototypen der Einzelkomponenten bereits umfangreiche Belastungs-tests gemeistert.

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simuliert werden. Auch die Teststrecken in den jeweiligen Forschungszentren oder draußen in den entlegensten Winkeln der Welt fordern ihren Tribut: Dort muss sich die Technik auf Hol-perpisten ebenso bewähren wie auf Hochge-schwindigkeitskursen, sie schluckt Sand, Staub und Wasser, erträgt Schnee sowie Eis, Hitze und Kälte. In Simulation und Praxis wird jedem Bau-teil innerhalb kürzester Zeit all das zugemutet, was das künftige Kundenfahrzeug meist nicht einmal über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg zu ertragen hat. Nur was diesen geballten „Grausamkeiten“ widersteht, darf später in die Serie einfließen – ein ebenso gnadenloser wie aufwändiger Evolutionsprozess. Damit die rohen Kräfte dieser Verschleißer-zeuger nicht sinnlos walten, sind hochpräzise Mess- und Prüfverfahren nötig, die exakt aufzei-

gen, welche Spuren die Horrorszenarien tatsäch-lich hinterlassen. Achsgelenke aber werden in der Fahrpraxis besonders beansprucht, weil eine Reihe unterschiedlicher Belastungen gleichzei-tig auftreten. Ihr Verschleiß äußert sich in erster Linie durch zunehmendes Spiel oder Schwergän-gigkeit. Dies bereits im Ansatz zu erkennen, ist die Aufgabe des REMP-Prüfstandes: Er gehört nicht zu den Folterinstrumenten, er ist vielmehr das Sezier-werkzeug, mit dem das geschundene Material untersucht wird. DIE ACHSGELENKE WERDEN MIT BIS ZU 1,2 TONNEN ODER 12 KILONEWTON BELASTET

Dazu baut der REMP je nach Prüfungsansatz die entsprechenden Belastungszustände an den Pro-banden auf. Bis zu 12 Kilonewton liegen dann an

› 14 Bei Testfahrten zeigt sich, ob die aus den Messdaten

der Einzelkomponenten abgeleiteten Fahreigen-

schaften auch in der Praxis zutreffen.

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den Achsgelenken an – oder anders ausgedrückt: Etwa 1,2 Tonnen! Für den notwendigen Druck sorgen Hydraulikzylinder, zur Erzeugung von Drehmomenten dienen Elektromotoren. Bei den Messungen selbst kommen drei Methoden zum Einsatz: Lasertechnologie für die Elastizitätsunter-suchungen, Dehnmessstreifen-Verfahren (DMS) und Messwellentechnik bei den Widerstands- und Drehmomenttests. Die ermittelten Daten erfasst ein Computer anhand der Programmiersprache LABVIEW. Er übersetzt die Messwerte in grafische Darstellungen, so dass die Fahrzeugingenieure anhand von Diagrammen beurteilen können, wie der Prüfling sich im bisherigen Testeinsatz be-währt hat. „WIR KÖNNEN DIE ACHSEN SÄMTLICHER MODELLE DER BMW GROUP VERMESSEN“

Wie bei allen Aufträgen für Brunel Car Synergies suchten Peter Bolz und seine Mannschaft auch während des gesamten Entwicklungsprozesses für den REMP die enge Kooperation mit dem Auf-

traggeber: „Dabei haben wir nicht nur Techniker und Konstrukteure des FIZ mit einbezogen, sogar die Werksfahrer der Testabteilung konnten ihre Erfahrungen einbringen.“ Eine umfassende Zu-sammenarbeit mithin, die am Ende nicht nur in Form einer ausgesprochen praktischen Handha-bung, sondern auch mit einem hohen Grad an Fle-xibilität Früchte trug. Was Georg Unterreitmeier in München nur bestätigen kann: „Dieser Prüf-stand erfordert lediglich den Wechsel der entspre-chenden Aufnahmevorrichtungen, dann können wir die Achsgelenke sämtlicher Modelle der BMW Group vermessen, vom kleinen Mini bis hin zum schweren Rolls-Royce.“

› 15Das in den Prüfstand eingespannte Achsgelenk wird in Echtzeit per Laser vermessen. Die Steuerung des REMP, die Speiche-rung und Auswertung der Messdaten wurden durchgehend in LABVIEW programmiert.

INFO

Im Bereich Testing bietet Brunel Car Synergies Berechnung, Simulation, Materialprüfungen und Umweltsimulationen sowie schwingungs-, druck- und servohydrau-lische Prüfungen für alle Fahrzeugsysteme. Ebenso zählen der Funktionstest von Kraftstoffsystemen, mobile Messtechnik und EMV/ESD zu den Leistun-gen der Bochumer.

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TEX T › Dr. Ralf Schrank

„Schon während des Studiums haben mich kleinste Strukturen fasziniert. Aber jetzt haut-nah an neuen Methoden zur Miniaturisierung von Chips mitarbeiten zu können – das ist schon äußerst spannend.“ Brunel-Mitarbeiterin Yvonne Köhne arbeitet seit 2006 an einem zukunftswei-senden Projekt der Carl Zeiss SMT AG in Oberko-chen. Hier, im hundertprozentigen Tochterun-ternehmen der Carl Zeiss AG, ein Unternehmen der optischen und opto-elektronischen Industrie, arbeitet sie an neuen Verfahren zur Herstellung

der nächsten Generation von Halbleiterchips. Der erste „Integrated Circuit“ (IC), im Volksmund ein-fach Chip genannt, wurde 1958 vorgestellt. Er ent-hielt gerade einmal zehn Bauteile.

INTEGRIERTE SCHALTKREISE MIT IMMER FEINEREN STRUKTUREN Heute ist die Integrationsdichte von Speicher-chips und Mikroprozessoren so weit vorangetrie-ben, dass auf einem IC einige Milliarden Bauteile ihren Dienst verrichten. Und die Miniaturisierung geht weiter. Denn die Benutzer von Handys, Note-books, Internet und Digitalkameras verlangen ihren Geräten immer mehr Leistung ab. Von ent-scheidender Bedeutung für die weitere Steigerung der Integrationsdichte der ICs ist die Mikrolitho-grafie, ein optisches Verfahren, mit dem feinste Strukturen auf dem Halbleiter abgebildet werden. Yvonne Köhne arbeitet an neuen lithografischen Verfahren, mit denen die Halbleiterindustrie inte-grierte Schaltkreise mit immer feineren Struktu-ren herstellen kann. Je mehr Leiterbahnen und Bauteile – Widerstände und Kapazitäten, Dioden und Transistoren zum Beispiel – sich auf einer gegebenen Halbleiterfläche unterbringen lassen, umso leistungsfähiger ist der IC. Am Anfang der Chipherstellung steht der Wa-fer – eine etwa ein Millimeter dünne runde Scheibe aus Reinstsilizium, heute mit Durchmessern bis 30 Zentimetern. Auf jedem Wafer entstehen mit

Mill iarden Bauteile auf kle instem raumDie Miniaturisierung von Speicherchips und Mikroprozessoren schreitet immer weiter voran. Die Carl Zeiss SMT AG setzt auf neue Produktionsverfahren für die Massenherstellung. Um die 45 nm zu brechen, soll die Immersionslithografie zum Einsatz kommen.

PORTRÄT

Die gelernte Kfz-Mechani-kerin Yvonne Köhne ent- deckte während ihres Maschinenbaustudiums den Mikrokosmos. Seit 2006 ist Yvonne Köhne bei Brunel, zuvor arbeitete sie zwei Jahre am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik in Stuttgart.

› 16Endmontage des Objektivs Starlith 1900 im Reinraum bei der Carl Zeiss SMT AG in Oberkochen.

› 16

technische projekte

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› 17

› 17Bei der Strukturierung

von Wafern für Mikrochips finden die Lithografie-

optiken von Carl Zeiss SMT weltweit Einsatz.

Hilfe der Mikrolithografie mehrere hundert bis mehrere tausend identische ICs, indem ein Licht-bündel Leiterbahnen und Bauelemente von einer Vorlage auf den Wafer projiziert – ähnlich wie ein Diaprojektor das Diabild auf eine Leinwand über-trägt. Der kleine Unterschied: Ein Waferstepper oder Waferscanner – je nachdem, ob die Struktu-ren Schritt für Schritt (step-by-step) oder kontinu-ierlich (scan) übertragen werden – kostet heute weit über zehn Millionen Dollar. Grund für den hohen Preis ist die außerordent-liche Präzision, die IC-Hersteller von den mecha-nischen und optischen Komponenten der Stepper und Scanner verlangen. Denn die Strukturele-mente auf dem Wafer liegen bei 50 Nanometern und weniger. Ein Vergleich macht deutlich, welche enorme Auflösung damit einhergeht: Wenn auf einem 30-Zentimeter-Wafer die beiden Erdhalb-kugeln nebeneinander abgebildet würden, dann hätte eine Landstraße von fünf Metern Breite auf dem Wafer eine Breite von etwa 50 Nanome-tern. Aktuell liegen die in der Massenproduktion erreichbaren Linienbreiten noch bei 50 Nano-

metern. Aber dank der erfolgreichen Arbeit von Yvonne Köhne und ihren Kollegen bei Carl Zeiss SMT, wird die 45-Nanometer-Barriere bald durch-brochen sein. Zwei Strategien verfolgt das Unter-nehmen. Eine davon ist die optische Immersion. Wird der kleine Zwischenraum zwischen Abbil-dungsoptik und Wafer mit einer geeigneten Flüs-sigkeit gefüllt, zum Beispiel Reinstwasser, dann ist die Brechung wesentlich geringer. Im Ergebnis ist die Abbildung also deutlich besser als ohne Immersion – Auflösung und Tiefenschärfe steigen.

DIE MINIATURISIERUNG IST LÄNGST NICHT AM ENDE ANGELANGT

Die zweite Variante, die 45-Nanometer-Marke zu unterbieten, könnte folgendermaßen aussehen: Ein Grundgesetz der Optik lautet: Je kleiner die Wellenlänge des genutzten Lichts, umso feinere Strukturen können abgebildet werden. In der Tat haben sich die IC-Hersteller in den vergangenen 40 Jahren zu immer kürzeren Wellenlängen vor-getastet, um immer kleinere und damit immer

› 18

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› 18

› 18Für den störungsfreien Ablauf der Versuche im Nanobereich müssen die Reinräume absolut staub- und verschmutzungsfrei sein. Im Bild: eine noch unbearbeitete Linse.

mehr Bauelemente auf einem IC zu platzieren. Mit Licht von 365 Nanometern im Bereich des „nahen“ UV erreichten sie vor gut 15 Jahren eine maximale Auflösung von 500 Nanometern. Mit dem 193-Nanometer-Licht eines Argonfluorid-Lasers las-sen sich heute Linienbreiten von unter 40 Nano-metern realisieren. Doch die Miniaturisierung ist mit diesen Grö-ßen noch längst nicht an ihrem Ende angelangt. Noch kleinere Wellenlängen nutzt die EUV-Litho-grafie (EUV = extremes Ultraviolett). Linsen kön-nen in diesem Fall nicht verwendet werden, weil es kein Material gibt, das für EUV durchlässig ist. Vielmehr erfordert die Projektion Spiegelsys-teme mit extremer Oberflächengüte. Die Wel-lenlänge ist durch die Eigenschaften der Spiegel auf einen sehr engen Bereich um 13,5 Nanome-ter beschränkt. Da die Luft das Licht dieser Wel-

lenlänge vollständig absorbiert, müssen EUV- Systeme im Hochvakuum betrieben werden. Für seine bahnbrechenden Leistungen bei der Ent-wicklung von EUV-Systemen wurde ein Team von Carl Zeiss SMT jüngst für den 11. Deutschen Zukunftspreis nominiert. Für die Massenfertigung hochintegrierter elek-tronischer Bauteile werden heute 193-Nanome-ter-Lithografen ohne Immersion eingesetzt. EUV-Lithografiesysteme für die Mengenproduktion werden erst in einigen Jahre Marktreife erlangen. Die Zukunft wird also zumindest auf mittlere Sicht der 193-Nanometer-Immersionslithografie gehören. Immer vorausgesetzt, das Team, in dem Yvonne Köhne arbeitet, findet die richtigen Lö-sungen.

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MITARBEITER UND KARRIERE

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Im Takt rasender Innovat ionen


Mit gebündelten Ressourcen aus Forschung und Industrie will Volker Linde im Arbeitskreis Elektroniktechnologie (AKET) künftigen Herausforderungen begegnen. Sein Arbeitsalltag wird seit über 20 Jahren vom rasanten Fortschritt auf diesem Gebiet bestimmt.

Volker Linde spricht schnell, als befürchte er, dass das, was er sagt, im nächsten Moment schon wie-der veraltet sein könnte. Die Elektroniktechnolo- gie, so sagt er selbst, ist ihm in Fleisch und Blut übergegangen. Schließlich hat die Entwicklung der Elektronik innerhalb der letzten Jahrzehnte nun einmal ein rasantes Tempo vorgelegt. Seit Lindes Ausbildung zum Elektronikfacharbeiter be-stimmt der Takt der schnellen Neuerungen seine berufliche Karriere. Bleibt dieser Takt aus, fun-giert er selbst gerne als Taktgeber. So auch, als er Ende 2006 den Arbeitskreis Elektroniktechnologie (AKET) Nordhausen initiierte. Mit gebündelten Ressourcen aus Forschung und Industrie will er mit den Gründungsmitgliedern der Fachhoch-schule Nordhausen sowie der FMN communica-tions GmbH die Herausforderungen angehen, die die Zukunft an die Elektroniktechnologie stellt. „Mittlerweile bringt die Automobilindust-rie die miniaturisierte Steuerungstechnik direkt an den Motorblock an“, nennt der 41-jährige Eletronikingenieur ein Beispiel. „Dort ist sie Umge-bungstemperaturen von bis zu 200 Grad Celsius ausgesetzt. Dies war vor einigen Jahren noch un-denkbar, da die Trägermaterialien aus Glasfaser- substrat ab 120 Grad Celsius zähfließend wurden.“ Gänzlich anderer Art waren die Themenstel-lungen vor über 20 Jahren. Es ist das Jahr 1985, Volker Linde hatte gerade seine Ausbildung zum Elektronikfacharbeiter abgeschlossen. Im Fern-meldewerk Nordhausen erlebte Linde die Umstel-

lung der Telefontechnik von der Wählscheibe zur Tastatur. Die elektrischen Impulse, die von der Tastatur ausgehen, erforderten eine neue Codie-rung auf der Leiterplatte. „Die elektronischen Komponenten mussten damals noch von Hand in die Durchkontaktierungen der Leiterplatten gesteckt und verdrahtet werden“, erinnert sich Linde an die Anfänge seiner beruflichen Karriere. DIE WENDE BRACHTE VIELE NEUE HERAUSFORDERUNGEN

Später gab es so genannte Surface Mounted Devices (SMD). Die Bauteile hatten erstmals keine Drahtanschlüsse, sondern wurden direkt auf die Leiterplatte gelötet. Dadurch ließen sich sehr dichte und vor allem beidseitige Bestückungen der Leiterplatten realisieren. Was Linde in seinem Studium der industriellen Elektronik in Eisleben in der Theorie erfuhr, setzte der frisch gebackene Diplom-Ingenieur 1989 als Prüffeldingenieur in der Baugruppenfertigung des Fernmeldewerks in die Praxis um. „Die SMD-Technik bedeutete da-mals eine gewaltige Umstellung. Erstmals wurden die Leiterplatten mit einem Automaten be-stückt“, erzählt Linde. Die politische Wende brachte neue Herausfor-derungen. Linde bestückte von da an Leiterplatten für neue Telefongenerationen namens „Nizza“ oder „Bily“. Neue Einblicke bescherte auch die miniaturisierte Technik: Die Leiterplatten waren

› 19Platine für ein Gerät zur optischen Messung kom-plizierter geometrischer Figuren. Die mehrlagige, RoHS-konforme Prozessor-platine verfügt über ein optimiertes Layout.

INFO

Der Arbeitskreis ist die Basis für die Optimierung von Elektroniktechnologie-Verfahren. Ein Arbeitsfeld ist die Forschung und Entwicklung von Aufbau- und Verbindungstechno-logien für miniaturisierte Elektroniken.


36 der Spez ial ist

› 20

› 20Je enger die Bauteile zusammenrücken, um so wichtiger wird die Entwärmung. In diesem Fall gelöst mit Hilfe von Thermo-Vias.

mittlerweile in den Hörer integriert, das ganze Telefon bestand quasi nur noch aus einem Hörer. Abermals stellten sich neue Anforderungen an die Leiterplattenelektronik, die sich nun flexibel an die gebogene Hörerform anpassen musste. Doch 1992 traf die Umstrukturierungswelle im Fernmeldewerk auch Volker Linde. Er wechselte zur Siemens AG nach Sangerhausen und arbei-tete in der Elektronikfertigung für verschiedene Branchen. „Im Gegensatz zur damaligen Massen-fertigung im Fernmeldewerk kam es nun darauf an, schnell und flexibel reagieren zu können“, erzählt Linde. Als dieser Standort 1994 geschlos-sen wurde, erhält er das Angebot von Siemens, nach Hannover zu wechseln. Doch Volker Linde will seiner Heimatregion die Treue halten. „In der Region ist reichliche und vielfältige Elektronik-kompetenz vorhanden. Diese gilt es weiter auszu-bauen und zu bündeln“, begründet Linde seinen damaligen Entschluss, der noch heute sein Han-deln bestimmt. Ende 1995 stieß er zur frisch gegründeten Nord-häuser IMG GmbH, die sich auf industrienahe

Forschung und Elektronikentwicklung für ver-schiedene Branchen spezialisiert hat und 2006 zur Brunel IMG umfirmierte. Wieder kamen neue, ihm bisher unbekannte Aufgaben hinzu, wie Akquise und Kalkulation. Als begeisterter Modell-eisenbahner führte ihn sein erster Weg zum Her-steller Piko. „Ich kehrte zurück mit dem Auftrag in der Tasche, die Leiterplatten für die elektrischen Loks zu fertigen und zu integrieren“, erinnert sich Linde. Fünf Jahre später profitierte auch die reale Bahn von den Leistungen der IMG GmbH. Die Elek-tronik-Spezialisten um Volker Linde entwickelten für Bombardier einen so genannten elektrischen Schlüssel, der die verschiedenen Signale in der europäischen Zugsicherung in einem System ver-einheitlicht und somit den grenzüberschreiten-den Schienenverkehr ermöglichte. KONKURRENZFÄHIG DURCH EFFIZIENZ UND FERTIGUNGSOPTIMIERUNG

„Entwicklung und Fertigung müssen eine Einheit sein, ansonsten kann nicht effizient produziert werden“, zieht Linde das Fazit aus seiner langjäh-rigen Arbeit für verschiedene Branchen. Immer wieder hat er erlebt, dass der Entwicklung die anwendungsspezifischen Kenntnisse fehlen wie auch umgekehrt. „Wir sind in der Lage, auch im Hochlohnland Deutschland effektiv und in klei-nen Stückzahlen Elektroniken zu entwickeln und zu fertigen. Sie müssen nur von Beginn an fer-tigungsoptimiert entwickelt werden. Denn ein Bestückungsautomat kostet in China genauso viel wie bei uns“, betont Linde. Wenn die vorhandenen Spezialisten dann noch den Weg zueinander finden und die Herausforderungen gemeinsam anpacken, dann sei der erste Schritt getan. So will er mit dem Arbeitskreis den Austausch forcieren. Seit langem bestehen Kooperationen mit der ortsansässigen Fachhochschule Nordhausen, an der er selbst seit vier Jahren als Dozent für Elektroniktechnologie lehrt. Beim Gründungsmitglied FMN communi-


der Spez ial ist 37

› 21Volker Linde (Brunel IMG, M), Peter Bubak (FMN com-munications GmbH, l.) und Prof. Matthias Viehmann (FH Nordhausen, r.) beim Erfahrungsaustausch.

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cations GmbH handelt es sich um einen Ableger des ehemaligen Nordhäuser Fernmeldewerks. Gemeinsam stellen sich Peter Bubak (FMN com-munications GmbH), Prof. Matthias Viehmann (Fachhochschule Nordhausen) und Volker Linde aktuellen und künftigen Fragestellungen rund um die Elektronik. Dazu gehören etwa die Auswir-kungen des Elektro- und Elektronikgerätegesetzes von Juli 2006: „Ohne den gemeinsamen Erfah-rungsaustausch wäre die Umstellung auf bleifreie Elektronik niemals so reibungslos und schnell verlaufen“, so Linde.

EIN WICHTIGER SCHRITT FÜR DIE ENTWICK-LUNG DER REGION IST GEMACHT Kürzlich veranstaltete er für Kunden der Brunel IMG diesbezüglich einen Informationsworkshop,

um die Anforderungen bei der Anmeldung zum Elektronik Altgeräte Register zu erläu-tern. Nächste Etappenziele sind unter anderem neue Lötverfahren mit niedrigen Temperaturen oder die Entwicklung neuer Wärme ableiten-der Basisträger. „Wir müssen uns als Vordenker für unsere Kunden verstehen. Zu sehen, wo und warum neue Entwicklungen aktuell gehemmt werden, das ist eine der vielen Aufgaben“, er- läutert Linde im Einklang mit seinen Partnern. Zusammen sind sie sich einig, den richtigen Schritt in der Region getan zu haben. Der Anfang ist gemacht.

www.fmncom.comwww.fh-nordhausen.dewww.brunel.de/img

AUS DEN BRANCHEN

der Spez ial ist38

Die Mischung macht es !

Audio-Version unter: www.brunel.de/podcast

NIR, das Kürzel steht für die Spektroskopie im Bereich des nahen Infrarots, sie kommt über-all dort zum Einsatz, wo in Echtzeit auf Abweichungen der Zusammensetzung von Stoffen reagiert werden muss. Das Einsatzgebiet reicht vom Viehstall bis zur Gaspipeline.

TEX T › Roland Bösker

Täglich verarbeitet das HaBeMa-Qualitätsfutter-Werk in Ham-burg-Wilhelmsburg tonnenweise Getreide, Soja, Öle und andere Rohstoffe zu Kraftfutter. Die Rohstoffe werden zu Pellets gepresst. Die Bandbreite reicht von Minipellets für Haus- und Heimtiere wie Kaninchen und Meerschweinchen bis zu einen halben Zentimeter dicken, gleichmäßig länglich-rund geform-ten Brocken für Schweine, Pferde oder Rinder. Entscheidend dabei: Trotz variierender Eigenschaften der Rohstoffe soll die Produktqualität ohne Zeitverzug in der laufenden Produktion überwacht und gesteuert werden können. WENN DAS MISCHUNGSVERHÄLTNIS NICHT STIMMT, MUSS AUF WÄNDIG NACHOPTIMIERT WERDEN

Ursprünglich waren dazu komplizierte und vor allem zeitrau-bende Laboranalysen der Rohstoffe nötig. Denn je nachdem wie viel Feuchtigkeit, Proteine, Rohfasern oder andere Inhalts-stoffe das Rohmaterial aufweist, muss das Mischungsverhält-nis angepasst werden. Ein Zeitverzug zwischen Probeentnahme und Feststellung des Analyseergebnisses kann bedeuten, dass ganze Chargen wegen unerwünschter Zusammensetzung wie zu hohen Feuchtigkeitsgehalts nachbehandelt werden müs-sen oder gar nicht mehr verwendbar sind. „Das können einige Tonnen Mischfutter sein“, berichtet HaBeMa-Betriebsleiter Jörg Bleck. Die Lösung des Problems bietet die NIR-Technologie, wie sie in Betrieben wie dem HaBeMa-Qualitätsfutter-Werk installiert ist. Als Basis dient das Prinzip der Spektroskopie im Bereich des nahen Infrarots (NIR). Die Technologie wurde von der NIR-Online GmbH für die Analyse und Überwachung der Herstellungs- oder Weiterverarbeitungsprozesse organischer Substanzen in Echt-

zeit entwickelt. Vereinfacht skizziert, funktioniert dies folgendermaßen: Eine Lichtquelle bestrahlt eine Sub-stanz, das refl ektierte Licht wird von einem Sensor aufgefangen. Je nach Eigenschaft der Substanz differiert die Wellenlänge des zurückgeworfe-nen Lichtes. Anhand des Vergleichs der Spektren miteinander sowie mit Referenzwerten, die zuvor in Mess-reihen im Labor gewonnen worden sind, erkennen NIR-Geräte in Sekun-denbruchteilen die Zusammenset-zung des analysierten Materials. „Mit NIR sowie der entsprechenden EDV-Infrastruktur stehen Analyse er-gebnisse in Echtzeit zur Verfügung und können unmittelbar für die Überwachung und Justierung des Rohstoffzulaufes genutzt werden“, so Brunel Mitarbeiter und IT-Experte Wolfgang Kern. Einmal mit Daten gefüttert und kalibriert, „lernen“ dieNIR-Geräte ständig dazu, denn die Daten aus der Produktion werden als aktualisierte Referenzwerte ge -nutzt. „Die NIR-Technologie ist ausge-reift“, so Kern. „Es kommt darauf an, die Geräte und die EDV-Peripherie so in den laufenden Betrieb zu inte-

› 22Aufbau eines NIR-Online-Geräts. Im industriellen Einsatz überwacht es per Infrarotstrahl Zusammen-setzung und Feuchtigkeits-gehalt verschiedenster Produkte.

PORTRÄT

Wolfgang Kern schloss 1976 sein Informatikstu-dium ab und entwickelte im Anschluss ein Rechner-netz für die TU München. Sein Karriereweg führte ihn unter anderem zur Bundeswehr, wo er mit derEntwicklung eines neuen Logistiksystems betraut war. Nach weiteren Tätig-keiten im Bereich Auto-matisierung kam Wolfgang Kern im Juni 2007 zu Brunel.

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AUS DEN BRANCHEN

40 der Spez ial ist

› 23An diesem Zutatenmischer überwacht das NIR-Gerät nicht nur permanent die Inhaltsstoffe und den Feuchtigkeitsgehalt, son-dern signalisiert auch, wenn der Mischvorgang abgeschlossen ist.

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grieren, dass möglichst keine Verzögerung in der Produktion auftritt und die Daten nicht nur vom NIR-Gerät zuverlässig erhoben werden, sondern dass die Mitarbeiter Daten schnell erkennen und gegebenenfalls eingreifen können.“ Wolfgang Kern plant entsprechende Projekte, sorgt für die Installation der handlichen, etwa 30 mal 30 Zentimeter großen und rund zehn Zentimeter hohen Geräte sowie der ergänzenden EDV und ist an Schulungen der Mitarbeiter beteiligt. Rund einen Monat rechnet Kern für die Installation des Systems, die Mitarbeiter-schulungen mit berücksichtigt. SPEZIALBESCHICHTETE LINSEN BLEIBEN AUCH UNTER EX TREMBEDINGUNGEN KLAR

Über Monitore sind vom Soll abweichende Werte der Zusam-mensetzungen des Rohmaterials leicht zu erkennen. „Bei Unter- oder Über-Soll-Werten ist die Kurve gelb oder rot. So kann sehr rasch erkannt werden, wenn etwas nicht stimmt“, erläutert Jörg Bleck. Die Rohstoffe gelangen durch dicke Rohre zu den Pellet- Pressen. Von den Hauptröhren zweigen Bypässe ab. Diese Nebenrohre sind mit Sichtfenstern versehen. „Auf der einen Seite können Mitarbeiter den Durchsatz optisch prüfen, auf

der anderen ist das NIR-Gerät an-gebracht, wo es den Rohstoffstrom ständig analysiert“, erklärt Bleck. „Damit kein Staub und keine kleinen an der Scheibe haftenden Partikel das Spektrum des reflektierten Lichts stören und Messergebnisse verfäl-schen, wurde die Linsenoberfläche speziell bearbeitet, um jedes Anhaf-ten zu verhindern.“ Auch in der Erdgasförderung kann NIR zum Einsatz kommen. „Zu feuchtes Erdgas lässt Leitungen kor-rodieren“, berichtet Wolfgang Kern. „Wenn ein zu hoher Feuchtegrad zu spät bemerkt wird, müssen ganze Pipeline-Abschnitte leer gepumpt und das Gas muss entfeuchtet wer-den.“ Das ist teuer und zeitaufwän-dig. „Aufgrund der Eignung für ex- plosionsgeschützte Bereiche kann die NIR-Technologie auch jene Ab- läufe so steuern, dass Verzögerun-gen ausgeschlossen werden und man unmittelbar in Prozesse eingreifen kann.“ Selbst ein Produktionsdruck von bis zu 100 Bar ist kein Problem für die Geräte. NIR kann so auch zu ökonomischerer Gasförderung und -versorgung beitragen.

Die Zukunft der Batter ie ist Grün

Forschung & Wissenschaft

41der Spez ial ist

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› 24Ein japanischer Elektronik-konzern präsentierte kürzlich die Zuckerbatte-rie. Der noch recht große Stromspeicher versorgt hier einen MP3-Player und Mini-Lautsprecher mit Energie.

INFO

In Deutschland darf der Quecksilbergehalt von Batterien nicht über 0,0005 Prozent, der von Knopfzellen nicht über 2 Prozent des Gewichts liegen. Der Handel ist seit 1998 gesetzlich verpflich-tet, gebrauchte Batterien zurückzunehmen. Die Rücklaufquote für Bat-terien und Akkus liegt in Deutschland bei etwa 40 Prozent.

TEX T › Dr. Ralf Schrank

Batterien sind praktisch, aber sie enthalten zumeist einen hochgiftigen Mix aus Schwer-metallen. Das soll künftig anders werden, wenn es nach amerikanischen und japanischen Forschern geht, die alternative Batterien aus Papier und Zucker entwickelt haben.

Schön, dass der Strom aus der Steckdose kommt. Aber was tun, wenn man mit Elektrogeräten mobil sein möchte? Für diesen Fall hat der Italiener Allessandro Volta (1745–1827) bereits um 1800 die Batterie erfunden, die heute unsere Laptops, MP3-Player, Digitalkameras oder Handys mit Strom ver-sorgt. Funktionsweise und Aufbau haben sich seit damals nicht grundlegend geändert. Erst jetzt – mehr als zweihundert Jahre später – bahnen sich revolutionäre Neuerungen an, die vor allem eines zum Ziel haben: den giftigen Cocktail im Inneren

handelsüblicher Batterien durch bioverträgliche Materialien zu ersetzen. Am gebräuchlichsten ist heute die Alkali-Man-gan-Batterie, die aus Zink, Mangandioxid („Braun-stein“) und konzentrierter Kalilauge aufgebaut ist. Ein Segen für Grundwasser und Boden, dass der Gesetzgeber inzwischen das Recycling von Batte- rien vorschreibt und regelt (siehe Info). Moderne Hochleistungsbatterien enthalten statt Zink das Leichtmetall Lithium. Forscher am Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, USA, haben kürzlich gezeigt, dass es auch ganz anders geht. Ihre Batte-rie besteht zu 90 Prozent aus biologisch unbe-denklicher Zellulose, zu Deutsch: Papier. In die Zellulose haben sie Kohlenstoff-Nanoröhrchen eingebettet, die das Papier tiefschwarz färben.

„WUNDERPAPIER“ ALS KONDENSATOR

In den Nanoröhrchen sind Elektronen sehr leicht beweglich, so dass das schwarze Wunderpapier wie ein Kondensator funktioniert, wenn man eine Spannung anlegt: Es speichert elektrische Energie. Mit einem kleinen Trick machten die Rensselaer-Forscher aus diesem Kondensator die erste Papier-batterie der Welt. Sie beschichteten eine Seite des Nanopapiers mit Lithium und tränkten das Ganze mit einem Elektrolyten, zum Beispiel einer Salz-lösung. Das Lithium wirkt in der Papierbatterie als Elektronen liefernde Anode und die unbeschich-tete Seite als Kathode.


42 der Spez ial ist

› 25Forscherin Dr. Shelly

Minteer im Labor der Saint Louis University. Um

die von ihr entwickelte Zuckerbatterie marktreif

zu machen, muss vor allem ein wirtschaftliches

Produktionsverfahren gefunden werden.

Die Papierbatterie ist viel leichter als herkömm-liche Batterien, sie ist weniger als ein Zehntel-millimeter dick und flexibel, sie lässt sich rollen, falten und zurechtschneiden. Ihre Kapazität liegt in der Größenordnung konventioneller Batterien. Durch Aufeinanderlegen mehrerer Blätter lassen sich Batterien bauen, die auch energiehungrige Elektrogeräte mit Strom versorgen können. Da auch Körperschweiß oder Blut als Elektrolyte ge-eignet sind, wäre die Papierbatterie ideal für die Stromversorgung von Herzschrittmachern und medizinischen Sensoren. Für das Design von Elektrogeräten ergeben sich ganz neue Möglichkeiten, denn die Papierbatterie passt selbst in engste Zwischenräume. Auch fer-tigungstechnisch sind neue Wege denkbar. Zum Beispiel lässt sich die Batterie einfach auf einen neutralen Träger aufdrucken. Aber Vorsicht:

Welche Probleme eine Massenfertigung aufwer-fen wird, lässt sich heute noch nicht abschätzen. Die Materialien, aus denen die Papierbatterie besteht, sind zwar günstig, ein rationelles Herstel-lungsverfahren liegt jedoch in ferner Zukunft. WER GEWINNT DAS RENNEN ZUR ANWENDUNGSREIFE?

Vielleicht gewinnt auch ein anderer Batterietyp das Rennen zur Anwendungsreife: die Zuckerbat-terie. Sie ist nicht so revolutionär wie die Papierbat-terie, aber genauso umweltverträglich. Forscher- gruppen in aller Welt arbeiten an ihr. Einen Proto-typ hat der japanische Elektronikkonzern Sony kürzlich in Tokio präsentiert. Die Batterie arbei-tet nach dem Prinzip der Bio-Brennstoffzelle. Im Unterschied zur klassischen Brennstoffzelle, die

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der Spez ial ist 4343der Spez ial ist

› 26Die Papierbatterie passt in die schmalsten Zwi-schenräume und macht ein Batteriefach unnötig. So eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten für das Design von Elekrogeräten.

durch die Verbrennung von Wasserstoff oder Methanol Strom gewinnt, dienen in der Bio- variante energiereiche bioorganische Verbindun-gen als Brennstoff, zum Beispiel Traubenzucker (Glucose). Die Bio-Brennstoffzelle liefert nur dann Strom, wenn die Elektronen, die bei der Verbrennung des Zuckers frei werden, nicht einfach auf eine andere Substanz übertragen werden. Bestimmte Enzyme oder Mikroben, die man seit einigen Jahren kennt und erprobt, verhindern genau das. Das Kunst-stück wird sein, stabile Systeme aus Enzymen, Elektroden und Elektrolyten zu entwickeln, die miniaturisierten Zellen eine ausreichende Kapazi-tät verleihen. Sonys fruchtsaftgetriebene 4 x 4 x 4 Zentimeter kleine Biobatterie entlockt einem Walkman gerade einmal ein paar Töne. Forscher der University of Saint Louis entwickelten immer-hin schon eine briefmarkengroße Zuckerbatterie, mit der sie einen Taschenrechner betreiben kön- nen. AUCH AN DER K ABELLOSEN STROMÜBER-TRAGUNG WIRD GEFORSCHT

Wie sieht der Leistungsvergleich mit herkömm-lichen Batterien aus? Schon der Prototyp der Papierbatterie erreicht mit einer Betriebsspan-nung von 2,3 Volt eine beachtliche Leistungsdichte von 1,5 kW/kg – muss also den Vergleich mit einer normalen Batterie nicht scheuen. Im Fall der Zuckerbatterie macht die Angabe einer Energie- oder Leistungsdichte keinen Sinn, weil das Ano-denmaterial, der Zucker, kontinuierlich zugeführt wird. Immerhin ist eine Ausgangsleistung von 50 mW ein guter Anfang – und die Entwicklung hat ja gerade erst begonnen. Bei alldem aber müssen die Batterieforscher Acht geben, dass ihnen nicht ein völlig anderes Verfahren, mobile Elektrogeräte mit Strom zu versorgen, die Show stiehlt. Eine Forschergruppe am Massachusetts Institute of Technology (MIT) nutzt das Phänomen der magnetischen Resonanz

zur kabellosen Stromübertragung. Es gelang ihr, eine Glühbirne zum Leuchten zu bringen, die zwei Meter von der Stromquelle entfernt war. Die Ener-gieübertragung mit Hilfe von Magnetfeldern, die nach Angaben der MIT-Forscher für Organismen völlig ungefährlich sind, gelingt nur über Distan-zen von einigen Metern, jedoch auch durch Wände hindurch. Aber es wird gewiss noch etliche Jahre dauern, bis lästige Stromkabel und Batterien, die immer dann entladen sind, wenn wir sie gerade brau- chen, aus unserem Leben ganz verschwunden sein werden.

› 26

› xx

querdenken

44 der Spez ial ist

wenn Der Berg ruft . . .

› 27

› 27Beim Bau des ersten Coas-ters wurde darauf geach-tet, dass Schienenstrang und Stationsgebäude sich harmonisch in die Land-schaft einpassen.

TEX T › Jan Meyer-Veden

Wenn es nach Rainer Perprunner geht, werden wir uns beim Blick aus dem Fenster bald fragen, in welchem Film wir gelan-det sind: In luftiger Höhe flitzen Fahrzeuge auf achterbahn-ähnlichen Schienensträngen vorbei, in jedem Fahrzeug fünf bis acht Passagiere, die von ihren Sitzen das Panorama bestau-nen. An den Haltestationen bilden sich nur selten Schlangen, da die Fahrzeuge auf Knopfdruck zur Verfügung stehen. Steigt man ein, geht es mit bis zu 54 Stundenkilometern über die Stre-cke. Steigungen und Gefälle bis zu 55 Prozent werden ebenso gemeistert wie enge Kurven von sechs Metern Radius. Alles geschieht vollautomatisch. Das, in wenigen Worten, ist der Coaster. Erfunden hat ihn der Österreicher Rainer Perprunner. Die erste kommerzielle Umset-zung ist seit Ende 2007 im Schweizer Ort Arosa zu begutach-ten. Dort hat das Grandhotel Tschuggen in ein solches „Perso-nal Rapid Transport (PRT)“-System investiert, damit die Gäste

bequem und ohne Wartezeiten in die umliegenden Skigebiete gelangen können. DIE IDEE ENTSTAND IM URLAUB IN NEUSEELAND

Szenarien wie in Arosa waren es, die Perprunner zunächst vorschwebten, als die Idee vom Coaster geboren wurde. „Das Schlüsselerlebnis liegt mittlerweile fast fünfzehn Jahre zu-rück“, beginnt Rainer Perprunner die Geschichte seines Einfalls. „Ich machte Urlaub in Neuseeland. In einem Vergnügungspark in den Ber-gen bin ich mit so einer Art Seifen-kiste talwärts gesaust und dachte mir: So etwas müsste es bei uns auch geben!“ Seitdem hat Perprunner die Idee eines PRT-Fahrzeugs, das glei-chermaßen Transportaufgaben er-füllt, aber auch, vor allem talwärts, einfach Spaß macht, nicht mehr losgelassen. „Das war halt ganz im Geiste der 90er Jahre, mit ihrem Hedonismus“, sagt er heute. Perprunner ist nicht nur gelernter Maschinenschlosser, ebenso profi-tiert er von Kenntnissen im Ma-nagement und im Tourismus. Eine

Rainer Perprunner hat eine Bergbahn entwickelt, die mit bis zu 54 Stundenkilometern durch das Gelände flitzt. Der Antrieb ist elektrisch und meistert Steigungen sowie Gefälle von bis zu 55 Prozent. Im schweizerischen Arosa bringt der Coaster bereits Hotelgäste auf den Berg.

45der Spez ial ist

› 28Der Coaster bringt nicht nur Skifahrer auf den Berg. Für Wanderer steht er das ganze Jahr über auf Abruf zur Verfügung.

› 28

ideale Mischung, wie sich bald zeigte. Denn um ein Projekt wie den Coaster auf die Beine zu stellen, war ein gründliches Verständnis aller involvierten Bereiche unumgänglich. „Es ging darum, ein touristisches Problem mit technischen Mit-teln zu lösen und die Lösung dann an den Mann zu bringen“, fasst er rückblickend zusammen. Erste Machbarkeitsstudien, die Perprunner erstellen ließ, gaben Anlass zum Optimismus. Seitdem sind über zehn Jahre vergangen, in denen Perprunner

viel Geld sowie unzählige Arbeits-stunden in die Realisierung des Pro-jektes gesteckt hat. Auf einem alpinen Testareal in Bürserberg, wo Anfang 2005 der erste Coaster fertig gestellt wurde, entwickelte er mit seinem Team das System bis zur Serienreife. Die

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querdenken

46 der Spez ial ist

› 29Rainer Perprunner, geboren 1963 in Bludenz, Österreich,

gründete 1985 eine Mon-tage- und Personalbereit-stellungsfirma. Von 1999

bis 2001 entwickelte er das Coaster-Konzept. Seit 2001

ist er Geschäftsführer der Coaster GmbH.

› 29

Fahrzeuge werden jeweils von zwei eigenen Elektromotoren angetrieben. Die Übersetzung erfolgt mittels zweier Zahnrä-der auf Seiten des Fahrzeugs und einer Zahnstange auf Seiten des Gleiskörpers. Energiequellen sind zwei Hightech-Batterien, deren Kapazität auf 60 Kilowattstunden beziffert wird und die sich auflädt, sobald die Fahrzeuge bergab fahren oder in der Station stehen. Diese Art der Energierückgewinnung, aber vor allem die Tatsache, dass die Kabinen nur auf Anforderung ver-kehren, machen in puncto Energieeffizienz den Unterschied zu Seilbahn und Sessellift aus. Denn natürlich ist das Fahrgastauf-kommen in derartigen Zubringeranlagen Schwankungen unter-worfen. Des Morgens geht es hinauf in die Berge, des Abends zurück ins Hotel. Dazwischen herrscht oft Flaute: 70 Prozent der Betriebszeit verkehren diese Anlagen mit Auslastungen unter 20 Prozent. Während aber eine Seilbahn unabhängig von ihrer Auslastung durchgehend verkehrt und so permanent die gesamte Masse der Fahrzeuge bewegt, reagiert der Coaster nur auf Knopfdruck. COASTER-EINSATZ AUCH IM NAHVERKEHR MÖGLICH Die gleiche Argumentation gilt natürlich auch für den Betrieb des Coasters als Nahverkehrssystem in Ballungsgebieten. Fahr-

ten mit geringer Auslastung oder gar Leerfahrten sind seit jeher eines der Kardinalprobleme des öffentli-chen Personennahverkehrs. Da lag es für Perprunner nahe, seine Erfin-dung noch einen Schritt weiterzu-denken, um auch Stadt- und Ver-kehrsplaner von den Vorzügen des Coasters zu überzeugen. Denn im Gegensatz zum touristischen Szena-rio schließt er im Bereich des städ-tischen Personennahverkehrs eine wirkliche Lücke. „Auf langen Stre-cken und bei der massenhaften Per- sonenbeförderung sind Bus und Bahn konkurrenzlos“, konstatiert Perprunner, „ebenso das Taxi, wenn es darum geht, den Fahrgast vor der Haustür abzuholen und ihn punkt-genau da abzusetzen, wo er hin will. Der Coaster hat seinen Auftritt an der Schnittstelle von Grob- und Feinstverteilung. Beim Transfer zwischen Bahnhof und Flughafen bei-spielsweise, oder in Park -and-ride-Konzepten.“ Eine der wesentlichen Stärken ist somit auch die große Flexibilität bei der Streckenplanung. Die modu-laren Schienensysteme lassen sich so verbauen, wie es die örtlichen Gegebenheiten fordern. Hindernisse können um-, über- oder unterfahren werden. Für eine unterirdische Streckenführung sind Tunnelröhren mit einem Durchmesser von drei Metern ausreichend. Soll der Coaster im Stadtbereich oberirdisch fahren, werden die Gleise so weit aufge-ständert, dass der Straßenverkehr ungehindert darunter passieren kann, sprich in einer Höhe von etwa 4,5 Metern. Tilman Bracher vom

QUERDENKEN

47der Spez ial ist

› 30In den verglasten Stahl-kabinen, wie hier in Arosa, können jeweils sechs Per-sonen ein beeindruckendes Panorama genießen. Die Standardkabinen sind für acht Personen ausgelegt.

› 30

Deutschen Institut für Urbanistik in Berlin kann sich indessen achterbahnähnliche Schienenstränge in den Straßen unse-rer Städte nur schwer vorstellen: „Meiner Ansicht nach würde der Anblick den Straßenraum beeinträchtigen. Zudem fehlt genügend Platz für Ständer und Zugangsstellen und es besteht darüber hinaus die Gefahr, dass die aufgeständerten Kabinen vor den Fenstern die Privatsphähre stören“, so seine Ein- schätzung.

ÜBER DEN EINSATZ DES COASTERS WIRD AUCH IN DUBAI UND HAMBURG NACHGEDACHT

Immerhin kommt der Coaster ohne komplexe Stellwerke, Kon-trollzentren etc. aus, denn er fährt selbsttätig und im Einbahn-betrieb. Infolgedessen ist er mit relativ geringem personel-lem Aufwand zu betreiben. Die für Betrieb und Wartung des Coasters anfallenden Kosten liegen daher unterhalb dessen, was für vergleichbare Systeme veranschlagt werden müsste.

Fraglos sind es, neben Umwelt-, Effizienz- und Sicherheitsaspekten, wesentlich auch finanzielle Über- legungen, denen die Planung städti-scher PRT-Systeme unterworfen ist. So liegen Vorprojektstudien zum Coaster auf so manchem Schreib-tisch von Dubai bis Hamburg. Allein ein bis zwei ernstzunehmende An-fragen müssen Perprunners Mitar-beiter wöchentlich bearbeiten. Ob und wann der Coaster seine Chance bekommt, bleibt abzuwarten – so oder so lohnt es sich deshalb, in regelmäßigen Abständen aus dem Fenster zu schauen.

› 40

PANORAMA

der Spez ial ist 49

Wissenschaft zum Anfassen

Audio-Version unter: www.brunel.de/podcast

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TEX T › Janina Weinhold

Einer Führung lauschend schleicht die Schul-klasse auf leisen Sohlen durch die Gänge der alten Gemäuer. Lachen und Stimmengemurmel werden von den Museumsbesuchern mit einem ärgerlichen Stirnrunzeln quittiert. „Psst!“, zischt es vom Lehrer herüber. So sah der Museumsbe-such einer Schulklasse noch vor einigen Jahren aus. Im glänzenden Bauch des „Bremer Walfi schs“, wie das Science Center Universum Bremen gerne auch genannt wird, ist Stille als Exponat erlebbar. Die Besucher wandeln durch den „Dumpfgang“ und geräuschlose Bewegungen werden zum Pro -gramm. Gewöhnlich bringt ein kalter Windhauch die menschliche Haut zum Kribbeln und ein Rock-konzert den Bauch zum Vibrieren. Doch wenn keine Brise und kein Ton mehr die Tastrezeptoren der Haut erregen, dann empfi nden wir ein taubesGefühl. Das Exponat illustriert jedem Besucher, der sich in den isolierten Hohlraum hineinwagt, dass Stille sinnlich durch Hören und Tasten erfassbar ist.

IN SCIENCE CENTERN DEN PHÄNOMENEN AUF DER SPUR

Das Universum Bremen ist eines von bundesweit rund 15 Science Centern, das „Wissenschaft zum Anfassen“ bietet. Die speziellen Ausstellungs-häuser veranschaulichen einem breiten Publikumin Mitmach-Ausstellungen technische und natur-wissenschaftliche Phänomene. Dr. Kerstin Haller,

didaktische Leiterin im Universum Bremen: „Ein Science Center kann als Haus der Phänomene beschrieben werden. Hier wird Wissenschaft be -greifbar, denn die Besucher lösen die Phänomene selbst aus. Versuche am Exponat sprechen alle menschlichen Sinne an und animieren den Besu-cher, Fragen zu stellen.“ Dagegen zeigen klassi-sche Technikmuseen historische oder aktuelle technische Objekte, wie beispielsweise Dampfma-schinen, und bieten die dazugehörigen Hinter-grundinformationen auf Tafeln oder Computer-

› 41Im Bremer Science Center Universum können Kleine und Große naturwissen-schaftliche Phänomene hautnah erleben. Hier in Form eines Luftstromes, der einen Ball in der Luft hält.

› 40Das Exploratorium in San Francisco war das erste Science Center im heutigen Sinne. Von Künstlern gestaltete Exponate zum Thema Farbe und Licht laden zum Entdecken ein.

Seit der Gründung der ersten Museen hat sich die Form der Wissensvermittlung stark verän-dert. Heute begeistern Science Center mit Mitmach-Exponaten nicht nur Kinder. Ein Streifzug durch die Welt der erlebbaren Phänomene und des spielerischen Lernens.

PANORAMAPANORAMA

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› 42

terminals an. In interaktiven Ausstellungen muss der Besucher mit den Exponaten spielen, um die Phänomene auszulösen. Dies trägt den Diskus-sionen um Lerntheorien der letzten Jahrzehnte Rechnung. Erkenntnisse der Pädagogik, aber auch der Neuropsychologie diagnostizieren die selbst gesteuerte Handlung als Schlüssel zum Lernen. Schon Albert Einstein erkannte: „Lernen ist Erfah-rung, alles andere ist Information“. Die ursprüngliche Idee, Wissenschaft mit Un-terhaltung zu verknüpfen, führt bis in die Aufklä-rung zurück. Schon im 17. Jahrhundert forderte beispielsweise Gottfried Wilhelm Leibniz ein Wis-senschaftstheater. In seiner Schrift „Theater der Natur und Kunst“ schreibt er, dass wissenschaftli-che Erkenntnisse nicht mehr nur in Büchern, Figu-ren und Modellen erfasst, sondern inszeniert wer-den müssen. So entstanden Wissenschaftstheater. Vormals ausschließlich private Sammlungen von historischen Artefakten, Relikten, Büchern und Kunstobjekten werden um 1830 mit der Gründung der ersten Museen in Europa der Öffentlichkeit zugängig gemacht. In Deutschland wurde schon 1903 das erste interaktive Ausstellungshaus eröffnet: das Deut-sche Museum in München. Der Gründer Oskar von Miller entwickelte gemeinsam mit dem Pädago-gen und Verfechter des eigentätigen Lernens im Schulunterricht, Georg Michel Kerschensteiner, eine Ausstellung mit interaktiven Exponaten.

Oskar von Miller erhob den Anspruch, Volksbil-dung und Unterhaltung in seinem Museumskon-zept zu verbinden. Seine Auffassung ist aus einer Unterredung mit Nobelpreisträger Wilhelm Con-rad Röntgen überliefert.

EINE MISCHUNG AUS VOLKSBILDUNGSSTÄTTE UND OKTOBERFEST

„So antwortete von Miller auf dessen Frage: Glau-ben Sie, ein Museum ist der richtige Rahmen für die Zurschaustellung meiner Apparatur? – Doch natürlich, das Deutsche Museum ist eine Mischung aus einer Volksbildungsstätte und dem Oktober-fest“, erzählt Dr. Annette Noschka-Roos, Leiterin der Hauptabteilung Bildung des Deutschen Muse- ums. Interaktion und so genannte Knopfdruck- Exponate sind seit der Gründung ein fester Be-standteil des Konzepts. Das Museum verfügt über mehr als 100.000 Objekte aus Naturwissenschaft und Technik, wovon 2.500 interaktiv sind. Ein Klassiker ist beispielsweise der Flaschenzug: Statt abstrakter Bilder und Erläuterungen können die

› 42Wann hat man schon die

Gelegenheit, ein echtes Feuerwehrauto auf eigene

Faust zu entdecken? Im Deutschen Museum in

München, dürfen Kinder ganz nah an die Exponate

heran.

PORTRÄT

Der amerikanische Physi- ker und Highschool-Lehrer

Frank Oppenheimer de- monstrierte seinen Schü-

lern physikalische Gesetze am liebsten auf Schrott-plätzen. Überzeugt von

dieser Methode entwarf er Pläne für ein „hands on“-

Museum. Sein Ziel: Wissen spielerisch vermitteln.

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Besucher schlicht selbst testen, wie viel Kraft es braucht, um den eigenen Körper anzuheben.

WASSERDAMPFTORNADO MIT WIRBELEFFEKT HAUTNAH ERLEBEN UND VERSTEHEN

Das erste Ausstellungshaus, das explizit den Namen „Science Center“ trug, ist das 1969 von Frank Oppenheimer gegründete Exploratorium in San Francisco. Auch in deutschen Science Cen-tern sind zum Teil Exponate zu sehen, die aus den Werkstätten San Franciscos stammen. Beispiels-weise eine zylinderförmige Kammer, in der ein Wasserdampftornado durch einen Saugmechanis-mus an der Kammerdecke und zwei Gebläse an den Wänden entsteht. In der begehbaren Kammer ist zu spüren, dass der Wirbeleffekt durch seitliche Winde entsteht und der Luftsog durch die Bewe-

gung der Besucher den Tornado von seinem Kurs ablenkt. In Bremen orientierten sich Initiatoren des Universums an einer „Tür zur Wissenschaft“. Das als riesiges Oval geformte, mit Metallschindeln verkleidete Gebäude soll Neugier wecken und die Besucher für verschiedene Deutungen sensi-bilisieren. Im Inneren unterteilt sich die Ausstel-lung in die drei Themenkomplexe „Expedition: Mensch, Erde, Kosmos“. Der Bereich „Kosmos“ ist dunkel gehalten und von unzähligen sternen-ähnlichen Glühlampen erleuchtet, die Exponate sind in einem stilisierten Himmelszelt angeord-net. „In unserem Haus spielt die Einbindung der Phänomene in eine Geschichte eine große Rolle. Durch die künstlerische Inszenierung sieht der Besucher im Kleinen wie im Großen den Bezug zur wirklichen Welt“, so Dr. Haller. Da Lernen ein

› 43Die silberne Scheibe rotiert und befördert alle auf ihr liegenden Objekte schnell herunter, es sei denn, den Exploratorium-Besuchern gelingt es, die Objekte auf der Scheibe auf der Spitze rotieren zu lassen.

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individueller Prozess ist, gibt es beispielsweise für das Phänomen Schall verschiedenste Exponate, die jeweils ein anderes Sinnensorgan des Men-schen reizen. Nicht zuletzt sind Faktoren wie Spaß und Emotionen für die menschliche Lernmotiva-tion ganz entscheidend. Vor einem Seismogra-phen springend und hüpfend, können die Besu-cher selbst die Stärke ihres selbst produzierten Bebens prüfen. Wie intensiv Erdstöße bei einem echten Erdbeben sein können, erleben sie in der Erdbebenkammer, die auf Knopfdruck mit Stärke sieben ruckelt.

400.000 BESUCHER KOMMEN JÄHRLICH INS UNIVERSUM

Das Universum verzeichnet auch sieben Jahre nach der Eröffnung noch etwa 400.000 Besucher jährlich. Es wurde im Sommer 2007 um den „Ent-decker Park“, ein Freiluftareal mit Exponaten zum Thema Bewegung von Wind und Wasser, erweitert. Auf dem Außengelände steht ein in sich gedreh-ter 27 Meter hoher Turm. Dieser „Turm der Lüfte“

bietet weitere Experimente zu den Themen Luft, Wind und Wetter sowie der Schwerkraft und Ener-gie. Im Herbst folgte das „SchauBox“-Gebäude – ein Anbau, in dem zukünftig wechselnde Sonder-ausstellungen und Wissenschaftsdiskurse angeboten werden. Auch in Wolfsburg gibt es seit Ende 2005 mit dem „Phaeno“ ein Science Center. „Wie schon der Name andeutet, steht hier die Faszination der Phänomene im Vordergrund“, erklärt Dr. Wolf-gang Guthardt, Direktor des Phaeno. Schon der mit mehreren Architekturpreisen ausgezeichnete Bau soll die Besucher auf Forschen und Erkunden einstellen. Denn sowohl von außen als auch innen ist das Phaeno aus einem Guss gestaltet: wie eine abstrakte Landschaft mit Höhlen, Kratern, Hügeln und Tälern. „Alles fließt“ ist ein Leitgedanke. Die räumliche Trennung der Ausstellungsthemen wurde bewusst vermieden. „Der Besucher soll ungeleitet den Phänomenen nachspüren, die ihn wirklich reizen“, so Guthardt. Die Ausstellungsstücke im Phaeno sind nicht alle interaktiv. Beispielsweise zeigen Kunstexpo-

› 44Im „Phaeno“ gibt es didak-tisch aufbereitete Informa-tionen unter anderem zu den Themengebieten „Leben“ und „Wind und Wetter“. Links im Bild die interaktive Installation „Text rain“. Auf einer Projektionsfläche fallen Buchstaben herunter und können von den Besuchern aufgehalten werden.

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nate wie die „Strato Flora“ kein naturwissenschaft-liches Phänomen an sich. Wohl aber beruht die aus der Bewegung von mehrfarbigen Lichtröhren kreierte Blume auf den naturwissenschaftlichen Eigenschaften des Stroboskops und Farbreak- tionen von Gasen. „Durch verändernde Farbinten- sitäten und Leuchtphasen soll die „Strato Flora“ an den Lebenszyklus einer Blume erinnern und auch weniger technikbegeisterte Menschen fas- zinieren“, so Christof Börner, Leiter der Experi-mentierfelder. „Der Umgang mit interaktiven Exponaten bedeutet viele Glücksmomente, wenn der Besu-cher den Dreh raus hat, aber gelegentlich auch die Möglichkeit, zu scheitern“, erklärt Dr. Guthardt. Doch die Exponate sind so gebaut, dass das Phä-nomen auch ohne Vorkenntnisse erkennbar ist. Geschultes Personal steht den Besuchern beim Experimentieren zur Seite und erklärt Zusam-menhänge oder Parallelen zu weiteren Themen. Einen Trend zu informellen Lernformen sieht Dr. Wolfgang Guthardt erst langsam aufkeimen: „Im Vergleich zu den Vereinigten Staaten setzen

sich Science Center in Deutschland erst nach und nach durch. Es bleibt abzuwarten, wie sich der Markt entwickelt. In deutschen Bildungsstätten wird derzeit noch sehr an formalen Lernformen festgehalten.“ Im Phaeno, im Universum und im Deutschen Museum ist das spielerische Lernen schon Programm. Alle Ausstellungshäuser koope-rieren ferner mit Schulen oder Universitäten und zeigen Sonderausstellungen, Vorträge und Thea-tervorführungen über Neuigkeiten aus den For-schungslaboren der Wissenschaftler. Aber auch die klassischen Museen setzen heute mit inter-aktiven Computerterminals oder audiovisuellen Angeboten auf die Erlebnisorientierung der Besu-cher. „Bitte nicht Anfassen“ mutet heute verstaubt an. „Inwieweit Lernformen mit Erlebnischarakter wie ,forschendes Lernen‘ jedoch in klassischen Bildungsinstitutionen aufgenommen werden, lässt sich nicht abschätzen. Dennoch kann lebens-langes Lernen so attraktiver werden“, vermutet Bernd Becker, Leiter des Bereichs Bildung vom Bremer Universum.

› 45Was kräuselt sich denn da so schön? Die verzehrte Wahrnehmung durch die Brechung in der beweg-ten Wasseroberfläche ist nicht nur für Kinder immer wieder faszinierend. Im Exploratorium wird nicht nur ausprobiert, sondern im zweiten Schritt erklärt, warum das so ist.

› 46Gemeinsam entdecken: Auch viele Erwachsene haben noch nie einen echten Tornado erlebt. Hier im Bremer Universum geht das ganz gefahrlos im Kleinformat.

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Offroad-Expedit ion durch 34 Länder Eurasiens


Die Ausrüstung wird bereits auf Vollständigkeit geprüft, die Reservetanks befüllt und der Luftdruck der Reifen gemessen. In wenigen Wochen werden Abenteuerlustige in sechs Offroad-Spezialfahrzeugen von Bremen starten, um für 20 Monate auf der Expeditionstour Xworld ferne Länder und fremde Kultu-ren des eurasischen Kontinents zu erkunden. Auf ihrem Weg durchqueren die Land Cruiser 34 Länder in 43 Etappen. Darun-ter legendäre Stätten und faszinierende Landschaften wie das sagenumwobene Tibet, die Weiten Sibiriens oder das Hochge-birge von Kirgistan.

EIN PRIVATER TRAUM WIRD NACH ZWEIJÄHRIGER PLANUNGSPHASE ZUM ÖFFENTLICHEN GROSSEVENT

Veranstalter der Expedition ist der international operierende Hydraulikdienstleister Hansa-Flex. Das Unternehmen will mit der Xworld in Zeiten globaler Vernetzung seinen Beitrag zur Völkerverständigung leisten. Mit diesem besonderen Kultur-austausch werden Menschen aus verschiedenen Ländern die schönsten Ziele Europas und Asiens in einem gemeinsamen Abenteuer erleben. Was als privater Traum von Geschäftsfüh-rer Thomas Armerding seinen Ursprung hatte, entwickelte sich in einer zweijährigen Planungsphase zu einem öffentlichen Großevent. „Ich wollte schon immer eine Offroad-Tour durch Tibet und Nepal unternehmen“, erzählt Thomas Armerding. „Seitdem wir große Zuwachsraten in Asien und Osteuropa ver-zeichnen, war es an der Zeit, die Menschen und die Kultur vor Ort einmal näher kennen zu lernen.“ So führt die Route über Istanbul, Peking, Shanghai und zurück von Indonesien über China durch die Weiten Sibiriens bis ans Nordkap Europas, vor-bei an vielen Hansa-Flex Niederlassungen. Zu den beliebtesten

Etappen zählt den Anmeldungen zufolge die Route von Ulan-Bator nach Peking. Die Stadt wird recht-zeitig zu den Olympischen Spielen 2008 erreicht. Was die Technik der Land Cruiser betrifft, muss sie den extremen Be-dingungen von Wüste, Dschungel und Hochgebirgsmassiv auf einer Gesamtdistanz von 150.000 Kilome-tern gerecht werden. Das entspricht knapp vier Erdumrundungen. Für diese Extrembelastung wurden die Fahrzeuge extra technisch modifi-ziert. „Insbesondere die steinigen Passagen durch das nepalesische Hochplateau sind sehr materialer- müdend“, weiß Thomas Armerding. Das Fahrwerk wurde daher etwa zehn Zentimeter höher gelegt und mit einem kompletten Unterfahr- schutz ausgerüstet. Auch ein speziel- ler Wasserschnorchel darf nicht feh-len. Dieser ist mit dem Luftfilter des Motors verbunden und verhindert, dass der Motor bei Wasserdurch- fahrten in Laos Schaden nimmt. Nach 600 Tagen wird die outdoor-erprobte Fahrzeugkarawane am 31. Oktober 2009 schließlich wieder in Bremen eintreffen.

Völkerverständigung in Zeiten der Globalisierung ist das Ziel. Auf dem Weg dahin legen sechs Geländewagen 150.000 Kilometer zurück. Die Route führt über insgesamt 43 Etappen quer über den europäischen Kontinent und durch Asien. Start- und Zielpunkt ist Bremen.

GEWINNSPIEL

Hat Sie die Abenteuerlust gepackt? Dann lassen Sie sich nicht die Chance entgehen, an der ersten Etappe der Xworld teil-zunehmen. Wir verlosen zwei Plätze für die Reise im Geländewagen von Bremen über Österreich, Slowenien, Kroatien, Bos- nien, Serbien und Bulga-rien bis in die türkische Metropole Istanbul. Die Teilnahmekarte finden Sie im hinteren Heftumschlag.

TERMINE

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termine

Meilensteine

Der Bau der Golden Gate Bridge beginnt. Mit einer Spannweite von 1.280 Metern ist sie bei der Einweihung 1937 die längste Hängebrücke der Welt.

Das Kernmodul der russischen Raumstation Mir erreicht die Erdumlauf-bahn. 15 Jahre lang forschen Wissenschaftler in rund 350 Kilometern Höhe, bevor die Station 2001 kontrolliert zum Absturz gebracht wird.

Der Ingenieur Werner von Siemens stellt auf der Deutschen Gewerbeaus-stellung in Berlin die erste elektrische Lokomotive vor – als Modell. Zwei Jahre später fährt die erste elektrische Straßenbahn der Welt in Berlin.

05. Februar 1933

19. Februar 1986

31. Mai 1879


Februar b is Mai 2008

Messen und veranstaltungen

EMBEDDED WORLDOb im Automobil, in der Datentechnik und Telekommunikation, Industrie- und Konsumelektronik, Militär- und Luftfahrttechnik: Überall arbeiten Embedded-Technologien. Die Aussteller zeigen in Nürnberg das komplette Angebot rund um Hardware, Software, Tools und Dienstleistungen auf rund 23.000 Quadratmetern Fläche. www.embedded-world.de

CEBIT 2008Als weltweit größte Messe für die ITK-Branche ist die CeBIT der bedeutendste globale Marktplatz und Wegweiser für die digitale Zukunft. 6.153 Aussteller aus 79 Ländern und rund 480.000 Besucher, davon alleine 385.000 Fachbe-sucher, konnte die CeBIT 2007 verzeichnen. Rund 8.000 Journalisten aus aller Welt berichteten über alles, was die digitale Welt bewegt. www.cebit.de

HANNOVER MESSE – ROBOCUP GERMAN OPENDie Hannover Messe ist seit 60 Jahren der führende Marktplatz für weg-weisende Technologien. Sie ist mit mittlerweile über 5.000 Ausstellern das wohl wichtigste Technologieereignis weltweit. Die „Robocup German Open“, die deutschen Meisterschaften für Fußball spielende Roboter, finden zum zweiten Mal im Rahmen der Messe statt. www.hannovermesse.de

26. – 28. Febr. 2008

04. – 09. März. 2008

21. – 25. April 2008

› 21.– 25. aprilAuf der Hannover Messe ist Brunel in Halle 26 im

Job & Career Market sowie in Halle 25 beim diesjähri-

gen RoboCup vertreten.

›04.–09. März Besuchen Sie uns auf der

CeBIT in Halle 4, Stand D67.

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Brunel GmbH, Redaktion „Der Spezialist“Airport City, Hermann-Köhl-Str. 1a, 28199 [email protected] 0421-1 69 41-0

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VERANTWORTLICHER REDAKTEUR (V. I. S. D. P.)

Carsten Siebeneich, General Manager Brunel GmbH

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Sofern nicht abweichend, alle Angaben als Bildnummern: Thomas Kleiner (Titel, S. 3, S. 7, 02, 03, S. 55), Claudia Raband (U2,) Corbis (01, 40), Robert Lewis (04, 05), picture-alliance (06), Getty (07, 24), Retina Implant AG (08), Fraunhofer ILT (09), BEGO Medical GmbH (10–12), Rolls-Royce Deutsch-land Ltd & Co KG (S. 25), BMW AG (13, 14), Brunel Car Syner-gies (15), Carl Zeiss SMT AG (16–18, S. 31), Jörg Gläscher (19–21), NIR Online GmbH (22, 23), Saint Louis University (25), Rensselaer Polytechnic Institut (26), Coaster GmbH (27, 28, 30), Universum® Bremen (14, 46), Deutsches Museum (42), The Exploratorium, Amy Snyder (43, 45), The Exploratorium, Nancy Rodger (50)

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Druckerei Girzig + Gottschalk GmbH, Bremen

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3 Ausgaben / Jahr, Auflage 28.000 Stück

AUSGABE 10 || Februar 2008›› W I R S E H E N D I E W E LT MI T A N D E R E N A U GE N

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Anspruchsvolle Aufgaben, innovative Projekte, modernes Arbeiten – wer in den technischen Branchen eine führende Rolle übernehmen will, darf nur mit den Besten zusammenarbeiten. Deshalb suchen wir Sie: als Ingenieur, Informatiker oder Manager mit Erfahrung, Kompetenz und Engagement.

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JA , ich möchte gerne eine Tageskarte für die CeBIT 2008 vom 4. bis 9. März in Hannover gewinnen. Einsendeschluss ist der 21. Februar 2008.(Der Rechtsweg ist ausgeschlossen.)

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„UNSER SPEZIALIST“NORMANN BIENWALD

„Starke Knoten verbinden Dinge sehr zuverlässig mit-einander“, erklärt der 61-jäh-rige Elektrotechnikingenieur Normann Bienwald. „Aber sie können auch wieder gelöst werden, sind flexibel.“ Ein guter Projektleiter verknüpft lose Enden oder schlägt den berühmten Gordischen Knoten entzwei, wenn es nötig ist. Normann Bienwald, der seit acht Jahren bei Brunel arbei-tet, ist aktuell als Projektleiter auf der Aker MTW Werft beim Bau der Superfähre Ropax, eines Eismeerfrachters, im Einsatz.

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Der Spezialist - Ausgabe 10

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