Maschinenbau-Studium

Der intelligente Roboter-Dienstbote wartet schon  

Mit spürbar schrumpfenden Aufträgen und weit verbreiteter Kurzarbeit steckt die traditionelle deutsche Erfolgsbranche in einer nie dagewesenen Krise. Innovationen mit Material- und Energieeffizienz, mehr Elektronik sowie höherer Intelligenz eröffnen Auswege auf neue Märkte. Die Hochschulen erkennen die Herausforderung an fächerübergreifende Forschung und Lehre. VDI nachrichten, Bonn, 7. 8. 09, cha

Ein vollautomatischer Apfelpflücker, der die reife Frucht optisch identifizieren kann statt mit den Armen nach der Sonne zu greifen, daran arbeitet ein Konsortium von Fachhochschulen in Baden-Württemberg. Einen Miniroboter, der dem Arzt großflächige Bilder aus dem Innenleben eines Organs liefern soll, entwickelt derzeit eine japanische Maschinenbau-Ingenieurin mit Unterstützung des „Lehrstuhls für Informationsanwendungen in der Medizin“ an der Technischen Universität München (TUM). Krise? Keine Sorge: Die Nachfrage nach Maschinen, die dem Menschen Arbeit abnehmen und zugleich seinen Erkenntnis- und Tatendrang erleichtern, wird niemals sinken. „Wir arbeiten an Problemlösungen für die Technik, die uns morgen hilft“, sagt Fritz Klocke, Professor am Werkzeugmaschinenlabor der Technischen Hochschule Aachen, mit großer Selbstsicherheit.

Der Maschinenbau in Zukunft wird noch elektronischer und mit der Informationstechnologie weiter zusammenwachsen, prognostiziert Klocke. Der intelligente Apfelpflücker ist nur ein Beispiel. Besonders große Schritte in viele Anwendungsfelder hat sich das Forschungscluster „Cognition for Technical Systems“ (CoTeSys) vorgenommen, mit dem die Münchener Unis jüngst im bundesweiten Exzellenzwettbewerb erfolgreich waren. Ein Zukunftsszenario ist etwa die sensorgestützte Küche mit einem Roboter als humanoidem Dienstmädchen.

Der Maschinenbau wird weiter mit der Informationstechnologie zusammenwachsen

Gerade der Haushalt älterer Menschen wird sich zunehmend auf elektronische Assistenzsysteme stützen, die auch mit dem Arzt kommunizieren. Bei diesen Herausforderungen arbeiten Maschinenbauer nicht zuletzt mit Neurologen und Psychologen der Humanwissenschaften zusammen. Durch fächerübergreifende Problemstellungen wird der Maschinenbau allemal stärker und innovativer.

Mit der zunehmenden Elektrifizierung geht allerdings gleichzeitig die Forderung nach Energieeffizienz einher. Sie revolutioniert gegenwärtig den Automobilbau. „Elektromobilität“ heißt ein neuer interdisziplinärer Forschungsschwerpunkt an der TU München. Was etwa der elektronische Fensterheber und die Klimaanlage an Energie verbrauchen, lässt sich je nachdem mit einem Start-Stopp-System wieder einsparen, das den Motor an der roten Ampel ab- und beim Druck auf das Fahrpedal sofort wieder anschaltet. Ulrich Rückert von der „NRW-Forschungsschule Dynamic Intelligent Systems“ an der Uni in Paderborn erklärt die Elektronik sogar zum „besten Innovationstreiber auf dem Weg zur Energieeffizienz“. Maschinen sind immer physische Dinge und somit von möglichst funktionalen Werkstoffen abhängig. Materialkunde ist mithin ein Schlüssel innovativer Forschung und Lehre. So ergeben sich zum Beispiel aus dem „alten“ Stahl neue Werkstoffe mit maßgeschneiderten physikalischen und chemischen Eigenschaften etwa bei der Verformung oder in der Temperaturbelastung.

Der Maschinenbau beginnt praktisch im Molekularbereich. Das Musterbeispiel ist der Siegeszug der Kunststoffe seit Mitte vorigen Jahrhunderts. Heute sind „Kunststoffe im Kraftfahrzeug“ beispielsweise eine Vertiefungsrichtung für künftige Aachener Autoingenieure.

Biologisch abbaubare Kunststoffe sind der jüngste Schrei der Plastik-Branche. Solche Innovationen kommen aus der industriellen Biotechnologie, die auf Mikroorganismen zurückgreift. Ihr Anwendungsfeld erstreckt sich etwa auch auf Wasch- und Futtermittel sowie Pharmaka. Nach seriösen Prognosen soll sich der Anteil dieser „weißen Biotechnologie“ an der Chemiewirtschaft bis Ende des Jahrzehnts weltweit mehr als verdoppeln und 20 % erreichen. Die TU München etabliert für den Wachstumsmarkt jetzt ein fakultätsübergreifendes Lehr- und Forschungszentrum, teilweise dank Mitteln aus der Hightech-Strategie der Bundesregierung. Neben Chemikern und anderen Biowissenschaftlern sind Maschinenbauer mit im Bunde, um die nötigen technischen Anlagen für die industriellen Produktionsverfahren zu entwickeln. Am Maschinenbau führt offenbar kein Fortschritt vorbei.

Wegweisendes Vorbild für technische Neuerungen ist die lebendige Natur

Womöglich ist sogar die lebendige Natur das wegweisende Vorbild für technische Neuerungen. Deshalb gibt es an vielen Hochschulen inzwischen Zentren für „Bio(tech)nik“. Ein gelungenes Beispiel für die Unterstützung dieser Fachrichtung ist der erste Bionic Award im Jahre 2008. Der private Stiftungspreis ging an den Ingenieur Michael Hermann, der den Flüssigkeitstransport von Blättern und Blutgefäßen als Muster für Fluidsysteme zum Wärmetransport in Maschinen entdeckte. Die quasi natürliche Verteilung von Leitungen über die Fläche soll in Solaranlagen oder Kühlsystemen dafür sorgen, dass die Hitze oder Kälte effektiv und energiesparend genutzt wird. Mit solcher Naturnachahmung knüpft der hochmoderne Maschinenbau wieder an seinen Stammvater um 1500 an, Leonardo da Vinci, der sich bereits vom Vogelflug zu Flugapparaten hatte inspirieren lassen.

HERMANN HORSTKOTTE

www.tum.de

www.uni-paderborn.de

Von Hermann Horstkotte

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