Neue Technologien 21.12.2012, 18:28 Uhr

Technologies to watch Teil 1

Technologien, die in den nächsten Jahren von sich reden machen werden. Das VDI Technologiezentrum und die VDI nachrichten stellen Technologien und Produkte vor, die die Wettbewerbsfähigkeit von Regionen und Unternehmen beeinflussen können.

Fast jedes zweite deutsche Unternehmen ist innovationsaktiv.

Fast jedes zweite deutsche Unternehmen ist innovationsaktiv.

Foto: pixabay.com/TeroVesalainen

Deutschland zählt zu den forschungsstärksten Ländern Europas. Davon ist Sascha Hermann, Geschäftsführer des VDI-Technologiezentrum, Düsseldorf, überzeugt. Die Gründe laut VDI-TZ: Die Gesamtausgaben für Forschung und Entwicklung (FuE) stiegen in Deutschland in den Jahren 2000 bis 2010 um 37 %.

Nach dem „Bundesbericht Forschung und Innovation 2012“ erreichten sie trotz Finanz- und Schuldenkrisen in 2010 einen Wert von 70 Mrd. €. Mit einem Welthandelsanteil von knapp 12 % für forschungsintensive Waren gehört Deutschland zu den führenden Exporteuren von Technologiegütern.

Fast jedes zweite deutsche Unternehmen ist innovationsaktiv. Dies geht aus der „Innovationserhebung 2011“ des Zentrums für Europäische Wirtschaftsforschung GmbH (ZEW), Mannheim, hervor. Im „Innovation Union Scoreboard 2011“ der Europäischen Kommission kommt Deutschland auf Rang 3 (hinter Dänemark (2) und Schweden (1)) und gehört damit zur Gruppe der „Innovationsführer“ in Europa. Doch der weltweite Wettbewerb um neue Entwicklungen zieht an.

Eine Herausforderung stellt der Anstieg des Pro-Kopf-Verbrauchs an Energie, sonstigen Rohstoffen und Lebensmitteln dar. Neue Konzepte zum verantwortungsbewussten Umgang mit Ressourcen werden entwickelt, bieten wirtschaftliche Chancen. Auf dem globalen Markt für Umwelttechnik und Ressourceneffizienz erreichen deutsche Unternehmen einen Marktanteil von 15 %. (Quelle: BMBF)

In die Bedarfsfelder Klima/Energie, Gesundheit/Ernährung, Kommunikation, Mobilität und Sicherheit sowie in die Förderung übergreifender Schlüsseltechnologien investiert die deutsche Bundesregierung bis 2013 im Rahmen der Hightechstrategie insgesamt 27 Mrd. €.

Scharfe Bilder im Magnetfeld, selbst wenn der Patient sich bewegt

Scharfe Bilder aus dem Magnetresonanztomographen. Die Kamera folgt einem Marker, steuert den Aufnahmesensor.

Die Magnetresonanztomographie (MRT) erstellt Schnittbilder des menschlichen Körpers zur Beurteilung von Organen und Geweben. Bewegt sich der Patient aber zu stark, gerät das bildgebende Verfahren an seine Grenzen.

In extremen, wenn auch nicht ungewöhnlichen Fällen ist die Qualität der Bilder derart reduziert, dass sie nur geringen diagnostischen Wert haben. Dann müssen einzelne Teile der kostenintensiven Untersuchung oder sogar der gesamte Patiententermin wiederholt werden.

Die Schwierigkeit, im Fall von Patientenbewegung hochwertige Bilder zu erzeugen, liegt im physikalischen Prinzip der MRT begründet.

Im Gegensatz zur Fotografie werden alle Daten sequentiell gesammelt und erst am Ende zu einem fertigen Bild umgerechnet. Der Vorgang dauert mehrere Minuten und jede Bewegung beeinträchtigt den gesamten Datensatz. Diese Besonderheit macht eine spätere Korrektur der entstandenen Bilder oft schwierig, wenn nicht unmöglich.

Die prospektive (vorausschauende) Bewegungskorrektur verhindert den Schaden, bevor er überhaupt entsteht. Das funktioniert, indem während der Messung alle relevanten Parameter kontinuierlich an die neue Patientenposition angepasst werden, sodass keine relative Bewegung zwischen dem Patienten und dem Sichtfeld des MR-Tomographen auftritt.

Um die Position des Patienten zu bestimmen, wird ein Tracking-System benötigt, das selbst im starken Magnetfeld zuverlässig arbeitet. Dazu kann eine kleine Kamera im Scanner eingesetzt werden. Zusammen mit einem Marker, der am Kopf oder dem zu untersuchenden Gelenk angebracht wird, erlaubt sie eine präzise Positionsbestimmung.

An der Uniklinik Freiburg nutzt das Softwareinterface „XPace“ diese Tracking Daten, um die Aufnahme in Echtzeit anzupassen. Die dadurch erreichte Verbesserung kann im klinischen Alltag den entscheidenden Unterschied zwischen einem unbrauchbaren Bild und einer diagnostisch verwendbaren Untersuchung ausmachen.

Mein Haus denkt mit

Smart Home: Solche Gebäude sollen nicht nur Sicherheit und Komfort bieten, sondern auch zur Energieeffizienz beitragen und mit „Ambient Assisted Living“ Aktivitäten im Alltag unterstützen.

Egal, ob es sich um den gewerblichen Bereich oder das private Wohnumfeld handelt: Die Automatisierung von Gebäuden schreitet voran. Dabei werden unterschiedliche Gebäudekomponenten vernetzt, sie können sogar autonom handeln.

Das Konzept des „Smart House“ gilt als eines der aussichtsreichsten Anwendungsfelder eines zukünftigen „Internets der Dinge“, bei dem nicht nur Menschen, sondern auch „Dinge“ über IT-Netze interagieren.

Derzeit noch visionär ist der „intelligente Kühlschrank“, der Lebensmittel bei Bedarf selbstständig nachbestellt.

Die Vernetzungs- und Autonomiefähigkeiten von Haushaltsgeräten, Unterhaltungselektronik und haustechnischen Anlagen, etwa für Heizung und Wasser, nehmen stetig zu und belegen die Vorteile einer Einbettung von „technischer Intelligenz“ in unbelebte Objekte.

In Zukunft werden die Fernablesung digitaler Verbrauchszähler und die Fernwartung der Heizungsanlage genauso selbstverständlich sein wie die Fernsteuerung der heimischen Wohnzimmerbeleuchtung vom Urlaubsort aus.

„Smarte Gebäude“ stehen jedoch nicht nur im Zeichen des Komforts und der Sicherheit, sondern sie tragen auch zu verbesserter Energieeffizienz bei und eröffnen in „Ambient Assisted Living“-Konzepten durch technische Unterstützung auch älteren Menschen Perspektiven für ein längeres Wohnen in den eigenen vier Wänden. So kann sich der Herd bei Abwesenheit des Eigentümers automatisch abschalten oder der Spiegel im Bad den Bewohner daran erinnern, sich zu rasieren oder seine Medikamente einzunehmen.

Das Konzept des „Smart House“ bedient gleich mehrere gesellschaftliche Bedürfnisse, ist aber auch umstritten: Täglich werden persönliche Daten aus der unmittelbaren Lebensumgebung erhoben und digital gespeichert.

Über den Wolken suchen Klimaforscher nach Schadstoffen

Das Forschungsflugzeug Halo erreicht eine Flughöhe bis 15 km. Unter dem Rumpf sowie unter den Tragflächen können Behälter für wissenschaftliche Instrumente befestigt werden. Die Kombination aus Reichweite, Flughöhe, Nutzlast und umfangreicher Instrumentierung macht das Flugzeug zu einer weltweit einzigartigen Forschungsplattform.

Klimawandel: Die Erdtemperatur steigt. Experten befürchten, dass die Intensität extremer Wetterereignisse wie Stürme, Hochwasser und Dürreperioden in Zukunft zunehmen wird. Dies ist eine Schlussfolgerung des Klimawandel-Berichts des Intergovernmental Panel on Climate Change der Vereinten Nationen.

Die Klimaforschung ist mehr denn je gefragt, die Kenntnisse über diese komplexen Wechselwirkungen zu vertiefen. Für die Erkundung von Wetterextremen, der Schadstoffverteilung über den Wolken sowie der Zerstörung der Ozonschicht steht nun ein neues Höhenforschungsflugzeug Halo (High Altitude and Long Range Research) aus Deutschland zur Verfügung.

Halo ist ein speziell für große Höhen und lange Flugdistanzen umgebauter Businessjet vom Typ Gulf¬stream¬ G550. Das Höhenforschungsflugzeug bietet eine weltweit einzigartige Forschungsplattform, denn Halo hat eine Reichweite von mehr als 8000 km, eine Flughöhe von 15 km, eine Nutzlast von bis zu 3 t und ist zudem mit umfangreichen Messgeräten auf Forschungsmissionen vorbereitet. So sind mit Halo erstmals Messungen auf der Ausbreitung von Kontinenten möglich.

Mit einem Flug kann das Forschungsflugzeug alle Regionen von den Polen bis zu den Tropen und den abgelegenen Gebieten des Pazifiks erreichen. Halo ist eine Gemeinschaftsinitiative deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen. Gefördert wird Halo durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), die Helmholtz-Gemeinschaft, die Max-Planck-Gesellschaft (MPG), die Leibniz-Gemeinschaft, den Freistaat Bayern, die Forschungszentren Jülich und Karlsruhe und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Besserer Durchblick mit kohlefaserverstärktem Kohlenstoff

Auf Kohlenstoff basierende Materialien lassen sich thermisch und mechanisch höher belasten als Metalle. Mit solchen Anodenkörpern erreichen Röntgengeräte eine höhere Leistung.

Medizin: Hochauflösende, schnelle Detektoren in der medizinischen Röntgentechnik erlauben eine immer feinere Auflösung der dargestellten Organe. Entscheidend für die gesamte Bildkette ist damit die Röntgenquelle geworden. Häufig wird die Strahlung auf einer Drehanode erzeugt. Diese besteht üblicherweise aus einem Teller aus einer hochwarmfesten Molybdän-Legierung und einer Wolfram-Rhenium-Deckschicht.

Die bisherigen hochwarmfesten Metalle haben eine begrenzte thermische und mechanische Belastbarkeit, mit ihnen konnte keine größere Leistungsdichte erreicht werden. Diese Grenze kann nun mit neuen Materialien überwunden werden. Deutlich fester und zielgerichteter in der Wärmeleitung sind die auf der Anwendung von Kohlenstoff basierenden Anodengrundkörper. Geschaffen werden sie durch die gezielte Auswahl von Kohlenstofffasern, ihre maßgeschneiderte Platzierung und dem nachträglichen Infiltrieren der Matrix mit Kohlenstoff.

Auf diesen Grundkörpern wird dann mit Hilfe von thermischen Beschichtungsverfahren die röntgenaktive Schicht aus Wolfram-Rhenium aufgebracht. Sie emittiert bei Elektronenbeschuss im Energiebereich zwischen 70 keV und 150 keV (Kiloelektronenvolt) das für medizinische Anwendungen relevante Röntgenspektrum. Durch den Einsatz der neuen Materialien kann die Leistungsdichte im Röntgenbrennfleck verdoppelt werden.

Die Natur kennt diese Computermaterialien nicht

Multiferroika: Der Mikrochip war die Grundlage für die großen gesellschaftlichen Umwälzungen des Informationszeitalters. Für die Weiterentwicklung dieses elementaren Bausteins spielt die Materialforschung seither eine Schlüsselrolle. Eine der faszinierendsten Entdeckungen auf dem Gebiet der Materialwissenschaft sind Multiferroika, rein künstliche Konstrukte der Festkörperphysik ohne Entsprechung in der Natur. Sie haben das Alleinstellungsmerkmal, gleichzeitig besondere magnetische und besondere elektrische Eigenschaften aufzuweisen, sowohl ferromagnetisch als auch ferroelektrisch zu sein.

Für sich genommen ist beides nicht ungewöhnlich. Das gleichzeitige Auftreten war jedoch bislang nur als eine erstaunliche Besonderheit mancher Materialien bei sehr tiefen Temperaturen bekannt. Inzwischen gibt es Multiferroika auch bei Raumtemperatur, was sie für die Anwendung in Mikrochips interessant macht. Das neue Material könnte dazu dienen, magnetische Bits (Speichereinheiten) rein elektrisch zu schalten. Speicherchips ließen sich so nicht nur gewohnt schnell, sondern auch in ungekannter Weise energiesparend einsetzen.

Mit Multiferroika könnten nichtvolatile Speicher gebaut werden, die auch nach dem Ausschalten des Rechners die Informationen behielten. Neben dem Effekt, dass der verzögerte Start eines Rechners (Bootvorgang) damit der Vergangenheit angehören würde, entfiele auch der in gewöhnlichen Speicherchips energieaufwendige Refresh-Zyklus. Er wirkt dem unvermeidlichen Informationsverlust herkömmlicher Speicherzellen entgegen.

Multiferroika sind dabei nur eine mögliche Lösung für Probleme aktueller Fragestellungen der Mikroelektronik. Sie sind aber sowohl aus wissenschaftlicher Sicht, als auch hinsichtlich ihrer Anwendungsperspektive hochinteressant. Und egal welchen Weg man beschreitet, das Material wird dabei von entscheidender Bedeutung sein.

Elektroaktive Polymere gewinnen Energie aus Meereswellen

Mit Druck auf den Stempel (oben) wird die Meereswelle simuliert, den Strom aus den verformbaren Kunststoffmodulen leiten Drähte ab.

Energie: Meereswellen sind hochattraktive Quellen für erneuerbare Energien. Nach einer Studie des Marktforschungsunternehmens Frost & Sullivan ist die Wellenenergie nicht nur im Überfluss vorhanden, sondern auch konstant verfügbar und vorhersehbar. Zudem besitzt sie von allen erneuerbaren Energiequellen die höchste Energiedichte.

Der potenzielle Anteil der Wellenenergie am Elektrizitätsmarkt wird auf etwa 2000 TWh/Jahr geschätzt – das sind etwa 10 % des weltweiten elektrischen Energieverbrauchs. Daneben ist die Akzeptanz der Meereswellenenergie in der Bevölkerung durch die Unsichtbarkeit der Offshore-Anlagen potenziell sehr hoch. Durch die Konstruktion von Kraftwerkseinheiten, die Offshore-Energie sowohl aus Meereswellen als auch Windkraft erzeugen, könnten Synergien ausgeschöpft werden.

Die zurzeit verfügbaren Lösungen zur Nutzung von Wellenenergie basieren jedoch auf hydraulischen Komponenten und sind zu teuer, um mit Windkraftanlagen zu konkurrieren. Hier könnten elektroaktive Polymere die Installations- und Wartungskosten von Meereswellenkraftwerken im Vergleich zu heutigen hydraulischen Technologien deutlich senken.

Elektroaktive Polymere sind ein Oberbegriff für eine Vielzahl von Kunststoffen, die unter Einfluss elektrischer Spannungen und Ladungen ihre Form verändern. Zu ihnen gehören auch dielektrische Elastomere, mit denen eine Umwandlung mechanischer Dehnungsenergie in elektrische Energie auf kapazitiver Basis durch Ladungsverschiebung möglich ist. Das Institut für Elektromechanische Konstruktionen der Technischen Universität Darmstadt und die Robert Bosch GmbH haben mit einem eigens konstruierten dielektrischen Elastomergenerator die Eignung zur Energiegewinnung in praktischen Versuchen zeigen können. Derzeit laufen weitere Forschungsaktivitäten zum Nachweis des Anwendungspotentials dieser Technologie unter Berücksichtigung der kompletten Wertschöpfungskette von der Silikonherstellung, der Komponenten- und Systementwicklung bis zur Endanwendung.

Weltweiter Zugriff auf Daten und Programme in der Wolke

Cloud-Computing: Virtuelle Rechenleistung und Datenspeicherung im Internet, das Cloud-Computing, nutzen derzeit vorwiegend IT-Unternehmen und Privatpersonen. Doch mittlerweile erreicht das Cloud-Computing auch kleine und mittlere Unternehmen aller Couleur, auch die Automatisierungsbranche zeigt sich zunehmend interessiert.

Laut einer Bitkom-Umfrage nutzt mehr als ein Viertel (28 %) aller Unternehmen in Deutschland Cloud-Computing. Gleichzeitig speichern oder veröffentlichen vier von fünf Internetnutzern Daten und Inhalte im Internet – genutzt dazu werden z.  B. soziale Netzwerke, Onlinespeicherdienste oder auch Freemailprovider.

Der Umsatz mit Cloud-Computing in Deutschland erreichte 2012 5,3 Mrd € – das bedeutet einen Anstieg von 47 % gegenüber 2011. Laut den Prognosen des Branchenverbandes Bitkom wird der Umsatz mit Cloud-Diensten in Deutschland bis zum Jahr 2016 auf rund 17,1 Mrd. € steigen. Mehr als die Hälfte des Marktes (57 %) entfällt dabei auf Cloud-Dienste für Geschäftskunden, z.  B. die Nutzung von betrieblichen Onlineanwendungen oder das Abrufen von Speicher- oder Rechnerkapazität über das Internet.

Allerdings ergab eine Umfrage der Beratungsgesellschaft PriceWaterhouseCoopers, dass unter mittelständischen Unternehmen erst rund 12 % Cloud-Angebote nutzen, vorzugsweise „Software as a Service“ (SaaS). Fast die Hälfte der Befragten hat Angst vor dem Kontrollverlust über die Daten, wenn sie diese einem externen Provider anvertrauen.

2013 wird das Jahr werden, in dem die Cloud-Anbieter weiter zeigen können, dass sie Themen wie IT-Sicherheit, Hochverfügbarkeit und die Einhaltung rechtlicher Rahmenbedingungen (Compliance) beherrschen.

Soziale Netze erobern nach der privaten Welt auch die Arbeitswelt

Internet: Soziale Netze boomen. Eine Plattform wie Facebook hat über 1 Mrd. registrierte Nutzer, auf Twitter werden pro Tag 400 Mio. Nachrichten geschrieben, auf ein Portal wie Youtube werden jede Minute 60 Stunden Videos hochgeladen und über 4 Mrd. Mal wird Youtube pro Tag aufgerufen. Mit der breiten Nutzung sozialer Medien entsteht im Internet eine Kultur des Teilens, die Einfluss auf die gesamte Wirtschaft haben wird.

Laut einer Bitkom-Umfrage teilen bereits 83 % der Internetnutzer Inhalte aller Art im Web, unter den 14- bis 29-Jährigen sind es sogar 97 %. Damit haben sie eine Marktmacht, denn fast die Hälfte aller Beiträge drehen sich direkt oder indirekt um persönliche Erfahrungen mit Firmen und ihren Produkten. Unternehmen reagieren darauf, indem sie mit den Verbrauchern in Dialog treten. Gleichzeitig können sie die Informationen nutzen, um ihre Produkte und Dienste zu verbessern. Experten sprechen in einem solchen Fall von einer Win-win-Situation.

Eine weitere Facette sozialer Netze ist das Teilen von Informationen, Wissen und Ideen im Job. Nach den Ergebnissen der Bitkom-Umfrage sagen 63 % aller Berufstätigen, dass insgesamt bessere Arbeitsergebnisse erzielt werden, wenn Kollegen ihre Informationen mit anderen teilen.Dass das Thema Soziale Netze in den Unternehmen angekommen ist, belegt eine Studie des Bundesverbands Digitale Wirtschaft (BVDW). Demnach ist in Deutschland der Anteil der Unternehmen mit Social-Media-Aktivitäten in diesem Jahr auf über 80 % gestiegen, im vergangenen Jahr waren es erst 72,3 %.

Supraleiter in Stromnetzen bergen großes Kostensenkungspotenzial

Mittelspannungskabel in Hochtemperatursupraleitungstechnik: Die Technologie steht bereit, was fehlt sind Anwendungsprojekte, um Betriebs- und Fertigungs-Know-how zu gewinnen.

Supraleitung: Arbeiten zur Supraleitung gehören zu den Schwerpunkttechnologien, mit denen das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Energieeffizienz erhöhen will, um Klima- und Umweltverträglichkeit, Versorgungssicherheit sowie Wirtschaftlichkeit im Energiesektor zu erreichen. Mit Supraleitung hofft man, die Netzverluste zu minimieren. So steht es im Programm „Grundlagenforschung Energie 2020+“ des BMBF.

Die Supraleitung ist schon sehr praxisnah entwickelt. Was bisher fehlt, sind groß angelegte Einsätze, wie das Projekt Ampacity, das Energieversorger RWE, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Kabelhersteller Nexans im September aus der Taufe gehoben haben.

In der Essener Innenstadt wird dabei eine 110-kV-Kabeltrasse von 1 km Länge durch einen Hochtemperatursupraleiter ersetzt. Erst so können die Beteiligten die technische Eignung dieser Technologien als Kabel und Strombegrenzer im Verteilnetzbereich wirklich beurteilen und weitere Einsatzpotenziale dieser Kabeltechnik abschätzen. Hinzu kommt, dass Kabelhersteller Nexans weiteres Fertigungs-Know-how gewinnt. Ein Aspekt, der für die Wirtschaftlichkeit der Technologie notwendig ist.

Auch die Materialentwicklung ist in diesem Bereich noch längst nicht abgeschlossen. Die KIT-Forscher sind eigens zu diesem Zweck mit im Projekt, um Supraleitermaterialien und Isolierstoffe zu untersuchen.Die Vorteile der Supraleitungskabel: Mehr Effizienz sowie niedrigere Kosten bei gleichzeitig geringerem Flächenverbrauch, weil etliche 110-kV-/10-kV-Umspannstationen zurückgebaut werden könnten.

Industrie 4.0: Strukturwandel in der Automatisierungshierarchie

Flexibel produzieren: Die zunehmende Vernetzung in der Produktion ist eine Chance für etablierte Industrieländer wie Deutschland.

Produktion: Die automatisierte Produktion steht vor einem tiefgreifenden Wandel. Mit dem Einzug von Internet-, Funk- und Cloud-Technologien werden die Strukturen der bisher hierarchisch aufgebauten Automatisierungspyramide durchbrochen. Die neuen Konzepte bringen Flexibilität in der Kommunikation zwischen Engineering-Software, Automatisierungsgeräten und betriebswirtschaftlichen Softwarelösungen, erfordern allerdings auch ein Umdenken in der Planung. Ziel ist es, damit schneller auf neue Produktionsbedürfnisse reagieren zu können.

Produktionsexperten sind sich einig, dass der Paradigmenwechsel durch die hochgradig vernetzten Wertschöpfungsketten in evolutionären Schritten erfolgen wird. Teilweise seien diese bereits eingeleitet. Vertreter aus Forschung, Politik und Industrie haben dafür den gemeinsamen Begriff „Industrie 4.0“ gefunden. In diesem bündeln sie ihre Erwartungen an die entscheidende Annäherung zwischen Produktion, Automation, Elektronik sowie Informations- und Telekommunikationstechnologie.

Für Produktionsunternehmen am Standort Deutschland wird darin die Chance gesehen, sich mit einer flexiblen und benutzerzentrierten Automatisierung im internationalen Wettbewerb wirtschaftlich behaupten zu können. Dafür wollen 2013 auch die beteiligten Industrieverbände an einem Strang ziehen.

Batterien: Deutschland strebt Technologieführerschaft an

Laserstrahlschneiden von Elektroden für eine Flachbatterie: Derartige Technologieentwicklungen entlang der Prozesskette für Lithium-Ionen-Batterien sind derzeit die Schwerpunkte der Batterieforschung in Deutschland. Foto: A. Heddergott / TUM

Batterietechnologien: Sowohl für Elektromobilität als auch die Realisierung von Smart-Grid-Technologien gilt die Beherrschung der Batterietechnologien als Schlüsselkompetenz für nationale Umsetzung und internationale Wettbewerbsfähigkeit. Dementsprechend intensiv forciert die Bundesregierung in Deutschland die Technologieentwicklung in allen Phasen der Wertschöpfungskette.

Um den Vorsprung asiatischer Hersteller aufzuholen, werden Projekte wie das mit 4,3 Mio. € geförderte Exzellenzzentrum für Batteriezellen an der TU München aus der Taufe gehoben. Wichtig ist der interdisziplinäre Ansatz, der von der Materialentwicklung bis zu Testprozeduren die gesamte Technologiekette umfasst. Ein ähnliches Projekt läuft in Berlin unter dem Namen „ProTrak“, dort sind die TU und zwei Fraunhofer-Institute beteiligt.

Im Materialbereich will man für die Elektromobilität vor allem die Energiespeicherdichte erhöhen und erforscht unter anderem Lithium-Luft-Batterien. Im Energiespeicherbereich ist vorrangig die Zuverlässigkeit der Systeme wichtig. Stromspeicher als Ergänzung zu Photovoltaik¬anlagen für Einfamilienhäuser werden verstärkt entwickelt, erste Produkte sind im Angebot. Risikofaktoren wie in Flammen aufgehende Notebook-Akkus auf Lithium-Ionen-Basis, die vor Jahren Schlagzeilen machten, will man in diesem Bereich auf jeden Fall vermeiden.

Photonic Production fertigt maßgeschneidert auf Kundenwunsch

Hochpräzise auf- und abtragen: Im Bild Laserstrahlbohren für das Einbringen von Druck- und Temperatursonden beim Test von Strahltriebwerken in Prototypenanlagen.

Industrie: Lasereinsatz revolutioniert die Produktion der Zukunft: Digital Photonic Production ermöglicht die direkte Fertigung individueller Produkte, Bauteile und Komponenten auf Kundenwunsch – Basis sind 3-D-Computerdaten. Dies gilt sowohl für generative Verfahren wie das Selective Laser Melting als auch für abtragende Laserprozesse. Digital Photonic Production sei damit die „Speerspitze der Evolution“ bei zukunftsträchtigen Produktionsverfahren, so Hightechexperten an der RWTH Aachen.

Generative, also aufbauende Verfahren, kommen künftig überall dort zum Einsatz, wo komplexe Bauteilgeometrien, kurze Reaktionszeiten und ein ressourcenschonender Umgang mit den Werkstoffen gefordert ist. Vielversprechende Einsatzfelder liegen in den Bereichen, Leichtbau, Medizin- und Dentaltechnik, Luft und Raumfahrt, Werkzeug- und Formenbau wie auch dem Automobil- und Maschinenbau. Darüber hinaus sind 3-D-Drucker auf Laserbasis jetzt auch für den Hausgebrauch erhältlich – sie fertigen Handyabdeckungen ebenso wie Modeschmuck oder individuelle Knöpfe.

 

Von Schlaak Pek, Leif Brand, Michael Herbst, Maxim Zaitsev, Heinz Eickenbusch, Anja Mikler, Wolfgang Chrost, Gunther Hasse, Stephan W.Eder, Helmut F. Schlaak, Martin Ciupek

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