Der Spezialist - Ausgabe 10 by Brunel GmbH

AUSGABE 10 || Februar 2008

MITMACHEN UND GEWINNEN 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 wünscht Ihr Redaktionsteam „Der Spezialist“

Das Magazin für Technik und Management

Brunel GmbH | Airport City | Hermann-Köhl-Str. 1 a | 28199 Bremen

Normann Bienwald und der Knoten >>

Milliarden Bauteile auf kleinstem raum Miniaturisierung im Nanobereich

Simulation und Berechnung für 11.000 PS Entwicklung von Propeller-Triebwerken

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

6008_02.2008

„UNSER SPEZIALIST“ NORMANN BIENWALD „Starke Knoten verbinden Dinge sehr zuverlässig miteinander“, erklärt der 61-jährige 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 arbeitet, ist aktuell als Projektleiter auf der Aker MTW Werft beim Bau der Superfähre Ropax, eines Eismeerfrachters, im Einsatz.

editorial

DER SPEZIAL IST

AUSGABE 10 || Februar 2008

LIEBE LESERIN, LIEBER LESER, was macht eigentlich eine gute Partnerschaft aus? Sind es die gemeinsamen Ziele und Interessen, Vertrauen und Zuverlässigkeit? Die Parallelen zwischen privaten und geschäftlichen Beziehungen sind dabei oftmals erstaunlich. 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 gemeinsam weiterentwickeln zu können. Eine gute Kunden-Lieferanten-Beziehung beruht letztlich darauf, einen starken Partner an seiner Seite zu wissen. Je besser dieses partnerschaftliche 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 Weltneuheit der Prüfstandstechnik entwickelte. Erstmalig können bis zu sieben Einzelmessungen an Achsgelenken auf ein und demselben Prüfstand durchgeführt werden, was dem Kunden Zeit und damit auch Kosten erspart. Für die Zukunft zeichnet sich ein gewandeltes Selbstverständnis von Dienstleistungsunternehmen ab, die wichtige Entwicklungsschritte frühzeitig erkennen und in Eigenverantwortung für den Kunden umsetzen oder umzusetzen helfen. Beispiele dafür finden Sie in unserer mittlerweile zehnten Ausgabe von „Der Spezialist“, mit der ich Ihnen viel Freude wünsche. Mit herzlichen Grüßen

General Manager Brunel GmbH

der Spezialist

kurz notiert

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. ��

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der Spezialist

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INVESTITIONEN IN DIE ZUKUNFT

Quelle: trendresearch Stand: November 2007

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Pro Standort ist in der nebenstehenden Graﬁk jeweils nur ein Symbol je Kraftwerksart und Ort dargestellt, auch wenn mehrere Projekte in Planung sind.

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Aktuell in Bau oder Planung sind in der Bundesrepublik insgesamt 33 Steinkohlekraftwerke (3 vorläuﬁg eingestellt), 6 Braunkohlekraftwerke und 18 GuD-Anlagen (3 eingestellt) mit mehr als 400 MWel.

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inhalt

Der Spezialist

AUSGABE 10 || Februar 2008

Seite

ansichtssache:

QUO VADIS, KRAFTWERKS BRANCHE?

Dirk Briese (trendresearch) im Gespräch über den Boom im Kraftwerksbau Seite

history:

RETTENDE STROMSTÖSSE AUS DER SCHUHCREMEDOSE

Wilson Greatbatch erfand vor 55 Jahren den internen Herzschrittmacher Seite

im fokus:

„MARIA, HÖREN SIE MICH?“

Neuroimplantate ersetzen geschädigte Hör- und Sehnerven

› seite 24 Dr. Stefanie Anteboth unterstützt Rolls-Royce bei der Simulation und Berechnung von Triebwerken.

Seite

aus den branchen:

FILIGRAN UND EFFIZIENT

Selektives Laserschmelzen ermöglicht günstigere Einzelstückfertigung Seite

technische projekte:

SIMULATION UND BERECHNUNG FÜR 11.000 PS

Rolls-Royce entwickelt extrem leistungsstarke Propeller-Triebwerke Seite

technische projekte:

VON REIBMOMENTEN UND ELASTIZITÄTEN

Multifunktionaler Prüfstand verkürzt Entwicklungszeiten von Fahrzeugen Seite

technische projekte:

MILLIARDEN BAUTEILE AUF KLEINSTEM RAUM

Miniaturisierung im Nanobereich mit Immersionslithographie Seite

Mitarbeiter und karriere:

IM TAKT RASENDER INNOVATIONEN

Arbeitskreis Elektrotechnologie (AKET) zwischen Forschung und Industrie

› seite 30 Bei der Carl Zeiss SMT AG werden neue Produktionsverfahren für Chips im Nanobereich entwickelt.

Seite

aus den branchen:

DIE MISCHUNG MACHT ES!

NIR: Spektroskopie im nahen Infrarotbereich misst Zusammensetzungen Seite

Wissenschaft und forschung:

DIE ZUKUNFT DER BATTERIE IST GRÜN

Forscherteams arbeiten an Energiespeichern aus Zucker und Papier Seite

querdenken:

WENN DER BERG RUFT ...

Die umweltschonende Konkurrenz für den Sessellift heißt Coaster Seite

Panorama:

WISSENSCHAFT ZUM ANFASSEN

Science Center mit Mitmach-Exponaten erobern die Museumslandschaft Seite

Panorama:

OFFROAD-EXPEDITION DURCH 34 LÄNDER EURASIENS

Xworld Tour soll die Völkerverständigung fördern

› seite 44 Die Coaster-Bergbahn fährt auf Schienen, die sich problemlos in die Landschaft einfügen.

Termine impressum

EXTRA: GEWINNSPIEL (Siehe Umschlagklappe) der Spezialist

Ansichtssache

Quo Vadis, Kraftwerksbranche? Der Markt für neue Kraftwerke boomt, doch die große Nachfrage und hohe Materialkosten treiben die Preise in die Höhe. Über die wirtschaftlichen Folgen für den Kraftwerksmarkt sprachen wir mit Dirk Briese, Geschäftsführer von trendresearch. TEXT › Marco Heinen

Der Spezialist: Der Ruf nach modernen Kraft-

Heizkraftwerk. Welche Ursachen sind ausschlag-

werken mit geringem CO2-Ausstoß ist unüber-

gebend für diese Entwicklung?

nehmen müssten demnach doch rosige Zeiten

Briese: Die Ursachen für diese Entwicklung sind

bevorstehen, oder?

vielfältig. Erstens sind die Preise für Rohstoffe

hörbar. Den im Kraftwerksbau tätigen Unter-

wie Stahl, Nickel und Zink sowie für KomponenDirk Briese: Der Kraftwerksmarkt boomt. Auf-

ten, zum Beispiel Kessel, Turbinen oder Genera-

grund laufender und geplanter Projekte werden

toren, sprunghaft gestiegen. Aufgrund dessen

Investitionen in Milliardenhöhe getätigt. Zum

haben sich die Preise für ein Kohlekraftwerk von

einen werden im Laufe der nächsten Jahre viele

2004 bis 2007 nahezu verdoppelt, und zwar von

Altanlagen stillgelegt. Zum anderen fallen Erzeu-

820 Euro pro Kilowatt Leistung auf 1.500 Euro pro

gungskapazitäten aufgrund des von der Poli-

Kilowatt. Zweitens verursachen der erwartete

tik angestrebten Ausstiegs aus der Nutzung der

Preisanstieg für CO2-Zertiﬁkate und die damit ver-

Kernenergie weg. Um die drohende Versorgungs-

bundenen höheren Kosten für Kohlekraftwerke

lücke zu schließen, müssen neue Kraftwerke ge-

eine hohe Investitionsunsicherheit. Aus diesem

baut werden. Auch werden viele Kohlekraft-

Grund wurden zum Beispiel die Kohlekraftwerks-

werke einem Retroﬁt unterzogen, weil die Anla-

projekte in Bremen und Bielefeld eingestellt.

gen alt sind und aufgrund der Vergabepraxis

Bei den Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerken

von CO2-Zertiﬁkaten ein geringerer CO2-Aus-

spielen die Ausgestaltung der Brennstoffverträge

stoß gleichbedeutend ist mit niedrigeren Kosten

und die Genehmigungsverfahren eine entschei-

für die Kraftwerksbetreiber. Diese Entwicklung

dende Rolle. So wurde zum Beispiel ein Kraftwerks-

beschert den Anlagenplanern und Anlagenbau-

projekt des großen Nürnberger Versorgungsun-

ern hohe Auftragsvolumina.

ternehmens N-ERGIE unter anderem aufgrund des fehlenden Abschlusses eines langfristigen Liefer-

PREISE FÜR KOHLEKRAFTWERKE HABEN SICH NAHEZU VERDOPPELT

vertrages eingestellt. Drittens scheuen viele Anlagen- und Komponentenhersteller den Ausbau von Kapazitäten, da sie über Jahre hinweg nicht ausge-

Der Spezialist: Die Nachfrage ist hoch, doch viele

lastet waren und Kapazitäten abbauen mussten.

Projekte liegen auf Eis. Die Bremer swb hat den Bau eines Kohlekraftwerks abgesagt und auch die

Der Spezialist: Lässt sich sagen, wie viele Projekte

Stadtwerke Bielefeld verzichten auf ein neues

in letzter Zeit abgesagt oder verschoben wurden?

der Spezialist

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

› 01 › 01 Auf Kraftwerke spezialisierte Anlagenbauer müssten ihre Kapazitäten erweitern, um die große Nachfrage zu bewältigen.

Briese: Aktuell gibt es 57 Projekte über 400 MWel,

den Finanzen einzelner Stadtwerke nur ein einzi-

davon wurden drei Steinkohle- sowie drei Gas-

ges Kohlekraftwerk plane oder als großer Kraft-

und Dampfturbinen-Kraftwerksprojekte vorläuﬁg

werksbetreiber mehrere Projekte und somit ein

eingestellt.

umfangreiches Portfolio an Kraftwerksarten zur Verfügung habe. Wobei kleine Stadtwerke in der

Der Spezialist: Welche Folgen hat das langfristig?

Regel ohnehin nicht als Erzeuger auftreten, sondern an die großen Lieferanten gebunden sind. Sie

Briese: Vorrangig bestimmt derzeit das Angebot

können sich allenfalls zusammenschließen oder

die Nachfrage und den Preis. So lange die Anbie-

über Beteiligungsmodelle wie bei der Aachener

ter ihre Kapazitäten nicht ausbauen, steigen die

Trianel-Gruppe oder der Tübinger SüdWestStrom

Preise. Das Besondere am Kraftwerksmarkt ist die

von ihnen unabhängig machen. Die Preisexplo-

Stellung der vier großen Energieversorger Eon,

sion trifft daher vor allem größere Stadtwerke mit

RWE, Vattenfall Europe und EnBW. Diese beherr-

eigener Stromerzeugung wie in Bielefeld, Bremen

schen 70 bis 80 Prozent des Marktes. Sie haben

oder Nürnberg, die in dieser Situation Projekte

sich frühzeitig Optionen gesichert und können in

absagen müssen.

Preisverhandlungen mit den Anlagenbauern Mengenrabatte aushandeln, so dass sie von den Preissteigerungen nicht so stark betroffen sind. Außer-

KRAFTWERKSBAUER FÜRCHTEN DEN NÄCHSTEN „SCHWEINEZYKLUS“

dem können sie andere Risiken tragen, sowohl

der Spezialist

ﬁnanziell als auch aufgrund der Vielfalt bei den

Der Spezialist: Wie kann dieser Entwicklung ent-

Brennstoffen. Es ist eben etwas anderes, ob ich mit

gegengesteuert werden?

ANSICHTSSACHE

Briese: Die Anlagenbauer könnten natürlich ihre

Die Folge des Gewinnverfalls bei den Erzeugern

Kapazitäten aufstocken, Materialreservierungen

war, dass niemand in Neubauten oder Retroﬁt-

vornehmen und Personal anstellen. Das ge-

Maßnahmen investierte. Außerdem spielten The-

schieht auch in gewissem Umfang. Doch meiner

men wie der Emissionshandel und der Ausstieg

Einschätzung nach fürchten sie sich vor dem

aus der Kernenergie eine Rolle. Jetzt muss Ver-

nächsten „Schweinezyklus“. Schließlich kommen

säumtes nachgeholt werden.

sie aus einem tiefen Tal. In den 1990er Jahren haben sie sehr viele Stellen streichen müssen,

Der Spezialist: Wie sollten Ihrer Meinung nach

haben Verluste geschrieben und standen teil-

kleinere Kraftwerksbetreiber mit der Situation

weise sogar vor der Insolvenz. Da scheut man

umgehen und sich strategisch ausrichten?

sich, auf den aktuellen Boom zu setzen. Briese: Für kleinere Kraftwerksbetreiber ist es aktuell schwierig, ein eigenes Projekt umzusetzen.

„FÜR KLEINE KRAFTWERKSBETREIBER IST ES SCHWIERIG, EIGENE PROJEKTE UMZUSETZEN“

Da spielt auch die politische Debatte um die eigentumsrechtliche Trennung der Netzinfrastruktur von der Erzeugung und dem Handel eine Rolle,

Der Spezialist: Wie konnte es überhaupt so weit

wie es seitens der EU-Kommission präferiert

kommen?

wird. Auf jeden Fall müssen sich die Betreiber etwas einfallen lassen. Ersatzbrennstoff-Kraft-

Briese: Viele Erzeuger bekamen es im Zuge der

werke sind eine Option oder Bioenergie-Anlagen,

Liberalisierung des Strommarktes 1998 mit der

damit man als Zulieferer zumindest auf der Brenn-

Angst zu tun und haben wegen vorhandener

stoffseite aus der Abhängigkeit von den Großen

Überkapazitäten Energie sehr günstig verkauft.

herauskommt.

Wenn

die

kleinen

Betreiber

��

› 15

der Spezialist

Ansichtssache

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 zusammenwirken müssen. Am wichtigsten ist aber, dass es erst Mitte 2008 erste Testanlagen geben wird und die bisherigen Prognosen damit nicht erfüllt werden konnten.

CO 2 -SPEICHERUNG IST EIN POLITISCH GETRIEBENES THEMA Der Spezialist: Was ist von Pilotprojekten zu halten, bei denen z. B. auf die Abspaltung und unterirdische Speicherung des CO2 gesetzt wird?

› 02

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-

› 02 Das 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.

nicht neu bauen, dann haben sie nichts mehr. Irgendwann ist die Laufzeit eines Kraftwerks

rechtliche Probleme bei den CO2-Lagerstätten. Da ist vieles noch nicht geklärt.

zu Ende. Da bliebe nur noch die Option, sich mit anderen Stadtwerken zusammenzutun, um

Der Spezialist: Wie wird sich Ihrer Ansicht nach

gemeinsam ein Kraftwerk zu bauen oder Beteili-

der Kraftwerksmarkt weiterentwickeln?

gungen zu erwerben. Briese: Im Prinzip gibt es drei Szenarien: Beim Der Spezialist: Wie wirkt sich der Ausstieg aus der

ersten Szenario würden die Laufzeiten der Kern-

Kernenergie im Detail aus?

kraftwerke verlängert. Möglich wäre aber auch, verstärkt neue Kohlekraftwerke zu bauen. Drit-

Briese: Aufgrund des Ausstiegs aus der Kern-

tens könnten die Strompreise wesentlich erhöht

energie fallen Kapazitäten weg, die ersetzt wer-

werden. Innerhalb aller drei Szenarien wird es zu

den müssen, da sonst eine Versorgungslücke ent-

einem politisch gewollten und geförderten Aus-

steht. Eine Alternative zu fossilen Kraftwerken

bau von regenerativen Energien kommen, die

ist zumindest teilweise der Ausbau erneuerbarer

aber nur einen Teil des Strombedarfs decken

Energien, wie zum Beispiel der Windenergie, die

können. Der Königsweg wäre natürlich das Ein-

das größte Ausbaupotenzial bietet. Allerdings

sparen von Energie – aber das hat seit Jahrzehn-

kann dadurch die Grundlast nicht gedeckt wer-

ten nicht funktioniert.

den, da Wind nicht kontinuierlich genutzt werden kann.

der Spezialist

Die Folgen der Szenarien lassen sich nicht klar formulieren, weil es meiner Meinung nach zur-

Beim Ausbau der Offshore-Windenergie beste-

zeit keinen funktionierenden Markt gibt, der dies

hen auch noch Probleme, die den Einsatz dieser

zulassen würde. Jedenfalls solange die Politik

Technik später als gedacht ermöglichen. Techni-

nicht für einen vernünftigen Wettbewerb sorgt.

ANSICHTSSACHE

Wobei es auch für die Politik nicht einfach ist, weil

giekosten steigen. Auch ein Ausstieg aus der Kern-

sie sich widersprechende Ziele verfolgt. So soll es

energie zieht höhere Preise nach sich. Sollten

einerseits mehrere Wettbewerber im eigenen

sich die Anlagenpreise nicht stabilisieren, werden

Land geben, andererseits aber auch Konzerne, die

weniger Kraftwerke gebaut und das hat ebenso

international wettbewerbsfähig sind. Letzteres ist

höhere Energiekosten zur Folge. Genauso wer-

der Grund, warum die Fusion von Eon und Ruhr-

den sich ein Kostenanstieg für CO2-Zertiﬁkate

gas genehmigt wurde. Vieles deutet darauf hin,

und steigende Gaspreise negativ auswirken. Grob

dass das erste Szenario eintrifft. Es ist zwar kein

geschätzt könnte dies zu einer Verdreifachung der

Marktmechanismus da, wird aber aus politischer

Preise führen. Das werden die Politik und die Kon-

Sicht wahrscheinlich so kommen und ist auch die

zerne aber nicht zulassen. Eher werden die Lauf-

Präferenz der Energieversorger.

zeiten der Kernkraftwerke verlängert. Dies wie-

› 03 Zum Kraftwerk Niederaußem gehören insgesamt neun Braunkohleblöcke (Gesamtleistung ca. 3.600 MW) und der mit 200 Metern höchste Kühlturm der Welt.

derum ließe sich politisch nur durchsetzen, wenn Der Spezialist: Können wir mit sinkenden Preisen

die Preise sinken.

rechnen oder müssen wir uns auf höhere Energiekosten einstellen? Briese: Sollten sich die Verbraucher gegen Kohlekraftwerke aussprechen, dann werden die Ener-

› 03 der Spezialist

› 04

HISTORY

rettende Stromstösse aus der Schuhcremedose 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. TEXT › Matthias Huthmacher

Mit der Medizin hatte Wilson Greatbatch, am

Zur Medizin stieß Greatbatch in der Forschungs-

16. September 1916 in Buffalo, New York, geboren,

abteilung für Tierversuche an der Cornell Uni-

zunächst gar nichts im Sinn. Dagegen zeigte sich

versity. Seine Aufgabe bestand eigentlich darin,

schon früh sein technisches Interesse. Vor allem

Geräte zur Messung von Blutdruck, Herzfrequen-

das Radio, seinerzeit eine geradezu revolutionäre

zen und Gehirnströmung bei Schafen und Ziegen

Neuerung, weckte seine Neugierde. Schon als

zu entwickeln. Doch die eigentliche Karriere des

16-Jähriger bastelte er bei den Pfadﬁndern an leis-

Wilson Greatbatch begann im Stall: Als bei der

tungsstarken Funkgeräten und einer Kurzwellen-

Schur eines der Schafe kollabiert, führt er kurz

Radiostation. Kein Wunder also, dass er während

entschlossen mittels zweier Drähte Stromimpulse

des Zweiten Weltkriegs für die Funktechnik eines

aus der Lichtleitung auf das Herz des vierbeinigen

US-Zerstörers auf dem Atlantik zuständig war,

Patienten – das wieder zu schlagen beginnt.

› 04 Wilson Greatbatch mit der Konstruktionszeichnung eines seiner Prototypen. Der Elektroingenieur gilt als einer der Pioniere der HerzschrittmacherTechnologie.

ehe er auf den Träger USS Monterrey in den Paziﬁk abkommandiert wurde, um dort die Ortungsund Funksysteme der Flugzeuge zu optimieren.

GREATBATCH LEHRTE AN DER UNIVERSITÄT, VERLOR ABER NIE DEN KONTAKT ZUR PRAXIS Nach Kriegsende begann Greatbatch seine aka-

› 05 Im Zuge seiner Forschungen baute Wilson Greatbatch unterschiedlichste Prototypen und Modelle, die immer kleiner und leistungsfähiger wurden. Später konzentrierte er sich vor allem auf die Verlängerung der Lebensdauer von Batterien.

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 Mastergrad im Elektroingenieurwesen verlieh. Doch Lernen und Lehren genügten ihm nicht, er suchte immer wieder die Praxis – als Radio- und Telefontechniker, in der Entwicklung von Flugdatenschreibern und Überwachungsinstrumenten für einen der ersten ins Weltall katapultierten Affen, als Konstrukteur von Empfängern für das Radio-

› 05

teleskop von Arecibo auf Puerto Rico.

der Spezialist

HISTORY

Nach diesem Schlüsselerlebnis ließ die Möglichkeit 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. Jahrhunderts 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.

› 06

DER ERSTE EXTERNE HERZSCHRITTMACHER WOG MEHR ALS SIEBEN KILOGRAMM Während jedoch beim Einsatz in der Akutme-

maker“ in ein Lebewesen. Im Wesentlichen be-

dizin die Größe der Geräte und die Art ihrer

stand dieser aus zwei Transistoren, einer Elektrode

Stromversorgung keine wesentliche Rolle spiel-

und einer Quecksilberbatterie. Den Takt gab ein

ten, wurden sie bei der permanenten Stimulanz

RC-Glied vor, eine elektrische Schaltung mit einem

zum Problem. Zwar stellte der New Yorker Arzt

Widerstand (R) und einem Kondensator (C). Als

Albert Hyman schon 1932 ein externes Gerät vor,

Patient diente ein Hund. Tatsächlich übernahm

das aus einem Gleichstromgenerator mit einem

das Gerät, wenn auch nur für vier Stunden, die

Stromunterbrecher und einer bipolaren Nadel-

Steuerung der Herzschläge.

elektrode bestand – die gesamte Maschinerie wog aber mehr als sieben Kilogramm und musste alle sechs Minuten aufgeladen werden. Erst zu Beginn

IN SCHWEDEN WIRD PARALLEL EIN FAST BAUGLEICHER SCHRITTMACHER ENTWICKELT

der 50er Jahre präsentierte der Amerikaner Earl Bakken Apparate, die am Gürtel getragen werden

Fünf Monate später aber schreibt ein anderer das

konnten. Sie schränkten das Alltagsleben der Pati-

nächste Kapitel in der Geschichte des Herzschritt-

enten aber immer noch stark ein und verursach-

machers: Am 8. Oktober 1958 führte Åke Senning

ten zudem an der Kabelverbindung zum Herzen

die erste Implantation am Menschen durch. Der

eine permanent offene Wunde.

Patient Arne Larsson litt bereits seit Jahren unter

Wilson Greatbatch wollte mehr: Der Herz-

einer Herzblockade, die seinen Gesundheitszu-

schrittmacher musste im Körper zu tragen sein.

stand zunehmend verschlechterte – weswegen

1952 zog er sich in einen alten Stall im Hinterhof

seine Frau Åke Senning zur Implantation seines

zurück und begann, an einem solchen Herzschritt-

noch nicht erprobten Geräts drängte. Der Schwede

macher zu experimentieren. Dabei kam ihm der

war zu diesem Zeitpunkt in medizinischen Fach-

Zufall zu Hilfe, denn mittlerweile waren Transisto-

kreisen kein Unbekannter mehr: Am Sabbatsberg-

ren als Schalteinheiten verfügbar, die die bislang

Klinikum in Stockholm hatte Senning bereits eine

benötigten Vakuumröhren ersetzen konnten.

Herz-Lungen-Maschine entwickelt, die ihre Feuer-

Am 7. Mai 1958 war es schließlich so weit: Ge-

taufe mit Bravour bestand, als Clarence Crafoord

meinsam mit zwei Chirurgen einer Klinik in Buf-

1954 die erste erfolgreiche offene Herzoperation

falo verpﬂanzte Greatbatch seinen ersten „Pace-

in Europa durchführte. Die gewagte Implantation

der Spezialist

› 06 1978: Der schwedische Herzchirurg Prof. Åke Senning, der Ingenieur Dr. Rune Elmquist und der erste HerzschrittmacherPatient Arne Larsson (v. l.) feiern den 20. Jahrestag des erfolgreichen Eingriffs.

HISTORY

gelang. Die elektronischen Bausteine des Herz-

pﬂanzt, noch im gleichen Jahr folgten weitere

schrittmachers wurden in einer Schuhputzdose

neun Patienten. Doch Greatbatch gab sich nicht

mit Epoxidharz vergossen und Arne Larsson in die

zufrieden: Er übertrug das Patent für den Herz-

Brust operiert.

schrittmacher an den US-Hersteller Medtronic,

Es gibt keinerlei Hinweise darauf, dass Senning

um eine eigene Firma zu gründen, die sich ganz

etwas von den laufenden Arbeiten Greatbatchs

auf Entwicklung und Produktion verbesserter

wusste, als er gemeinsam mit dem Elektroinge-

Batterien konzentrierte, der großen Schwach-

nieur Rune Elmquist ebenfalls einen implantier-

stelle des Herzschrittmachers. Erreichten die bis

baren Herzschrittmacher entwickelte, der im

dahin verwendeten Quecksilberbatterien in der

Prinzip baugleich war. Die Haltbarkeit der Batte-

Regel höchstens zwei Jahre Lebensdauer, so

rie betrug zunächst nur fünf Monate, im Laufe

gelang 1970 mit der im Schnitt zehn Jahre

der folgenden Jahre sollte sie sich jedoch zuneh-

lang betriebsfähigen Lithium-Jod-Batterie der

mend verlängern. Larsson trug in den nächsten

entscheidende Durchbruch. Heute produziert das

44 Jahren noch 25 weitere Herzschrittmacher –

Unternehmen weltweit die meisten Kraftspeicher

und überlebte damit seinen Lebensretter, der

für Herzschrittmacher. Wilson Greatbatch aber

sich nach seinem Triumph wieder ganz der prak-

suchte neue Ziele: Zuletzt beschäftigte er sich

tischen Herzchirurgie widmete und am 21. Juni

mit alternativen Energien und der Bekämpfung

2000 in Zürich starb.

der Immunschwächekrankheit Aids.

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

Wilson Greatbatch aber blieb der Forschung treu. Am 15. April 1960 wurde einer seiner Herzschrittmacher erstmals einem Menschen ver-

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

› 07 der Spezialist

IM FOKUS

„Maria, hören sie mich?“ Ärzte und Ingenieure arbeiten Hand in Hand bei der Entwicklung von Neuroimplantaten. Geschädigte Hörnerven zu ersetzen, gelingt seit etwa 10 Jahren. Die wichtigen Bauteile werden immer kleiner und leistungsfähiger. Erste Studien an Sehprothesen sind vielversprechend.

TEXT › Angela Rabenstein-Wischnewski

„Können Sie mich hören?“, fragt eine Stimme. Sie

akustisch mit der Außenwelt verbunden. Über

klingt außerirdisch. Maria wird leicht übel vor

ein winziges Mikrofon nimmt das Gerät Schall-

Schreck, dann lächelt sie. Es ist der erste Satz, den

wellen auf, wandelt sie in elektrische Signale um

sie hört, seitdem sie vor Jahren ihr Gehör verloren

und leitet sie in den Sprachprozessor. Dieser

hat. „Maria, hören Sie mich?“ Jetzt wird die

erzeugt daraus eine Impulsserie, die über die

Stimme menschlicher. Heute ist der Tag, an dem

Sendespule und den Empfänger unter der Kopf-

Maria ihren Sprachprozessor bekommt und ihr

haut schließlich die implantierte Elektrode er-

neues Hören mit diesem kleinen Computer das

reicht, die aus bis zu 22 Einzelkontakten besteht.

erste Mal getestet wird. Maria ist eine von etwa

Die Impulsfolge löst in den Nervenzellen des Hör-

400 Patienten in Deutschland mit einem Hirn-

kerngebietes biologische Potenziale aus, die über

stammimplantat. Dort, wo ihre nicht mehr funk-

den intakten Teil der Hörbahn bis ins Großhirn

tionierenden Hörnerven enden, haben ihr Ärzte

weitergeleitet werden, das daraus eine Höremp-

der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH)

ﬁndung erzeugt. Entscheidend hierfür ist die

eine winzige Reizelektrode implantiert – auch

Menge an Elektronen, die auf die Hörnervenzellen

Auditory Brainstem Implant genannt (ABI).

einwirkt, gemessen in Nanocoulomb (nC). Heutige Systeme stimulieren den Hörnerv mit mini-

HÖREN MIT EINER IMPLANTIERTEN REIZELEKTRODE AM HIRNSTAMM

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-

Das ABI ist eine Hörprothese und ersetzt die Funk-

lungsfrequenzen von 250 Hertz erreicht wurden.

tion des Hörnervs, der im gesunden Zustand Sig-

Das ABI-System ist eine Weiterentwicklung des

nale aus dem Innenohr zum Hörkern weiterleitet.

Cochlea-Implantats (CI), der ersten echten Neuro-

Das ABI-System besteht aus einem äußerlich zu

prothese, die bereits seit 1984 an der MHH einge-

tragenden Sprachprozessor mit Mikrofon und

setzt wird. Sie unterscheidet sich vom ABI durch

Sendespule sowie einer Reizelektrode, die auf den

den Ort der Ankopplung an die Hörbahn. Wenn,

Hirnstamm geschoben wird. Das Prinzip basiert

wie bei vielen Gehörlosen der Fall, die Hörnerven

darauf, Schall in elektrische Energie umzusetzen

intakt, aber die Haarsinneszellen im Innenohr

und damit eine Reizung des Hörnervenkerns im

von Geburt an verkümmert oder abgestorben

Hirnstamm auszulösen.

sind, kann ein CI das Hören wieder ermöglichen.

Der Prozessor hängt wie ein Headset hinter Marias Ohr. Sobald sie ihn einschaltet, ist sie

der Spezialist

Hierfür wird der Elektrodenträger in die Gänge der Gehörschnecke (Cochlea) eingeschoben.

INFO Die Medizintechnik ist hierzulande eine der großen Wachstumsbranchen. Der Gesamtumsatz der Branche stieg im Jahr 2006 um 8,1 Prozent auf 15,9 Milliarden Euro. Deutschland liegt bei Patenten und Welthandelsanteil auf dem zweiten Platz hinter den USA. Rund ein Drittel ihres Umsatzes erzielen die deutschen Medizintechnikhersteller mit Produkten, die weniger als drei Jahre alt sind. Quelle: BVMed, Spectaris. 2007, BMBF

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IM FOKUS

zur Auslösung einer Hörempﬁndung führt. Denn das Hörzentrum im Gehirn muss lernen, die mit dem CI gehörten Töne und Vokale zu unterscheiden 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 empﬁehlt sich vor allem für taub geborene Kinder, die mit dieser Prothese von Beginn an hören und somit sprechen lernen können.

› 08

Die Erfolge mit Cochlea-Implantaten und der Trend zum Verkleinern der Elektronik haben parallel auch die Entwicklung von Sehprothesen für Blinde vorangetrieben. Den vielversprechendsten Ansatz liefert zurzeit die Ankopplung eines so

› 08 Das subretinale Implantat wird unter die Netzhaut gesetzt und ersetzt dort geschädigte Sinneszellen. Stimulationselektronen sorgen für die Reizweiterleitung ins Gehirn.

Die Elektroden übernehmen hier die Funktion

genannten subretinalen Implantats an die Netz-

der Haarsinneszellen in der Gehörschnecke: Sie

haut (Retina). Hierbei wird das Implantat unter

nehmen die Schallwellen auf, wandeln sie in elek-

die Netzhaut gesetzt. Genau an die Stelle, an der

trische Impulse um und geben sie an den Hörnerv

sich bei gesunden Menschen die lichtempﬁndli-

weiter, der die Informationen zum Gehirn leitet.

chen Sinneszellen beﬁnden.

Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie beim ABI.

Ein solches Implantat haben deutsche Augen-

Man benötigt ebenfalls Mikrofon, Sprachprozes-

kliniken und Forschungsinstitute in zwölf Jahren

sor und Sendespule.

interdisziplinärer Zusammenarbeit entwickelt. Zum Forschungsverbund gehören Spezialisten

MEHR KLANGDETAILS SORGEN FÜR EIN SATZVERSTÄNDNIS VON BIS ZU 93 PROZENT

der Augenheilkunde, Chirurgie, Biologie, Physik, Mikroelektronik und Elektrotechnik. Das Ergebnis: ein Siliziumchip von ca. drei Millimetern Durch-

„Die ersten CI und Sprachprozessoren sind mit den

messer und 0,05 Millimetern Dicke, in dem etwa

heutigen kaum zu vergleichen“, sagt Hals-Nasen-

1.500 Pixelfelder angeordnet sind. Jedem Pixel-

Ohren-Chirurg Thomas Lenarz von der MHH. „Die

feld sind wiederum Fotozellen, eine Verstärker-

technische Entwicklung in den letzten 20 Jahren

schaltung und eine Stimulationselektrode zuge-

war immens. Wir haben heute nicht nur eine stär-

ordnet. Die Fotoelektroden nehmen das ins Auge

kere Stimulierung der Nervenzellen durch verfei-

fallende Licht auf und wandeln es in elektrische

nerte Elektroden, sondern auch eine viel bessere

Signale um. Die intakten Netzhautzellen empfan-

Biokompatibilität der implantierten Teile sowie

gen die Signale und leiten sie über die Nervenzel-

Sprachprozessoren mit wesentlich mehr Klang-

len der Sehbahn weiter zum Gehirn.

details. Das Codierungsprinzip von MP3-Playern wurde hier integriert“, erläutert Lenarz.

der Spezialist

Normalerweise beträgt das Gesichtsfeld bzw. der Bereich, den ein Mensch bei ruhig gestellten

Hersteller versprechen mit den neuesten Pro-

Augen überblicken kann, 180 Grad. Der Chip kann

thesen ein Satzverständnis bis zu 93 Prozent. Vor-

innerhalb eines Gesichtsfeldes von 12 Grad eine

aussetzung ist ein individuell programmierter

Sehschärfe herstellen, die es blinden Menschen

Sprachprozessor, der für jede Elektrode genau die

ermöglicht, sich wieder selbständig zu bewegen

elektrische Energie (Hörschwelle) ermittelt, die

und Gegenstände oder Personen zu erkennen.

IM FOKUS

2005 begann die erste klinische Pilotstudie mit

ning, Rehabilitation und Eingewöhnung als die

sieben Testpersonen, denen ein Implantat-Pro-

größeren Herausforderungen“, ergänzt er.

totyp eingesetzt und nach 30 Tagen wieder ent-

Die rasanten Entwicklungen in der Neuropro-

fernt wurde. Ab Herbst 2007 sollten weitere sechs

thetik wurden vor allem durch Fortschritte in

Patienten operiert werden und die Implantations-

der biomedizinischen Grundlagenforschung und

dauer sollte auf vier Monate verlängert werden.

verbesserte Technologien begünstigt. Auch die

Das Know-how der gemeinsamen Anstren-

steigende Nachfrage einer alternden Gesellschaft

gung der Forscher ﬂoss in das 2003 gegründete

sowie die Aussicht, dass der Einsatz efﬁzienter

Medizintechnikunternehmen Retina Implant AG,

technischer Hilfen die Kosten in der Therapie sin-

das die Herstellung, klinische Zulassung und welt-

ken lässt, leisteten ihren Beitrag. Betrachtet man

weite Vermarktung der Sehprothese übernimmt.

die Erfolge der Cochlea-Implantate, stellt der Sin-

In zwei Jahren soll ein technisch ausgereifter Chip

nesprothesenmarkt einen zurzeit stark expandie-

für rund 25.000 Euro auf den Markt kommen. Bis

renden Zweig der Medizintechnikbranche dar. Das

dahin bringen die Ergebnisse einer weiteren Stu-

Bundesministerium für Bildung und Forschung

die die Marktreife weiter voran, mit Beteiligung

ﬁnanziert die Entwicklung moderner Prothesen

von Kliniken im In- und Ausland. „Optimiert wer-

bis 2009 mit 20 Millionen Euro. Mit dem „Aktions-

den muss vor allem noch die Anpassung des Chips

plan Medizintechnik“ will die Bundesregierung

an den Patienten“, erläutert Biochemiker Hugo

in den kommenden Jahren die Forschungs- und

Hämmerle vom Naturwissenschaftlichen und

Wettbewerbssituation Deutschlands verbessern.

Medizinischen Institut an der Universität Tübin-

Als wesentlicher Trend gilt darin unter anderem

gen. „Sicherlich gibt es immer Verbesserungsmög-

die Miniaturisierung, wie zum Beispiel bei der

lichkeiten bei der Technik, aber wir sehen derzeit

Entwicklung von intelligenten Implantaten.

die medizinischen Fragen im Hinblick auf Trai-

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der Spezialist

AUS DEN BRANCHEN

Filigran und Effizient Das Selektive Laserschmelzen erobert immer mehr Anwendungsbereiche: von der Werkzeugherstellung bis zur Anfertigung von individuellem Zahnersatz. Aber auch wenn es um Materialeinsparung und komplexe Konstruktionen geht, hat das Verfahren oft die Nase vorn.

TEXT › Jürgen Warmbold

Was haben ﬁligrane Zahnkronen mit massiven

Den Anstoß zur Entwicklung des Selektiven

Formwerkzeugen und ultraleichten Aluminium-

Laserschmelzens gab der Wunsch industrieller

teilen gemeinsam? Sie lassen sich mit Hilfe des

Anwender, die generative Fertigung nicht nur

Selektiven Laserschmelzens in hoher Qualität

für Prototypen, sondern auch für die direkte Fer-

spürbar schneller und damit wirtschaftlicher her-

tigung von Funktionsbauteilen zu nutzen. Dazu

stellen als mit konventionellen Methoden. Inzwi-

Dr. Konrad Wissenbach, Leiter der Abteilung

schen proﬁtieren mehrere Branchen von diesem

Oberﬂächentechnik am ILT: „Für den Einsatz der

generativen Fertigungsverfahren, das zunächst

generativen Fertigung für Funktionsbauteile ist

im Rapid Prototyping eingesetzt wurde, um rasch

die Verarbeitung von Serienwerkstoffen sowie

Musterwerkstücke nach CAD-Konstruktionsdaten

das Erreichen einer hundertprozentigen Werk-

produzieren zu können. Dabei wird in einer ge-

stoffdichte notwendig. Nur dadurch erhalten

schlossenen Prozesskammer ein pulverförmiger

die generativ gefertigten Bauteile auch serien-

Ausgangswerkstoff, zum Beispiel Metallpulver,

identische mechanische Eigenschaften. Deshalb

durch Laserstrahlung schichtweise vollständig

wird beim Selektiven Laserschmelzen ein metal-

aufgeschmolzen und so ein Werkstück aufgebaut.

lisches Pulver aus einem Serienwerkstoff ver-

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

› 09 Beim Selektiven Laserschmelzen ﬂiegen die Funken: Der Prozess ermöglicht die wirtschaftliche Einzelteilfertigung komplexer Geometrien.

wendet. Durch das vollständige Aufschmelzen

ENTWICKLUNG VOM RAPID PROTOTYPING ZUM RAPID MANUFACTURING Das Selektive Laserschmelzen wurde vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen entwickelt. Das ILT hat auch das Einsatzfeld des Verfahrens vom Rapid Prototyping zum Rapid Manufacturing erweitert. Heute lassen sich mit dem Verfahren, basierend auf CAD-/CAM-Daten, schnell Baugruppen oder Bau- und Ersatzteile in nahezu beliebiger Form produzieren – ohne die beim Gießen, Fräsen oder durch Werkzeuge entstehenden üblichen geometrischen wie wirtschaftlichen Einschränkungen. In Kleinserien sind dadurch auch Unikate realisierbar.

der Spezialist

› 09

› 10

AUS DEN BRANCHEN

des Pulvers und die schmelzmetallurgische An-

Selbst in der Medizintechnik ist das Selektive

bindung von Schicht zu Schicht erreichen wir

Laserschmelzen auf dem Vormarsch. Als Knochen-

eine Bauteildichte von circa 100 Prozent. Zu-

ersatzimplantate werden Titanwerkstoffe ver-

dem

Eigen-

wendet, für Dentalrestaurationen Kobalt-Chrom-

schaften der Bauteile den Werkstoffspeziﬁkatio-

Legierungen und Gold. „Der Vorteil der Geometrie-

nen.“ Mit dem Selektiven Laserschmelzen kön-

freiheit zeigt sich ebenso bei der Produktion von

nen komplexe Komponenten gefertigt, Ober-

Individualimplantaten“, betont Dr. Wissenbach.

ﬂächenrauheiten verringert und die Maßgenauig-

„Bei Dentalrestaurationen können wir beispiels-

keit erhöht werden. Zugeigenspannungen und

weise auf einer Plattform rund 100 unterschied-

Rissbildungen im Bauteil werden durch Erwär-

liche, individuelle Teile – gleichzeitig Schicht für

mung während des gesamten Aufbauprozesses

Schicht – mit einem Laser aufbauen.“

entsprechen

die

mechanischen

reduziert. Als Branche, in der das Selektive Laserschmelzen efﬁzient einsetzbar ist, nennt Dr. Wissenbach zuerst den Werkzeugbau. „Durch das Verfahren lassen sich Spritzguss-Werkzeuge

FUNKTIONS-, GEWICHTS- UND BELASTUNGSOPTIMIERTE BAUTEILE FINDEN ANWENDUNG IM ULTRALEICHTBAU

mit integrierten, entlang der Werkzeugkontur verlaufenden Kühlkanälen erzeugen. Aufgrund

Auch der Ultraleichtbau ist ein Anwendungsfeld,

der großen Geometriefreiheit bei generativen Ver-

da Teile aus Titan oder Aluminium mit komplexen

fahren können die Kühlkanäle beliebig platziert

internen Hohl- oder Gitterstrukturen funktions-,

werden. Entsprechende Werkzeuge kühlen nach

gewichts- und belastungsoptimiert hergestellt

jedem Fertigungstakt schneller ab, so dass die

werden können. Darüber hinaus entwickelt das ILT

Zykluszeiten verkürzt werden können.“

das Selektive Laserschmelzen keramischer Werk-

› 11 Mit dem 3D-Streifenlichtscanner werden die CADDaten für die Herstellung der individuellen Implantate gewonnen.

› 11 22

der Spezialist

AUS DEN BRANCHEN

stoffe. Ziel ist ein Verfahren, mit dem sich Bauteile aus hochfester Oxidkeramik mit großer Genauigkeit generativ fertigen lassen. Pionier beim Einsatz des Selektiven Laserschmelzens für Zahnersatz ist die BEGO Medical GmbH in Bremen. Das Schwesterunternehmen der traditionsreichen BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. KG hat in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-ILT ein RapidManufacturing-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

› 12

cirka 25 Mikrometer.“ Die Materialeigenschaften, wie Zugfestigkeit und Bruchdehnung, entsprechen den gesetzlichen Vorschriften. Mit einer mikrostrukturierten Oberﬂäche und reduzierter Oxidbildung werden zudem ein hoher Scherver-

gewünschten Material, das sich ohne große Zwi-

bund und folglich beste Hafteigenschaften für die

schenschritte verblenden lässt. Früher dauerte die

Verblendung erzielt. Zudem ist der Werkstoff bio-

Produktion von Brücken, Kronen oder Inlays bis zu

kompatibel, er gibt also keine Ionen ab und löst

zwei Wochen.

keine Allergien aus.

Dr. Ingo Uckelmann fasst den Nutzen des Selektiven Laserschmelzens hinsichtlich Dentalrestau-

GRUNDGERÜSTE FÜR ZAHNERSATZ INNERHALB VON CA. 48 STUNDEN

› 12 Individueller Zahnersatz im Selektiven Laserschmelzverfahren: hier eine Brücke aus KobaltChrom und 90-prozentigem Gold – schwer zu verarbeitende Materialien.

rationen zusammen: „Das Verfahren hat zwei wesentliche Vorteile. Zum einen kann eine große Zahl an individuellen Produkten parallel gefertigt

Auch beim Einsatz des patentierten Laserschmelz-

werden. Zum anderen verbrauchen wir beim Her-

Verfahrens wird nach dem zahnärztlichen Abfor-

stellen der Teile wenig Material. Denn wir bauen

men zunächst ein herkömmliches Gipsmodell

nur das Volumen auf, das wir für die jeweilige

angefertigt, das ein 3D-Sensor optisch und berüh-

Restauration tatsächlich benötigen. Müssten wir

rungsfrei erfasst. Die CAD-Software erzeugt an-

eine Goldkrone aus dem Vollen fräsen, wäre das

schließend ein virtuelles Werkstück, etwa ein

sehr unwirtschaftlich.“ Seiner Ansicht nach wird

Kronenkäppchen, eine Brücke oder ein Brücken-

das Selektive Laserschmelzen in 10 bis 15 Jahren

gerüst. Das Programm schlägt daraufhin ein

in Verbindung mit CAD-/CAM-Programmen in

Gerüst vor, das dem Zahntechniker als Basis für

der Dentaltechnik selbstverständlich sein, denn

die morphologische Feinmodellation dient. Der

das Verfahren arbeitet ökonomisch und hochwer-

fertige Datensatz wird via Datenfernübertragung

tig. Dr. Ingo Uckelmann abschließend: „Ich denke,

zur Produktion in das Verarbeitungszentrum der

dass wir mit der vollautomatischen Fertigung von

BEGO Medical gesandt. Schon 48 Stunden später

Zahnersatz ein neues Tor der Industrialisierung

erhält das zahntechnische Labor ein Gerüst im

aufgestoßen haben.“

der Spezialist

technische projekte

Simulation und Berechnung für 11.000 PS Rolls-Royce ist an der Entwicklung eines der leistungsfähigsten Propeller-Triebwerke der Welt beteiligt. Bei der Konstruktion spielen Berechnungen des Betriebsverhaltens der einzelnen Bauteile am Computer eine zentrale Rolle und verkürzen die Entwicklungszeit erheblich. TEXT › Anja Naumann

Die neuen Propeller-Triebwerke für ein aktuell

Gesamttriebwerks und liefert die Randlasten, um

entwickeltes Airbus-Transportﬂugzeug zählen zu

die einzelnen Komponenten optimal auszulegen.

den leistungsfähigsten der westlichen Welt. Jedes

Dazu zählen unter anderem Untersuchungen

der vier 1,8 Tonnen schweren Triebwerke verfügt

zum Einﬂuss von Steiﬁgkeitsänderungen auf das

über eine Leistung von rund 11.000 PS. Die hohe

Gesamtverhalten des Triebwerks, die Berechnung

PS-Zahl ermöglicht dem Transportﬂugzeug, weite

von Ermüdungslasten zur Lebensdauerermittlung

Strecken bei hoher Grundgeschwindigkeit zu be-

oder die Simulation von Versagensverhalten.

wältigen. „Bei den Flugmanövern wirken gewaltige Kräfte auf die einzelnen Bauteile“, erläutert Brunel-Mitarbeiterin Dr. Stefanie Anteboth, die

UMFANGREICHE BERECHNUNGEN FÜR OPTIMALE LÖSUNGEN

in der Abteilung Gesamttriebwerksmechanik bei Rolls-Royce Deutschland jene Kräfte berechnet, die

„Alle Eventualitäten müssen durchgespielt wer-

die Auslegung der Bauteile bestimmen. „Vorhan-

den. Zum Beispiel müssen die Triebwerke auch

dene Lasten anderer Triebwerksfamilien lassen

dann noch zuverlässig arbeiten, wenn ein Trieb-

sich nicht einfach linear hochrechnen, denn die

werksaufhängungspunkt, eine Komponente oder

Komponenten zeigen in einem anderen Maßstab

eine Propellerschaufel nicht mehr intakt sein

oftmals ein Verhalten, das nicht skalierbar ist“, so

sollte“, erläutert Dr. Stefanie Anteboth. Die Aus-

die Werkstofftechnikerin. Rolls-Royce ist gemein-

legungslasten des Gesamttriebwerks setzen sich

sam mit weiteren Partnern des Europrop-Interna-

aus verschiedenen Anteilen zusammen, wie zum

tional-Konsortiums (EPI) an der Entwicklung des

Beispiel Beschleunigungskräften, aerodynami-

Propeller-Triebwerks beteiligt. Als Antrieb des

schen Propellerlasten, Triebwerksschub oder Gyro-

Transportﬂugzeugs wurden Propellertriebwerke

skopieeinﬂüssen sowie Unwuchten des Propellers

gewählt, weil damit eine optimale Leistung für

und der Rotoren. „Um die optimale Lösung sowie

Start- und Landemanöver, wirtschaftlicher Kraft-

ein bestmögliches Zusammenspiel der einzelnen

stoffverbrauch, bessere Manövriereigenschaften

Bauteile zu ﬁnden, sind umfangreiche Berech-

am Boden sowie Lastabwürfe aus der Luft gewähr-

nungen notwendig. Dann kann man entscheiden,

leistet sind.

ob es sinnvoller ist, für ein Bauteil zum Beispiel

Seit Januar 2007 arbeitet Dr. Stefanie Anteboth

eine größere Wandstärke oder ein anderes Mate-

im Team der „Whole Engine Mechanics“-Gruppe.

rial einzuführen“, beschreibt die Brunel-Spezialis-

Mit „Finite Elemente“-Berechnungen prüft und

tin den Arbeitsprozess. Ziel ihrer Tätigkeit ist der

beurteilt sie die mechanischen Eigenschaften des

Aufbau eines validierten Gesamttriebwerkmo-

der Spezialist

PORTRÄT Im Anschluss an ihr Studium der Werkstoffwissenschaft und -technologie arbeitete Stefanie Anteboth 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.

dells, das auf detaillierten Komponenten-Model-

in der Erprobungsphase. Zahlreiche Prüfstands-

len basiert und dessen Berechnungsergebnisse

läufe liegen hinter uns, Anfang dieses Jahres folgt

zur Triebwerkszertiﬁzierung beitragen.

der erste Testﬂug eines Prototyps“, berichtet Dr. Domes. Stolz zeigt sich auch Dr. Stefanie Ante-

ENTWICKLUNGSZEITEN WERDEN ERHEBLICH VERKÜRZT, KOSTEN REDUZIERT

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-

„Dank der heutigen Möglichkeiten, das Betriebs-

wicklung dieses innovativen Produkts mitzuwir-

verhalten von Bauteilen weitestgehend vorauszu-

ken.“ Daran hat nicht zuletzt das engagierte Team

berechnen, ist man in der Lage, Entwicklungszei-

der Gesamttriebwerksmechanik mit Mitarbeitern

ten für neue Produkte erheblich zu verkürzen und

unterschiedlicher Disziplinen seinen Anteil. „Die

zudem beträchtliche Kosten zu sparen“, erläutert

Arbeit macht mir großen Spaß, weshalb ich das

Dr. Bernd Domes, der Gruppenleiter der Gesamt-

Angebot, auch im kommenden Jahr bei diesen

triebwerksmechanik bei Rolls-Royce. Natürlich

Berechnungsarbeiten mitzuhelfen, gerne ange-

kann dabei nicht gänzlich auf Tests verzichtet

nommen habe.“

werden, schließlich sind sie Bestandteile der Zertiﬁzierung. Die „Finite Elemente“-Methoden sind jedoch aus dem heutigen Entwicklungsprozess nicht mehr wegzudenken. „Mittlerweile sind wir

der Spezialist

technische projekte

Von Reibmomenten und Elastizitäten 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. TEXT › Matthias Huthmacher

„Reibmoment- und Elastizitätsmess-Prüfstand“ –

eingesetzt. Mit ihm lassen sich sowohl Drehmo-

ein solches Wortungetüm nehmen nicht einmal

ment- als auch Elastizitätsmessungen vorneh-

detailverliebte Techniker öfter in den Mund als

men. Damit deckt er Aufgabenbereiche ab, für die

unbedingt nötig. Auch das „Prüfsystem zur Mes-

bislang zwei herkömmliche Prüfstände eingesetzt

sung von Reibmomenten in Achsgelenken“, so die

werden mussten. Zuständiger Projektleiter im FIZ

ursprüngliche Bestellung aus dem Hause BMW,

ist Georg Unterreitmeier. Er weiß neben der erst-

klingt nicht wirklich rund. Peter Bolz und sein

mals möglichen Kombination zweier Messverfah-

Team haben den Namen „ihres Babys“ also abge-

ren noch einen weiteren Vorteil des REMP zu

kürzt: REMP, das hört sich gleich familiärer an.

schätzen: „Wir erreichen hier eine enorm hohe

Und es lässt sich viel leichter merken – ganz wie

Messpräzision.“ Ein Höchstmaß an Genauigkeit

es einem Gerät zusteht, das derzeit als weltweit

stand von Beginn an im Lastenheft der Entwickler

einzigartig gilt.

und tatsächlich bewegen sich die Messtoleranzen

Peter Bolz ist Leiter von Brunel Car Synergies

des REMP im Hundertstel-Millimeter-Bereich.

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

DER REMP-PRÜFSTAND BEGLEITET ALLE STADIEN DER FAHRZEUGENTWICKLUNG

Million Euro hat die gesamte Entwicklung gekostet, mehr als hundert Präzisionsbauteile mussten

Doch damit nicht genug. Weil sich mit dem Gerät

eigens konstruiert und angefertigt werden, ehe

aus Bochum im Gegensatz zu derzeitigen Anla-

der 1,40 Meter breite, 2,65 Meter lange und 2,60

gen der Krafteinleitungswinkel beliebig variie-

Meter hohe Prototyp mit einem Gesamtgewicht

ren lässt, können die Prüfteile in ihrer Einbaulage

von rund 1,8 Tonnen betriebsbereit war. Doch es

montiert werden, also in exakt jener Position, die

hat sich gelohnt: „Erstmals können hier bis zu

sie auch am Fahrzeug einnehmen. Das erleich-

sieben Einzelmessungen auf ein und demselben

tert die Arbeit der Techniker erheblich, was umso

Prüfstand durchgeführt werden. Das erspart dem

wichtiger ist, da der REMP alle Stadien der Fahr-

Kunden Zeit und damit auch Kosten“, so Jörg Küp-

zeugentwicklung begleitet: die Initialphase, in der

pers, Prüfstandsentwickler bei Car Synergies.

die am Rechner entworfenen Konstruktionen

An seiner Wirkungsstätte im Forschungs- und

sich erstmals auf Simulatoren bewähren müs-

Innovationszentrum von BMW, kurz FIZ genannt,

sen. Die Konzeptphase, in welcher erste Prototy-

wird der REMP zur Prüfung von Verschleißer-

pen Fahrpraxis sammeln. Und die Serienphase,

scheinungen an neu entwickelten Achsgelenken

wenn das Fahrzeug nicht nur optisch, sondern

der Spezialist

› 13 auch technisch den letzten Feinschliff erhält.

Das umfangreiche Arsenal in den „Folterkam-

Vom ersten Federstrich auf dem Zeichenbrett bis

mern“ der Automobilindustrie umfasst Dauer-

zum fertigen Auto vergehen bis zu fünf Jahre.

belastungsstände, Klima- und Höhenkammern,

Während dieser langwierigen Entstehungsge-

Apparate zum Verbiegen und Verwinden von

schichte stehen immer wieder harte Prüfungen

Materialien, Maschinen, die an beweglichen Tei-

an: Nicht erst komplette Motoren, Fahrwerke und

len rütteln, schütteln, zerren und stoßen. Mit

Karosserien, sondern auch die einzelnen Kom-

Hilfe dieses Instrumentariums können alle nur

ponenten werden dabei regelrecht gemartert.

erdenklichen Torturen für sämtliche Bauteile

› 13 Wenn der Antriebsstrang montiert wird, wie hier bei BMW Brilliance Automotive Shenyang in China, haben die Prototypen der Einzelkomponenten bereits umfangreiche Belastungstests gemeistert.

der Spezialist

technische projekte

› 14

Bei Testfahrten zeigt sich, ob die aus den Messdaten der Einzelkomponenten abgeleiteten Fahreigenschaften auch in der Praxis zutreffen.

simuliert werden. Auch die Teststrecken in den

gen, welche Spuren die Horrorszenarien tatsäch-

jeweiligen Forschungszentren oder draußen in

lich hinterlassen. Achsgelenke aber werden in

den entlegensten Winkeln der Welt fordern

der Fahrpraxis besonders beansprucht, weil eine

ihren Tribut: Dort muss sich die Technik auf Hol-

Reihe unterschiedlicher Belastungen gleichzei-

perpisten ebenso bewähren wie auf Hochge-

tig auftreten. Ihr Verschleiß äußert sich in erster

schwindigkeitskursen, sie schluckt Sand, Staub

Linie durch zunehmendes Spiel oder Schwergän-

und Wasser, erträgt Schnee sowie Eis, Hitze und

gigkeit. Dies bereits im Ansatz zu erkennen, ist die

Kälte. In Simulation und Praxis wird jedem Bau-

Aufgabe des REMP-Prüfstandes: Er gehört nicht zu

teil innerhalb kürzester Zeit all das zugemutet,

den Folterinstrumenten, er ist vielmehr das Sezier-

was das künftige Kundenfahrzeug meist nicht

werkzeug, mit dem das geschundene Material

einmal über seinen gesamten Lebenszyklus hin-

untersucht wird.

weg zu ertragen hat. Nur was diesen geballten „Grausamkeiten“ widersteht, darf später in die Serie einﬂießen – ein ebenso gnadenloser wie

DIE ACHSGELENKE WERDEN MIT BIS ZU 1,2 TONNEN ODER 12 KILONEWTON BELASTET

aufwändiger Evolutionsprozess. Damit die rohen Kräfte dieser Verschleißer-

Dazu baut der REMP je nach Prüfungsansatz die

zeuger nicht sinnlos walten, sind hochpräzise

entsprechenden Belastungszustände an den Pro-

Mess- und Prüfverfahren nötig, die exakt aufzei-

banden auf. Bis zu 12 Kilonewton liegen dann an

› 14 28

der Spezialist

technische projekte

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

› 15 den Achsgelenken an – oder anders ausgedrückt:

traggeber: „Dabei haben wir nicht nur Techniker

Etwa 1,2 Tonnen! Für den notwendigen Druck

und Konstrukteure des FIZ mit einbezogen, sogar

sorgen Hydraulikzylinder, zur Erzeugung von

die Werksfahrer der Testabteilung konnten ihre

Drehmomenten dienen Elektromotoren. Bei den

Erfahrungen einbringen.“ Eine umfassende Zu-

Messungen selbst kommen drei Methoden zum

sammenarbeit mithin, die am Ende nicht nur in

Einsatz: Lasertechnologie für die Elastizitätsunter-

Form einer ausgesprochen praktischen Handha-

suchungen, Dehnmessstreifen-Verfahren (DMS)

bung, sondern auch mit einem hohen Grad an Fle-

und Messwellentechnik bei den Widerstands- und

xibilität Früchte trug. Was Georg Unterreitmeier

Drehmomenttests. Die ermittelten Daten erfasst

in München nur bestätigen kann: „Dieser Prüf-

ein Computer anhand der Programmiersprache

stand erfordert lediglich den Wechsel der entspre-

LABVIEW. Er übersetzt die Messwerte in graﬁsche

chenden Aufnahmevorrichtungen, dann können

Darstellungen, so dass die Fahrzeugingenieure

wir die Achsgelenke sämtlicher Modelle der BMW

anhand von Diagrammen beurteilen können, wie

Group vermessen, vom kleinen Mini bis hin zum

der Prüﬂing sich im bisherigen Testeinsatz be-

schweren Rolls-Royce.“

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

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-

der Spezialist

technische projekte

Milliarden Bauteile auf kleinstem raum Die 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. TEXT › Dr. Ralf Schrank

„Schon während des Studiums haben mich

der nächsten Generation von Halbleiterchips. Der

kleinste Strukturen fasziniert. Aber jetzt haut-

erste „Integrated Circuit“ (IC), im Volksmund ein-

nah an neuen Methoden zur Miniaturisierung

fach Chip genannt, wurde 1958 vorgestellt. Er ent-

von Chips mitarbeiten zu können – das ist schon

hielt gerade einmal zehn Bauteile.

äußerst spannend.“ Brunel-Mitarbeiterin Yvonne Köhne arbeitet seit 2006 an einem zukunftsweisenden Projekt der Carl Zeiss SMT AG in Oberko-

INTEGRIERTE SCHALTKREISE MIT IMMER FEINEREN STRUKTUREN

chen. Hier, im hundertprozentigen Tochterunternehmen der Carl Zeiss AG, ein Unternehmen

Heute ist die Integrationsdichte von Speicher-

der optischen und opto-elektronischen Industrie,

chips und Mikroprozessoren so weit vorangetrie-

arbeitet sie an neuen Verfahren zur Herstellung

ben, dass auf einem IC einige Milliarden Bauteile

PORTRÄT Die gelernte Kfz-Mechanikerin Yvonne Köhne entdeckte während ihres Maschinenbaustudiums den Mikrokosmos. Seit 2006 ist Yvonne Köhne bei Brunel, zuvor arbeitete sie zwei Jahre am FraunhoferInstitut für Grenzﬂächenund Bioverfahrenstechnik in Stuttgart.

ihren Dienst verrichten. Und die Miniaturisierung geht weiter. Denn die Benutzer von Handys, Notebooks, Internet und Digitalkameras verlangen ihren Geräten immer mehr Leistung ab. Von entscheidender Bedeutung für die weitere Steigerung der Integrationsdichte der ICs ist die Mikrolithografie, ein optisches Verfahren, mit dem feinste Strukturen auf dem Halbleiter abgebildet werden. Yvonne Köhne arbeitet an neuen lithografischen Verfahren, mit denen die Halbleiterindustrie integrierte Schaltkreise mit immer feineren Strukturen 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-

› 16

fer – eine etwa ein Millimeter dünne runde Scheibe aus Reinstsilizium, heute mit Durchmessern bis 30 Zentimetern. Auf jedem Wafer entstehen mit

der Spezialist

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

technische projekte

Hilfe der Mikrolithograﬁe mehrere hundert bis

metern. Aber dank der erfolgreichen Arbeit von

mehrere tausend identische ICs, indem ein Licht-

Yvonne Köhne und ihren Kollegen bei Carl Zeiss

bündel Leiterbahnen und Bauelemente von einer

SMT, wird die 45-Nanometer-Barriere bald durch-

Vorlage auf den Wafer projiziert – ähnlich wie ein

brochen sein. Zwei Strategien verfolgt das Unter-

Diaprojektor das Diabild auf eine Leinwand über-

nehmen. Eine davon ist die optische Immersion.

trägt. Der kleine Unterschied: Ein Waferstepper

Wird der kleine Zwischenraum zwischen Abbil-

oder Waferscanner – je nachdem, ob die Struktu-

dungsoptik und Wafer mit einer geeigneten Flüs-

ren Schritt für Schritt (step-by-step) oder kontinu-

sigkeit gefüllt, zum Beispiel Reinstwasser, dann

ierlich (scan) übertragen werden – kostet heute

ist die Brechung wesentlich geringer. Im Ergebnis

weit über zehn Millionen Dollar.

ist die Abbildung also deutlich besser als ohne

Grund für den hohen Preis ist die außerordent-

Immersion – Auﬂösung und Tiefenschärfe steigen.

liche Präzision, die IC-Hersteller von den mechanischen und optischen Komponenten der Stepper und Scanner verlangen. Denn die Strukturele-

DIE MINIATURISIERUNG IST LÄNGST NICHT AM ENDE ANGELANGT

mente auf dem Wafer liegen bei 50 Nanometern und weniger. Ein Vergleich macht deutlich, welche

Die zweite Variante, die 45-Nanometer-Marke zu

enorme Auﬂösung damit einhergeht: Wenn auf

unterbieten, könnte folgendermaßen aussehen:

einem 30-Zentimeter-Wafer die beiden Erdhalb-

Ein Grundgesetz der Optik lautet: Je kleiner die

kugeln nebeneinander abgebildet würden, dann

Wellenlänge des genutzten Lichts, umso feinere

hätte eine Landstraße von fünf Metern Breite

Strukturen können abgebildet werden. In der Tat

auf dem Wafer eine Breite von etwa 50 Nanome-

haben sich die IC-Hersteller in den vergangenen

tern. Aktuell liegen die in der Massenproduktion

40 Jahren zu immer kürzeren Wellenlängen vor-

erreichbaren Linienbreiten noch bei 50 Nano-

getastet, um immer kleinere und damit immer

› 17 Bei der Strukturierung von Wafern für Mikrochips ﬁnden die Lithograﬁeoptiken von Carl Zeiss SMT weltweit Einsatz.

› 17 32

der Spezialist

› 18 mehr Bauelemente auf einem IC zu platzieren. Mit

lenlänge vollständig absorbiert, müssen EUV-

Licht von 365 Nanometern im Bereich des „nahen“

Systeme im Hochvakuum betrieben werden. Für

UV erreichten sie vor gut 15 Jahren eine maximale

seine bahnbrechenden Leistungen bei der Ent-

Auﬂösung von 500 Nanometern. Mit dem 193-

wicklung von EUV-Systemen wurde ein Team

Nanometer-Licht eines Argonﬂuorid-Lasers las-

von Carl Zeiss SMT jüngst für den 11. Deutschen

sen sich heute Linienbreiten von unter 40 Nano-

Zukunftspreis nominiert.

metern realisieren.

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

Für die Massenfertigung hochintegrierter elek-

Doch die Miniaturisierung ist mit diesen Grö-

tronischer Bauteile werden heute 193-Nanome-

ßen noch längst nicht an ihrem Ende angelangt.

ter-Lithografen ohne Immersion eingesetzt. EUV-

Noch kleinere Wellenlängen nutzt die EUV-Litho-

Lithograﬁesysteme für die Mengenproduktion

graﬁe (EUV = extremes Ultraviolett). Linsen kön-

werden erst in einigen Jahre Marktreife erlangen.

nen in diesem Fall nicht verwendet werden, weil

Die Zukunft wird also zumindest auf mittlere

es kein Material gibt, das für EUV durchlässig

Sicht der 193-Nanometer-Immersionslithograﬁe

ist. Vielmehr erfordert die Projektion Spiegelsys-

gehören. Immer vorausgesetzt, das Team, in dem

teme mit extremer Oberﬂächengüte. Die Wel-

Yvonne Köhne arbeitet, ﬁndet die richtigen Lö-

lenlänge ist durch die Eigenschaften der Spiegel

sungen.

auf einen sehr engen Bereich um 13,5 Nanometer beschränkt. Da die Luft das Licht dieser Wel-

der Spezialist

› 19

MITARBEITER UND KARRIERE

Im Takt rasender Innovationen 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. TEXT › Anja Naumann

Volker Linde spricht schnell, als befürchte er, dass

lung der Telefontechnik von der Wählscheibe zur

das, was er sagt, im nächsten Moment schon wie-

Tastatur. Die elektrischen Impulse, die von der

der veraltet sein könnte. Die Elektroniktechnolo-

Tastatur ausgehen, erforderten eine neue Codie-

gie, so sagt er selbst, ist ihm in Fleisch und Blut

rung auf der Leiterplatte. „Die elektronischen

übergegangen. Schließlich hat die Entwicklung

Komponenten mussten damals noch von Hand

der Elektronik innerhalb der letzten Jahrzehnte

in die Durchkontaktierungen der Leiterplatten

nun einmal ein rasantes Tempo vorgelegt. Seit

gesteckt und verdrahtet werden“, erinnert sich

Lindes Ausbildung zum Elektronikfacharbeiter be-

Linde an die Anfänge seiner beruﬂichen Karriere.

stimmt der Takt der schnellen Neuerungen seine beruﬂiche Karriere. Bleibt dieser Takt aus, fungiert er selbst gerne als Taktgeber. So auch, als er

INFO Der Arbeitskreis ist die Basis für die Optimierung von ElektroniktechnologieVerfahren. Ein Arbeitsfeld ist die Forschung und Entwicklung von Aufbauund Verbindungstechnologien für miniaturisierte Elektroniken.

DIE WENDE BRACHTE VIELE NEUE HERAUSFORDERUNGEN

Ende 2006 den Arbeitskreis Elektroniktechnologie (AKET) Nordhausen initiierte. Mit gebündelten

Später gab es so genannte Surface Mounted

Ressourcen aus Forschung und Industrie will er

Devices (SMD). Die Bauteile hatten erstmals keine

mit den Gründungsmitgliedern der Fachhoch-

Drahtanschlüsse, sondern wurden direkt auf die

schule Nordhausen sowie der FMN communica-

Leiterplatte gelötet. Dadurch ließen sich sehr

tions GmbH die Herausforderungen angehen,

dichte und vor allem beidseitige Bestückungen

die die Zukunft an die Elektroniktechnologie

der Leiterplatten realisieren. Was Linde in seinem

stellt. „Mittlerweile bringt die Automobilindust-

Studium der industriellen Elektronik in Eisleben

rie die miniaturisierte Steuerungstechnik direkt

in der Theorie erfuhr, setzte der frisch gebackene

an den Motorblock an“, nennt der 41-jährige

Diplom-Ingenieur 1989 als Prüffeldingenieur in

Eletronikingenieur ein Beispiel. „Dort ist sie Umge-

der Baugruppenfertigung des Fernmeldewerks

bungstemperaturen von bis zu 200 Grad Celsius

in die Praxis um. „Die SMD-Technik bedeutete da-

ausgesetzt. Dies war vor einigen Jahren noch un-

mals eine gewaltige Umstellung. Erstmals wur-

denkbar, da die Trägermaterialien aus Glasfaser-

den die Leiterplatten mit einem Automaten be-

substrat ab 120 Grad Celsius zähﬂießend wurden.“

stückt“, erzählt Linde.

Gänzlich anderer Art waren die Themenstel-

Die politische Wende brachte neue Herausfor-

lungen vor über 20 Jahren. Es ist das Jahr 1985,

derungen. Linde bestückte von da an Leiterplatten

Volker Linde hatte gerade seine Ausbildung zum

für neue Telefongenerationen namens „Nizza“

Elektronikfacharbeiter abgeschlossen. Im Fern-

oder „Bily“. Neue Einblicke bescherte auch die

meldewerk Nordhausen erlebte Linde die Umstel-

miniaturisierte Technik: Die Leiterplatten waren

› 19 Platine für ein Gerät zur optischen Messung komplizierter geometrischer Figuren. Die mehrlagige, RoHS-konforme Prozessorplatine verfügt über ein optimiertes Layout.

der Spezialist

MITARBEITER UND KARRIERE

mittlerweile in den Hörer integriert, das ganze

Forschung und Elektronikentwicklung für ver-

Telefon bestand quasi nur noch aus einem Hörer.

schiedene Branchen spezialisiert hat und 2006

Abermals stellten sich neue Anforderungen an

zur Brunel IMG umﬁrmierte. Wieder kamen neue,

die Leiterplattenelektronik, die sich nun ﬂexibel

ihm bisher unbekannte Aufgaben hinzu, wie

an die gebogene Hörerform anpassen musste.

Akquise und Kalkulation. Als begeisterter Modell-

Doch 1992 traf die Umstrukturierungswelle im

eisenbahner führte ihn sein erster Weg zum Her-

Fernmeldewerk auch Volker Linde. Er wechselte

steller Piko. „Ich kehrte zurück mit dem Auftrag in

zur Siemens AG nach Sangerhausen und arbei-

der Tasche, die Leiterplatten für die elektrischen

tete in der Elektronikfertigung für verschiedene

Loks zu fertigen und zu integrieren“, erinnert sich

Branchen. „Im Gegensatz zur damaligen Massen-

Linde.

fertigung im Fernmeldewerk kam es nun darauf

Fünf Jahre später proﬁtierte auch die reale

an, schnell und ﬂexibel reagieren zu können“,

Bahn von den Leistungen der IMG GmbH. Die Elek-

erzählt Linde. Als dieser Standort 1994 geschlos-

tronik-Spezialisten um Volker Linde entwickelten

sen wurde, erhält er das Angebot von Siemens,

für Bombardier einen so genannten elektrischen

nach Hannover zu wechseln. Doch Volker Linde

Schlüssel, der die verschiedenen Signale in der

will seiner Heimatregion die Treue halten. „In der

europäischen Zugsicherung in einem System ver-

Region ist reichliche und vielfältige Elektronik-

einheitlicht und somit den grenzüberschreiten-

kompetenz vorhanden. Diese gilt es weiter auszu-

den Schienenverkehr ermöglichte.

bauen und zu bündeln“, begründet Linde seinen damaligen Entschluss, der noch heute sein Handeln bestimmt.

KONKURRENZFÄHIG DURCH EFFIZIENZ UND FERTIGUNGSOPTIMIERUNG

Ende 1995 stieß er zur frisch gegründeten Nordhäuser IMG GmbH, die sich auf industrienahe

„Entwicklung und Fertigung müssen eine Einheit sein, ansonsten kann nicht effizient produziert werden“, zieht Linde das Fazit aus seiner langjährigen 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 kleinen Stückzahlen Elektroniken zu entwickeln und zu fertigen. Sie müssen nur von Beginn an fertigungsoptimiert 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

› 20

Fachhochschule Nordhausen, an der er selbst seit vier Jahren als Dozent für Elektroniktechnologie lehrt. Beim Gründungsmitglied FMN communi-

der Spezialist

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

MITARBEITER UND KARRIERE

› 21 cations GmbH handelt es sich um einen Ableger

um die Anforderungen bei der Anmeldung

des ehemaligen Nordhäuser Fernmeldewerks.

zum Elektronik Altgeräte Register zu erläu-

Gemeinsam stellen sich Peter Bubak (FMN com-

tern. Nächste Etappenziele sind unter anderem

munications GmbH), Prof. Matthias Viehmann

neue Lötverfahren mit niedrigen Temperaturen

(Fachhochschule Nordhausen) und Volker Linde

oder die Entwicklung neuer Wärme ableiten-

aktuellen und künftigen Fragestellungen rund

der Basisträger. „Wir müssen uns als Vordenker

um die Elektronik. Dazu gehören etwa die Auswir-

für unsere Kunden verstehen. Zu sehen, wo und

kungen des Elektro- und Elektronikgerätegesetzes

warum neue Entwicklungen aktuell gehemmt

von Juli 2006: „Ohne den gemeinsamen Erfah-

werden, das ist eine der vielen Aufgaben“, er-

rungsaustausch wäre die Umstellung auf bleifreie

läutert Linde im Einklang mit seinen Partnern.

Elektronik niemals so reibungslos und schnell

Zusammen sind sie sich einig, den richtigen

verlaufen“, so Linde.

Schritt in der Region getan zu haben. Der Anfang

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

ist gemacht.

EIN WICHTIGER SCHRITT FÜR DIE ENTWICKLUNG DER REGION IST GEMACHT Kürzlich veranstaltete er für Kunden der Brunel

www.fmncom.com www.fh-nordhausen.de www.brunel.de/img

IMG diesbezüglich einen Informationsworkshop,

der Spezialist

AUS DEN BRANCHEN

Die Mischung macht es! NIR, das Kürzel steht für die Spektroskopie im Bereich des nahen Infrarots, sie kommt überall dort zum Einsatz, wo in Echtzeit auf Abweichungen der Zusammensetzung von Stoffen reagiert werden muss. Das Einsatzgebiet reicht vom Viehstall bis zur Gaspipeline. Audio-Version unter: www.brunel.de/podcast

TEXT › Roland Bösker

Täglich verarbeitet das HaBeMa-Qualitätsfutter-Werk in Ham-

zeit entwickelt. Vereinfacht skizziert,

burg-Wilhelmsburg tonnenweise Getreide, Soja, Öle und

funktioniert dies folgendermaßen:

andere Rohstoffe zu Kraftfutter. Die Rohstoffe werden zu Pellets

Eine Lichtquelle bestrahlt eine Sub-

gepresst. Die Bandbreite reicht von Minipellets für Haus- und

stanz, das reﬂektierte Licht wird von

Heimtiere wie Kaninchen und Meerschweinchen bis zu einen

einem Sensor aufgefangen. Je nach

halben Zentimeter dicken, gleichmäßig länglich-rund geform-

Eigenschaft der Substanz differiert

ten Brocken für Schweine, Pferde oder Rinder. Entscheidend

die Wellenlänge des zurückgeworfe-

dabei: Trotz variierender Eigenschaften der Rohstoffe soll die

nen Lichtes. Anhand des Vergleichs

Produktqualität ohne Zeitverzug in der laufenden Produktion

der Spektren miteinander sowie mit

überwacht und gesteuert werden können.

Referenzwerten, die zuvor in Messreihen im Labor gewonnen worden

WENN DAS MISCHUNGSVERHÄLTNIS NICHT STIMMT, MUSS AUFWÄNDIG NACHOPTIMIERT WERDEN

sind, erkennen NIR-Geräte in Sekundenbruchteilen die Zusammensetzung des analysierten Materials.

Ursprünglich waren dazu komplizierte und vor allem zeitrau-

„Mit NIR sowie der entsprechenden

bende Laboranalysen der Rohstoffe nötig. Denn je nachdem

EDV-Infrastruktur stehen Analyseer-

wie viel Feuchtigkeit, Proteine, Rohfasern oder andere Inhalts-

gebnisse in Echtzeit zur Verfügung

stoffe das Rohmaterial aufweist, muss das Mischungsverhält-

und können unmittelbar für die

nis angepasst werden. Ein Zeitverzug zwischen Probeentnahme

Überwachung und Justierung des

und Feststellung des Analyseergebnisses kann bedeuten, dass

Rohstoffzulaufes genutzt werden“,

ganze Chargen wegen unerwünschter Zusammensetzung wie

so Brunel Mitarbeiter und IT-Experte

zu hohen Feuchtigkeitsgehalts nachbehandelt werden müs-

Wolfgang Kern. Einmal mit Daten

sen oder gar nicht mehr verwendbar sind. „Das können einige

gefüttert und kalibriert, „lernen“ die

Tonnen Mischfutter sein“, berichtet HaBeMa-Betriebsleiter Jörg

NIR-Geräte ständig dazu, denn die

Bleck.

Daten aus der Produktion werden

Die Lösung des Problems bietet die NIR-Technologie, wie sie in Betrieben wie dem HaBeMa-Qualitätsfutter-Werk installiert

als aktualisierte Referenzwerte genutzt.

ist. Als Basis dient das Prinzip der Spektroskopie im Bereich des

„Die NIR-Technologie ist ausge-

nahen Infrarots (NIR). Die Technologie wurde von der NIR-Online

reift“, so Kern. „Es kommt darauf an,

GmbH für die Analyse und Überwachung der Herstellungs- oder

die Geräte und die EDV-Peripherie

Weiterverarbeitungsprozesse organischer Substanzen in Echt-

so in den laufenden Betrieb zu inte-

der Spezialist

PORTRÄT Wolfgang Kern schloss 1976 sein Informatikstudium ab und entwickelte im Anschluss ein Rechnernetz für die TU München. Sein Karriereweg führte ihn unter anderem zur Bundeswehr, wo er mit der Entwicklung eines neuen Logistiksystems betraut war. Nach weiteren Tätigkeiten im Bereich Automatisierung kam Wolfgang Kern im Juni 2007 zu Brunel.

› 22 Aufbau eines NIR-OnlineGeräts. Im industriellen Einsatz überwacht es per Infrarotstrahl Zusammensetzung und Feuchtigkeitsgehalt verschiedenster Produkte.

› 22

AUS DEN BRANCHEN

der anderen ist das NIR-Gerät angebracht, 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 verfälschen, wurde die Linsenoberﬂäche speziell bearbeitet, um jedes Anhaften zu verhindern.“ Auch in der Erdgasförderung kann NIR zum Einsatz kommen. „Zu feuchtes Erdgas lässt Leitungen korrodieren“, berichtet Wolfgang Kern. „Wenn ein zu hoher Feuchtegrad zu

› 23

spät bemerkt wird, müssen ganze Pipeline-Abschnitte leer gepumpt und das Gas muss entfeuchtet werden.“ Das ist teuer und zeitaufwändig. „Aufgrund der Eignung für ex-

grieren, dass möglichst keine Verzögerung in der Produktion

plosionsgeschützte Bereiche kann

auftritt und die Daten nicht nur vom NIR-Gerät zuverlässig

die NIR-Technologie auch jene Ab-

erhoben werden, sondern dass die Mitarbeiter Daten schnell

läufe so steuern, dass Verzögerun-

erkennen und gegebenenfalls eingreifen können.“ Wolfgang

gen ausgeschlossen werden und man

Kern plant entsprechende Projekte, sorgt für die Installation

unmittelbar in Prozesse eingreifen

der handlichen, etwa 30 mal 30 Zentimeter großen und rund

kann.“ Selbst ein Produktionsdruck

zehn Zentimeter hohen Geräte sowie der ergänzenden EDV und

von bis zu 100 Bar ist kein Problem

ist an Schulungen der Mitarbeiter beteiligt. Rund einen Monat

für die Geräte. NIR kann so auch zu

rechnet Kern für die Installation des Systems, die Mitarbeiter-

ökonomischerer Gasförderung und

schulungen mit berücksichtigt.

-versorgung beitragen.

SPEZIALBESCHICHTETE LINSEN BLEIBEN AUCH UNTER EXTREMBEDINGUNGEN KLAR Über Monitore sind vom Soll abweichende Werte der Zusammensetzungen 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 PelletPressen. Von den Hauptröhren zweigen Bypässe ab. Diese Nebenrohre sind mit Sichtfenstern versehen. „Auf der einen Seite können Mitarbeiter den Durchsatz optisch prüfen, auf

der Spezialist

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

Forschung & Wissenschaft

Die Zukunft der Batterie ist Grün Batterien sind praktisch, aber sie enthalten zumeist einen hochgiftigen Mix aus Schwermetallen. Das soll künftig anders werden, wenn es nach amerikanischen und japanischen Forschern geht, die alternative Batterien aus Papier und Zucker entwickelt haben. TEXT › Dr. Ralf Schrank

Schön, dass der Strom aus der Steckdose kommt.

handelsüblicher Batterien durch bioverträgliche

Aber was tun, wenn man mit Elektrogeräten mobil

Materialien zu ersetzen.

sein möchte? Für diesen Fall hat der Italiener

Am gebräuchlichsten ist heute die Alkali-Man-

Allessandro Volta (1745–1827) bereits um 1800 die

gan-Batterie, die aus Zink, Mangandioxid („Braun-

Batterie erfunden, die heute unsere Laptops, MP3-

stein“) und konzentrierter Kalilauge aufgebaut ist.

Player, Digitalkameras oder Handys mit Strom ver-

Ein Segen für Grundwasser und Boden, dass der

sorgt. Funktionsweise und Aufbau haben sich seit

Gesetzgeber inzwischen das Recycling von Batte-

damals nicht grundlegend geändert. Erst jetzt –

rien vorschreibt und regelt (siehe Info). Moderne

mehr als zweihundert Jahre später – bahnen sich

Hochleistungsbatterien enthalten statt Zink das

revolutionäre Neuerungen an, die vor allem eines

Leichtmetall Lithium. Forscher am Rensselaer

zum Ziel haben: den giftigen Cocktail im Inneren

Polytechnic Institute in Troy, USA, haben kürzlich gezeigt, dass es auch ganz anders geht. Ihre Batte-

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 verpﬂichtet, gebrauchte Batterien zurückzunehmen. Die Rücklaufquote für Batterien und Akkus liegt in Deutschland bei etwa 40 Prozent.

rie besteht zu 90 Prozent aus biologisch unbedenklicher 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 RensselaerForscher aus diesem Kondensator die erste Papierbatterie der Welt. Sie beschichteten eine Seite des

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

Nanopapiers mit Lithium und tränkten das Ganze mit einem Elektrolyten, zum Beispiel einer Salz-

› 24

lösung. Das Lithium wirkt in der Papierbatterie als Elektronen liefernde Anode und die unbeschichtete Seite als Kathode.

der Spezialist

Forschung & Wissenschaft

› 25

Forscherin 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-

Welche Probleme eine Massenfertigung aufwer-

liche Batterien, sie ist weniger als ein Zehntel-

fen wird, lässt sich heute noch nicht abschätzen.

millimeter dick und ﬂexibel, sie lässt sich rollen,

Die Materialien, aus denen die Papierbatterie

falten und zurechtschneiden. Ihre Kapazität liegt

besteht, sind zwar günstig, ein rationelles Herstel-

in der Größenordnung konventioneller Batterien.

lungsverfahren liegt jedoch in ferner Zukunft.

Durch Aufeinanderlegen mehrerer Blätter lassen sich Batterien bauen, die auch energiehungrige Elektrogeräte mit Strom versorgen können. Da

WER GEWINNT DAS RENNEN ZUR ANWENDUNGSREIFE?

auch Körperschweiß oder Blut als Elektrolyte geeignet sind, wäre die Papierbatterie ideal für die

Vielleicht gewinnt auch ein anderer Batterietyp

Stromversorgung von Herzschrittmachern und

das Rennen zur Anwendungsreife: die Zuckerbat-

medizinischen Sensoren.

terie. Sie ist nicht so revolutionär wie die Papierbat-

Für das Design von Elektrogeräten ergeben sich

terie, aber genauso umweltverträglich. Forscher-

ganz neue Möglichkeiten, denn die Papierbatterie

gruppen in aller Welt arbeiten an ihr. Einen Proto-

passt selbst in engste Zwischenräume. Auch fer-

typ hat der japanische Elektronikkonzern Sony

tigungstechnisch sind neue Wege denkbar. Zum

kürzlich in Tokio präsentiert. Die Batterie arbei-

Beispiel lässt sich die Batterie einfach auf einen

tet nach dem Prinzip der Bio-Brennstoffzelle. Im

neutralen Träger aufdrucken. Aber Vorsicht:

Unterschied zur klassischen Brennstoffzelle, die

› 25 42

der Spezialist

Forschung & Wissenschaft

durch die Verbrennung von Wasserstoff oder Methanol Strom gewinnt, dienen in der Biovariante energiereiche bioorganische Verbindungen 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-

› 26

stück wird sein, stabile Systeme aus Enzymen, Elektroden und Elektrolyten zu entwickeln, die miniaturisierten Zellen eine ausreichende Kapazität verleihen. Sonys fruchtsaftgetriebene 4 x 4 x 4 Zentimeter kleine Biobatterie entlockt einem

zur kabellosen Stromübertragung. Es gelang ihr,

Walkman gerade einmal ein paar Töne. Forscher

eine Glühbirne zum Leuchten zu bringen, die zwei

der University of Saint Louis entwickelten immer-

Meter von der Stromquelle entfernt war. Die Ener-

hin schon eine briefmarkengroße Zuckerbatterie,

gieübertragung mit Hilfe von Magnetfeldern, die

mit der sie einen Taschenrechner betreiben kön-

nach Angaben der MIT-Forscher für Organismen

nen.

völlig ungefährlich sind, gelingt nur über Distan-

› 26

Die Papierbatterie passt in die schmalsten Zwischenräume und macht ein Batteriefach unnötig. So eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten für das Design von Elekrogeräten.

zen von einigen Metern, jedoch auch durch Wände

AUCH AN DER K ABELLOSEN STROMÜBERTRAGUNG WIRD GEFORSCHT

hindurch. Aber es wird gewiss noch etliche Jahre dauern, bis lästige Stromkabel und Batterien, die immer

Wie sieht der Leistungsvergleich mit herkömm-

dann entladen sind, wenn wir sie gerade brau-

lichen Batterien aus? Schon der Prototyp der

chen, aus unserem Leben ganz verschwunden sein

Papierbatterie erreicht mit einer Betriebsspan-

werden.

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 Energieoder Leistungsdichte keinen Sinn, weil das Anodenmaterial, 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

der Spezialist

querdenken

wenn Der Berg ruft ... 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. TEXT › Jan Meyer-Veden

Wenn es nach Rainer Perprunner geht, werden wir uns beim

bequem und ohne Wartezeiten in die

Blick aus dem Fenster bald fragen, in welchem Film wir gelan-

umliegenden Skigebiete gelangen

det sind: In luftiger Höhe ﬂitzen Fahrzeuge auf achterbahn-

können.

ähnlichen Schienensträngen vorbei, in jedem Fahrzeug fünf bis acht Passagiere, die von ihren Sitzen das Panorama bestaunen. An den Haltestationen bilden sich nur selten Schlangen,

DIE IDEE ENTSTAND IM URLAUB IN NEUSEELAND

da die Fahrzeuge auf Knopfdruck zur Verfügung stehen. Steigt man ein, geht es mit bis zu 54 Stundenkilometern über die Stre-

Szenarien wie in Arosa waren es, die

cke. Steigungen und Gefälle bis zu 55 Prozent werden ebenso

Perprunner zunächst vorschwebten,

gemeistert wie enge Kurven von sechs Metern Radius. Alles

als die Idee vom Coaster geboren

geschieht vollautomatisch.

wurde. „Das Schlüsselerlebnis liegt

Das, in wenigen Worten, ist der Coaster. Erfunden hat ihn der

mittlerweile fast fünfzehn Jahre zu-

Österreicher Rainer Perprunner. Die erste kommerzielle Umset-

rück“, beginnt Rainer Perprunner

zung ist seit Ende 2007 im Schweizer Ort Arosa zu begutach-

die Geschichte seines Einfalls. „Ich

ten. Dort hat das Grandhotel Tschuggen in ein solches „Perso-

machte Urlaub in Neuseeland. In

nal Rapid Transport (PRT)“-System investiert, damit die Gäste

einem Vergnügungspark in den Bergen bin ich mit so einer Art Seifenkiste talwärts gesaust und dachte mir: So etwas müsste es bei uns auch geben!“ Seitdem hat Perprunner die Idee eines PRT-Fahrzeugs, das gleichermaßen Transportaufgaben erfüllt, 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

› xx › 27

Maschinenschlosser, ebenso proﬁtiert er von Kenntnissen im Management und im Tourismus. Eine

der Spezialist

› 27 Beim Bau des ersten Coasters wurde darauf geachtet, dass Schienenstrang und Stationsgebäude sich harmonisch in die Landschaft einpassen.

› 28 ideale Mischung, wie sich bald zeigte. Denn um ein Projekt

viel Geld sowie unzählige Arbeits-

wie den Coaster auf die Beine zu stellen, war ein gründliches

stunden in die Realisierung des Pro-

Verständnis aller involvierten Bereiche unumgänglich. „Es

jektes gesteckt hat.

ging darum, ein touristisches Problem mit technischen Mit-

Auf einem alpinen Testareal in

teln zu lösen und die Lösung dann an den Mann zu bringen“,

Bürserberg, wo Anfang 2005 der

fasst er rückblickend zusammen. Erste Machbarkeitsstudien,

erste Coaster fertig gestellt wurde,

die Perprunner erstellen ließ, gaben Anlass zum Optimismus.

entwickelte er mit seinem Team

Seitdem sind über zehn Jahre vergangen, in denen Perprunner

das System bis zur Serienreife. Die

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

der Spezialist

querdenken

› 29 Rainer Perprunner, geboren 1963 in Bludenz, Österreich, gründete 1985 eine Montage- und Personalbereitstellungsﬁrma. Von 1999 bis 2001 entwickelte er das Coaster-Konzept. Seit 2001 ist er Geschäftsführer der Coaster GmbH.

Fahrzeuge werden jeweils von zwei eigenen Elektromotoren

ten mit geringer Auslastung oder

angetrieben. Die Übersetzung erfolgt mittels zweier Zahnrä-

gar Leerfahrten sind seit jeher eines

der auf Seiten des Fahrzeugs und einer Zahnstange auf Seiten

der Kardinalprobleme des öffentli-

des Gleiskörpers. Energiequellen sind zwei Hightech-Batterien,

chen Personennahverkehrs. Da lag

deren Kapazität auf 60 Kilowattstunden beziffert wird und die

es für Perprunner nahe, seine Erﬁn-

sich auﬂädt, sobald die Fahrzeuge bergab fahren oder in der

dung noch einen Schritt weiterzu-

Station stehen. Diese Art der Energierückgewinnung, aber vor

denken, um auch Stadt- und Ver-

allem die Tatsache, dass die Kabinen nur auf Anforderung ver-

kehrsplaner von den Vorzügen des

kehren, machen in puncto Energieefﬁzienz den Unterschied zu

Coasters zu überzeugen. Denn im

Seilbahn und Sessellift aus. Denn natürlich ist das Fahrgastauf-

Gegensatz zum touristischen Szena-

kommen in derartigen Zubringeranlagen Schwankungen unter-

rio schließt er im Bereich des städ-

worfen. Des Morgens geht es hinauf in die Berge, des Abends

tischen Personennahverkehrs eine

zurück ins Hotel. Dazwischen herrscht oft Flaute: 70 Prozent

wirkliche Lücke. „Auf langen Stre-

der Betriebszeit verkehren diese Anlagen mit Auslastungen

cken und bei der massenhaften Per-

unter 20 Prozent. Während aber eine Seilbahn unabhängig von

sonenbeförderung sind Bus und

ihrer Auslastung durchgehend verkehrt und so permanent die

Bahn

gesamte Masse der Fahrzeuge bewegt, reagiert der Coaster nur

Perprunner, „ebenso das Taxi, wenn

auf Knopfdruck.

es darum geht, den Fahrgast vor der

konkurrenzlos“,

konstatiert

Haustür abzuholen und ihn punkt-

COASTER-EINSATZ AUCH IM NAHVERKEHR MÖGLICH

genau da abzusetzen, wo er hin will. Der Coaster hat seinen Auftritt an

Die gleiche Argumentation gilt natürlich auch für den Betrieb

der Schnittstelle von Grob- und

des Coasters als Nahverkehrssystem in Ballungsgebieten. Fahr-

Feinstverteilung. Beim Transfer zwischen Bahnhof und Flughafen beispielsweise, oder in Park -and-rideKonzepten.“ Eine der wesentlichen Stärken ist somit auch die große Flexibilität bei der Streckenplanung. Die modularen 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-

17 › ›29

ständert, dass der Straßenverkehr ungehindert

darunter

passieren

kann, sprich in einer Höhe von etwa 4,5 Metern. Tilman Bracher vom

der Spezialist

QUERDENKEN

› 30 Deutschen Institut für Urbanistik in Berlin kann sich indessen

Fraglos sind es, neben Umwelt-,

achterbahnähnliche Schienenstränge in den Straßen unse-

Efﬁzienz- und Sicherheitsaspekten,

rer Städte nur schwer vorstellen: „Meiner Ansicht nach würde

wesentlich auch ﬁnanzielle Über-

der Anblick den Straßenraum beeinträchtigen. Zudem fehlt

legungen, denen die Planung städti-

genügend Platz für Ständer und Zugangsstellen und es besteht

scher PRT-Systeme unterworfen ist.

darüber hinaus die Gefahr, dass die aufgeständerten Kabinen

So liegen Vorprojektstudien zum

vor den Fenstern die Privatsphähre stören“, so seine Ein-

Coaster auf so manchem Schreib-

schätzung.

tisch von Dubai bis Hamburg. Allein

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

ein bis zwei ernstzunehmende An-

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

fragen müssen Perprunners Mitarbeiter wöchentlich bearbeiten. Ob und wann der Coaster seine Chance

Immerhin kommt der Coaster ohne komplexe Stellwerke, Kon-

bekommt, bleibt abzuwarten – so

trollzentren etc. aus, denn er fährt selbsttätig und im Einbahn-

oder so lohnt es sich deshalb, in

betrieb. Infolgedessen ist er mit relativ geringem personel-

regelmäßigen Abständen aus dem

lem Aufwand zu betreiben. Die für Betrieb und Wartung des

Fenster zu schauen.

Coasters anfallenden Kosten liegen daher unterhalb dessen, was für vergleichbare Systeme veranschlagt werden müsste.

der Spezialist

› 40

PANORAMA

Wissenschaft zum Anfassen Seit der Gründung der ersten Museen hat sich die Form der Wissensvermittlung stark verändert. Heute begeistern Science Center mit Mitmach-Exponaten nicht nur Kinder. Ein Streifzug durch die Welt der erlebbaren Phänomene und des spielerischen Lernens. TEXT › Janina Weinhold

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

Einer Führung lauschend schleicht die Schul-

didaktische Leiterin im Universum Bremen: „Ein

klasse auf leisen Sohlen durch die Gänge der

Science Center kann als Haus der Phänomene

alten Gemäuer. Lachen und Stimmengemurmel

beschrieben werden. Hier wird Wissenschaft be-

werden von den Museumsbesuchern mit einem

greifbar, denn die Besucher lösen die Phänomene

ärgerlichen Stirnrunzeln quittiert. „Psst!“, zischt

selbst aus. Versuche am Exponat sprechen alle

es vom Lehrer herüber. So sah der Museumsbe-

menschlichen Sinne an und animieren den Besu-

such einer Schulklasse noch vor einigen Jahren

cher, Fragen zu stellen.“ Dagegen zeigen klassi-

aus. Im glänzenden Bauch des „Bremer Walﬁschs“,

sche Technikmuseen historische oder aktuelle

wie das Science Center Universum Bremen gerne

technische Objekte, wie beispielsweise Dampfma-

auch genannt wird, ist Stille als Exponat erlebbar.

schinen, und bieten die dazugehörigen Hinter-

Die Besucher wandeln durch den „Dumpfgang“

grundinformationen auf Tafeln oder Computer-

› 40 Das 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.

und geräuschlose Bewegungen werden zum Programm. Gewöhnlich bringt ein kalter Windhauch die menschliche Haut zum Kribbeln und ein Rock-

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

konzert den Bauch zum Vibrieren. Doch wenn keine Brise und kein Ton mehr die Tastrezeptoren der Haut erregen, dann empﬁnden wir ein taubes Gefühl. 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 Ausstellungshäuser veranschaulichen einem breiten Publikum in Mitmach-Ausstellungen technische und natur-

› 41

wissenschaftliche Phänomene. Dr. Kerstin Haller,

der Spezialist

PANORAMA

Oskar von Miller erhob den Anspruch, Volksbildung und Unterhaltung in seinem Museumskon-

› 42 Wann 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.

zept zu verbinden. Seine Auffassung ist aus einer Unterredung mit Nobelpreisträger Wilhelm Conrad Röntgen überliefert.

EINE MISCHUNG AUS VOLKSBILDUNGSSTÄTTE UND OKTOBERFEST

› 42

„So antwortete von Miller auf dessen Frage: Glauben Sie, ein Museum ist der richtige Rahmen für die Zurschaustellung meiner Apparatur? – Doch natürlich, das Deutsche Museum ist eine Mischung

PORTRÄT Der amerikanische Physiker und Highschool-Lehrer Frank Oppenheimer demonstrierte seinen Schülern physikalische Gesetze am liebsten auf Schrottplätzen. Überzeugt von dieser Methode entwarf er Pläne für ein „hands on“Museum. Sein Ziel: Wissen spielerisch vermitteln.

terminals an. In interaktiven Ausstellungen muss

aus einer Volksbildungsstätte und dem Oktober-

der Besucher mit den Exponaten spielen, um die

fest“, erzählt Dr. Annette Noschka-Roos, Leiterin

Phänomene auszulösen. Dies trägt den Diskus-

der Hauptabteilung Bildung des Deutschen Muse-

sionen um Lerntheorien der letzten Jahrzehnte

ums. Interaktion und so genannte Knopfdruck-

Rechnung. Erkenntnisse der Pädagogik, aber auch

Exponate sind seit der Gründung ein fester Be-

der Neuropsychologie diagnostizieren die selbst

standteil des Konzepts. Das Museum verfügt über

gesteuerte Handlung als Schlüssel zum Lernen.

mehr als 100.000 Objekte aus Naturwissenschaft

Schon Albert Einstein erkannte: „Lernen ist Erfah-

und Technik, wovon 2.500 interaktiv sind. Ein

rung, alles andere ist Information“.

Klassiker ist beispielsweise der Flaschenzug: Statt

Die ursprüngliche Idee, Wissenschaft mit Unterhaltung zu verknüpfen, führt bis in die Aufklärung zurück. Schon im 17. Jahrhundert forderte beispielsweise Gottfried Wilhelm Leibniz ein Wissenschaftstheater. In seiner Schrift „Theater der Natur und Kunst“ schreibt er, dass wissenschaftliche Erkenntnisse nicht mehr nur in Büchern, Figuren und Modellen erfasst, sondern inszeniert werden 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 Deutsche Museum in München. Der Gründer Oskar von Miller entwickelte gemeinsam mit dem Pädagogen und Verfechter des eigentätigen Lernens im Schulunterricht, Georg Michel Kerschensteiner, eine Ausstellung mit interaktiven Exponaten.

der Spezialist

abstrakter Bilder und Erläuterungen können die

› 43 Besucher schlicht selbst testen, wie viel Kraft es

gung der Besucher den Tornado von seinem Kurs

braucht, um den eigenen Körper anzuheben.

ablenkt. In Bremen orientierten sich Initiatoren des

WASSERDAMPFTORNADO MIT WIRBELEFFEKT HAUTNAH ERLEBEN UND VERSTEHEN

Universums an einer „Tür zur Wissenschaft“. Das als riesiges Oval geformte, mit Metallschindeln verkleidete Gebäude soll Neugier wecken und

Das erste Ausstellungshaus, das explizit den

die Besucher für verschiedene Deutungen sensi-

Namen „Science Center“ trug, ist das 1969 von

bilisieren. Im Inneren unterteilt sich die Ausstel-

Frank Oppenheimer gegründete Exploratorium

lung in die drei Themenkomplexe „Expedition:

in San Francisco. Auch in deutschen Science Cen-

Mensch, Erde, Kosmos“. Der Bereich „Kosmos“ ist

tern sind zum Teil Exponate zu sehen, die aus den

dunkel gehalten und von unzähligen sternen-

Werkstätten San Franciscos stammen. Beispiels-

ähnlichen Glühlampen erleuchtet, die Exponate

weise eine zylinderförmige Kammer, in der ein

sind in einem stilisierten Himmelszelt angeord-

Wasserdampftornado durch einen Saugmechanis-

net. „In unserem Haus spielt die Einbindung der

mus an der Kammerdecke und zwei Gebläse an

Phänomene in eine Geschichte eine große Rolle.

den Wänden entsteht. In der begehbaren Kammer

Durch die künstlerische Inszenierung sieht der

ist zu spüren, dass der Wirbeleffekt durch seitliche

Besucher im Kleinen wie im Großen den Bezug

Winde entsteht und der Luftsog durch die Bewe-

zur wirklichen Welt“, so Dr. Haller. Da Lernen ein

› 43 Die 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.

der Spezialist

PANORAMA

› 44 individueller Prozess ist, gibt es beispielsweise für

bietet weitere Experimente zu den Themen Luft,

das Phänomen Schall verschiedenste Exponate,

Wind und Wetter sowie der Schwerkraft und Ener-

die jeweils ein anderes Sinnensorgan des Men-

gie. Im Herbst folgte das „SchauBox“-Gebäude –

schen reizen. Nicht zuletzt sind Faktoren wie Spaß

ein Anbau, in dem zukünftig wechselnde Sonder-

und Emotionen für die menschliche Lernmotiva-

ausstellungen und Wissenschaftsdiskurse ange-

tion ganz entscheidend. Vor einem Seismogra-

boten werden.

phen springend und hüpfend, können die Besu-

Auch in Wolfsburg gibt es seit Ende 2005 mit

cher selbst die Stärke ihres selbst produzierten

dem „Phaeno“ ein Science Center. „Wie schon der

Bebens prüfen. Wie intensiv Erdstöße bei einem

Name andeutet, steht hier die Faszination der

echten Erdbeben sein können, erleben sie in der

Phänomene im Vordergrund“, erklärt Dr. Wolf-

Erdbebenkammer, die auf Knopfdruck mit Stärke

gang Guthardt, Direktor des Phaeno. Schon der

sieben ruckelt.

mit mehreren Architekturpreisen ausgezeichnete Bau soll die Besucher auf Forschen und Erkunden

400.000 BESUCHER KOMMEN JÄHRLICH INS UNIVERSUM

einstellen. Denn sowohl von außen als auch innen ist das Phaeno aus einem Guss gestaltet: wie eine abstrakte Landschaft mit Höhlen, Kratern, Hügeln

Das Universum verzeichnet auch sieben Jahre

und Tälern. „Alles ﬂießt“ ist ein Leitgedanke. Die

nach der Eröffnung noch etwa 400.000 Besucher

räumliche Trennung der Ausstellungsthemen

jährlich. Es wurde im Sommer 2007 um den „Ent-

wurde bewusst vermieden. „Der Besucher soll

decker Park“, ein Freiluftareal mit Exponaten zum

ungeleitet den Phänomenen nachspüren, die ihn

Thema Bewegung von Wind und Wasser, erweitert.

wirklich reizen“, so Guthardt.

Auf dem Außengelände steht ein in sich gedreh-

Die Ausstellungsstücke im Phaeno sind nicht

ter 27 Meter hoher Turm. Dieser „Turm der Lüfte“

alle interaktiv. Beispielsweise zeigen Kunstexpo-

der Spezialist

› 44 Im „Phaeno“ gibt es didaktisch aufbereitete Informationen 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.

PANORAMA

nate wie die „Strato Flora“ kein naturwissenschaftliches Phänomen an sich. Wohl aber beruht die aus der Bewegung von mehrfarbigen Lichtröhren kreierte Blume auf den naturwissenschaftlichen

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

Eigenschaften des Stroboskops und Farbreaktionen von Gasen. „Durch verändernde Farbintensitäten und Leuchtphasen soll die „Strato Flora“ an den Lebenszyklus einer Blume erinnern und auch weniger technikbegeisterte Menschen faszinieren“, so Christof Börner, Leiter der Experimentierfelder. „Der Umgang mit interaktiven Exponaten bedeutet viele Glücksmomente, wenn der Besucher den Dreh raus hat, aber gelegentlich auch die Möglichkeit, zu scheitern“, erklärt Dr. Guthardt. Doch die Exponate sind so gebaut, dass das Phä-

› 46

nomen auch ohne Vorkenntnisse erkennbar ist. Geschultes Personal steht den Besuchern beim Experimentieren zur Seite und erklärt Zusammenhänge oder Parallelen zu weiteren Themen. Einen Trend zu informellen Lernformen sieht

sich Science Center in Deutschland erst nach und

Dr. Wolfgang Guthardt erst langsam aufkeimen:

nach durch. Es bleibt abzuwarten, wie sich der

„Im Vergleich zu den Vereinigten Staaten setzen

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 kooperieren ferner mit Schulen oder Universitäten und zeigen Sonderausstellungen, Vorträge und Theatervorführungen über Neuigkeiten aus den Forschungslaboren der Wissenschaftler. Aber auch die klassischen Museen setzen heute mit interaktiven Computerterminals oder audiovisuellen Angeboten auf die Erlebnisorientierung der Besu-

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

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 lebenslanges Lernen so attraktiver werden“, vermutet

› 45

Bernd Becker, Leiter des Bereichs Bildung vom Bremer Universum.

der Spezialist

PANORAMA

Offroad-Expedition durch 34 Länder Eurasiens 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. TEXT › Anja Naumann

Die Ausrüstung wird bereits auf Vollständigkeit geprüft, die

Etappen zählt den Anmeldungen

Reservetanks befüllt und der Luftdruck der Reifen gemessen. In

zufolge die Route von Ulan-Bator

wenigen Wochen werden Abenteuerlustige in sechs Offroad-

nach Peking. Die Stadt wird recht-

Spezialfahrzeugen von Bremen starten, um für 20 Monate auf

zeitig zu den Olympischen Spielen

der Expeditionstour Xworld ferne Länder und fremde Kultu-

2008 erreicht.

ren des eurasischen Kontinents zu erkunden. Auf ihrem Weg

Was die Technik der Land Cruiser

durchqueren die Land Cruiser 34 Länder in 43 Etappen. Darun-

betrifft, muss sie den extremen Be-

ter legendäre Stätten und faszinierende Landschaften wie das

dingungen von Wüste, Dschungel

sagenumwobene Tibet, die Weiten Sibiriens oder das Hochge-

und Hochgebirgsmassiv auf einer

birge von Kirgistan.

Gesamtdistanz von 150.000 Kilometern gerecht werden. Das entspricht

EIN PRIVATER TRAUM WIRD NACH ZWEIJÄHRIGER PLANUNGSPHASE ZUM ÖFFENTLICHEN GROSSEVENT

knapp vier Erdumrundungen. Für diese Extrembelastung wurden die Fahrzeuge extra technisch modiﬁ-

Veranstalter der Expedition ist der international operierende

ziert. „Insbesondere die steinigen

Hydraulikdienstleister Hansa-Flex. Das Unternehmen will mit

Passagen durch das nepalesische

der Xworld in Zeiten globaler Vernetzung seinen Beitrag zur

Hochplateau sind sehr materialer-

Völkerverständigung leisten. Mit diesem besonderen Kultur-

müdend“, weiß Thomas Armerding.

austausch werden Menschen aus verschiedenen Ländern die

Das Fahrwerk wurde daher etwa

schönsten Ziele Europas und Asiens in einem gemeinsamen

zehn Zentimeter höher gelegt und

Abenteuer erleben. Was als privater Traum von Geschäftsfüh-

mit einem kompletten Unterfahr-

rer Thomas Armerding seinen Ursprung hatte, entwickelte sich

schutz ausgerüstet. Auch ein speziel-

in einer zweijährigen Planungsphase zu einem öffentlichen

ler Wasserschnorchel darf nicht feh-

Großevent. „Ich wollte schon immer eine Offroad-Tour durch

len. Dieser ist mit dem Luftﬁlter des

Tibet und Nepal unternehmen“, erzählt Thomas Armerding.

Motors verbunden und verhindert,

„Seitdem wir große Zuwachsraten in Asien und Osteuropa ver-

dass der Motor bei Wasserdurch-

zeichnen, war es an der Zeit, die Menschen und die Kultur vor

fahrten in Laos Schaden nimmt.

Ort einmal näher kennen zu lernen.“ So führt die Route über

Nach 600 Tagen wird die outdoor-

Istanbul, Peking, Shanghai und zurück von Indonesien über

erprobte Fahrzeugkarawane am

China durch die Weiten Sibiriens bis ans Nordkap Europas, vor-

31. Oktober 2009 schließlich wieder

bei an vielen Hansa-Flex Niederlassungen. Zu den beliebtesten

in Bremen eintreffen.

der Spezialist

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

TERMINE

termine

Februar bis Mai 2008

AUSGABE 10 || Februar 2008

Messen und veranstaltungen 26. – 28. Febr.

2008

EMBEDDED WORLD Ob im Automobil, in der Datentechnik und Telekommunikation, Industrieund 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

›04.– 09. März

04. – 09. März.

2008

CEBIT 2008 Als weltweit größte Messe für die ITK-Branche ist die CeBIT der bedeutendste

Besuchen Sie uns auf der CeBIT in Halle 4, Stand D67.

globale Marktplatz und Wegweiser für die digitale Zukunft. 6.153 Aussteller aus 79 Ländern und rund 480.000 Besucher, davon alleine 385.000 Fachbesucher, konnte die CeBIT 2007 verzeichnen. Rund 8.000 Journalisten aus aller Welt berichteten über alles, was die digitale Welt bewegt. www.cebit.de 21. – 25. April

2008

HANNOVER MESSE – ROBOCUP GERMAN OPEN Die Hannover Messe ist seit 60 Jahren der führende Marktplatz für wegweisende 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

› 21. – 25. april Auf der Hannover Messe ist Brunel in Halle 26 im Job & Career Market sowie in Halle 25 beim diesjährigen RoboCup vertreten.

Meilensteine 05. Februar

1933

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.

19. Februar

1986

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

31. Mai

1879

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

der Spezialist

INGENIEURE. ARBEITEN BEI BRUNEL

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›› WIR SEHEN DIE WELT MIT ANDEREN AUGEN

AUSGABE 10 || Februar 2008

REDAKTIONSANSCHRIFT Brunel GmbH, Redaktion „Der Spezialist“ Airport City, Hermann-Köhl-Str. 1a, 28199 Bremen redaktion@der-spezialist.de www.der-spezialist.de Telefon 0421-1 69 41-0

HERAUSGEBER Brunel GmbH

VERANTWORTLICHER REDAKTEUR (V. I. S. D. P.) Carsten Siebeneich, General Manager Brunel GmbH

REDAKTION DIALOG Public Relations, Bremen GfG / Gruppe für Gestaltung GmbH, Bremen

GESTALTUNG GfG / Gruppe für Gestaltung GmbH, Bremen

FOTOGRAFIE (COPYRIGHTS) 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 Deutschland Ltd & Co KG (S. 25), BMW AG (13, 14), Brunel Car Synergies (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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von Bremen nach Istanbul vom 8. bis 21. März 2008 teilnehmen (An- und Abreise inklusive). Einsendeschluss ist der 21. Februar 2008.

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