Innovation 2010

Innovation Innovation Megalink | Technica

August 2010

Die Bedürfnisse des Marktes antizipieren Dodo-Portfolios vermeiden, um nicht ebenfalls auszusterben «Innovation ist ohne Querdenken nicht möglich»

PERSPECTO - Monitore und Panels Perfekte Integration ins WAGO-I/O-SYSTEM

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PERSPECTO ist eine komplette HMI-(Human Maschine Interface)-Gerätefamilie: vom direkt anschließbaren TouchMonitor über ein Web-Panel bis hin zum programmierbaren Control-Panel. Sie erleichtern das Bedienen und Beobachten von Prozessdaten an Maschinen und Anlagen.

Passend dazu bietet WAGO auch eine neue Entwicklungsumgebung für das WAGO-I/O-SYSTEM unter dem Namen Automation Cockpit an. Das Software-Paket zur Erstellung von Visualisierungs- und Steuerungsapplikationen unterstützt alle WAGO-Produkte: von den verschiedenen Automatisierungssystemen (IPCs, Controller u. Koppler) bis zu den HMI-Geräten aus der Perspecto-Familie.

www.wago.com

Editorial

Zäune niederreissen I

nnovation heisst, die Bedürfnisse des Marktes zu antizipieren», diese Definition der I­nnovation machte Jasmin Staiblin, Vorsitzende der Geschäftsleitung ABB Schweiz, anlässlich der Einweihung der neuen Leistungshalbleiter-Produktionsanlagen in Lenzburg. Oder anders gesagt, im Gegensatz zum Erfinder, bei dem die «Neuschöpfung» an sich an erster Stelle steht, geht der Innovator vom künftigen Marktbedürfnis aus und sucht dafür technische Lösungen, die durchaus schon lange bekannt sein können. Der Rollkoffer kam erst ein paar Tausend Jahre nach der Erfindung des Rads auf den Markt – als Innovation für die steigenden Mobilitätsbedürfnisse der modernen «Globalisierten».

Eine unabdingbare Voraussetzung für das Antizipieren künftiger Marktbedürfnisse ist zweifellos der interdisziplinäre Ansatz. Disziplin übergreifendes Denken setzt jedoch voraus, dass man bereit ist, über den Zaun des eigenen Fachgärtchens hinauszuschauen. Zäune werden zwar als Schutz gegen Gefahren von aussen errichtet. Weit effektiver schützen sie aber oft den freiwillig Eingezäunten vor dem «Ausbruch» zu neuen Horizonten. Volkswirtschaften, respektive Branchen, die in freien Märkten operieren dürfen oder müssen, sind auf die Dauer stets innovativer und damit wettbewerbsfähiger als Branchen, die durch zolltechnische Zäune geschützt sind.

Auch «geistige Zäune» bilden im modernen Industrieumfeld viel mehr Hindernis als Schutz.

Hindernisse auf dem Weg zu innovativen, das heisst ungewohnten, weil aus anderen Disziplinen mitgeprägten Lösungen. Zu empfehlen wäre deshalb, die bestehenden FachdisziplinenZäune durch ein geistiges «Cassis-de-Dijon-Prinzip» zu ersetzen: Was andere bereits erfolgreich gelöst haben, sollte man tunlichst nicht nochmals selbst erfinden wollen.

Ein beliebtes Tummelfeld der jungen Talente aller Ingenieurwissenschaften ist heute der autonome Roboter in seinen unterschiedlichsten Ausprägungen. Der Roboter als Fussballspieler, als objektsammelnder Labyrinth-Bezwinger oder als autonom seinen «Fahrbefehl» ausführendes Fahrzeug – stets geht es darum, Fachgebiete wie Sensorik, Antriebstechnik, Fluidik, Steuerungstechnik, Informatik, Maschinenbau oder Materialwissenschaften möglichst geschickt zu kombinieren.

Die gemeinsame Herausforderung für die «Künstliche Intelligenz-Gemeinde» war vor Jahren das Schachspiel. Seit der Schachcomputer «erfunden» ist, gilt der Robocup, das heisst die Fussballmeisterschaft für Roboter, auch als klassische KI-Herausforderung. Dies aber mit dem wesentlichen Unterschied, dass mit Software allein kein Robocup zu gewinnen ist. Interdisziplinäre Zusammenarbeit ist hier gefragt und damit auch die Fähigkeit, mit Fachleuten aus anderen Disziplinen arbeiten und kommunizieren zu können. Wer dies kann, wird von vornherein dafür prädestiniert sein, die Lösungen für die Energie- und Umweltprobleme von morgen zu erarbeiten. Deshalb: nieder mit den Zäunen!

Martin Gysi, Chefredaktor martin.gysi@technica-online.ch

Innovation

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Inhaltsverzeichnis

Themen

Die Bedürfnisse des Marktes antizipieren

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Nachrichten

Die zwei in ihren Sparten mächtigsten Frauen der Schweiz, Bundesrätin Doris Leuthard und ABB-Schweiz-Chefin Jasmin Staiblin, attestieren der Schweiz eine intakte Innovationsfähigkeit.

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Eine halbe Million für innovative Jungunternehmer

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«Beide Studienangebote haben eine gute Resonanz im Markt»

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Mit «catschadura» auf Siegerkurs

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Roboter schleppt Kisten und serviert Tee

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«Neugier steht am Anfang jeder Innovation» 33

«Innovation ist ohne Querdenken nicht möglich» 12

ETH-Professor Dr. Lino Guzzella über Innovationen, Kultur, die Attraktivität des Maschinenbaus und das grosse Potenzial des Energiesparens.

Dodo-Portfolios vermeiden

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Rapid Prototyping erobert die Chirurgie

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Automatisches Parksystem der Zukunft spart 75 Prozent Platz

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Wissen ist gut, genauer wissen ist besser

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Effizientes Licht- und Schattenspiel

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Wenn Bruchteile von Mikrometern zählen

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Energie, Druckluft und Geld sparen

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Steuerung mit Köpfchen

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Berühren und Sägen

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Highlights

Dodos, Säbelzahntiger, Mammuts und Dinosaurier haben ein gemeinsames Problem: Sie sind ausgestorben. Clevere Geschäftsführer können ihren Firmen diese Schicksale ersparen.

Mehr Ordnung, weniger Kosten

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«Fiber to the home» bringt auch Energie

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Stromversorgung per Netzwerk

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Saubere Druckluft wirtschaftlich erzeugt

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Control Panel und Panel-PCs in Edelstahl

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Raus aus dem Schrank

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Abläufe und Bewegungen werden eins

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Ein Netzwerk, alle Möglichkeiten

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Einfach messen

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Kundenapplikationen im Fokus

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Einstieg in die neue Freiheit

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Zum Titelbild

Innovation August 2010

Objektorientiert und effizient programmieren

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Mensch als Reparaturwerkstätte

D e Bedür nisse des Marktes ant z pieren Dodo-Por fo ios vermeiden um n cht eben al s au zusterben «Innova ion i t ohne Querdenken n cht mög ich»

Maschinen müssen flexibel an spezifische Einsatzfälle anpassbar, aufgrund des Kostendruckes immer schneller programmierbar und zugleich einfacher zu bedienen sein. Daher kommt dem effizienten Entwurf und der Qualität der Software im

Maschinen- und Anlagenbau eine wachsende Bedeutung zu. Die Verwendung eines modernen Komplett-Werkzeuges wie das All-in-One-Tool Lasal von Sigmatek bietet enormes Einsparpotenzial.

Lesen Sie dazu den Beitrag ab Seite 50.

Innovation

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Die zwei mächtigsten Frauen der Schweiz sprachen zum Thema Innovation

Die Bedürfnisse des Marktes antizipieren Die zwei in ihren Sparten mächtigsten Frauen der Schweiz beehrten die Einweihung der neuen Halbleiterproduktion bei ABB Semiconductors in Lenzburg. Und beide, Bundespräsidentin Doris Leuthard wie auch Jasmin Staiblin, Vorsitzende der Geschäftsleitung ABB Schweiz, beschäftigten sich bei ihren Ansprachen mit dem Thema Innova­ tion. Durchaus ein naheliegendes Thema in dieser High-Tech-Produk­tionsstätte.

Jasmin Staiblin, Vorsitzende der Geschäftsleitung ABB Schweiz, (links) und Bundespräsidentin Doris Leuthard weihen gemeinsam die neue Leistungshalbleiterproduktion in Lenzburg ein.

Infos ABB Schweiz AG Stromnetzsysteme Semiconductors 5600 Lenzburg Tel. 058 586 10 00 www.abb.ch/semiconductors

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Innovation

«

Innovation heisst, die Bedürfnisse des Marktes zu antizipieren», diese Erkenntnis zeigt sich am Beispiel der eingeweihten Halbleiterfertigung klar. Die im erweiterten Reinraum-Produktionsgebäude in Lenzburg produzierten Hochleistungshalbleiter einer neuen Gene-

ration mit erheblich gesteigerten Leistungsdaten sind unverzichtbare Bauelemente für die Realisierung der Energiekonzepte von morgen. Sie bilden die Kerntechnologie für die Entwicklung intelligenter Stromnetze (Smart Grids) wie auch für den Langdistanz-Energietransport mittels HochspannungGleichstrom-Übertragung, welche die Anbindung von Offshore-Windparks oder Wüsten-Solarparks an die Verbraucherzentren erst möglich macht.

«Leistungshalbleiter stehen für Innovation», bestätigte Jasmin Staiblin «Ob es sich um die Nutzung und Anbindung erneuerbarer Energien, die Übertragung von elektrischer Energie über Tausende von Kilometern um neue Konzepte der Elektromobilität oder um innovative Zugskompositionen handelt: Das Herzstück sind Leistungshalbleiter von ABB.» Jasmin Staiblin zeigte sich an der stimmungsvollen Einweihungsfeier vor hochkarätigen Vertretern der Schweizer Wirtschafts- und Politprominenz sichtlich stolz über die in Rekordzeit realisierte Hightech-Produktionsstätte: «Da lacht das Herz ei-

Innovationsmanagement

Mehr Produktionskapazität in Lenzburg ABB hat 150 Millionen Franken in die Erweiterung der Produk-tionskapazität in Lenzburg investiert und baut damit die Marktposition als führender Hersteller von Hochleistungshalb­leitern weiter aus.

Die neue Infrastruktur in Lenzburg ermöglicht die Einführung einer neuen Generation von Hochleistungshalbleitern mit erheblich gesteigerter Leistungsfähigkeit.

Es können neue Anwendungs­gebiete in der Energieübertragung und der Nutzung erneuerbarer Energien erschlossen und die Effizienz der Elektrizitätsausnutzung massiv erhöht werden. Egal, ob es eine über 2000 Kilo­meter lange Hoch­ spannungsverbindung in China ist oder die Nordsee, wo derzeit einer der grössten Offshore-Windparks entsteht: Leistungshalbleiter sind eine Kerntechnologie bei der Entwicklung intelli-

ner Ingenieurin und Physikerin!» Sie wies aber auch darauf hin, dass der Standortentscheid des Weltkonzerns für Lenzburg ­alles andere als selbstverständlich war. Mitentscheidend war letztendlich die Möglichkeit, lokale Stärken optimal zu nutzen. Dazu gehören neben der Erfahrung in der Leistungshalbleiterproduktion – diese geht in Lenzburg bis ins Jahr 1979 zurück – die Innovationsfreudigkeit und das Qualitätsbewusstsein, das in diesem Dreieck mit dem ABB-Konzernforschungszentrum Dättwil, der Halbleiter-Produktion in Lenzburg und der Fabrikation leistungselektronischer Produkte und Systeme in Turgi Tradition hat. Dieser weltweit führende Cluster mit insgesamt rund 1500 hoch qualifizierten Mitarbeitenden bietet gleichzeitig auch die «Brutstädte» für die gemeinsame Ausbildung und Förderung der notwendigen Talente für die nächsten Schritte der Innovation. Denn für Jasmin Staiblin ist es klar, dass man sich auf dem Bestehenden weder ausruhen kann, noch darf: «Mit Blick auf den Klimawandel und die Endlichkeit der Ressourcen braucht es Pioniergeist. Und Pio-

niergeist heisst für mich in diesem Zusammenhang auch, die Mitarbeiter für innovative Ideen zu begeistern, auch wenn diese zuerst als ‹spinnert› bezeichnet werden».

Ein Land mit intakter Innovationsfähigkeit Auch Bundespräsidentin Doris Leuthard wies in ihrer Einweihungs-

genter Stromnetze (Smart Grids).

Der Ausbau wird die Produktionskapazität am Standort Lenzburg deutlich erhöhen und mithelfen, die anhaltende Nachfrage zu bewältigen sowie Qualität und Liefertreue zu sichern. Die neuen Gebäude wurden auf dem heutigen Areal der ABB Semicon­ductors realisiert und stehen neben den bereits beste­henden Pro­ duktionsgebäuden. Damit können Syner­ gien im Bereich Reinraumtechnik, Infrastruktur und Forschung optimal genutzt werden.

ABB kann seine Halbleiter-Fertigungskapa­zität im Vollausbau mehr als verdoppeln. Der Mitarbeiterbestand bei ABB Semiconduc­tors in Lenzburg beträgt zurzeit rund 500 Personen und kann sich mit einem Vollausbau um weitere 200 Personen erhöhen.

ansprache klar auf den Zusammenhang zwischen Ausbildung, Forschung, Innovationskraft und wirtschaftlichem Erfolg hin. «Wir haben nach wie vor die höchste Patentdichte und die meisten Nobelpreisträger pro Kopf der Bevölkerung. Eines der zentralen Erfolgselemente des Standorts Schweiz war stets die enge Zusam-

Jasmin Staiblin und Doris Leuthard haben sich auch zum Thema Innovation viel zu sagen.

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Innovationsmanagement

Blick in die Reinraum-Leistungshalbleiterproduktion in Lenzburg.

menarbeit zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Innovationsleistungen sind heute und in Zukunft der Motor für die Bewältigung der technologischen Herausforderungen aber auch für die Gestaltung des Werkplatzes Schweiz mit möglichst vielen Arbeitsplätzen. Aber obschon die Schweiz bezüglich Innovationsfähigkeit weltweit zu den besten Standorten gehört, sind wir gehalten, unser System permanent zu optimieren. Einerseits haben wir im Vergleich zu anderen Staaten Nachholbedarf bezüglich Wissenstransfer von der Wissenschaft zur Wirtschaft. Und der zweite Bereich ist die Finanzierung von Innovationen. Die Banken sind bekanntlich nicht unbedingt risikobereit. Es gilt, dafür zu sorgen, dass für Leute mit innovativen Ideen mehr Venture Capital zur Verfügung steht, das ihnen ermöglicht, eine Startphase von vielleicht vier, fünf, sechs Jahren zu überstehen. Aus privaten Mitteln ist dies in der Regel kaum möglich.»

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Innovation

Grosser Unternehmergeist bei jungen Forschern Die öffentliche Hand habe ihre Aufgabe vor allem in den Bereichen Aus- und Weiterbildung sowie Forschung, so Leuthard. «Die Privatwirtschaft und die öffentliche Hand investierten im letzten Jahr 2,9 Prozent des Bruttoinlandprodukts in Forschung und Entwicklung. Im Vergleich dazu: Die EU hat sich wieder einmal das Ziel gesetzt, bis 2020 bei 3 Prozent anzulangen. Wir haben diesbezüglich im Moment also noch die Nase vorn, aber es ist wichtig, dass wir als ressourcenarmes Land auch in diesen wirtschaftlich schwierigen Zeiten diesen Bereich nicht mit dem Rotstift pflegen. Die Schweizer Forschung braucht die nötigen Investitionen und sie braucht die Kooperation mit der privaten Wirtschaft wie der ABB. Nur wenn die Entwicklungshorizonte zwischen Forschung und Wirtschaft eng ­koordiniert sind und nur, wenn unsere Universitäten wis-

sen, welches die Bedürfnisse auf dem Markt sind, können wir mittelund langfristig Arbeitsplätze schaffen und den Standort Schweiz stärken. Aus diesem Grund wurden im letzten Jahr die KTI-Gelder des Bundes zugunsten der angewandten Forschung gezielt erhöht. Ich bin überzeugt, dass dies eine richtige und wichtige Investition war. Wir haben denn auch im letzten Jahr bei beiden Technischen Hochschulen eine Rekordzahl von Spin-offs und Start-ups verzeichnen können. Der Unternehmer-Spirit bei den jungen Forschern ist vorhanden und es wäre fatal, wenn wir die Mittel aufgrund der Wirtschaftskrise massiv kürzen müssten.

Ich danke der ABB dafür, dass sie an die Zukunft dieses Standorts glaubt. Der Einsatz effizienter, sogenannter «grüner» Technologien führt nicht nur zu einer Senkung von Energiekosten, sondern bietet auch grosse Chancen, bei den erneuerbaren Energien, beim öffentlichen Verkehr oder bei der Energieübertragung mit zukunftsträchtigen Technologien Lösungen anbieten zu können. Die Schweiz hat gute Voraussetzungen, um bei diesen ‹CleanTec›-Bereichen auch international eine wichtige Rolle zu spielen. Eine Studie hat ergeben, dass sich das entsprechende Marktvo­ lumen bis ins Jahr 2020 global auf 2215 Milliarden Euro entwickeln und damit mehr als verdoppeln wird.

Dank ihrer Innovationsfähigkeit hat die Schweiz Antworten auf die Herausforderungen der Zukunft, ABB ist mit seinen Hightech-Produkten ein Beispiel dafür. » [mg]

Nachrichten

Kohlenstoff ermöglicht superschnelle Computer Forscher des IBM Thomas J. Watson Forschungszentrums und der Technischen Universität Wien haben Fotodetektoren aus dem atomdünnen Kohlenstoff-Material Graphen gefertigt. Dieses optoelektronische Bauelement ist ein Schritt auf dem Weg zu superschnellen Computersystemen. «Um das Potenzial der schnellen Elektronik voll ausnützen zu können ist es nötig, Optoelektronik mit gewöhnlicher Elektronik auf einem Chip zu kombinieren», erklärt der Elektrotechniker Thomas Müller vom Institut für Photonik der TU Wien. Die Integration von Graphen-basierter Optoelektronik mit Graphen-Logikschaltkreisen werde viel einfacher sein, als es bei der Silizium-Technologie der Fall ist.

Fotodetektoren sind Bauelemente, die für eine schnelle Datenübertragung genutztes Licht in elektrische

Signale für die Verarbeitung in Computern umwandeln. Die ersten Graphen-Fotodetektoren schaffen dabei bereits zehn Gigabit pro Sekunde, was den schnellsten aktuellen Ethernet-Verbindungen entspricht. Doch das ist nur ein erster Schritt. «Optimalerweise würde man den Graphen-Fotodetektor über Graphen-basierte Elektronik ansprechen», sagt Müller. Er verweist darauf, dass IBM Anfang Februar dieses Jahres bereits einen Graphen-Transistor mit einer Taktfrequenz von 100 Gigahertz gezeigt hat und Graphen-Elektronik im Bereich von einem Terahertz in Reichweite scheint.

Terabit-Datenraten denkbar Für die Übertragung in Systemen wiederum versprechen Graphen-Fotodetektoren einen vergleichbaren Sprung. «Da Graphen bei gleicher

Grösse mehr Licht absorbiert als andere Materialien, lassen sich damit auch kleinere – und damit schnellere – Bauelemente herstellen», erläutert der TU-Elektrotechniker. Untersuchungen der Forscher zufolge könnten Graphen-Fotodetektoren in Zukunft noch hundertmal höhere Datenraten ermöglichen. Das würde theoretisch ein Terabit pro Sekunde bedeuten – eine Datenrate, die im heutigen Internet nur in massiven Unterseekabeln erreicht wird.

Allerdings betont Müller, dass es sich dabei zunächst um ein theoretisches Leistungspotenzial handelt.

Ob derart schnelle Systeme wirklich realisiert werden können oder praktische physikalische Einschränkungen die Geschwindigkeit Gaphenbasierter Systeme geringer halten werden, bleibt vorerst abzuwarten. www.tuwien.ac.at

Die Oberflächenstrukturen dieser Folie sind nur wenige Mikrometer gross. (Fraunhofer IPT)

Lichterwelt im Mikrokosmos Fernsehbildschirme werden immer flacher – manche sind schon fast so dünn wie ein Blatt Papier. Ihre Grösse nimmt beeindruckende Dimensionen an, sehr zur Freude von Heimkino-Fans. Auch Handys und Laptops haben immer hellere und brillantere Displays. Zu verdanken sind all diese Entwicklungen kleinen Leuchtdioden – LEDs – die als

Hintergrundbeleuchtung in einer Vielzahl von Geräten strahlen.

Doch die LED hat einen Nachteil: Sie ist eine Punktlichtquelle. Displays aber sind flächig. Wie also wird das Licht einer LED gleichmässig auf einer möglichst grossen Fläche ohne viel Energieverlust verteilt? Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in

Aachen entsteht derzeit eine einzigartige Maschine. Sie wird bald Lichtleitfolien herstellen, die dieses Problem lösen und das Licht flächig verteilen. Das Besondere daran: Die Folien haben Oberflächenstrukturen im einstelligen Mikrometerbereich und eine Grösse von bis zu zwei mal ein Meter. Diese lassen sich kostengünstig und energieeffizient in der Massenreproduktion herstellen.

Dazu haben die Forscher vom IPT eine Prozesskette entwickelt, mit der sie grossflächige Folien mit den nötigen Mikrostrukturen versehen können. «Das ist ein ultrapräzises Verfahren», sagt Dr. Christian Wenzel, Oberingenieur am IPT. Zielgenau muss die Maschine kleinste Strukturen von wenigen Mikrometern Grösse in periodischer Abfolge auf die Oberfläche bringen.

«Um den Stempel herzustellen, nutzen wir spezielle Diamantwerkzeuge», erklärt Wenzel. Der Stempel besteht aus einer hauchdünnen Nickelfolie und ist selbst auch winzig: Seine Fläche beträgt höchstens zwei mal zwei Millimeter. Wie ein Nadeldrucker muss er nun, gelenkt von der Ultrapräzisionsma-

Rittal – Das System.

SCHALTSCHRANK-SYSTEME

STROMVERTEILUNG

ELECTRONIC

Nachrichten

schine, eine zwei mal einen Meter große Oberfläche bearbeiten. «Innerhalb weniger Tage haben wir so die Oberfläche durchstrukturiert.

Mit bisherigen Verfahren hätte das Wochen und Monate gedauert», sagt Wenzel. Das vorläufige Produkt ist der Master, eine transparente und optisch leitfähige Kunststoffplatte.

Eine ganze Palette an Systemen Um festzustellen, ob der mikrostrukturierte Master die gewünschten Eigenschaften hat, muss er zunächst anhand einiger Parameter geprüft werden. «Diese Aufgabe

erledigt ebenfalls die Maschine», sagt Wenzel. Sind etwa 80 Prozent der Oberfläche durchstrukturiert, testet die Maschine die Eigenschaften der Folie. Entsprechen sie nicht den Wünschen des Optikdesigns, kann die Maschine noch während des Prägeprozesses die nötigen Korrekturen vornehmen. «Wir optimieren das Bauteil also noch in der Maschine», betont Wenzel die Vorzüge. Erst wenn die Kunststoffoberfläche die gewünschten Lichtleitfähigkeiten hat, tauchen die Ingenieure den Master in ein Nickel-Bad und galvanisieren ihn. Der so entstandene

Nickel-Shim kann dann in die Massenreplikation gehen.

«Mit unserer Ultrapräzisionsmaschine sind wir in der Lage, eine ganze Palette von Systemen mit Hintergrundbeleuchtung herzustellen», sagt Wenzel. Ganz gleich, ob für Displays, Beleuchtung in der Architektur oder Innenbeleuchtung im Auto: Fast jedes Optikdesign können die IPT-Forscher dank der Maschine umsetzen und an die Maschinentechnik anpassen – zuverlässig und vor allem effizient, also massentauglich. www.ipt.fraunhofer.de

WAGO-Technologie sticht in See Raphaël Domjan ist Ambulanzfahrer und Bergführer. Nun will der Abenteurer aus Neuchâtel aufs Meer und plant 2011 die Weltumrundung mit einem solarbetriebenen Katamaran.

Das Boot «Planet Solar» liegt bereits im Wasser der Nordsee. Das gesamte Oberdeck der 31 Meter langen Jacht ist auf einer Fläche von 500 m2 mit Solarzellen bedeckt, was einer Grösse von zwei Tennisplätzen entspricht. Damit das Boot auch in der Nacht fährt, lädt es am Tag die zwölf Tonnen schweren Batterien. Die Technolo-

gie, die das Laden der Batterien optimiert, kommt von WAGO.

«R. Domjan ist vor einigen Jahren auf uns zugekommen und hat uns

Schneller – besser – überall.

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Nachrichten

Raphaël Domjan plant 2011 die Weltumrundung mit einem solarbetriebenen Katamaran.

von seinem Traum eines solarbetriebenen Bootes erzählt», sagt Daniel Herren. Der Verkaufs- und Marketingleiter bei Wago Contact in Domdidier sowie der Mutterkonzern in Deutschland liessen sich begeistern. «Wir wissen, wovon wir sprechen, wenn man

eine neue Technologie im Markt einführen will. Als wir im Jahre 1977 begannen, die Federklemmen ­( Patent WAGO ), statt der bis anhin eingesetzten Schraubklemmen in den Markt einzuführen, mussten wir richtiggehend missionieren. Dank diesem Pionier-

geist und den zahlreichen für neue Technologien offenen Schweizer Firmen schafften wir es aber, die Federklemm­technik als Standard in der industriellen Anwendung zu etablieren. Heute begleiten uns Produkte von WAGO täglich, ohne dass wir ­diese wahrnehmen. Licht, Heizungen, Klimageräte, Energieverteilungen, Bahnen, Schifffahrt, Aufzüge, Maschinen – überall verrichten Produkte von WAGO mit Federklemmtechnik in Tausenden von Anwendungen einen störungsfreien Dienst.

«Ausgefallene Projekte wie Planet Solar braucht es, um neue Technologien umzusetzen und wahrzunehmen», ist Daniel Herren überzeugt.

So wie sich die Federklemmen und die Automationskomponenten in der Industrie durchgesetzt haben, hofft Domjan, dass sich die Solarenergie als Stromquelle im Alltag verbreitet: «Mit der Erdumrundung wollen wir zeigen, dass die Solartechnologie so robust ist, dass sie selbst die raue See im Atlantik übersteht.» www.wago.com

etueh konzentrieren wir uns auf morgen.

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Innovation

Medical / MEMS

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get the whole picture

Interview mit Maschinenbau-Professor Dr. Lino Guzzella

« Innovation ist ohne Querdenken nicht möglich » ETH-Professor Lino Guzzella über wahre Innovationen, Ermöglichungskultur, die Attraktivität des Maschinenbaus und das grosse Potenzial des Energiesparens.

Innovation : Der Begriff Innovation wird heute inflationär benutzt. Jede Neuheit wird als Innovation dargestellt. Was ist für sie eine Innovation ?

spannende Entwicklungen oder Happy Engineering sind noch keine Innovationen.

Lino Guzzella : Für eine Innova­ tion braucht es viel : zunächst ­Erfindungshöhe. Es muss etwas Neues sein, das im technischen Bereich noch nicht da gewesen ist.

Zweitens muss es nützlich sein und einen Sinn haben – nicht alle Erfin­ dungen sind sinnvoll. Und ich glau­ be das Wichtigste ist, dass es ei­ nen wirtschaftlichen Impact haben muss. Das vergessen viele. Es muss damit Geld verdient werden können. Es müssen Arbeitsplätze und Wirtschaftswachstum geschaf­ fen werden. Einfach nur technisch

Wichtige Innovationen können we­ der thematisch noch geografisch vorhergesagt werden. Die passie­ ren irgendwo. Deshalb muss man auch sehr viel in die Grundlagenfor­ schung investieren. Grundlagenfor­ schung ist übrigens keine Innova­ tion, sondern Wissenserarbeitung, obwohl manchmal auch dort der Begriff Innovation verwendet wird.

Aber entlang dieses Weges findet man ab und zu einen InnovationsEdelstein, der sich plötzlich zu ei­ nem grossen Schatz auswächst.

Der einzige Weg zu guter Innova­ tion, den ich kenne, ist hervorra­ gende Leute anziehen, eine her­ vorragende Ausbildung anbieten, den Forschern genügend finanzielle Mittel geben und ihnen Vertrauen.

Nicht im Quartalsrhythmus irgend­ welche Resultate abverlangen, son­ dern einfach mal 10 Jahre warten können. Aber wer hat heute noch diese Geduld ? Ohne diese Geduld und Langfristigkeit gibt es leider keine Innovationen.

Infos ETH Zürich Prof. Dr. Lino Guzzella Institut für Dynamische Systeme und Regelungstechnik www.ethz.ch

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Innovation

Wo passieren heute Innovationen ?

Sind gewisse Fachgebiete besonders empfänglich für Innovationen ?

Es ist wahnsinnig schwierig zu sa­ gen, in welchen Fachgebieten Inno­ vation stattfindet. Man hat Einstein ja abgeraten, Physik zu studieren, da schon alles erfunden sei. So ähnlich klingt es auch heute noch manchmal. Als ich als Professor an die ETH kam, das war 1993, disku­ tierte man, ob man den Maschinen­ bau abschaffen sollte. Er sei doch altertümlich und es gebe nichts mehr zu erforschen und es gebe doch viele bessere Gebiete. Heutzu­ tage steht der Maschinenbau nicht schlecht da. Wir sind bei Weitem das grösste Departement punkto Neuzugänger. Allein im letzten Jahr waren es 500 Studenten, die neu

Innovationsmanagement

sehr gut dran. Man sagt, dass wir nicht mehr so gut darin sind, daraus Geld zu machen. Aber wenn man die

« Es macht mir Sorgen, dass die Misstrauenskultur immer mehr wuchert » Wirtschaftssituation anschaut, kön­ nen wir nicht so schlecht sein. Es macht mir sehr viele Sorgen, dass die Misstrauenskultur immer mehr wuchert. Statt eine Ermöglichungs­ kultur zu pflegen – das ist ein Zitat von David Guggerli, Pro­fessor an der ETH – pflegt man immer mehr eine Misstrauenskultur. Man muss immer beweisen, dass man nichts Unrechtes getan hat, statt einfach mal zu sagen : komm, probiert es doch. Wenn wir diese Kultur verlie­ ren, dann verlieren wir einen von unseren grössten Konkurrenzvortei­ len. Wenn wir unseren Vorsprung in der Ermöglichungskultur gegenüber den anderen noch behalten können, dann haben wir gute Chancen.

angefangen haben. Das sind mehr als in allen anderen Ingenieur-De­ partementen zusammen. Wir haben hervorragende Forschungsgebie­ te und extreme Erfolge im Techno­ logietransfer. Die Themen, die wir behandeln wie Energie, Nahrung, Stoffe, Umwelt oder Maschinen sind hoch relevant. Es ist gefähr­ lich, wenn man Innovationen und den menschlichen Erfindungsgeist in eine Richtung zwingen will.

Weshalb soll jemand Maschinenbau studieren, wenn er auf der Bank Millionen verdienen kann ?

Was nützen Millionen, wenn man sich den ganzen Tag langweilt ? Es gibt jetzt wieder eine Welle, bei der alle über die Banker ausrufen.

Darf ich daran erinnern, dass die Schweiz als Wirtschaftsplatz ohne Banken nicht überleben kann. Ich habe lange Jahre genau das Gegen­ teil gesagt : Mehr Industrie, Tech­ nik, Handwerk und Wissenschaft.

Das war schon richtig von 1995 bis 2005. Aber nun wollen alle das Kind mit dem Bad ausschütten. Wir müs­ sen die Schweiz industrialisieren, aber wir haben keine Chance das Land auf diesem Wohlstandsniveau zu halten ohne einen vernünftigen ­Finanzplatz.

Wie sehen sie die Schweiz aufgestellt ?

Ich finde die Schweiz ist sehr gut aufgestellt. In der Grundlagenfor­ schung, der Umsetzungsforschung und der Technikforschung sind wir

Sie haben in einem Vortrag Lee Kuan Yew, den Staatsgründer von Singapur, zitiert : « Das Rezept für Europa : nur noch zwei Wochen Urlaub, härtere und längere Arbeit für den gleichen Lohn, neue Technologien und mehr Geld für Forschung und Entwicklung, um den Vorsprung zu halten. » Widerspricht sich dies nicht mit Ihren Aussagen ?

Nein, das widerspricht sich nicht, weil die Schweizer im Vergleich zum Ausland wirklich hart arbeiten.

Wenn ich im näheren und weiteren Umfeld der Schweiz unterwegs bin, sehe ich schon seltsame Auswüch­ se. Am Freitag will man in gewissen Ländern niemanden am Telefon ha­ ben. Oder die langen Reaktionszei­ ten und die grosse Bürokratie.

Ich jammere immer auf sehr ho­ hem Niveau, aber wenn ich mich beklage, dann ist es nur aus gros­ ser Sorge, dass wir den Vorteil, den

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Innovationsmanagement

wir haben, verlieren könnten. Denn die anderen sind noch viel schlech­ ter dran. Mit Indien, China und Süd­ ostasien haben sich drei Milliarden Menschen dem Konkurrenzkampf angeschlossen und die sind hung­ rig, willig und nicht dümmer als wir, nur noch nicht so gut ausgebildet.

Was wir immer noch haben, ist die­ ses selbständige Querdenken. In­ novation ist ohne Querdenken nicht möglich. Wir brauchen Leute, die den Mut haben, quer zu denken.

« Man kann ein angenehmes, sicheres und bequemes Leben führen, auch mit weniger als 10 Kilowatt pro Kopf » Wenn wir in eine Kultur hineingera­ ten, in der Querdenken verboten ist, dann sehe ich schwarz. Es gab im­ mer schon « sture Grinde », die eine Vision hatten und das einfach durch­ gesetzt haben. Die brauchen wir.

Sie forschen an sparsameren Motoren. In welchen Bereichen kann man wie Energie sparen ?

Die Menschheit steht vor wesent­ lichen Herausforderungen, die sie bewältigen muss – der Klimaerwär­ mung, der Wasserversorgung so­ wie Nahrungsmitteln. Wenn sie dies nicht schafft, ist ihre Existenz als Wohlstands-Kultur ernsthaft infrage gestellt. Man darf nie vergessen : Auf dieser Welt leben knapp sieben Milliarden Menschen. Von diesen ist sicher mehr als die Hälfte nicht genügend mit Wasser, Energie und Nahrungsmitteln versorgt. Eine der zentralen Fragen, die dazugehört, ist die Frage nach der Energiever­ sorgung, die meiner Meinung nach noch nicht gelöst ist. Wenn jemand mit einem Rezept kommt, das alles löst, dann wäre ich sehr misstrau­ isch. Es sind drei Dinge nötig : Ers­ tens ein Umdenken der Menschen.

Man kann ein angenehmes, siche­

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res und bequemes Leben führen auch mit weniger als 10 Kilowatt pro Kopf. Zweitens werden wir neue Energiequellen brauchen. Drittens müssen wir alle Anstrengungen un­ ternehmen, um Windenergie, Solar-, Gezeiten- und Geothermiekraftwer­ ke auszubauen. Zudem müssen wir auch die konventionellen Energie­ träger weiter ausbauen, das heisst fossile und nukleare Energie sowie Kohle, die in nächster Zukunft sehr wichtig werden wird.

Ich möchte jetzt nicht sagen, wo das grösste Potenzial liegt, es ist bei allen etwa gleich gross. Aber das Energiesparen ist dasjenige, das wir mit dem geringsten finan­ ziellen Einsatz und den wenigsten sozialen Unruhen umsetzen kön­ nen. Wenn sie den Leuten das Au­ tofahren verbieten würden, gäbe das Krach. Wenn sie den Leuten ein System geben, mit dem sie gleichviel Auto fahren können, aber nur noch die Hälfte des Treibstoff­ verbrauchs benötigen, dann sind alle zufrieden. Deshalb bin ich der Meinung, dass beim Energiespa­ ren massiv investiert werden sollte.

Man kann überall Energie sparen.

Energie sparen heisst, die gleiche Nutzleistung oder Dienstleistung zu erbringen mit weniger Primär­ energieeinsatz. Das geht überall, bei der Mobilität, Haustechnik, In­ dustrie, Wärme oder Elektrizität.

Da liegt überall noch ein grosses Potenzial brach.

Die Erwartungen in die erneuerbaren Energien haben sich noch nicht erfüllt. Wo sehen sie die Gründe dafür ?

Der Grund ist der, den ich am An­ fang genannt haben. Eine Technik oder ein wissenschaftlicher Durch­ bruch ist interessant und intellektu­ ell hochgradig anspruchsvoll aber nutzlos, solange er nicht zur Inno­ vation wird. Zur Innovation wird er erst, wenn die Wirtschaftlichkeits­

komponente dazukommt. Der Phy­ siker kann sich um die Wirtschaft­ lichkeit foutieren. Das muss so sein.

Der Unternehmer in der Wirtschaft darf nur auf die Wirtschaftlichkeit schauen, alles andere ist völlig un­ wichtig. Der Ingenieur ist das Zwi­ schenglied, der die Brückenfunktion zwischen dem Physiker und dem Wirtschaftsmann ausübt. Wir Ingeni­ eure müssen beides im Kopf haben.

Photovoltaik ist fantastisch, eine ge­ niale Idee, aus dem Sonnenlicht di­ rekt Strom zu erzeugen. Aber sie ist im Moment einfach nicht wirtschaft­ lich. Wir sind etwa um den Faktor fünf in der Schweiz davon entfernt.

Windenergie ist wirtschaftlich sinn­ voll. Die Zuwachsraten sind fantas­ tisch und das ist gut so. Doch die Windenergie alleine reicht nicht aus.

Gewisse Leute entwickeln einen Scheuklappenblick und wollen alle Anstrengungen auf die Windenergie konzentrieren. Das wird nie reichen, um den Energiebedarf zu decken.

Das heisst aber genauso wenig, dass man die Windenergie deswe­ gen nicht so stark wie möglich aus­

Die optimale Welt

bauen sollte. Das ist das, was den Leuten nicht in den Kopf will : Es ist nicht a oder b, es ist sowohl a als auch b.

Wo sehen Sie noch Potenzial beim Energie sparen ?

Beim Energie sparen sehe ich ein riesiges Poten­ zial zwischen traditionell hochstehenden Kompo­ nenten und der Vernetzung mit Informationstech­ nik, wo wir ja schon eine Revolution hinter uns haben. Ein Auto zum Beispiel hat heute mehrere Mikroprozessoren und Kilometer an Leitungen, Megabytes an Software sowie Hunderte von Sensoren. Bei einem billigen Auto betragen die Kosten der Elektronik mindestens 15 Prozent der Herstellungskosten, bei einem teureren ten­ diert das immer mehr Richtung 50 Prozent. Die Autos sind dadurch viel sauberer, sicherer und etwas sparsamer geworden – und deutlich billi­ ger. Genau diese Entwicklung findet auch überall im Energiebereich statt.

Die richtige IT-Revolution hat noch nicht statt­ gefunden. Da erwarte ich noch sehr viel mehr, wenn die Datenbandbreiten stimmen und überall Wireless-Netzwerke vorhanden sind wie zum Bei­ spiel für die Card-to-Card-Communication. Dies ermöglicht einen schonenderen Umgang mit Res­ sourcen und bessere Prognosen. Es gibt noch sehr viel, was man noch machen kann und muss.

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Gestaltungsempfehlungen für Innovation in Krisenzeiten

Dodo-Portfolios vermeiden Rezessionen führen in der Regel dazu, dass Ressourcen reduziert werden. « Lean Management » wird zum Mantra der Unterneh­ mensberater und Top-Manager. Dabei werden einige Unternehmen so « lean » gemacht, dass sie langfristig an Magersucht eingehen.

Die Krise selbst ist dabei für die wenigsten Unternehmen lebensbe­ drohlich. Die langfristige Wettbewerbsfähigkeit steht im Zentrum der erfolgreichen Unternehmenslenker. Dies zeigt auch die Natur.

V

on allen Lebewesen, die je auf der Erde gelebt haben, sind 99,9 Prozent ausgestorben. Entgegen weitverbreiteter Meinung sind dabei nur vier Prozent den fünf grossen Massenaussterbeereignissen zum Opfer gefallen. Die meisten Tierar-

Autoren Prof. Dr. Oliver Gassmann ist Professor für Technologie- und Innovationsmanagement an der Universität St. Gallen und Vorsitzender der Direktion des Instituts für Technologie­ management. 2009 wurde er von der « International Association for Management of Technology » unter die 50 wichtigsten Forschen-den der Welt gewählt. oliver.gassmann @ unisg.ch Sascha Friesike ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technologie- und Innovationsmanagement.

Seine Forschungsschwerpunkte liegen auf Innovationsprozessen und geistigem Eigentum. sascha.friesike @ unisg.ch

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Innovation

ten gingen, losgelöst von diesen grossen Krisen, gemächlich zugrunde, da sie sich nicht an die sich verändernden Rahmenbedingungen anpassen konnten.

In der Evolution, wie auch in der Wirtschaft, überlebt nicht der Stärkste, sondern der Adaptivste. Vielen Unternehmen fehlt es an dieser Adaptivität, sie sind zu langsam und damit für den Aufschwung schlecht aufgestellt. Das Management reagiert auf Krisen typischerweise mit dem Kürzen von Ressourcen, dem Streichen langfristiger Projekte und der Konzentration auf kleine, sichere Innovationsschritte. So laufen viele Unternehmen in Krisenzeiten Gefahr, die Weichen für die eigene Zukunft falsch zu stellen und später in eine zweite, hausgemachte Krise zu steuern. Wer die ökonomische Dürrephase jedoch nutzt und sich strategisch geschickt positioniert, der kann in schweren Zeiten Marktanteile erhöhen und so die eigene Zukunft sichern.

Der Pharma- und Chemiekonzern Lonza investiert in der aktuellen Rezession in Marketing und Innovation.

Laut CEO Stefan Borgas kümmert sich Lonza um die vernachlässigten Kunden der Konkurrenten. Während die Konkurrenten sich intern

verschlanken und mit sich selbst beschäftigt sind, konzentriert man sich bei Lonza auf den Ausbau der Vertriebsanstrengungen und investiert in Innovationen, um den langfristigen Erfolg zu sichern.

Gefährliche Innovationsportfolios in der Weltwirtschaftskrise Bei der Begleitung von einigen Unternehmen in der aktuellen Wirtschaftskrise stellen wir gefährliche Verhaltensstrategien von Unternehmen fest. Zu wenig Investition in die Zukunft und eine einseitige Dimensionierung des Innovationsportfolios gefährden die Unternehmen, später an den Folgen einzugehen. Vier pathologische Portfolios lassen sich identifizieren :

Das Dodo-Portfolio : neuen Bedingungen schutzlos ausgeliefert Der Dodo war ein etwa einen Meter grosser, flugunfähiger Vogel, der ausschliesslich auf Inseln im ­Indischen Ozean vorkam. Der letzte Dodo wurde 1681 von einem spanischen Seefahrer erschlagen. Dodos hatten keine natürlichen Feinde und daher keinerlei Abwehrmechanismen entwickelt. Eingeschleppte

Innovationsmanagement

Das Dodo-Portfolio : Wie Dodos laufen Unternehmen Gefahr, veränderten Marktsituationen schutzlos gegenüberzustehen.

Das Säbelzahntiger-Portfolio : Wenn neue Technologien auf den Markt kommen, verpassen zu spezialisierte Unternehmen häufig den Anschluss. ( Foto : Trisha Shears )

Ratten und verwilderte Haustiere, wie Schweine und Affen, sorgten dafür, dass der Dodo keine hundert Jahre nach seiner Entdeckung ausgestorben war.

Von der Weltwirtschaftskrise in Panik versetzt, werden in vielen Unternehmen nur noch Innovationsprojekte durchgeführt, deren Risiko gering ist. Das führt nur zu kleinen Verbesserungen, steuert die Unternehmen zwar durch die Krise, stellt sie anschliessend jedoch vor das grössere Hindernis mangelnder langfristiger Wettbewerbsfähigkeit.

Wie Dodos laufen Unternehmen Gefahr, veränderten Marktsituationen, wie neuen Technologien oder innovativen Geschäftsmodellen anderer Anbieter, schutzlos gegenüberzustehen. Während einige Automobilzulieferer von der aktuellen Krise stark gebeutelt wurden, haben andere die Krise der Autoindustrie genutzt, um sich aus der einseitigen Abhängigkeit zu befreien und in stabilere Industrien wie die Medizintechnik zu diversifizieren.

nach ihren bis zu 28 cm langen Eckzähnen. Die Raubkatzen waren perfektionierte Jagdmaschinen, die ihren Kiefer bis zu einem Winkel von 95 Grad aufreissen konnten. Säbelzahntiger starben aus, als durch klimatische Veränderungen ihre wenigen Beutetiere verschwanden. Die Raubkatzen konnten ihre hoch spezialisierten Jagdfähigkeiten nicht mehr einsetzen.

Die Weltwirtschaftskrise stiftet einige Unternehmen dazu an, sich ausschliesslich auf ihr Kerngeschäft zu konzentrieren. Dadurch können zwar kurzfristig Marktanteile gewonnen werden, die Unternehmen laufen jedoch Gefahr, wie der Säbelzahntiger später auf sich veränderte äussere Bedingungen unvorbereitet zu sein. Wenn neue Technologien auf den Markt gebracht werden, so verpassen diese Unternehmen häufig den Anschluss. Beispiele aus der Vergangenheit sind Unternehmen wie Telefunken, AEG oder Grundig, die durch ihren Fokus auf ihre Kernkompetenz den Anschluss an Wettbewerber verloren.

Das SäbelzahntigerPortfolio : fokussiert auf das Kerngeschäft

Das Mammut-Portfolio : alte unnütze Grossprojekte

Säbelzahntiger sind eine ausgestorbene Linie der Katzen, benannt

Lange wurde angenommen, dass Mammuts vor 12 000 Jahren in der

Das Mammut-Portfolio : In der Krise wird ein Investitionsstopp für neue Projekte verordnet.

Zurück bleiben Mammutprojekte, die seit Jahren nicht vielversprechend aussehen.

Das Dinosaurier-Portfolio : Einige Unternehmen ignorieren die Krise zu lange. Erfolg in der Vergangenheit ist der grösste Feind für Innovation.

Weichsel-Eiszeit ausstarben. Neue Funde zeigen, dass die letzten Mammuts vor etwa 4000 Jahren im heutigen Sibirien starben. Jagd durch den Menschen und Klimawandel rotteten die ehrwürdigen Tiere aus.

Durch die Krise zum Sparen gezwungen, wird in etlichen Unternehmen ein Investitionsstopp für neue Projekte verordnet. Zurück bleibt eine Vielzahl an Mammutprojekten, die – objektiv betrachtet – seit Jahren nicht vielversprechend aussehen. Neue und Erfolg versprechende Innovationsprojekte werden gestoppt oder erst gar nicht begonnen. Nur alte Projekte

Innovation

17

Portfolio

Dimensionierung

Folge

Gefahr

Gegenmassnahme

Dodo

Ausschliesslich risikoarme Innovationsprojekte.

Nur inkrementelle Innovationen.

Unvorbereitet auf neue Technologien oder innovative Geschäftsmodelle.

Risiken streuen, Innovationsportfolio nicht zu einseitig dimensionieren. Neue Technologien nicht vernachlässigen.

Säbelzahntiger

Fokussierung auf Kerngeschäft.

Bisherige Stärke kann zu zukünftiger Gefahr werden.

Verdrängung durch eine neue Technologie.

Technologischer Vorsprung ist nicht mehr aufzuholen.

Innovationssuchfelder breit aufstellen. Anschluss an neue Technologien nicht verpassen.

Open Innovation.

Mammut

Keine neuen Innovationsprojekte beginnen.

Alte Innovationsprojekte werden weitergeführt.

Innovationspipeline versiegt.

Mut haben, auch alte Projekte zu stoppen, wenn sie nicht mehr viel versprechend aussehen. Kein radikaler Stopp neuer Projekte.

Dinosaurier

Krise ist zu gross, reaktives Handeln reicht nicht mehr aus.

Es wird intensiv in Forschung und Entwicklung investiert, aber zu spät.

Investitionen können nicht schnell genug wieder eingefahren werden. Unternehmen übernehmen sich.

Sich um Innovationen kümmern, wenn es dem Unternehmen gut geht. Orthodoxien überwinden.

Eigene Situation objektiver bewerten.

Übersicht der verschiedenen Verhaltensregeln.

werden weitergeführt. Ursächlich ist dabei oft der Sunk-Cost-Effekt : « Wir haben hier ja schon zwei Millionen investiert, das können wir nicht stoppen. » Investitionsreduktionen und Budgetrestriktionen treffen daher vor allem die neuen Vorhaben, alte Grossprojekte werden nicht gestoppt. Der Mut hierzu fehlt in schwierigen Zeiten erst recht.

Das Dinosaurier-Portfolio : die Krise als Krise Vor etwa 65 Mio. Jahren starben die Dinosaurier, wie zahlreiche andere Tiere, vermutlich durch einen Meteoriteneinschlag aus.

Einige Unternehmen ignorieren die Krise zu lange. Erfolg in der Vergangenheit ist der grösste Feind für ­Innovation und damit zukünftigen Erfolg. Waren Unternehmen in der Vergangenheit strategisch falsch aufgestellt oder operativ schlecht geführt, kann die Krise existenzbedrohend werden. Hier kann in den schwierigen Zeiten nur noch reaktiv, mit wenig Spielraum, gehandelt werden. Die Firmenpleiten von Arcandor, General Motors, Qimonda

18

Innovation

oder Schiesser sind nicht das Resultat der aktuellen Krise, sondern das Resultat längerfristigen Missmanagements. Die Krise beschleunigte die Folgen des Missmanagements lediglich.

Der Krise entkommen Unternehmertum erfordert nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit. Krisen stellen in der Regel eine Gefahr für Unternehmen dar, können aber auch Chancen bieten. Während bei Porsche Entwickler entlassen wurden, investierte Audi massiv. Ob die deutschen Luxussportwagen in Zukunft aus Ingolstadt kommen, wird sich zeigen. Folgende Gestaltungsempfehlungen können für Krisenzeiten gegeben werden :

Risiken streuen Ähnlich einer guten Investmentstrategie sind Risiken zu balancieren.

Wer sich nur auf sichere Projekte und sein Kerngeschäft konzentriert, wird nach durchgestandener Weltwirtschaftskrise in eine zweite, selbst verschuldete Krise steuern und wie der Dodo oder der Säbel-

zahntiger seiner eigenen Fokussierung zum Opfer fallen.

Fokus setzen Anstatt einen pauschalen Investitionsstopp für zukünftige Projekte zu beschliessen, sind die laufenden Projekte kritisch zu untersuchen.

Projektstopp ist ein Erfolgsfaktor für Innovation. Der Mut zu definieren, was liegen bleibt, muss höher werden. Trotz des psychologischen Sunk-Cost-Effekts muss gestoppt werden können. Die strategisch wichtigsten Projekte sind durchzuführen.

Teams energetisieren Krisensituationen sind auch Chancen, um die Lethargie im Unternehmen zu überwinden. Denkmuster werden aufgebrochen und Prioritäten werden leichter gesetzt. Statt Büropflanzen und Geschäftsautos rückt wieder das ureigentliche Unternehmensinteresse « Schaffung von Kundennutzen » in den Vordergrund. Eine Krisensituation kann Führungskräfte zu drastischen Veränderungen befähigen.

Innovationsmanagement

Strategie ausbalancieren Weder die übereilte Konzentration auf Innovation noch das beherzte Zurückfahren der Ausgaben für Forschung und Entwicklung sind adäquate Mittel, um der Krise zu begegnen. Es ist wichtig, eine ausgewogene Strategie zu verfolgen, die das Unternehmen finanziell bewerkstelligen kann. Dabei sind innovative Massnahmen, wie neue Vertriebskanäle oder Geschäftsmodelle, ebenso wichtig, wie die eigenen Mitarbeiter trotz Ressourcenengpässen zu motivieren.

Orthodoxien überwinden

Freie Kapazitäten nutzen Gerade kleine und mittelgrosse Unternehmen haben in Boomzeiten keine Ressourcen für Innovationen, da die Auftragsspitzen alle Mitarbeiter benötigen. Erst in Rezessionen haben diese Unternehmen die Kapazitäten, auch Bestehendes zu überdenken und Innovationen anzustossen. Erst in Krisen haben die Schlüsselmitarbeiter, die für Innovationen benötigt werden, freie Reserven, die für Innovationsaktivitäten genutzt werden sollten.

Verhaltensmuster verändern In grossen Organisationen liegt enormes Kreativitäts- und Produktivitätspotenzial brach. Verhaltenspathologien im Einsatz von mobilen Technologien, wie Blackberrys oder E-Mails, machen oft den grossen Produktivitätsfortschritt wieder zunichte. Endlose unstrukturierte Meetings mit Hidden Agendas verschärfen die Situation. Krisen können wach rütteln und Führungsverhalten fokussieren. Veränderungen sind leichter möglich, sie müssen jedoch auch angegangen werden.

«Yes, we can » reicht nicht, «Yes, we do » macht den Unterschied. [pm]

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Schwierige Zeiten helfen, gemeinsam geteilte Glaubensgrundsätze zu hinterfragen. Diese Orthodoxien

fördern zwar Effizienz und Ausrichtung, sind aber gefährlich bei Umfeldänderungen wie Technologiesprünge, neue Wettbewerber oder neue Industriegrenzen.

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Innovation

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Unternehmen

Die W. A. de Vigier Stiftung zeichnete fünf Jungunternehmen mit dem höchstdotieren Schweizer Gründerpreis aus

Eine halbe Million für ­innovative Jungunternehmer Die W. A. de Vigier Stiftung belohnt seine Preisträger jeweils nicht nur mit einem Förderpreis von je 100 000 Franken, sondern gibt ihnen auch praktische Starthilfe.

Im viertägigen Boot-Camp wird den Jungunternehmern in einem Crash-Kurs bei­ gebracht, wie man Marketing, Finanz- und Betriebsorganisation auf die Reihe kriegt.

Zum ersten Mal wurde dieses Jahr zudem die Auszeichnung «Förderer von Jung­ unternehmen des Jahres» vergeben. Sie ging an Urs Althaus, Headcoach der Förderagentur des Bundes für Innovation KTI.

Das ETH-Spin-off-Team: Peter Stein, Wulf Glatz, Lukas Durrer, Etienne Schwyter (v.l.n.r.) entwickelte ein neues Herstellverfahren für thermoelektrische Generatoren. (Bild: Ben Huggler)

W

Infos W. A. de Vigier Stiftung 4502 Solothurn Tel. 032 624 52 72 www.devigier.ch

20

Innovation

ie schon in den vergangenen Jahren ist die Palette der preisgekrönten Projekte und Produkte thematisch breit gestreut. Medizin, Technik und Informatik hatten gleichermassen Anteil am Innovationssegen bei Vigier. Für Energiefachleute und Energiekonsumenten dürfte das Projekt «Strom aus der Wär-

mequelle» höchst interessant sein.

Bekannt war schon seit mehr als hundert Jahren, dass Wärme Halbleitermaterialien so anzuregen vermag, dass Strom entsteht. Die entsprechenden ­thermoelektrischen Generatoren konnten sich jedoch bisher aufgrund der aufwändigen «Von-Hand»-Herstellungsweise der Thermoelemente aus Kostengründen am Markt nicht durchsetzen.

Einem ETH-Team ist es jetzt gelungen, mittels eines automatisierbaren Verfahrens die Thermoelemente kostengünstig herzustellen.«Um dünne Stäbchen zu erhalten, verwendet das Team eine spezifische Kunststofffolie mit Löchern, die ­einen Durchmesser von weniger als einem halben Milimeter haben.

In diese Struktur wird das thermoelektrische Material abgeschieden». Das Team ist dabei, mit ­potenziellen Kunden Prototypen zu entwickeln. Mitgründer Etienne Schwyter: «Einerseits können wir mit unseren thermoelektrischen Modulen die Abwärme von gros-

Die Preisträger 2010

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Ein Laser geht unter die Haut Durchblutetes Gewebe ist mit Nährstoffen versorgt, lebt und kann sich nach einer Verletzung schnell regenerieren. Die Lau­sanner Aïmago um den Berner Chef Michael Friedrich hat ein Gerät entwickelt, das die Durchblutung der Kapillaren innert Sekunden sichtbar macht und dem medizinischen Personal wichtige Hinweise für Diagnose, Therapie und Nachbehandlung gibt. www.aimago.com

Wärme direkt in Strom verwandeln Die thermoelektrischen Generatoren von greenTEG erzeugen Strom aus Wärme – ohne Umweg über Dampfkessel und Turbinen. Bekannt ist das Prinzip schon lange. Doch erst ein von Etienne Schwyter im vierköpfigen greenTEGGründerteam entwickeltes Herstellungsverfahren macht es wirtschaftlich interessant. www.greenteg.com

Spürnasen im Reich der Atome Lebensmittelverpackungen, Kosmetika und Textilien mit Nanoteilchen erobern den Alltag. Die Partikel gelangen so in den Stoffkreislauf und können oft nur im Labor ­nachgewiesen werden. Der Nanodetektor der Zürcher nanotion schafft Abhilfe. Er ist mobil und verkürzt die Bestimmung von Nanoteilchen in Flüssigkeiten von einigen Minuten auf einige Sekunden. www.nanotion.ag

Memos sorgen für Ordnung im Internet Memonic heisst die Software, und sie macht aus einem einfachen Browser per Mausklick ein digitales Notizbuch.

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Hanspeter Gysin und Thomas Kopp, Studiengangleiter an der HSR, im Gespräch

« Beide Studienangebote haben eine gute Resonanz im Markt » Der Studiengang « Maschinentechnik » wird an der HSR Hochschule für Technik Rapperswil neu als « Maschinentechnik | Innovation » bezeichnet. Zudem entstand der neue Studiengang «Erneuerbare Energien und ­Umwelttechnik». Die beiden Studiengang­leiter, Hanspeter Gysin und Thomas Kopp, erläutern im Interview diese Entwicklung.

Innovation: Die HSR strukturiert den Studiengang Maschinentechnik neu als « Maschinentechnik | Innovation » und startet gleichzeitig eine neue Studienrichtung «Erneuerbare Energien und Umwelttechnik». Ist die Maschinentechnik in Zeiten von Computer, Smartphones und Internet überhaupt noch interessant ?

Hanspeter Gysin : Ja, mehr denn je, wie die hohen Anmeldezahlen zeigen. Die Schweizer Industrie trägt immer noch einen grossen Teil zur Wertschöpfung in unserem Land bei. Dabei kann sie ihre gute Position auf den internationalen Märkten nur behaupten, wenn sie den Konkurrenten eine Nasenlänge voraus ist. Und dazu braucht sie dringend umfassend und praxisnah ausgebil-

Infos HSR Hochschule für Technik Rapperswil 8640 Rapperswil Tel. 055 222 41 11 office@hsr.ch www.hsr.ch

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Innovation

dete Maschineningenieure. Wir legen in der Ausbildung grossen Wert darauf, unsere Studierenden so auszubilden, dass sie die technischen Probleme von heute und von morgen lösen können. Und dabei gehen wir selbstverständlich davon aus, dass die heutigen Produkte und Anlagen mechatronischer Natur sind. Durch diese vielseitige Ausbildung sind die Maschineningenieure auch prädestiniert für Projektleiteraufgaben.

Und es ergeben sich immer wieder neue Aufgaben, bei denen die Fähigkeiten der Maschineningenieure von Anfang an gefragt sind. Durch den nach wie vor bestehenden Ingenieurmangel sind auch die Berufsaussichten sehr gut. All das macht diesen Beruf heute so attraktiv.

Der Begriff « Innovation » wird inflationär verwendet : Was verstehen Sie im Bezug auf das Studium darunter ?

Hanspeter Gysin : Unsere Studenten erlernen nicht nur viele systematische und kreative Methoden für den Innovationsprozess von der Idee bis zur Markteinführung, sondern sie können ihre Ideen und Konzepte dank ihrer breiten und soliden maschinentechnischen Ausbildung

Links : Prof. Dr. Hanspeter Gysin, Studiengangleiter Maschinentechnik | Innovation.

Rechts : Prof. Dr. Thomas Kopp, Studiengangleiter Erneuerbare Energien und Umwelttechnik.

auch umsetzen. Ich denke, diese Kombination, die aufbaut auf der bestehenden Stärke in der methodischen Produktentwicklung, macht das Maschinentechnik-Studium an der HSR einzigartig. Bildlich gesprochen : Wir geben den Studenten einen Rucksack voller Methoden mit, die ihnen selbst in ihrem Beruf nutzen und dem Bedürfnis der industriellen Praxis entsprechen.

Wieso braucht es einen neuen Studiengang «­Erneuerbare Energien und Umwelttechnik ?»

Thomas Kopp : Die Anforderungen im Bereich Erneuerbare Energien und Umwelttechnik sind stark vom fluidischen Anlagenbau dominiert.

Ausbildung

Sowohl eine Kehrichtverbrennungsanlage wie auch ein SolarenergieHeizsystem beruhen auf Grundlagen aus den Bereichen Thermo- und Fluiddynamik. Da alle Bachelor-Studiengänge auf eine Studienzeit von drei Jahren beschränkt sind, kam nur noch eine Spezialisierung und damit Abtrennung vom allgemeinen Studium Maschinentechnik in Frage : Mit dem Studiengang «Erneuerbare Energien und Umwelttechnik» wird auf fluidischen Anlagenbau fokussiert und mit dem Studiengang «Maschinentechnik | Innovation» auf die prozessorientierte, methodische Produktentwicklung.

Wen sprechen Sie an ?

Thomas Kopp : Es zeigt sich aus den Anmeldungen, dass «Erneuerbare Energien und Umwelttechnik» vor allem jene Personen anspricht, die sich für die Umwelt und die Energiesituation der Zukunft einsetzen wollen und dabei eine technisch orientierte Lösung verfolgen. Maschinentechnik | Innovation spricht jene an, die Lösungen für neue Produkte und Maschinen entwickeln wollen.

Entwicklung eines Elektrofahrzeuges für den Stadt- und Agglomerationsverkehr, bei dem Studenten im Rahmen von Studien­ arbeiten mitgewirkt haben. ( www.e-mo-car.ch )

im Markt, im Studiengang «Erneuerbare Energie und Umwelttechnik» werden etwa 100 Neueintretende und im Studiengang Maschinentechnik | Innovation etwa 85 am 20. September ihr Studium aufnehmen.

Mit wie vielen Studenten rechnen Sie ?

Welche Bereiche und ­Industrien adressieren Sie mit dem Studium ?

Thomas Kopp : Beide Studienangebote haben eine sehr gute Resonanz

Thomas Kopp : Im Bereich Erneuerbare Energien und Umwelttechnik

MasterStudiengänge für Ingenieure an der NTB

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Innovation

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Ausbildung

herrscht ein Mangel an gut ausgebildeten Ingenieuren. In Branchen wie der Abfalltechnik äussert sich das, indem viele ausländische Ingenieure angestellt werden.

Die Schweiz fördert alternative Energien im Vergleich zu anderen Ländern deutlich weniger.

Thomas Kopp : Leider, dies hat aber auf die Ausbildung nicht allzu grossen Einfluss. Die Themen sind doch Bestandteil der öffentlichen Diskussion und die jungen Interessenten teilen zum Teil die Meinung der etablierten Politik nicht, zeigen ein grösseres Interesse an langfristigen umweltschonenden Lösungen und sind zudem bereit, sich in diesen Gebieten persönlich zu engagieren.

Warum ist die Schweiz der richtige Standort für

ein Studium in Energieund Umwelttechnik ?

Thomas Kopp : Es ist in allen Ländern wichtig, dass das technologische Niveau in den Bereichen Erneuerbare Energien und Umwelttechnik erhöht wird. In der Schweiz sind die Themen wichtig, weil wir immer noch eine sehr hohe Abhängigkeit von fossilen Energieträgern haben.

Wie ist die Resonanz an Hochschulen im In- oder Ausland mit ähnlichen Ausbildungen seitens Studenten und Industrie ?

Thomas Kopp : Persönlich habe ich keine konkreten Zahlen. Ich glaube aber, dass die Absolventen unserer Studiengänge problemlos in der Wirtschaft aufgenommen werden, da sie nicht nur Detail-Know-how, sondern Methoden-Know-how erworben haben. So können sie die anfal-

lenden Probleme in den verschiedensten Anwendungen bearbeiten und lösen.

Wo liegen die Stärken der Ausbildung an der HSR ?

Hanspeter Gysin : Die HSR ist ausserordentlich erfolgreich in der ­anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung sowie beim Technologietransfer. Dies garantiert einen starken und aktuellen Praxisbezug der Dozierenden. Und das fliesst selbstverständlich auch immer wieder in den Unterricht ein.

Nicht nur, aber vor allem auch bei den grösseren Studienarbeiten. Die überschaubare Grösse der HSR führt zu kurzen Wegen: einerseits zwischen den verschiedenen Fachbereichen, andererseits auch zwischen Studierenden und Dozierenden. Und alle profitieren von der hervorragenden Infrastruktur. [pm]

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Innovation

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Robotik

NTB-Studenten an der Eurobot 2010 vorne dabei

Mit « catschadura » auf Siegerkurs An der Eurobot 2010 – Europameisterschaft für autonome Roboter – durften sich in Rapperswil SG sechs angehende Systemtechnik-Ingenieure der NTB Buchs sehen lassen. Bei der Schweizer Meisterschaft holten sie den Bronze-Pokal ab und heimsten zudem den Publikumspreis für den coolsten Roboter ein. Zur Gegnerund Objekterkennung kamen ausgeklügelte Ideen zum Einsatz.

D

ie 1998 ins Leben gerufene Eurobot, Europameisterschaft für autonome Roboter, wurde an den vier Tagen vom 27. bis 30. Mai zum ersten Mal in der Rosenstadt Rapperswil ausgetragen. 60 Teams aus Europa, Nordamerika, Asien und Afrika nahmen an den, von der HSR Hochschule für Technik durchgeführten Wettkämpfen teil.

« Feed the World »

World » ( ernähre die Welt ) ging es darum, im Zweikampf möglichst viele der zylinderförmigen beigefarbigen « Maiskolben », der ballförmigen knallroten « Tomaten » und der leuchtenden « Orangen » einzusammeln und diese in einem Korb zu deponieren. Die Aufgabe war vom Roboter autonom – also ohne jegliches menschliches Eingreifen – innerhalb von nur gerade 90 Sekunden so gut wie möglich zu erfüllen.

Unter dem Teamnamen « catschadura » ( aus dem Romanischen übersetzt « Jägerin » ) kämpften die kurz vor dem Bachelor-Abschluss stehenden, angehenden Systemtechnik-Ingenieure an den ersten beiden Tagen gegen acht Mannschaften um den Schweizer-Meister-Titel.

Am Freitagabend durften die Studenten jubelnd den Bronze-Pokal in Empfang nehmen. Mit dem dritten Rang qualifizierten sie sich zusam-

Erfolgreich mit dabei an diesem weltweit bedeutendsten, in seiner Art einzigartigen Roboter-Challenge war auch das an der Fachhochschule NTB in Buchs SG studierende Team « catschadura ». Reto Benz, Pascal Loher, Michael Singer, Moritz Mullis, Linus Riedi und Stefan Erni hatten sich während eines halben Jahres auf die Europameisterschaft für autonome Roboter Eurobot vorbereitet. Sie wurden an der NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs von Professor Einar Nielsen, Dozent für Automation, Robotik und Systemtechnik, betreut. Unter dem Motto « Feed the

Autor Daniel Wagner Journalist/Fotograf 8640 Rapperswil SG

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Innovation

Erfolgreiches Team an der Eurobot : Angehende Systemingenieure der NTB Buchs erreichen bei den Roboter-Schweizer-Meisterschaften Bronze und werden zudem mit dem Public-Award für den coolsten Roboter ausgezeichnet. Von links nach rechts : Moritz Mullis, Reto Benz, Pascal Loher, Stefan Erni, Michael Singer, Linus Riedi.

Bild: PD / HSR Rapperswil. ( Bild : Daniel Wagner ).

«catschadura» war der Coolste

Gefragt war ein intensives Brainstorming vor allem im Vorfeld, wie Michael Singer betont : « Es galt, im

PS-Pro

In Tele ternet co GSMm Intran et /GP RS

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IM odb us

Wo ist mein Gegner ? Die Kamera im Innern des Roboters fotografiert die vier farbigen « Leuchttürme » zehn Mal pro Sekunde, um so auf die eigene Position und jene des Gegners schliessen zu können. ( Bild : Daniel Wagner )

Im Bauch des Roboters : Ziel des Buchser NTB-Teams ist es, die Tomaten und Orangen im selben Lager abzulegen. (Bild : PD / NTB-Team)

C

g.

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Strategien gezielt ausschöpfen

Rahmen dieser interdisziplinären Projekt- und Bachelorarbeit nicht nur einen Roboter zu entwickeln und zu bauen, auch die passende Spielstrategie musste gefunden werden. Die individuell festgelegten Strategien wurden auf einem USB-Stick gespeichert. Genau wie beim Sport oder beim Schach habe es gegolten, die Stärke und die Taktik des gegnerischen Teams richtig einschätzen zu können, um den Roboter dann mit der geeigneten Strategie zu füttern, betont Reto Benz. Im Fokus hatten

ust. Vis

men mit den beiden welschen Equipen CRH aus Yverdon-les-Bains und E-Robot aus Saint-Imier als Landesbeste mit Bravour für die Eurobot.

Pascal Loher : « Unser gestecktes Ziel, an der Europameisterschaft dabei zu sein, haben wir erreicht, was uns natürlich sehr freut. »

Energie erfassen, protokollieren, visualisieren und IT-gerecht bereitstellen

u.

Das Gros der im Rapperswiler Eisstadion, zahlreich anwesenden Besucher fand : « Der viel bewunderte, formschöne Roboter der NTB-Studenten mit seinen, in allen Farben leuchtenden LEDs und der gut sichtbaren Elektronik ist ganz einfach der coolste. » Das brachte den innovativen Tüftlern unter grossem Applaus den von der Miss Schweiz Linda Fäh überreichten, begehrten Public-Award ein.

Das « catschadura »-Team ist sich einig : « Mit zwei Auszeichnungen – dem dritten Rang bei der Schweizer-Meisterschaft und dem Publikumspreis – darf unsere Teilnahme als voller Erfolg gewertet werden. » Europameister wurde der Ernte-Roboter des Teams RCVA aus Frankreich, gefolgt vom Roboterclub Aachen ( D ) und kanadischen Team ETS Montreal. Wie schon in den Jahren zuvor hatten die ohnehin als stark bekannten Franzosen mit mehreren Teams die Nase vorn.

Auch der respektable 22. Rang darf sich bei den 54 teilnehmenden Equipen sehen lassen. Michael Singer : « Gegen einige hervorragende ausländische Mannschaften mit jahrelanger Erfahrung konnten wir unser Potenzial nicht voll ausschöpfen. »

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Innovation

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Robotik

die Tüftler aufgrund des optimalen Volumen-Punkte-Verhältnisses vor allem die Maiskolben. Ziel war, mit der gewählten Strategie am besten punkten zu können.

An der Meisterschaft auf nationaler und internationaler Ebene machten sich das grosse Engagement, das ausgezeichnete Teamwork und die konsequente Arbeitsteilung bezahlt : « Nein, die Anzahl aufgewendeter Stunden haben wir nicht gezählt », sagt Moritz Mullis schmunzelnd.

Vor allem in der Schlussphase sei der Aufwand enorm und die Freizeit knapp gewesen. « In der finalen und besonders intensiven Testphase lösten wir uns schichtweise ab, um Tag und Nacht an der ‹ Jägerin › zu arbeiten. » Linus Riedi betont, dass es an den Tagen vor den Wettkämpfen unter anderem darum gegangen sei, die Zuverlässigkeit von « catschadura » zu überprüfen und weitere Optimie-

rungen vorzunehmen, zumal sich das Zusammenspiel zwischen Mechanik, Elektronik, Software, Optik, Sensorik und anderen Komponenten als extrem komplex präsentiert habe. « Der kleinste Fehler hätte sich unter Umständen fatal auswirken können. » Einmal auf dem Spielfeld angelangt, musste der Roboter die gestellte Aufgabe nämlich autonom und möglichst präzise lösen, ohne dass jemand aus dem Team korrigierend eingreifen durfte.

Zwei Sensorsysteme kombiniert Ein Blick in die Boxen beziehungsweise mobilen Werkstätten der Equipen aus allen Herren Ländern machte deutlich : Nicht jeder Roboter präsentierte sich in Form und Bauweise identisch. Der Teambetreuer Einar Nielsen sagt dazu : « Wie der Roboter die Objekte einsammelte und im Korb deponierte,

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Innovation

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blieb dem jeweiligen Team überlassen. » Aufgabeln, einsaugen in den Roboterbauch, die auf einer Anhöhe platzierten Orangen mit Saugnäpfen greifen, das waren nur drei der möglichen Varianten. Allerdings mussten sich die jungen Konstrukteure bezüglich der Bauweise an bestimmte Vorgaben halten.

Michael Singer erklärt, wie der NTB-Roboter Jagd auf das Gemüse und die Früchte machte : « Die Objekte wurden während des Fahrens mittels eines Laserscanners automatisch erkannt, nach Punkten priorisiert, angefahren und eingesammelt. Der Roboter legte die Spielobjekte in seinem Bauch in zwei Magazinen platzsparend ab. » Gerade weil die Ablage der klobigen Spielelemente viel Raum in Anspruch nahm, war das Team bei der Roboterkonstruktion immer wieder aufs Neue gefordert Zur gezielten Gegner- und Objekt­ erkennung kombinierten die sechs hellen Köpfe verschiedene Technologien miteinander. Stefan Erni erklärt : « Die meisten Teams bewegten sich auf geraden Bahnen, was ein rein gesteuertes Fahren erlaubte und mathematisch einfach zu bewerkstelligen war. » Wohl als einzige setzten die Diplomanden für die Positionsschätzung des eigenen Roboters auf die kontinuierliche Kombination verschiedener Sensorsysteme. Während des Wettkampfs wurden die Daten aus der Radbewegung ( der sogenannten Odometrie ) mit den Daten aus einer optischen Positionsbestimmung mittels Triangulation laufend zu einer optimalen Positionsinformation kombiniert.

Das Kalman-Filter sollte es richten « Ermöglicht wurde diese gewählte Kombinationslösung dank des Kalman-Filters. Das mathematische Modell des ungarischen Entdeckers und früheren ETH-Professors Rudolf E. Kálmán verglich die mittels Odometrie und Triangulation ermittelten eigenen Positionswerte miteinander und entschied sich dann eigenständig für die wahrscheinlichste Position, zumal beide Messmetho-

The power in relays and timers

SERIE 12 Astro- Schaltuhr

Der an HSR Hochschule für Technik Rapperswil tätige Dozent Professor Heinz Domeisen ist seit der Lancierung von Eurobot vor zwölf Jahren aktiv an vorderster Front mit dabei. Er hat die Meisterschaft nach Rapperswil geholt. Was treibt den anerkannten Ingenieur an, sich derart intensiv für die jungen Studenten zu engagieren ? « Das hier ist mehr als ein Plausch-Wettkampf. Der Lerneffekt ist enorm gross, weil sich die Studierenden bei der Vorbereitung auf diesen interdisziplinären Wettstreit mit Fragen verschiedener Fachrichtungen auseinandersetzen müssen. » Elektrotechnik-Studenten würden dank dieser Wettbewerbsteilnahme Einblick in den Maschinenbau erhalten und umgekehrt. Aspekte der Mechanik, Informatik, Elektronik und Optik würden beim Bau des autonomen Roboters unter anderem mit einfliessen. Genau wie im Wirtschaftsleben werden ferner das Teamwork und der Teamgeist gefördert. Allerhöchste Zuverlässigkeit und Präzision seien gefragt, aber auch die Einhaltung der Zeitvorgaben sei entscheidend.

den mit Fehlerquellen behaftet waren », führt Michael Singer aus. Es sei im Vorfeld darum gegangen, das Filter für die eigenen Bedürfnisse auszulegen und entsprechend zu programmieren, doppelt Linus Riedi nach.

Voraussetzung für die Positionsbestimmung mittels Triangulation war die eingebaute intelligente Farbkamera. Dieses wachsame Auge schloss nicht nur auf die eigene Position, sondern auch auf den jeweiligen Aufenthaltsort des Gegners. Die Spezialkamera schoss zehn Bilder pro Sekunde und wertete diese gleichzeitig mit einem integrierten Signalprozessor aus.

Zum Zweck der möglichst präzisen Standortberechnung fotografierte die 3-Megapixel-Kamera die insgesamt vier « Leuchttürme », welche am Spielfeldrand und auf dem gegnerischen Roboter angebracht waren. Die zwei- beziehungsweise dreifarbigen sogenannten « Beacons » ( Leuchttürme ) stachen auf dem aufgenommenen Bild als Farbflecken klar hervor. Der Signalprozessor konnte aus der Lage dieser Flecken anhand eines geschickten Algorithmus die eigene und die gegnerische Position bestimmen.

Altbewährtes Arbeitsinstrument Auch in den anderen Arbeitsbereichen zeigte sich das Team von

der innovativen Seite. Die Steuerungs- und Leistungselektronik für die Regelung der insgesamt zwölf Gleichstrommotoren eine Eigenent­ wicklung. Dank grosszügigem Sponsoring durch Maxon Motor ( Motoren ), VRmagic ( intelligente Farbkamera ), Baumer ( Sensoren ), LogObject ( Laserscanner ) und ASS ( Kronenräder für Antriebe ) konnten modernste Techniken eingesetzt werden.

Neben viel Hightech setzten die Roboter-Cracks für den optimalen Informationsaustausch aber auch auf altbewährte Techniken : Auf der Wandtafel waren alle Ziele und mögliche Wettkampfstrategien übersichtlich formuliert. Aber auch existierende und sich anbahnende Probleme waren darauf festgehalten. Michael Singer betont abschliessend, dass der Zusammenhalt selbst in hektischen und zeitintensiven Phasen sehr gut und konstruktiv gewesen sei, wobei bei grosser Freude am Projekt auch der Humor nicht zu kurz kommen durfte. [mg]

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Der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte Roboter «Rollin’ Justin» kann zweihändig komplexe Manipulationen vollführen und sich aufgrund einer mobilen Plattform frei im Raum bewegen.

« Rollin‘ Justin », ein Serviceroboter, wird von Beckhoff gesteuert

Roboter schleppt Kisten und serviert Tee

Die Entwicklung humanoider Roboter hat in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte gemacht.«Rollin’ Justin», vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt ( DLR ) entwi-

ckelt, kann zweihändig komplexe Manipulationen ausführen und sich frei im Raum bewegen.

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Innovation

R

ollin’ Justin» ist das Ergebnis einer mehr als zehnjährigen Forschungsarbeit am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt ( DLR ) in Wessling. Basis für die Entwicklung des mobilen Roboters in Menschengestalt sind die vom DLR entwickelten Leichtbauroboterarme und -hände, wie sie

zum Beispiel für Wartungsarbeiten im Weltraum eingesetzt werden.

Durch den Torso und die mobile Plattform mit vier rollengelagerten, einzeln ein- und ausfahrbaren Beinen konnte der Greifraum des Roboters vergrössert werden, analog zu den Rumpf- und Beinbewegungen, mit denen der Mensch

Robotik

seinen Aktionsradius erweitert. Allein der Oberkörper verfügt über 43 mit Momentensensoren ausgestattete Freiheitsgrade; insgesamt 51 Gelenke machen «Rollin’ Justin» zu einem beweglichen Multitalent, das feinfühlig manipulieren und interagieren kann. Geschickt handhabt der Roboter zweihändig Objekte und ist beispielsweise in der Lage, eine Kiste zu tragen oder einen Instanttee zuzubereiten.

Letzteres setzt eine komplexe Bewegungskoordination voraus: Der Roboter muss den Teebehälter mit der einen Hand greifen, um ihn mit der anderen Hand aufzuschrauben.

Dann füllt er das Teegranulat in ein Trinkglas, wobei er die Menge durch Antippen des Plastikgefässes mit dem Finger genau dosiert.

Zum Schluss giesst er Wasser aus einer Karaffe in das Glas.

Drehmomentsensoren erlauben feinfühlige Manipulationen Je nach Manipulationsart wird eine eher enge oder lose Koordination von Armen und Händen vorausgesetzt: So erfordert das Greifen grosser Objekte, wie zum Beispiel einer Kiste, die enge Koordination beider Arme. Das Öffnen eines Drehverschlusses setzt hingegen die synchrone Bewegung von Hand und Arm voraus. «Rollin’ Justin» interagiert aber auch mit dem Menschen und seiner Umgebung: Stösst er irgendwo an oder berührt er einen Gegenstand oder einen Menschen, dann bemerkt er das und bricht die Bewegung ab; oder er stellt eine Frage, ob er weiterarbeiten soll. Über eine integrierte Spracherkennung beherrscht der Roboter etwa 100 Wörter und kann sie zu sinnhaften Aufgaben verbinden. Über eingebaute Kameras sammelt er ausserdem Informationen aus seiner Umgebung

und identifiziert Objekte, um sich entsprechend orientieren zu können. Die Ausstattung mit Drehmomentsensoren, zum Beispiel an den Fingern, sorgt dafür, dass «Rollin’ Justin» auch empfindliche Gegenstände, wie eine Erdbeere, greifen kann, ohne sie zu zerdrücken. Die Standfläche des Roboters ist variabel: Bei hochdynamischen oder besonders ausgreifenden Aktionen stabilisiert «Rollin’ Justin» seinen Oberkörper durch Vergrössern seiner Standfläche; dazu fährt er die Beine aus. Muss er einen engen Durchgang passieren, fährt er die Beine wieder ein.

Kommunikation über EtherCAT «Der Einsatz bewährter Hardware­ komponenten von Drittanbietern ersparte uns beim Bau von ‹Rollin’ Justin› aufwändige Neuentwick­ lungen», erläutert Klaus Kunze vom Institut für Robotik und Mechatronik, Abteilung Robotersysteme, des DLR. «Dabei war unsere Auswahl vornehmlich von der gewünschten Funktionalität und der Notwendigkeit einer kompakten Bauform bestimmt.» Dies stellte das DLR jedoch vor die Herausforderung, verschiedenste Echtzeitprotokolle integrieren zu müssen: Die verwendeten Komponenten kommunizieren mit CAN, CANopen, Sercos, SpaceWire und EtherCAT. Diese unterschiedlichen Feldbusse werden über die Beckhoff-Automatisierungssoftware TwinCAT PLC auf ­einem EtherCAT-Slave abgebildet.

Auf dem separaten Echtzeitrechner zur Regelung der gesamten Plattform, inklusive Oberkörper, stehen alle zur Regelung notwendigen ­Daten synchron – über ein einziges echtzeitfähiges Busprotokoll – in einer Matlab-Simulink-Umgebung zur Verfügung. «Wir benötigten eine ­Lösung, die zum einen die Kommu-

nikationstechnik der Komponenten unterstützt und zum anderen ihre Leistungsfähigkeit, wie zum Beispiel den 1-ms-Takt der Sercos-Antriebe und die kurzen Totzeiten, nicht beschränkt. Mit EtherCAT haben wir das ideale Kommunikationssystem gefunden», stellt Klaus Kunze fest. Über die Standard-EtherCAT-Klemmen von Beckhoff erfolgt die Anbindung der Kraftsensoren und der Servoantriebe. Beckhoff-SSI-Klemmen erfassen die Daten der Positionssensoren der Roboterbeine. Die Sercos-Antriebe der Arme und des Torsos sind über Beckhoff-SercosMaster-PCI-Einsteckkarten angebunden. «Rollin’ Justin» stellt für das DLR eine optimale Experimentierplattform zum Test von robusten Regelungsstrategien und intelligenten Handlungsplanungen zur Realisierung komplexer, beidhändiger Manipulationsaufgaben dar. Der Einsatz des mobilen Serviceroboters als Kisten schleppender oder Tee einschenkender Haushaltshelfer bleibt jedoch vorerst noch Zukunftsmusik.

[mg]

« Rollin‘ Justin » ist der Prototyp eines Serviceroboters, wie er in Zukunft im Haushalt für alltägliche Verrichtungen oder für Hol- und Bringdienste in einem Lager einsetzbar sein dürfte.

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Im Gespräch mit Ruedi Noser, Verwaltungsratspräsident der Noser Management AG

« Neugier steht am Anfang jeder Innovation » Ruedi Noser ist Verwaltungsratspräsident der Noser Management AG und Hauptaktionär der Firmen der Noser Gruppe. Als freisinniger Nationalrat engagiert er sich für die freie Entfaltung der Wirtschaft und Anliegen der KMU. Innovation sprach mit ihm über die Innovationskraft von Schweizer ­Unternehmen und die Beteiligung seiner Firma an der Entwicklung des HandyBetriebssystems Android.

Innovation: Wie innovativ sind Schweizer Unternehmen tatsächlich?

Ruedi Noser: Schweizer Unternehmen sind sehr innovativ. In beinahe jedem grösseren Dorf gibt es KMU, die ein Nischenprodukt entwickeln und auf dem Weltmarkt anbieten.

Ich denke auch, dass die Regeneration der Wirtschaft in der Schweiz auf hohem Niveau läuft – es entstehen ständig neue Firmen.

Was sind Ihrer Meinung nach die wichtigsten Voraussetzungen für eine hohe Innovationskraft eines Unternehmens ?

Die Innovationskraft hängt von den Fähigkeiten und von der persönlichen Motivation der Unternehmer und ihrer Mitarbeiter ab. Für die Förderung der Fähigkeiten haben

wir ein hervorragendes Bildungssystem. Verbesserungswürdig im heutigen System wäre meiner Ansicht nach jedoch die Stärkung der Neugier beziehungsweise deren Erhalt, also dass die Neugier während der Ausbildung nicht verloren geht.

Wir Menschen kommen neugierig auf die Welt und Neugier steht am Anfang jeder Innovation.

Bei der Motivation ist wichtig, dass sich Erfolg lohnt. Hier haben wir wohl das grösste Defizit. In der Schweiz lohnt sich der Erfolg praktisch nur für den Staat. Durch die Vermögenssteuer werden Unternehmer, die erfolgreiche Firmen besitzen, praktisch kalt enteignet.

Wo liegen die Stärken der Schweizer Unternehmen ?

Die Stärke der Schweizer Unternehmen sind ihre Mitarbeiter. Wir ha-

ben hervorragende Mitarbeiter, die gut ausgebildet sind und die sehr engagiert arbeiten.

Wo liegen die Schwächen ?

Als eines der innovativsten Länder können die Schwächen der Schweiz nicht gross sein. Die Frage stellt sich somit weniger nach den Schwächen von heute, sondern wie wir sicher stellen wollen, dass wir in 20 Jahren noch immer zu den innovativsten Ländern gehören. Mit unseren Entscheiden von heute stellen wir die Weichen, wie und ob wir den Platz halten werden halten können.

Am Erfolg des HandyBetriebssystems Android hat Noser Engineering massgeblich beigetragen, nämlich mit den Kern­ bibliotheken. Wie kam der Kontakt mit Google zustande ?

Gute Qualität spricht sich herum.

Noser Engineering ist seit 25 Jahren im Software-Engineering-Geschäft und über diese Zeit kontinuierlich gewachsen. Aus vielen Projekten haben sich langjährige Beziehungen und ein Netzwerk ergeben, über welches wir Projekte, Vorhaben und Initiativen kennenlernen und von Fall zu Fall erwägen,

Infos Noser Engineering AG 8404 Winterthur Tel. 052 234 56 11 winterthur@noser.com www.noser.com

Innovation

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wo wir fokussierte Leistungen einbringen können und wollen. Noser Engineering hat übrigens zusätzlich zu den Java-Kernbibliotheken auch den grössten Teil des Compatibility Test Suite CTS beigetragen. Das ist ein Set von über 20 000 Unit Tests, das sicher stellt, dass ein neues Android-Gerät kompatibel zu anderen Android-Geräten ist, und so die 45 000 Apps im Android-Markt darauf auch funktionieren.

Wie haben Sie es als im internationalen Vergleich kleines Schweizer Unternehmen geschafft, den Auftrag zu erhalten ?

Durch Qualität und Tempo. Es gibt zwar viele Software-Firmen weltweit, aber nicht viele, die sich so einer Aufgabe stellen. Die Anforderungen bezüglich technischer Kompetenz, Qualität und Termine waren extrem hoch.

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Vor welche Herausforderungen stellte Sie die Zusammenarbeit mit Google und wie lösten Sie diese ?

Wir konnten in kurzer Zeit ein geeignetes Team mit profunden Kenntnissen in Java, Linux, Security, http Client, Networking, Project Management, Qualitätssicherung, Open-Source-Lizenzrecht usw. zusammenstellen. Von den sechs vereinbarten Lieferungen dürfen wir mit Freude behaupten, dass alle rechtzeitig ausgeliefert und akzeptiert wurden – auch heute noch keine Selbstverständlichkeit bei derart innovativen Softwareprojekten. Punkto Qualität waren wir sehr darauf bedacht, sauberen Code präsentieren zu können.

Welche Auswirkungen hatte und hat dieser Auftrag auf Ihr Unternehmen ?

Software-Projekte sind unser Kerngeschäft. Einerseits war die Zusammenarbeit mit den Ingenieuren von

Google befruchtend – sie haben ein ähnliches Verständnis von Qualität, Methodik und Arbeitstempo sowie eine Passion für Software-Engineering. Andererseits nutzen wir weiterhin unser Android-Know-how und unsere Kontakte für den Erfolg weiterer Kundenprojekte.

Noser Engineering gehört zu den Gründungsmitgliedern der Open Handset Alliance. Wie kommt eine Schweizer Firma dazu, im Handy-Business mitzumischen ?

Ursprünglich hat nur eine Handvoll Firmen Android entwickelt. Dabei kam es vor allem auf die Kompetenzen an, um ein Smartphone in so kurzer Zeit zu entwickeln. Noser Engineering hat da einfach sehr gut dazu gepasst.

Wir haben übrigens schon lange vor den Androidprojekten auf einer ganz anderen Plattform mobile Lösungen entwickelt. So zum Beispiel für die Österreichischen Bundesbahnen eine Ticketvalidierung auf Windows CE von Microsoft.

Wo und wie wird in der Noser-Gruppe Android eingesetzt ?

Noser Engineering bietet viele Dienstleistungen rund um Android an. So sind wir beispielsweise mit einem innovativen Telekomunternehmen daran, eigene Services in Android zu integrieren und so die Kundenbindung zu fördern. In einem anderen Projekt unterstützen wir einen deutschen Autobauer, Android in seine Autos zu installieren.

Dies ermöglicht Multimedia, Telefonie und Datenvisualisierung auf einem System. Für den industriellen Markt hat Noser Engineering Android um industrielle Schnittstellen, Echtzeitfähigkeit und eine Basisapplikation erweitert, damit kann beispielsweise eine Steuerung oder ein Touchpanel in sehr kurzer Zeit realisiert werden. [pm]

Wie machen wir unsere Produktion fit fürs Energiesparen?

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Answers for industry.

Tissue Enginnering : innovative Technologie im Dienst der Patienten

Mensch als Reparaturwerkstätte Biotechnet Switzerland vereint die Kompetenzen der Schweizer Fachhochschulen in Biotechnologie und bietet Industriepartnern Unterstützung in Forschung, Entwicklung und Weiterbildung. Einer der Schwerpunkte gilt der Kulturtechnik humaner Zellen und dem Züchten von Geweben – Tissue Engineering – für die regenerative Medizin der Fachgruppe von Professor Ursula Graf an der ZHAW Wädenswil.

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nnert weniger Jahre hat sich der Weltmarkt für Zelltherapie und Tissue Engineering zu einem Geschäft mit einem Jahresumsatz von rund sieben Milliarden Dollar entwickelt.

Orthopädie, Dermatologie und die kardiovaskuläre Medizin sind bevorzugte Einsatzgebiete. Welches Potenzial in Tissue Engineering für den Patientenkomfort steckt, zeigt die Entwicklung von Bindegewebe an der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ( ZHAW ) in Wädenswil.

Cleveres Schwämmchen Um beispielsweise Zahnfleischschwund zu beheben, entnimmt der Zahnchirurg Bindegewebe aus dem Patientengaumen und transplantiert es an die defekte Stelle – ein schmerzvoller und nur langsam heilender Prozess. « Das muss nicht sein », sagten sich Ursula Graf, Pro-

Autorin und Infos Elsbeth Heinzelmann Journalistin Technik und Wissenschaft, Bern Biotechnet Switzerland www.biotechnet.ch ZHAW Wädenswil www.lsfm.zhaw.ch

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Innovation

fessorin für Zellkulturtechnik und Tissue Engineering an der ZHAW, und ihre Partner. Als Ersatz entwickelten sie in einem interdisziplinären Projekt der Förderagentur für Innovation des Bundes ( KTI ) eine Art Schwämmchen aus resorbierbarem Biomaterial, mit dem sich Weichgewebe aufbauen lässt. Es besteht aus Kollagen, einem in Lebewesen vorkommenden Strukturprotein mit zugfesten und dehnbaren Fasern.

Wirtschaftspartner Geistlich Pharma AG setzt seit Jahren auf solche Faserproteine, da sie menschlichem Protein ähneln und keine Abstossreaktionen bewirken.

Die Forscherinnen besiedelten die Kollagenmatrix mit menschlichen Zellen. « In einem speziellen Bioreaktor kultivierten wir das Schwämmchen unter Bedingungen, die der Situation im lebenden Organismus sehr ähnlich sind », freut sich Dr. Stefanie Mathes, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der ZHAW, die den Bioreaktor betreut. Das Schwämmchen hat sich im anschliessenden Tierversuch sehr gut bewährt.

pereigenen Knochen aus dem Beckenkamm entnimmt oder Knochenersatz-Matierialien einsetzt, welche den körpereigenen Knochenzellen, Blutgefässen und Nährstoffen als Träger dienen.

Um den Patienten ein zu hohes Risiko, Schmerzen und Kosten zu ersparen, entwickelt die wädenswiler Crew zusammen mit Partnern der Institut Straumann AG ein Therapiekonzept zur bioaktiven Argumentation des vitalen Knochens in der dentalen Implantationstechnik. Dazu untersuchen die Wissenschaftler eine poröse Matrixstruktur, die als stabiles Trägersystem dient und zudem formbar ist. « Noch sind wir erst am Anfang unserer Entwicklung, aber der Gedanke, dass es weltweit an einem Produkt zur Behebung grosser Knochendefekte mangelt, motiviert uns sehr », so Professorin Ursula Graf. Menschen mit labiler Knochenstruktur oder Defekten infolge von Tumoren könnte ein solcher Knochenersatz neue Lebensqualität schenken.

Formbarer Knochenflicker

Immer mehr Menschen leiden unter degenerativ bedingten Veränderungen in den Bandscheiben. Beim Bandscheibenvorfall kann der Chirurg die eingeengten Nervenwurzeln vom Druck entlasten, indem er das zerstörte Bandscheibengewebe vollständig ausräumt. Auch hier geht Ursula Graf neue Wege

Eine weitere Knacknuss ist der Knochenersatz im Kiefer. Er ist nötig, wenn im Ober- oder Unterkiefer wegen Zahnentfernungen, schwerer Paradontitis oder Zysten, Knochensubstanz in grösserem Ausmass abhandenkommt. Heute wird der Schaden repariert, indem man kör-

Das Kreuz mit dem Kreuz

Medizintechnik

Das an der ZHAW entwickelte Schwämmchen aus resorbierbarem Biomaterial, mit welchem sich in der Dentaltechnik Weichgewebe aufbauen lässt. ( Bild Geistlich Biomaterials ) Ursula Graf ( links ), Professorin für Zellkulturtechnik und Tissue Engineering an der ZHAW, und Dr. Stefanie Mathes, wissenschaftliche Mitarbeiterin, stellen ihren Bioreaktor und das Schwämmchen als Bindegewebsersatz am Basler Swiss Innovation Forum 2009 vor. ( Bild Friedel Ammann )

mit injizierbarem Material für eine zellbasierte Therapie zur Regeneration defekter Bandscheiben im frühen Stadium. Zur Implantation der körpereigenen Bandscheibenzellen entwickelten die Wädenswiler ein neuartiges Gerüst aus Polyurethan und einem Hydrogel als mechanisch stabilem Träger, das auch Zellwachstum ermöglicht. Aufgabe der Zellen ist es, die regenerativen Prozesse zu stimulieren und das Gewebe im Kern wieder herzustellen. Die Zellen werden in abgeplattete Kugeln aus Polyurethan eingeschleust und danach mit einem wasserenthaltenden, aber wasserunlöslichen Polymer, dem Blutgerinnungsprotein Fibrin, umkapselt. « Der Weg zur klinischen Anwendung ist noch lang », kommentiert die Sizilianerin Dr. Epifania Bono, wissenschaftliche Mitarbeiterin. « Aber laut ersten Resultaten können wir mit diesem Vorgehen eine leicht anwendbare, minimal invasive Zelltherapie auf medizinische Bedürfnisse zuschneiden. Damit soll eine Regeneration der Bandscheibe möglich werden, welche die Beweglichkeit der Wirbelsäule erhält – eine Ansatzweise, die jeden betroffenen Patienten freut. »

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Medizintechnik

Humane Bindegewebezellen besiedeln den Kollagenschwamm. Die Zellkerne sind mit dem blau fluoreszierenden Farbstoff DAPI ( 4',6-Diamidin-2-phenylindol ) eingefärbt.

Dieser kommt in der Fluoreszenzmikroskopie zum Einsatz für die Markierung von DNA. ( Bild Stephanie Mathes )

fisch und sehr aufwändig sind. Die Schwankungen und die Variabilität der biologischen Kompetenzen – und damit der Resultate – sind gross. Um die manuellen Prozesse zu standardisieren und effizient durchzuführen, müssen sie automatisiert werden. Unterstützt von der KTI entwickelten deshalb die ZHAW-Forscher ein Robotersystem, das Gewebeproben vollautomatisch verarbeitet. Basis ist die modulare Automationsplattform « Freedom Evo » von Industriepartner Tecan Schweiz AG. Deren Ingenieure ergänzten das System mit Mechanik- und Software-Modulen und kombinierten es mit Cellavista, der bildbasierten Zelldetektionsplattform von Roche Innovatis. Für die Probe aufs Exempel dienten die begehrten Nucleus-Pulposus-Zellen aus den Bandscheiben, die zwar ideal sind für die Gewebezüchtung, aber sehr schwierig in der Handhabung. Aber das ist kein Problem für den Roboter. Er isoliert und kultiviert die Zellen, zählt sie und registriert, wie schnell sie eine Oberfläche besiedeln, vermerkt Wachstumskinetik, Morphologie und Vitalität und unterscheidet über weitere Verarbeitungsschritte. « Der vollautomatisierte Prozess ist besser reproduzierbar als von Hand und erzielt eine konstant hohe Anzahl Zellen, welche genauso vital und funktionstüchtig sind wie jene der manuellen Methode », konstatiert Dr. Nicola Franscini, wissenschaftlicher Mitarbeiter von Ursula Graf. « Dies ermöglicht

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Innovation

Das Hautmodell : Die Epidermis ( Oberhaut ) liegt auf einem Kollagengel. Die lebenden Zellen sind dunkel eingefärbt. ( Bild Stephanie Mathes )

die Herstellung qualitätskontrollierter Primärzellen mit der nötigen Robustheit und Datenrückverfolgbarkeit im Sinne der Good Laboratory Practice ».

Bereits ein Hit « Noch werden Jahre vergehen, bis Zellen am Menschen für Tissue Engineering – insbesondere für komplexere Organsysteme – eingesetzt werden können », schlussfolgert Biologin Ursula Graf. « Doch schon heute ziehen wir aus Tissue-EngineeringTechnologien Nutzen, beispielsweise für das Screening und Entwickeln neuer Werkstoffe oder die Realisierung organotypischer Modelle wie beispielsweise künstliche Haut. » Wie das funktioniert, zeigt ein KTIProjekt mit der Firma Mibelle Biochemistry. Auf der Suche nach kosmetischen Wirkstoffen mit besonderen Anti-Age-Effekten werden typische Repräsentanten unserer Alpenflora getestet, denn der Wirkstoff soll auf einem Extrakt eines pflanzlichen Ausgangsmaterials basieren. Die Innovation besteht darin, dass eine völlig neue Produktkategorie entsteht, denn nicht die Wirkung einer einzelnen Substanz steht im Blickpunkt, sondern der kombinatorische Effekt diverser Phytoextrakte. Für das In-vitro-Screening der Pflanzenextrakte realisiert die ZHAW ein spezielles, dreidimensionales Zellkultursystem, das verschiedene Zelltypen der Haut umfasst. An diesem mehrschichtigen Hautmodell lassen sich die wichtigsten Wirkpunkte von An-

ti-Ageing in realistischer Weise umsetzen. Die Hesso im Wallis stellt molekularbiologische Methoden zur Verfügung, um die Wirkung der Alpenblumen auf das Hautmodell zu quantifizieren.

Derzeit arbeiten Forscher in ganz Europa fieberhaft an solchen 3DHautmodellen, denn in der EU gelten immer strengere Richtlinien für Tests von Kosmetika in Tierversuchen, bei nach wie vor grossem Interesse, Produkte auf schädliche Nebenwirkungen zu untersuchen.

Komplexe Wirkstofftests sind mit traditionellen Verfahren der zweidimensionalen Zellkulturen nicht oder zumindest nicht ganzheitlich durchführbar, weil die Haut, wie jedes Organ, aus mehreren Zelltypen aufgebaut ist, die miteinander kommunizieren und wechselwirken.

3D-Hautmodelle eignen sich ideal, um als standardisierte Testsysteme Substanzen mit therapeutischem Nutzen schnell zu durchforsten und Wirkungsnachweise zu liefern.

Noch hat die regenerative Medizin erst in Teilbereichen den Schritt vom Labor ans Patientenbett geschafft, doch schon helfen neuste Erkenntnisse der Tissue-Engineering-Forschung Konzepte zu entwickeln, welche dem Menschen mehr Lebensqualität verschaffen und mit denen sich kluge Köpfe lukrative Marktanteile ergattern können.

Nicht zuletzt dank dem Biotechnet Switzerland hat die Schweiz gute Chancen, an vorderster Front neue Standards zu setzen. [mg]

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3D-Bio-Printer zur Herstellung von künstlichem Gewebe

Rapid Prototyping erobert die Chirurgie Innovation bedeutet unter anderem, bestehende Technologien für neue Anwendungsfelder weiter zu entwickeln. Ein Beispiel dafür ist der Einsatz des Rapid Prototyping in der regenerativen Medizin. Dank dem raffinierten Bioprinting-Verfahren der Delta Robotics GmbH, in wel­chem bio­aktive Wirkstoffe wie Zellen, Proteine, Biopolymere und Calcium-Phosphate drei­dimen­ sional angeordnet werden, erschliesst die BioFactory völlig neue Therapiemöglichkeiten.

BioFactory, die vielseitige und zellen­­freund­liche Tintenstrahl-Druckplattform, erlaubt Forschenden beispielsweise Zellen und Bio­moleküle in 3D-Strukturen mit Mikrometerpräzision abzubilden. (Bilder: Delta Robotics)

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ie regenerative Medizin ist voll im Trend, verspricht sie doch neue Behandlungsmöglichkeiten für Krankheiten, die bisher schwierig oder gar nicht therapierbar waren wie Tumore, Parkinson oder Querschnittslähmung. Angestrebt ist, Gewebe, Muskelfasern oder Blutgefässe mit einem biologischen Ersatz oder durch die Anregung körpereigener Rege­ nerations- und Reparaturprozesse

Infos Delta Robotics GmbH 2501 Biel Tel. 032 321 63 82 info@delta-robotics.com www.delta-robotics.com Autorin Elsbeth Heinzelmann Journalistin Technik und Wissenschaft, Bern

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wieder herzustellen. Zwar profitieren schon heute Patienten mit schweren Krankheiten von Organtransplantationen und dem Ersatz von Zell- oder Gewebsfunktionen, aber einerseits fehlt es an geeigneten Spenderorganen, anderseits kommt es immer wieder zu Abstos­ sungsreaktionen von transplantierten Organen und Geweben, was mit oft hohem Risiko verbundene Zweittransplantationen erfordert.

Organe aus der BioFactory Neue Wege für den Ersatz verlo­ rener Organfunktion geht die Bieler Delta Robotics GmbH, ein Spin-off der Berner Fachhochschule. An­ stoss dazu gab eine Robotik-Plattform, entwickelt am microRobotic Lab der Berner Fachhochschule‚ Technik und Informatik in Biel. In gemeinsamen Untersuchungen erkannten Professor Yves Mussard, Leiter des microRobotic Lab, und Diplomin­genieur Marc Thurner im

Jahr 2007, dass sich die Plattform eignet, um hart­e und weiche ­Materialien mit Zellen, Proteinen und Enzymen zu verbinden. Also beschlossen sie, den Roboter so zu modifizieren, dass sich das Konzept des schnellen Prototyping in die Biotechnologie einbringen liess.

Für das nötige biologische Wissen zogen sie Dr. Matthias Lütolf ins Boot, Professor an der EPFL und Forscher an der Schnittstelle von Stammzellenbiologie und Biotechnologie. Mit ­Unterstützung der BFHTI, der Robert Mathys-Stiftung und dem ­Institut für Chemie und Biologie der ZHAW sowie einem Zustupf der Förderagentur für Innovation KTI machten sich die Forscher ans Werk und konzipierten die BioFactory.

Das Gerät dient beispielsweise zur Realisierung schwammartiger, dreidimensionaler Strukturen, die aus bioaktiven Wirkstoffen wie Zellen und Signalmolekülen in einer kontrollierten 3D-Anordnung kombiniert werden. Im Knochengewebe übernimmt eine aus Kalziumphosphaten konzipierte Gitterstruktur die Osteokonduktivität und die mechanische Funktion des Knochens.

Die Zwischenräume dieser Gitterstruktur werden zum Beispiel mit Hydro­gel gefüllt, welches biologische Wachstumsfaktoren enthält.

Sie ­sichern das Einwachsen ins körpereigene Knochengewebe und

Medizintechnik

Gespräch mit Dr. Lukas Rohr, Direktor BFH-TI und Leiter Ressort Internationales BFH Wie fördert die BFH Forschende, welche mit innova­tiven Geschäftsideen eine eigene Firma gründen möchten?

Dr. Lukas Rohr: Als Fachhochschule können wir nicht den Venture Capitalist spielen. Wir gründeten deshalb – mit der Berner Kantonalbank als Partner – die Stiftung für technologische Innovation STI, welche überzeugende Ideen mit Marktpotenzial in Form von zinslosen Darlehen unterstützt. Ein Expertenkommitee und der Stiftungsrat beurteilen den techno­ logischen Wert und den Innovationsgehalt der Projekte, sprechen Förderdarlehen bis CHF 500 000, bieten Business Coaching und vermitteln den Kontakt zu CTI Start-up.

Wie rege ist der Zuspruch von unternehme­ rischen Forschenden?

Die Nachfrage ist da, die Geschäfts­ideen sind spannend und aus einem ­weiten Themenbereich. So ermöglichte die STIStiftung der Merx Trading AG, ihre Easy

gewährleisten so die Versorgung des nachfolgenden Gewebes. Bei diesem Hydrogel handelt es sich um ein wasserunlösliches Netzwerk von Polymerketten. Hydrogels sind hoch absorbierend, können bis zu 99 Prozent Wasser umfassen. Aufgrund ihres hohen Wassergehaltes sind sie ausserordentlich flexibel, ähnlich dem natürlichen Gewebe.

Die Applikation des Hydrogels ist ein heikles Unterfangen, wofür die Forscher die sogenannte‚ Solid Freeform Fabrication ( SFF )-Methode einsetzen, das vom Rapid Prototyping her bekannte Verfahren für frei gestaltete, feste Formen.

Schichtweiser Aufbau Die einzelnen monomolekularen Schichten aus biokompatiblem Material werden sequenziell in eine mechanisch stabile Matrix abgeschieden. Diese weist miteinander verbundene Poren auf, welche der Besiedelung mit Zellen dienen, sowie miteinander verbundene Hohl-

Seal®-Technologie zu patentieren. Dabei wird ein defekter Reifen mit einem Spraydosensystem repariert durch Befüllen mit einem biologischen, auf Mikro­fasern basierenden Dichtmittel. Im Fall der basisnote AG unterstützte die STI-Stiftung finanziell die Entwicklung eines Tests, mit welchem sich der individuelle Geruch ­eines Menschen schnell und einfach ­messen lässt. Die STI-Stiftung finanzierte auch die Rollout-Phase der ACL Instruments AG, welche ein System zur Analyse des ­Langzeit-Oxidationsverhaltens organischer Substanzen realisierte. Ein finanzieller Zustupf ging ebenso an die Open Innovation GmbH. Sie schuf eine softwaregestützte InnovationsmanagementMethode und bauteine virtuelle Innovatoren-Community auf.

Absolute «Highflyers», wie sie uns die USA präsentieren, sind selten darunter?

Schweizer haben meist andere Lebens­ ziele, die Work-Life-Balance ist ihnen wichtig. Es gibt selten Forschende, die

räume für den Fluss von Flüssigkeiten durch die Matrix. Sichtbares Laserlicht bewirkt eine Fotopolymerisation und die Hydrogel-Vernetzung. Der Druckprozess der sensitiven Zellen erfolgt unter physiologischen Bedingungen mit Piezo basierten Druckköpfen. Sämtliche Prozesse sind automatisch gesteuert. Mit dieser BioprintingTechnologie fertigen die Forscher synthetische, die natürlichen Organe nachahmende In-vitro-Modelle, welche im Gegensatz zu den heutigen 2D-Monolayer-Zellkulturen in 3D entstehen. Schicht für Schicht vollzieht sich der Strukturierungsprozess in einem optimalen Zellumfeld.

«Zur Strukturierung der multidimensionalen Objekte verwenden wir weder thermische Faktoren noch toxische Lösungsmittel, welche das bioaktive Material zerstören könnten,» kommentiert Marc Thurner, Gründer und CEO der Delta Robotics GmbH. «Damit das Gewebe

sich vornehmen, mit ihrer Geschäftsidee in fünf Jahren vom Habenichts zum Multimillionär zu avancieren. Die meisten wünschen sich zwar Erfolg mit ihrer ­eigenen Firma, aber daneben sollen auch Familie, Freunde und Hobbies Raum haben. Doch sind es gerade solche Firmen – KMU – die mit über 95 Prozent das Rückgrat unserer Wirtschaft bilden. Für uns als Fachhochschule ist es ein zentrales Anliegen, Geistesblitze mit Marktpotenzial zu erkennen, massgeschneidert zu unterstützen und wo nötig Kontakte auf internationaler Ebene zu vermitteln.

Anlaufstelle für kreative Unternehmer/ -innen in spe ist an der BFH einerseits Professor Dr. Franz Baumberger, Leiter Forschung und Entwicklung, anderseits Frau Bärbel Selm, welche Verbindungen zur Wirtschaft und zu Förderorganisationen wie CTI Start-up vermittelt.

franz.baumberger@bfh.ch/ baerbel.selm@bfh.ch www.ti.bfh.ch/www.sti-stiftung.ch

Bioinduktives Knochenimplantat aus der BioFactory.

optimale Wachstumsbedingungen geniesst, wird in der nächsten Generation der BioFactory die ganze Fertigung in einem biologisch stabilen Umfeld ablaufen, wo Parameter wie Feuchtigkeit, Temperatur und Gaszusammensetzung präzise gesteuert werden.» Mit ihrer patentierten Technologie können die Forscher Zellen, Biomoleküle sowie eine Reihe von weichen und festen Materialien in gewünschten 3D-Strukturen abbilden und dies mit ­einer Präzision im Mikrometerbereich und in Dimensionen bis zu mehreren Millimetern. ➜

Innovation

41

Medizintechnik

Ingenieur Michael Kuster (links) mit Biologe Nicola Franscini ( ZHAW Wädenswil) am Einrichten der BioFactory.

Eine Laboridee wird flügge Im Januar 2009 präsentierte die Crew ihre marktreif industrialisierte BioFactory® als Avant-Première an der LabAutomation in Kalifornien.

Dass sie dort auf reges Interesse stiess, ist nicht nur dem innovativen Geist und dem eisernen Durchhaltewillen ihrer Erfinder zu verdanken, sondern auch einer tüchtigen Portion Glück. Bereits im Jahr 2007 konnte Marc Thurner am Kurs «venture leaders» teilnehmen, der Startups ermöglicht, am renommierten

Babson College in Boston einen Intensivkurs in Unternehmensführung zu besuchen. Kurze Zeit später gewann er die IMD Start-up Competition am International Institute for Management Development ( IMD ) in Lausanne. Im selben Jahr nahm er am «venture kick» teil, erhielt prompt CHF 30 000, ein willkom­ mener Zuschuss an die Gründungskosten für die Delta ­Robotics GmbH. In der ganzen Gründungsphase ­unterstützte ihn die KTI mit Coaches für Belange der Geschäftsentwicklung und half bei Fragen des geistigen Eigentums und behördlichen Auflagen. Kompetente Verstärkung erhielt die Firma 2008 mit Michael Kuster, diplomierter Ingenieur Mikrotechnik BFH-TI. Auch in Zukunft bleibt die Delta Robotics GmbH fachlich vernetzt mit der BFH-TI und der EPFL, denn der Markt für regenerative Medizin setzt interdisziplinäres Denken voraus. Und dieser Markt boomt.

«Patienteneigenes biologisches

Material wie Zellen, embryonale Stammzellen oder genetische Produkte wie Proteine auf biologisch abbau­baren Gerüsten als Ersatzteile wachsen zu lassen, erlaubt bessere und ­wesentlich kosteneffizientere Behandlungen, besonders wenn dabei modernste Automatisierungsprozesse zum Einsatz kommen», so Marc Thurner. «Mit der BioFactory bieten wir Forschenden in rege­nerativer Medizin ein leistungsfähiges Instrument für die Entwicklung neuer Therapien und Wirkstoffanalysen in der Pharmaund Kosmetik-Industrie.» Potenzial besteht ebenfalls in der Behandlung neurodegenerativer Störungen, der Regeneration von Rückenmark, Knochen und Knorpel, in der Krebstherapie, bei Herz-KreislaufErkrankungen und in der Organtransplantation. Die BioFactory ist ein weiterer Schritt zur regenerativen Medizin, welche Biomaterialien nutzt, um innovative medizinische [mg] Therapien zu entwickeln.

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Logistik

Die Mobilität der Zukunft verlangt neue Ideen auch in Sachen Parkplatz

Automatisches Parksystem der Zukunft spart 75 Prozent Platz Mit der weltweit rasanten Zunahme von Privatfahrzeugen steigt der Bedarf an Parkplätzen überdurchschnittlich. Gleichzeitig wird der vorhandene Raum, besonders in den Innenstädten, stets knapper und teurer. «Skyline Parking» als raffiniertes und vollautomatisches Parksystem beansprucht nur einen Viertel des Platzes und steigert die Rentabilität von Parkhäusern.

M

it der schnellen Verstädterung, namentlich in Schwellenländern, dem zu erwartenden Parkplatzmangel, den steigenden Landpreisen und Einschränkungen wie Road Pricing wird der Bedarf an verdichtetem Parken weiter zunehmen. Der Wunsch nach Komfort, Sicherheit und Umweltschutz fördert die Nachfrage nach automatischen Parkanlagen. Die Parking-Industrie generiert bereits heute einen Jahresumsatz von über 100 Milliarden USD und verzeichnet ein starkes Wachstum.

Viermal bessere Raumnutzung Der Wert und zugleich die technischen Herausforderungen von SKYLINE PARKING liegen in den Spezifikationen des Systems, welches hohe Transportleistung, optimale Raumeffizienz, Zuverlässigkeit, Qualität und einfache Benutzerführung vereint. Durch die Kombination dieser Eigenschaften beschreitet Skyline Parking neue Wege auf dem Gebiet des Parkens. Die zukunftsweisende Kombination von Bauweise, Fahrzeuganordnung sowie computergestützter Vermessung und Platzzuweisung ergibt eine Verbesse-rung der Raumnutzung von bis zu 400 % gegenüber herkömmlichen Parkhäusern. Bereits ein Grundstück von nur 20 x 20 Metern ermöglicht den Bau eines Turmes mit bis zu 320 Parkplätzen. Bei einer unterirdischen Auslegung sind gerade mal 25 Prozent des sonstigen Aushubs erforderlich.

Auto abstellen – und vergessen

Grossstädte haben einen grossen Bedarf an raumeffizienten Parklösungen.

44

Innovation

Der Fahrer stellt sein Auto einfach auf eine von mehreren Rampen in der Parkanlage. Während der Einfahrt erfasst und vermisst der hochpräzise Scanner das Fahrzeug. Dort

Bis zu 75 Prozent Platzeinsparung sind mit dem Parksystem möglich.

wird es von einem Roboter an den Rädern gefasst, angehoben, zentriert und zum Hochgeschwindigkeitslift befördert. Die an der Liftplattform befestigten Car Parking Robots ( CPR ) schieben die Fahrzeuge über beide Seiten auf die bezüglich Raumnutzung besten, kreisförmig angeordneten Parkpositionen. Da höchste Zuverlässigkeit gefordert ist, sind alle Systeme redundant ausgelegt: ein duales Liftsystem, zwei Liftplattformen, zwei Car-Roboter, als Cluster ausgelegte Server sowie mehrere Ein- und Ausfahrtrampen mit den jeweiligen Mess- und Zentriersystemen.

Das Auto wird während der Einfahrt durch hochpräzise Scanner in Echtzeit vermessen.

Skyline Parking, ein vierfacher Turm, ober- und unterirdisch.

Zwei Hochgeschwindigkeitslifte befördern die Autos in die optimal berechneten Parkslots.

Gesamtsteuerung Noser Engineering AG entwickelt für Skyline Parking das Central Control System zur Steuerung des gesamten Parkhauses. Die Software koordiniert die verschiedenen Subsysteme in den Einfahrtsrampen, die Roboter und das Liftsystem und

gewährleistet den reibungslosen Gesamtablauf bei möglichst intuitiv gestalteter Nutzerführung. Ebenso verwaltet sie sämtliche Daten der einfahrenden und parkierten Autos und berechnet den optimalen Stellplatz bezüglich Raumnutzung und Performance. [pm]

Autor und Infos Markus Hämmerli ( Dipl. El. Ing. FH ) verfügt über langjährige Erfahrung im Bereich Software Engineering und Projektmanagement. Er ist Projektleiter für das Central Control System von SKYLINE PARKING. Weitere Informationen unter www.skyline-parking.ch und www.noser.com Noser Engineering AG 8404 Winterthur Tel. 052 234 56 11

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Accelerating the pace of engineering and science

Parlez-vous MATLAB? Modellierung eines elektrischen Potentials in einem Quantum Dot. Von Kim Young-Sang an der HYU. Dieses Beispiel finden Sie unter: mathworks.ch/ltc

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The language of technical computing.

Abbildung: Kim Young-Sang, Jeong Hee-Jun, Quantum Device Lab, Hanyang Univ. ©2010 The MathWorks, Inc.

Über eine Million Menschen weltweit sprechen MATLAB. Ingenieure und Wissenschaftler aus allen Bereichen – von der Maschinen- und Elektronikindustrie über die Automobilindustrie und die Luft-/ Raumfahrt bis hin zu Finanzdienstleistern, der Biotechnologie oder den Geo- und Meereswissenschaften – nutzen MATLAB, um ihre Ideen auszudrücken.

Sprechen Sie MATLAB?

Wissen ist gut, genauer wissen ist besser Die Ferndiagnostik von Schachtwinden im Bergbau sichert den Betrieb auch in rauen Umgebungen

Schachtwinden im Bergbau arbeiten unter äusserst schwierigen Umweltbe­ dingungen: Fluide Umgebungen in aggressiver chemischer Zusammensetzung, Räume, die durch Methan- und Kohlenstaubexplosionen gefährdet sind, stel­len extreme Anforderungen an die Betriebssicherheit. Zuverlässige und präzise Ferndiagnosesysteme haben deshalb eine enorme Bedeutung. Harting liefert mit HAN INOX ein leistungsfähiges System an den polnischen Messanlagen­ hersteller Temix.

T

emix entwickelt seit 1988 Systeme, die den Zustand der Oberseile in Bergbauschachtwinden überwachen und Ausgleichsmassnahmen umsetzen. Temix-Anlagen werden zur direkten Messung der Belastungen der Oberseile von Schachtwinden mit mehreren Seilen sowie von Arbeitsbühnen in abgeteuften Schächten eingesetzt.

Die langjährigen Entwicklungs- und Praxiserfahrungen wie die laufende Anwendung moderner Techno-

logien und Messtechniken haben Temix zu einem der führenden Hersteller in Europa gemacht. Zum bisherigen Einsatzbereich des Systems gehören Kohle- und Kupfererzgruben in Polen, Tschechien und Russland.

Zum System gehört neben den Mess- und Ausgleichseinheiten ein Programm zur grafischen Analyse der auf die Seile wirkenden Kräfte.

Daten und Informationen über den Zustand der Oberseile werden da-

Infos Harting AG 8604 Volketswil Tel. 044 908 20 60 ch@harting.com www.harting.com

Innovation

47

Messtechnik

Diagramm der in den Seilen eines Fördergefässes wirkenden Kräfte...

1

1: v or der Korrektur (direkt nach Bebauung der Seile).

2: n ach der ersten korrigierenden Massnahme.

3: n ach der dritten korrigierenden Massnahme 2

4: n ach der Korrektur (vom Benutzer als zufriedenstellendes Ergebnis anerkannt).

3

4

durch schneller erkennbar, sodass die Schachtwartungsdienste früher und präziser eingreifen können. Die Betriebssicherheit der Schachtwinden wird deutlich erhöht. Die Gefahren, die ihren Ursprung in den unterschiedlichen auf die Seile wirkenden Kräfte haben, werden nahezu eliminiert. Zudem entstehen weitere Vorteile: Eine gleichmässige Abnutzung des eingesetzten Seilsatzes der Winde ist gewährleistet, die Nutzungsdauer der Seile verlängert sich. Die Qualität der Führung der Schachtfördergefässe wird verbessert, die Abnutzung der Kugelführungselemente der Gefässe und der Schachtführungen wird vermindert und deren Lebensdauer verlängert.

Datenerfassung und -übertragung

Infos Tadeusz Wróbel, Vorstands­ vorsitzender TEMIX GmbH Maciej Błach, Market Manager Industry Polen, HARTING Techno­logy Group Hanna Patalas, Market Deve­ lopment Manager Poland, HARTING Technology Group

48 Innovation

Das System verwendet eine FunkDatenübertragung, worüber die Messergebnisse regelmässig vom beweglichen Schachtfördergefäss zur Kontrolleinheit übermittelt werden. Gesendet werden dabei die wichtigsten Betriebsparameter der Winde, wie zum Beispiel die Werte der in den Seilen wirkenden Kräfte sowie die Messwerte der sogenannten «Fahrtruhe» des Förderkorbs. Das bedeutet, dass die Beschleunigungsfaktoren an den zwei Koordinatenachsen senkrecht zur Fahrtrichtung des Förderkorbs gemessen werden. Mithilfe der Funkübertragung kommuniziert ein Industriecomputer mit einem Mikroprozessor, der sich auf dem Korb befindet und die Servicedaten über dessen Betriebszustand sowie die Messdaten kontinuierlich übermit-

telt. Zur Realisierung der Lösung wurden mehrere Modems eingesetzt, die Funkverbindung wird über ein allgemein zugängliches Frequenzband hergestellt (Bild 5).

Neu ist die Lösung, die für die Energieversorgung des Steuergeräts gefunden wurde, das sich am Schachtfördergefäss befindet. Ausserdem wurde eine neuartige Fernsteuerung der Messfunktionen des Steuergeräts entwickelt. Steue­ rung, Datentransfer und Energieversorgung erfolgen, sobald sich der Förderkorb auf der oberen Verladestation befindet. Die Energieversorgung der Mess- und Steuereinheit erfolgt mittels eines elektromagnetischen Feldes und nicht über Kontakt. In der Ladeposition beträgt der Abstand zwischen Energiesender und -empfänger höchstens 50 mm. Die Steuerung ist von einem beliebigen Computerterminal innerhalb des Unternehmensnetzwerks möglich.

Robuste Anschlusstechnik Um die Energieversorgung der Anlage sicherzustellen, setzt Temix ein Gehäuse aus der Han-Inox-Baureihe

von Harting mit einem schnell montierbaren sowie belastbaren Steckverbindereinsatz ein. Verwendet wird der Han Q5/0 mit Quick-LockAnschlusstechnik. Das bei Han-Inox eingesetzte Material und die Verbindungstechnik legen den Einsatz im Bergbau nahe. Der Grund: Industrielle Standardgehäuse, hergestellt aus einer Aluminium- oder einer Zink-Aluminium-Legierung, erfüllen die gesetzlichen und prozessualen Anforderungen – etwa zur Verhinderung einer Methangas­explosion – nicht.

Belastung ausgleichen Aufgrund der präzisen Analyse der Kräfteflüsse und -wirkungen in den Seilen werden auf der gesamten Durchfahrtsstrecke des Schachtkorbes Korrekturen vorgenommen, die auf der Änderung der Durchmesser der Seilumwicklung auf der Antriebstrommel der Maschine sowie der Änderung ihrer Länge beruhen. Im Unterschied zu den bisher angewandten Methoden sollen hierbei die Belastungen zwischen den einzelnen Seilen eines Fördergefässes mit mehreren Seilen ausgegli-

chen werden. Dies wird durch einen Ausgleichshebel erreicht, wobei die aufgetretenen Kräfteunterschiede bei korrekter Wartung der Aufhängungselemente 30–40 Prozent erreichen können. In der bisherigen Praxis überstiegen die Korrekturen Differenzwerte von ±2–3 Prozent nicht. Das bedeutet, dass die angewandte Mess- und Ausgleichstechnologie eine wesentlich höhere Effektivität aufweist, als im Vorfeld angenommen wurde.

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Anwendung Die bisherigen Standardlösungen wurden in nichtexplosionsgefährdeten Räumen eingesetzt. Ihre Schwachstelle lag in der eingesetzten industriellen Verbindungstechnologie. In Anbetracht der ungewöhnlich schwierigen Umwelt- und Arbeitsbedingungen waren die Anforderungen (mechanische Festigkeit des Gehäuses, Schutzklasse IP ) deutlich höher als in Standard[pm] umgebungen.

Relaissockel

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5: System zur Überwachung der Führungsqualität der Fördergefässe von Schachtwinden mit mehreren Seilen im Bergbau

Programmiertools verkürzen die Engineeringzeiten

Objektorientiert und effizient programmieren Maschinen müssen flexibel an spezifische Einsatzfälle anpassbar, aufgrund des Kostendruckes immer schneller programmierbar und zugleich einfacher zu bedienen sein. Daher kommt dem effizienten Entwurf und der Qualität der Software im Maschinen- und Anlagenbau eine wachsende Bedeutung zu. Die Ver­wendung eines modernen Komplett-Werkzeuges wie das All-in-One-Tool Lasal von Sigmatek bietet enormes Einsparpotenzial.

G

rösstmögliche Flexibilität ohne sich dabei mit schier unendlich langen Programmier-Codes quälen zu müssen – das verspricht die objektorientierte Programmierung. Und obwohl es sie seit mehr als 30 Jahren gibt, scheint es in der SPS-Welt immer noch eine gewisse Scheu

50 Innovation

vor ihr zu geben. Dabei wartet diese Technologie mit vielen Vorteilen auf. Beim objektorientierten Programmieren werden die verschiedenen Teile einer Maschine in Form von Objekten repräsentiert. Das gewährleistet dem Maschinenbauer grösstmögliche Flexibilität: So kann

rasch auf individuelle Anwenderanforderungen reagiert werden und die Engineeringzeiten verkürzen sich.

Bei Sigmatek sorgt die grafische Darstellung für zusätzliche Übersichtlichkeit. Durch die grafische Darstellung der Objekte wird die

Automation

Der objektorientierte Ansatz erweitert die prozedurale Program­mierung.

Die Grundidee dabei ist es, Code und Daten in logische Einheiten, so genannte Objekte, zusammenzufassen.

Komplexität der Software-Implementierung gekapselt. Der Programmcode selbst ist auf den ersten Blick nicht ersichtlich. Dargestellt werden lediglich die Beziehungen von Programmteilen zueinander sowie die wichtigsten Daten eines Programmteils. Somit können sich einerseits Entwickler schnell einen Überblick über die Projektstruktur verschaffen und andererseits ist es auch Servicetechnikern rasch und einfach möglich, eine Diagnose über die Fehlfunktion einer Maschine zu treffen.

Das Funktionsprinzip der objektorientierten Programmierung Sigmateks All-in-One-Engineering Tool Lasal verfolgt von Grund auf und seit jeher konsequent den objektorientierten Ansatz. Die Idee dabei ist es, Code und Daten in ­logische Einheiten, in sogenannten Objekte zusammenzufassen. Hinter einem Objekt steht jeweils eine Klasse, die der Bauplan für ein Objekt ist und daher den Programmcode und die Datenelemente definiert. Jede Klasse übernimmt eine bestimmte Aufgabe, wie beispielsweise die Messung und Auswertung einer Temperatur oder die Ansteuerung eines Antriebs. Der eigentliche Programmcode eines Objektes wird in den gebräuchlichen Sprachen der IEC 61131-3, zum Beispiel Strukturiertem Text, Anweisungsliste oder Kontaktplan implementiert. Dies ist ein wesentlicher Akzeptanzfaktor, da so die Methoden der objektorientierten Programmierung als durchgängige Erweiterung der vertrauten

und bewährten Sprachen zur Verfügung stehen.

Bei Lasal wurde die Hochsprache strukturierter Text um die Objektorientierung erweitert. Hinter einer Klasse steckt also ein entsprechender Code, der die verschiedenen Methoden einer Klasse implementiert.

«Objektorientierte Programmierung eröffnet dem Anwender grosse Vorteile. So können beispielsweise bereits erstellte Applikations­ teile ganz einfach wiederverwendet werden», erklärt Bernhard Gangl, Abteilungsleiter Software bei Sigmatek. «Dadurch wird Modularität und Flexibilität erreicht. Zudem ist es bei komplexen Applikationen viel einfacher, dass mehrere Entwickler gleichzeitig programmieren.»

Vererbung vermindert den Programmieraufwand Die sogenannte Vererbung beschreibt eine Beziehung zwischen einer allgemeinen Klasse (Basisklasse) und einer abgeleiteten Klasse. Die abgeleitete Klasse erbt die Eigenschaften und ist damit vollständig mit der Basisklasse konform, enthält aber zusätzliche Informationen (Attribute, Operationen, Assoziationen). «Mit dieser Technik ist es möglich, neue Ausprägungen von Maschinenteilen mit minimalem Programmieraufwand umzusetzen.

Durch Aggregieren können einzelne Klassen zu einer komplexen Klasse zusammengefasst werden», führt Bernhard Gangl weiter aus.

Die automatische Generierung und Anpassung der Maschinensoftware wird durch den Einsatz der Skriptsprache «Python» möglich.

So können aus einem Basisprojekt verschiedene Ausprägungen und Typen der Anlage geformt werden.

Dazu wird auf eine Bibliothek mit vorgefertigten Klassen zugegriffen, die die verschiedenen Module und Komponenten repräsentieren. Die Entwickler können sich auf die Implementierung von neuen Maschinenfunktionen konzentrieren. Stehen diese fest, lässt sich – ähnlich wie bei der Erzeugung von Stücklisten – der Programmcode für eine Maschine oder Anlage auf Knopfdruck erzeugen und parametrieren.

«Mit der objektorientierten Programmierung kann genau so programmiert werden, wie im Maschinenbau gedacht wird – nämlich in Komponenten», betont Bernhard Gangl einen wesentlichen Aspekt.

Die Schnittstelle zwischen Maschinenbauer und Softwareentwickler wird viel einfacher, da sich die verschiedenen Maschinenteile und deren Interaktion miteinander in der Software widerspiegeln. «Lasal stellt zahlreiche Werkzeuge zur Programmanalyse sowie zur Fehlersuche und -korrektur zur Verfügung.

Beispiele dafür sind ein Online-Debugger, Echtzeit-Oszilloskop und ein Analyse-Tool des Zeitverhaltens im Multitasking. Zu einer weiteren Verkürzung der Entwicklungszeit trägt das Simulations-Tool ‹Lars› bei.» ➜

Mit dem All-in-One-Engineering Tool Lasal bietet Sigmatek ein Komplettwerkzeug, mit dem sich neben der eigentlichen Steuerungsprogrammierung auch Visualisierungs-, Motion Control-, Safety- sowie Service- und Fernwartungs-Aufgaben effizient und komfortabel realisieren lassen.

Innovation

51

Automation

Ein Rechteck auf dem Netzwerk stellt ein Objekt dar, oben der Klassenname und darunter der Name des daraus erzeugten Objekts. Die Objekte haben Schnittstellen zur Aussenwelt, um mit anderen Objekten zu kommunizieren. Parametrierung: Diese Schnittstellen sind zugleich Daten­ elemente, die für jedes Objekt unterschiedlich initialisierbar sind.

Die Entwicklungsumgebung Mit dem Projektierungstool Lasal Class (Control Logic Application Software System) ergeben sich vielfältige Möglichkeiten bei der Projektentwicklung, basierend auf ­einer Client-Server-Technologie. Die Software erweitert die IEC 61131- 3Norm um die objektorientierte Programmierung und gewährleistet eine einfache und sichere Applika­ tionserstellung. Zusätzlich wird eine Senkung der Gesamtsoftware­ kosten erzielt, da mit der zuvor angesprochenen Modularität, der Wiederverwendbarkeit und der Kapselung der Anwenderprogramme die Applikation effizienter und leichter testbar wird.

Bei der objektorientierten Programmierung liegt der Fokus auf den

Infos SIGMATEK Schweiz AG 8307 Effretikon Tel. 052 354 50 50 office@sigmatek.ch www.sigmatek-automation.ch

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Innovation

abgeschotteten Objekten, die über Schnittstellen mit der Aussenwelt kommunizieren. «Wenn man sich diese Schnittstellen vorab genau überlegt, kann man Objekte später mit Leichtigkeit gegen andere austauschen und so die Software fle­ xibel, wartungsfreundlich und leicht testbar gestalten – auch noch nach Jahren», weiss Bernhard ­Gangl aus der langjährigen Erfahrung mit ­Lasal. Diese Strukturiertheit der objektorientierten Programmierung kommt dem Maschinenbauer vor allem auch bei komplexen Projekten zugute. Je umfangreicher das Projekt ist und je mehr Personen über den Produktlebenszyklus eingebunden sind, desto mehr macht sich der Vorteil bemerkbar, der sich durch die Übersichtlichkeit dank ­klarer Kapselung ergibt.

Die Übersichtlichkeit wird zudem durch die grafische Darstellung verstärkt. Dabei werden die von Klassen erzeugten Objekte in sogenannten Netzwerken dargestellt. Die Maschine wird in der Software grafisch nachgebildet, wodurch auf den ersten Blick die Eigenschaften eines Maschinenteils sowie die Kommunikation mit anderen Objekten (=Maschinenteilen) erkennbar sind.

Eine weitere Stärke der grafischen Darstellung zeigt sich auch bei der Online-Diagnose. Sobald eine Onlineverbindung zur SPS hergestellt ist, werden im Netzwerk die lebenden Werte der Schnittstellenvariablen angezeigt. Das heisst von sämtlichen Objekten kann der aktuelle Status bestimmt werden, ohne mit dem Sourcecode des Objekts konfrontiert zu sein. Service- und InbetriebnahmeTechniker haben durch die grafische Ansicht einerseits die Möglichkeit, die Softwarestruktur leichter zu verstehen, andererseits wird die Dia­ gnose vereinfacht, weil der Sourcecode grafisch gekapselt ist.

Die Objektorientierung eröffnet nicht nur im Bereich der Ablaufprogrammierung von Maschinen neue Möglichkeiten, sondern auch im ­Visualisierungsbereich. Mit dem komfortablen und in das Engineeringsystem voll integrierten HMI-Tool Lasal Screen lassen sich grafische Objekte definieren. Dabei verwendet der Anwender Datenpunkte einer Klasse aus Lasal Class, um das visuelle Erscheinungsbild dieser Klasse zu definieren. Die ­Erstellung einer neuen Visualisierung erfolgt über einfache Parametrierung, die aufwändige Programmierung ent-

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fällt. Zur Erstellung der Bilder steht eine Vielzahl vorgefertigter Bausteine zur Verfügung. Ein grosser Grafikpool, Funktionalitäten wie Alarmverwaltung, Datenlogging, Rezeptverwaltung und zahlreiche Standardfunktionen zum Zeichnen, Ausrichten, Importieren oder Übersetzen sind in Lasal Screen bereits enthalten. Zusätzlich können natürlich auch bereits bestehende Grafiken eingebunden werden.

Motion Control und Safety integriert Das All-in-One-Engineering-Tool bietet mit der voll integrierten Software Lasal Motion auch einen umfassenden Funktionsbaukasten zur Steuerung von Antrieben. Eine Vielzahl von Positioniermöglichkeiten wie

Absolut-, Relativ- und Endlospositionierung werden unterstützt. Es sind CNC -Funktionen ebenso integriert wie koordinierte Bewegungen (Linear- und Zirkularinterpolation, Kurvenscheiben, fliegende Sägen und so weiter). Achsbewegungen können ohne jeglichen Programmieraufwand mit einfacher Eingabe von Daten beziehungsweise Befehlen durchgeführt werden. In der Bibliothek des Projektierungstools Lalas Class sind bereits fertige MotionKlassen vorhanden, die sich einfach in die Motion-Anwendung übernehmen lassen. «Die Integration von SPS, Motion Control und Visualisierung führt zu einer verbesserten Synchronisation von Prozess- und Bewegungsabläufen in der Maschine. Daraus ergeben sich eine höhe-

Automatische Definition eines grafischen Objektes zur Visualisierung einer Temperaturregelzone: Zuerst wird eine Klasse definiert, dann das dazugehörige grafische Objekt – jetzt lassen sich beliebig viele Instanzen (Varianten) erzeugen.

Die PA-Serie von JST ist eine interessante und vielseitig einsetzbare Wire-to-Board und Wire-toWire-Verbindung im 2.00-mm-Raster. Die geraden Kabelstecker sind mit Crimp- oder Schneidklemmkontakten lieferbar. Die Stiftleisten auf der Printplatte sind für THT- oder SMT-Anschlusstechnik erhältlich. Lieferbar sind die Steckverbinder in den Bauformen gerade oder 90° von 2- bis 16polig mit max. 3 A und für 100 V.

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Diese 3-mm-Produktfamilie von 3M bietet eine robuste, kostengünstige Lösung für anspruchsvolle, elektrische Verbindungen. Die Stecker für Spannungen bis zu 250 V und Strombelastungen bis zu 10 A eignen sich für vielfältige Anwendungen, besonders in der Fabrikautomation. Die 5poligen Buchsenstecker haben Schneidklemmkontakte, die für Litzenleiter mit Querschnitten von AWG 18 und AWG 20 und für Leiterdurchmesser von 1.6 mm bis 3 mm ausgelegt sind.

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Softwareentwickler bei der Schweizer Lässer AG: «Lasal bietet dem Software-Entwickler ein durchgängiges Gesamtpaket mit Objekt­orientierung. Das Engineering gestaltet sich äusserst effizient und ist zukunftsorientiert. Das dazugehörige Tool Lasal Screen bietet aufgrund seiner Offenheit praktisch grenzenlose Visualisierungsmöglichkeiten, um die Wünsche des Maschinenbedieners an eine moderne Benutzerschnittstelle umzusetzen».

profitiert von mehr Service in MCAD & PDM. Von mehr Durchgängigkeit im Engineering mit Brücken zur Fluid- und Elektrotechnik. Von ganzheitlichen Lösungen, die die Kosten senken. Mehr Infos unter Tel. 044 8709900. re Produktionsgeschwindigkeit, Präzision und Produktqualität.

Kernstück des Gesamtsystems sind die Motion Control- und Technologiefunktionen. Sie decken ein breites Spektrum ab, das von Nockenschaltwerk über das Positionieren bis hin zu Bahnsteuerungen mit Transformationen für verschiedene Roboter-Kinematiken reicht», erklärt Bernhard Gangl.

Die ebenfalls nahtlose Integration des Lasal Safety-Designers erleichtert dem Anwender die Programmierung und Konfiguration der Safety-Komponenten. Auf Basis einer Funktionsbibliothek, die neben Standard-Funktionsblöcken auch SafetyFunktionsblöcke, angelehnt an den PLCopen-Standard wie beispielsweise Emergency Stop, Two Hand Control oder Guard Locking zur Verfügung stellt, kann der Anwender die logischen Verknüpfungen der sicherheitsbezogenen Abläufe einfach erstellen.

Service-Tools runden Angebot ab Abgerundet wird das umfassende Engineering-Softwarepaket Lasal durch die Lasal Service-Tools zur Fernwartung und Diagnose wie beispielsweise dem Remote Manager. Mithilfe von Servertechnologie kann damit von jedem geografisch entfernten Rechner auf die angeschlossene Steuerung zugegriffen werden. Ein OPC-Server steht als Open Data-Interface zur Verfügung. Der individuelle Datenaustausch mit externen Programmen über standardisierte Schnittstellen ist so möglich.

Ebenfalls im Sigmatek-Angebot erhältlich ist die Software Lars zur Windows-basierten Simulation von Steuerungsprogrammen und Visualisierungen, mit der sich Lasal-Applikationen mit eingeschränkter Echtzeitfähigkeit ausführen lassen. Das Tool kann für verschiedene Anwendungen genutzt werden, beispielsweise zur Entwicklung und zum Testen von Programmen auf dem PC, wenn die eigentliche Zielhardware nicht zur Verfügung steht, für Visualisierungen auf Windows-Rechnern oder für Demo-Applikationen zu Präsentationszwecken. [mg]

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Büro Volketswil Tel. +41 43 355 33 66 Volketswil@msc-ge.com

Simulation von Solaranlagen verkürzt den Entwicklungsprozess und optimiert die Stromerzeugung

Effizientes Licht- und Schattenspiel 10 000-mal mehr Solarenergie erreicht die Erdoberfläche, als gegenwärtig genutzt wird. Damit diese saubere Energie nicht verpufft, kommt bei der Entwicklung von ­effizienten Photovoltaikanlagen Model-Based-Design zum Einsatz. Die Modellierung von Photovoltaik-Modulen, Regelungstechnik und Leistungselektronik in einer Umgebung führt, zusammen mit automatischer Code-Generierung, zu einer verkürzten Entwicklungszeit und maximalen Energieausbeute aus dem Sonnenlicht.

D

er Photovoltaikanteil beträgt in Deutschland zwar kaum ein Pro­ zent, wies jedoch 2009 einen Zu­ wachs von 60 Prozent auf. Gründe dafür sind der Preisverfall für Pho­ tovoltaikmodule und der gesteiger­ te Wirkungsgrad der Systeme.

Im Zusammenspiel von Solar­ modulen und Wechselrichtern ist die Qualität der Regelungsalgorith­ men entscheidend für gute Ergeb­ nisse im Einspeisezähler. Eine hohe Leistungsausbeute durch verlust­ arme Umwandlung der Sonnenener­ gie in netzüblichen Wechselstrom ist gefordert. Dazu muss ein Sys­

Infos MathWorks GmbH 3006 Bern Tel. 031 950 60 20 info@mathworks.ch www.mathworks.ch

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Innovation

tem aber den stetigen Wechsel von Licht, Abschattung und Temperatur bewältigen. Das Herzstück einer Photovoltaikanlage, der Solarwech­ selrichter, muss auf die wechseln­ den Umweltbedingungen optimal reagieren. Im Entwicklungsprozess sorgt Model-Based-Design ( MBD ) durch Kosten- und Zeit sparende Si­ mulation für Endprodukte, die diese komplexe Arbeit mit überragendem Wirkungsgrad abwickeln. Darüber hinaus verschafft die schnellere Marktreife von Neuentwicklungen dem Hersteller entscheidende Wett­ bewerbsvorteile.

Weniger Entwicklungskosten, mehr Wirkungsgrad Eine hohe Leistungsfähigkeit der Komponenten ist das Ziel der Her­ steller von Photovoltaik­anlagen.

Der Einsatz der MBD-Toolkette von MathWorks mit automatischer Code-Generierung reduziert laut

Studien den Zeitaufwand eines Ent­ wicklungszyklus um bis zu 55 Pro­ zent und spart damit nahezu zwei Drittel an Kosten. Da die Erstel­ lung von Prototypen für komplexe Photovoltaikanlagen sehr teuer ist, hat die Testphase in der Entwick­ lung besondere Bedeutung. ModelBased-Design und Simulation wäh­ rend der gesamten Entwicklung begegnen diesen Herausforderun­ gen: Einerseits lassen sich damit integrierte Systeme besser aufei­ nander abstimmen, andererseits können Simulationen die Tests am Prototypen teilweise ersetzen oder verkürzen.

Der Einsatz der Model-Based-De­ sign-Toolkette wird im Folgenden am kompletten Modell eines Photo­ voltaiksystems mit seinen Anforde­ rungen an die Regelungselektronik verdeutlicht. Eine Photovoltaikanla­ ge benötigt einen komplexen Steu­ erungsalgorithmus, der das ganze

Software

System im optimalen Leistungs­ punkt betreibt. Ein kleines Sonnen­ kraftwerk besteht aus den Solar­ modulen als Stromgenerator, die in der Regel auf einer Dachfläche oder in einem Solarpark installiert sind. Die Leistung eines Moduls ist das Produkt aus Strom und Span­ nung. Der Strom variiert je nach Sonneneinstrahlungssituation. Bei klarem Himmel und voller Sonnen­ einstrahlung liefern Module die grösste Ausbeute an Sonnenener­ gie in Form von Gleichstrom. Der Solarwechselrichter fungiert als Bindeglied zwischen Modul und öf­ fentlichem Stromnetz. Er nimmt die erzeugte Energie vom Generator ab und sorgt durch die Umwandlung in Wechselstrom für die Einspeisung der Solarenergie in herkömmliche Stromversorgungsnetze.

Wechselwirkung von Licht und Schatten Eine der zentralen Aufgaben des Wechselrichters ist die richtige Aus­ lastung der Photovoltaik-Anlage und der Betrieb am optimalen Arbeits­ punkt. Denn eine Abschattung etwa durch Wolken kann im Extremfall dazu führen, dass die Panels vom Stromerzeuger zum Verbraucher werden. Die Regelungselektronik ist darum gefordert, angepasste Massnahmen in Bruchteilen von Sekunden anzuwenden oder alter­ native Schutzmechanismen greifen zu lassen, um unter verschiedens­ ten Bedingungen die bestmögli­ che Leistung zu erzielen. Weitere Umweltfaktoren, beispielsweise Wärmeentwicklung, sind bei der Simulation eines Komplettsystems ebenfalls zu berücksichtigen. Denn der Wirkungsgrad (und somit die Leistung) von Modulen sinkt bei steigender Temperatur.

In einer Anlage mit optimalen Be­ triebsbedingungen muss der Wech­ selrichter bestmöglich auf die Mo­ dulleistung abgestimmt sein. Nur so ist garantiert, dass er ideal ausgelastet ist und dadurch einen geringen Kostenanteil verursacht.

Eine weitere Anforderung an diese zentrale Systemkomponente ist ein niedriger Eigenenergieverbrauch.

Simulationsmodell des Gesamtsystems: Photovoltaik-Anlage mit Wechselrichter.

Manuelle Entwicklungsarbeit durch MBD ersetzen An der Entwicklung eines solch komplexen Systems sind Ingenieu­ re aus unterschiedlichen Abteilun­ gen mit den verschiedenen Aufga­ ben aus der Mechatronik wie zum Beispiel der Regelungsstrecke, der Leistungselektronik und Soft­ ware betraut. In einem herkömmli­ chen Entwicklungsprozess arbeiten diese Abteilungen getrennt vonei­ nander an den jeweiligen Anforde­ rungen und Spezifikationen. Auch wenn Schnittstellen diskutiert wer­ den, so existieren in der Regel eige­ nes Vokabular und unterschiedliche Werkzeuge in den Abteilungen, die zu Barrieren in einem reibungslosen Entwicklungsprozess führen kön­ nen. Erst in der Prototypen­phase werden die einzelnen Bausteine zusammengefügt und gemeinsam getestet. Ein solches Vorgehen mit mangelnder Kommunikation zwi­ schen den Teams führt zu einem relativ späten Auffinden von Feh­ lerquellen im Entwicklungsprozess und damit aufwändigen Korrektur­ zyklen.

Mithilfe des Model-Based-Designs lassen sich alle nötigen Systemkom­ ponenten für eine Photovoltaik­anlage frühzeitig im Entwicklungsprozess als integriertes Gesamtsystem si­ mulieren und testen. In einem Simu­ link-Modell werden alle Anforderun­ gen in eine Umgebung übersetzt, die durch die Mehrdomainfähigkeit die verschiedenen Abteilungen inte­ griert und einen ständigen Abgleich der Arbeit verschiedener Teams er­

möglicht. Das bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich: Regler und Regel­ strecke können in einer Umgebung getestet werden, bevor kostentrei­ bende Hardware-Prototypen vorlie­ gen. Systembestandteile, die später eng zusammenarbeiten, können ge­ meinsam getestet und optimal auf­ einander abgestimmt werden. Alle Modellversionen und Simulationen lassen sich in einer gemeinsamen Umgebung bearbeiten und sind mit teamübergreifenden Anforderungen und Spezifikationen verbunden. Aus den Modellen lässt sich die benötig­ te Embedded Software automatisch generieren und durch Hardwarein-the-Loop-Verfahren testen. Die vereinfachte Kommunikation zwi­ schen den verschiedenen Entwick­ lungsteams erleichtert das frühe Aufdecken von Unstimmigkeiten und macht Integrationsprobleme beizei­ ten transparent.

Realitätsnah simulieren In einem integrierten Modell lassen sich verschiedene Simulationen und Entwicklungsschritte abbilden.

Ein komplettes Modell erfasst das Zusammenspiel der Photovoltaik­ paneele mit der Leistungselektro­ nik zur Umwandlung des erzeugten

Autor Cem Kurutas Application Engineer The Mathworks GmbH

Innovation

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Software

Approximation des Solar­modul-Verhaltens mittels Messwerten.

Stroms und zusätzlich den Regler zur Kontrolle der Leistungselektro­ nik mit Maximum Power Point Tra­ cker ( MPPT )-Algorithmen. Aus dem Simulationsmodell lässt sich CCode automatisch generieren und mittels HIL-Verfahren das Verhalten des Gesamtsystems unter realen Bedingungen testen.

Eine weitere Möglichkeit, Strecken­ modelle zu erzeugen, ist, datenge­ trieben zu arbeiten. Dabei werden Messdaten aus dem Feld verwendet, um Beispielsweise mit dem Werk­

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zeug «Surface Fitting Tool» der «Cur­ ve Fitting Toolbox» ein 3D-Kennfeld zu erzeugen. Dieses kann dann als Streckenmodell des Gesamtregel­ kreises verwendet werden.

Für das Modellieren von Leistungs­ elektronik und Regler kommt ein Modell zum Einsatz, das das Ergeb­ nis von Strom- und Spannungsver­ halten abbildet. Zusätzlich bieten sich spezielle Simulationsmetho­ den für elektrische Komponenten an, bei denen auch hochfrequente Schaltvorgänge berechnet werden können. Unterschiedliche Szenari­ en zum Test von elektrischen Halboder Vollbrücken-Schaltungen kön­ nen so durchgeführt werden. Im Entwicklungszyklus lassen sich da­ bei Designs mit unterschiedlichen Graden der Genauigkeit testen und so schrittweise die Systemperfor­ mance steigern. Da die Anforderun­ gen am Anfang der Entwicklung oft noch nicht ausreichend Details für das endgültige Design enthalten, lassen sich die Modelle während der Entwicklung kontinuierlich ver­ feinern. So werden Idealmodelle nach und nach zu wirklichkeitsna­ hen Szenarien modelliert, die Leis­ tung und Interaktion darstellen.

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maxon-Antriebe in Armprothesen.

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Auch die Medizintechnik setzt auf unsere Antriebssysteme. Die stecken z.B. in modernen Armprothesen, welche dem Träger das Ausführen von präzisen Bewegungen ermöglichen.

Moderne Armprothesen sind durch Gedanken steuerbar: Der Träger denkt an eine Bewegung, worauf Elektroden die Impulse aus den Nervenbahnen an die Elektronik weiterleiten. maxon-EC-max-Antriebe setzen diese Informationen in präzise Bewegungen um.

Das maxon-Produktprogramm ist modular aufgebaut und besteht aus: bürstenlosen sowie bürstenbehafteten DC-Motoren mit eisenloser maxon-Wicklung, Flachmotoren mit Eisenkern, Planeten-, Stirnrad- und Spezialgetrieben, Istwertgebern und Steuerelektronik.

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Ist ein Streckenmodell einmal so weit modelliert, kommt für das Rapid Prototyping der Real-TimeWorkshop zum automatischen Ge­ nerieren von C-Code für die Rege­ lungselektronik zum Einsatz. Die frühzeitige, virtuelle Integration in ein Gesamtsystem durch ModelBased-Design erleichtert Ingenieu­ ren die Optimierung ihrer Designs und schafft Spielraum zum Test neuer Ideen. Im Beispielfall ermög­ licht das simulative Vorgehen das effiziente Auffinden des optimalen Leistungspunkts einer Photovoltaik­ anlage. So kann der Wirkungsgrad weiter in die Höhe geschraubt wer­ den, um letztlich immer mehr An­ wender zur Gewinnung von sau­ berer Energie zu bewegen. Neben Entwicklungszeit und -geld spart die Simulation damit auch herkömmli­ che Energieressourcen. [mg]

Schneller Biegen.

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Gewichtsoptimierte Maschinenbauteile aus Kohlefaser und eine ausgeklügelte Ergonomie ermöglichen es, Bleche mit besonders hoher Geschwindigkeit zu bearbeiten – vor allem bei einem Format bis DIN A3. Das macht die Maschinen der neuen TruBend Serie 7000 zu den schnellsten Biegemaschinen der Welt. www.ch.trumpf.com

Hochpräzisionsbearbeitung durch innovative Kombination von Messtechnik und Werkzeugmaschinenbau

Wenn Bruchteile von Mikrometern Spiegelnde Oberflächen auf Mikrostrukturen in Rekordzeit dank kleinster Verfahrschritten von 100 Nanometern verspricht GF AgieCharmilles mit der Baureihe Mikron HSM LP Precision. In präzise Oberflächen und Konturen lässt sich dies aber nur umsetzen, wenn die Erfassung der Werkzeuggeometrie in derselben Genauigkeitsklasse erfolgt.

In der Kombination von Präzisionsbearbeitung und hoch präziser WerkzeuggeometrieErfassung liegt denn auch die eigentliche Innovation der neuen Hochgeschwindigkeits-

ITM-Werkzeugvermessung : ein starkes Duo und keine Zukunftsvision – ITM und Mikron HSM LP Precision.

Fräsmaschine.

A

n den Ufern des Bielersees ist eine neue Ära angebrochen. Seit Kurzem entstehen in aufwändiger Einzelfertigung die Hochgeschwindigkeits-Fräsmachinen der Baureihe Mikron HSM 400, 400U, 500 LP Precision. Erfahrene Fachkräfte greifen bei dem Bau einer Mikron HSM LP Precision auf handverlesene Maschinenbauteile zurück, um damit etwas Einzigartiges zu schaffen. Keine Maschine verlässt das Werk, ohne in umfangreichen Testzyklen ihre uneingeschränkte Eignung für die Bearbeitung anspruchvollster Werkstücke unter Beweis zu stellen.

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Zudem verfügt GF AgieCharmilles als einziger europäischer Maschinenhersteller über eine Lösung zur prozesssicheren Werkzeugvermessung auf der Werkzeugmaschine.

Das Potenzial dieser Funktionalität wurde frühzeitig erkannt und so begann man vor einigen Jahren mit der Evaluation von intelligenten Alternativen. Das Ergebnis ist nun bei GF AgieCharmilles zu bestaunen : Intelligent Tool Measurement ( ITM ) – eine optische Werkzeugvermessung bei voller Spindeldrehzahl. « Ohne diese bahnbrechende Technologie ist eine Mikron HSM LP Precision mit ihren heutigen Eigenschaften praktisch nicht vorstellbar, » unterstreicht GF AgieCharmilles-Produktmanager Georg Scheiba die Bedeutung dieses smart machine-Bausteins.

Weil der technologische Fortschritt auch effizientere ­Arbeitsstrategien ermöglicht, erhält jeder Mikron HSM LP Precision-Kunde umfangreiche Unterstützung von GF AgieCharmilles. Spezifische Tech-

nologie-Schulungen rund um das Produkt und die Prozessführung im High-End-Präzisionsbereich geben Einblicke in die leistungsfähige und damit profitable Fertigung.

Präzisions-Zerspanung …

Die Mikron HSM LP Precision führt die Präzisions-Zerspanung in eine neue Ära. Unter der Einwirkung von hohen Achsbeschleunigungen muss die Werkzeugbahn bei minimalem Regelrauschen präzise eingehalten werden. Nur so werden die realisierten Oberflächengüten und Konturgenauigkeiten auf einer Mikron HSM LP Precision möglich. Da in jeder elektrischen Maschine Verlustwärme anfällt, müssen die Antriebsgruppen einer Präzisionswerkzeugmaschine gezielt gekühlt werden.

Jede der Linearachsen sowie die Rund-Schwenk-Einheit weisen einen eigenen Kühlkreislauf auf. Gleichzeitig ermöglicht das Opticool-Konzept mit seiner Spindelnasen-Kühlung eine bisher nicht bekannte Tempe-

Werkzeugmaschinen

zählen Applikationsbeispiel : Spiegelnder Reflektoreinsatz bearbeitet auf einer Mikron HSM 400U LP Precision.

raturstabilität. Das ausgeklügelte Kühlmanagement der Mikron HSM LP Precision verhindert den Wärmefluss von den Antriebsmotoren in das Maschinenbett. Daraus resultiert eine geometrische Stabilität, die extrem hohe Wiederholgenauigkeiten in der Bewegungsführung sicherstellt.

Doch aufgepasst! Welche Vorteile hat der Anwender, wenn eine Mikron HSM LP Precision kleinste Verfahrschritte von 100 Nanometern ( 1/10 000 mm ) ausführen kann, aber die Ungenauigkeit bei der Erfassung der Werkzeuggeometrie die Abbildung dieser Genauigkeitsklasse auf dem Werkstück vereitelt ? Jeder, der es schon einmal versucht hat, mit verschiedenen Werkzeugdurchmessern eine überfräste Fläche ein weiteres Mal exakt zu treffen, ist sich der praktischen Unmöglichkeit dieser Aufgabe bewusst. Damit aber perfekte Übergänge zwischen Flächenabschnitten, die mit unterschiedlichen Werkzeugen bearbeitet werden, möglich sind, muss genau dieses gewährleistet sein.

… dank innovativer Werkzeugvermessung Einer der Hauptgründe ist mit der Funktionsweise der ­konventionellen Laser-Werkzeugvermessung zu begründen.

Unterschiedliche Werkzeuggeometrien führen zu unterschiedlichen Eintauchverhältnissen im Laserstrahl und damit zu Va­ riationen in der absoluten Z-Referenz. Dem Werkzeug anhaftende Schmutzpartikel oder Öltropfen können auch zu einem Messergebnisse führen, das von der tatsächlichen Werkzeugkontur abweicht. ➜

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Innovation

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20Jahre vor 20 Jahren nistete sich die Idee Mehrfachspannen… in unseren Köpfen ein und

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Innovation

Ganz anders hier der Lösungs­ ansatz von GF AgieCharmilles. Die exklusive Werkzeugvermessung ITM ( Intelligent Tool Measurement ) erfasst die komplette Werkzeugspitze bis ø 12 mm auf modernen Bildsensoren. Die digital erfasste Werkzeuggeometrie wird von einer speziellen Software digital gesäubert und dann erst vermessen : ITM ermöglicht damit zum ersten Mal eine Werkzeugvermessung mit einer absoluten Z-Referenz im Mikrometerbereich. Ein Durchbruch, der neue und effizientere Arbeitsstrategien möglich macht.

Überzeugende Ergebnisse Das Anwendungsfeld der Hochpräzisionsbearbeitung reicht von Bauteilen für die minimalinvasive Chirurgie, über miniaturisierte Strömungsteile bis tief in den Werkzeug- und Formenbau ( zum Beispiel für LEDs, Reflektoren oder kleinste Formmerkmale ). Als exemplarisch für die Genauigkeitsklasse, in der sich die Mikron HSM LP PrecisionMaschinen bewegen, soll an dieser Stelle auf die Ergebnisse, die auf einem Reflektoreinsatz erzielt wurden, näher eingegangen werden.

Bei dem zu bearbeitenden Grundwerkstoff handelte es sich um einen hoch legierten, pulvermetalllurisch hergestellten CrVMo-Stahl ( C1.7 Mn0.3 Cr17 Ni- V3 Mo1 ) mit einer Härte von ca. HRc 60. Bei einem durchschnittlichen Materialabtrag im Schlichtprozess mit einem Restaufmass von weniger als 10 μm konnte auf der gesamten Werkstückoberfläche ein Mittenrauhwert von Ra = 0,020 μm = 20 Nanometer erzielt werden. Ein Mittenrauhwert von Ra = 0.020 μm entspricht der ISO-Rauheitsklasse N1. Dieses fantastische Ergebnis wurde sowohl in Vorschubrichtung als auch in Bahnzustellrichtung gemessen.

Wenn die Maschine « smart » wird Genau so, wie sich auch im modernen Motorsport die Fahrzeuge nur dann am Leistungslimit bewegen lassen, wenn der Fahrer die elektro-

nischen Unterstützungsfunktionen aktiviert, so lassen sich die Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschinen der Mikron HSM LP Precision-Reihe ebenfalls nur an ihr Leistungslimit bringen, wenn die elektronische Software-Unterstützung in Form des patentierten « smart-machine » Moduls OSS Precision ( Operator Support System ) genutzt wird.

Geleitet durch eine intuitive Benut­ zerführung hat der Maschinenbe­ diener den entscheidenden Stellhebel zur Beeinflussung der Stück­kosten der produzierten Werkstücke. Antriebs- und Regelparameter werden von der Steuerung so überschrieben, dass sich der Kunde entweder eine hochproduktive Geschwindigkeitsführung, eine hervorragende Oberflächenqualität oder eine absolute Konturtreue der Maschine zu Nutzen machen kann.

Je nach Aufgabenstellung lassen sich die angestrebten Ziele schneller und zuverlässiger erreichen. Ein Produktivitätsschub der sich für den Kunden mit Sicherheit rechnet, denn die Mikron HSM LP Precision bleibt damit die vollwertige HighSpeed-Maschine mit konkurrenzloser Achsendynamik. [mg]

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Energieeffizienz

Innovative technische Ansätze zum Einsparen von Druckluftkosten

Energie, Druckluft und Geld sparen Mangelhaft arbeitende Druckluft-Systeme und unzureichende Druckluftwartung wirken sich entscheidend auf die Produktionskosten aus. Laut Experten von SMC könnten Leckagen, der Druckluftverbrauch und die entsprechenden Kosten mit speziell entwickelten Energy-Saving-Produkten massiv gesenkt werden.

Durchflussmessgerät PF2A mit drei Maschinen inkl. VXE-Ventile.

U

ntersuchungen der Oxford Uni­ versity bestätigen, dass bei Indus­ trieanwendungen bis zu 20 Prozent der erzeugten Druckluft durch Leck­ agen austritt. Dadurch entstehen den europäischen Druckluftnutzern jährlich Verluste von rund 2,4 Mil­

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64 Innovation

liarden Euro. Bisher hatte das Auf­ spüren von Druckluft-Leckagen aufgrund des dafür notwendigen zeitlichen und technischen Auf­ wands oft nur eine geringe Priorität.

«Heute stehen jedoch einfache und kosteneffiziente Leckage-Erken­ nungslösungen wie beispielsweise Durchflussmessgeräte, zur Verfü­ gung», erklärt Ronny Balmer Pro­ duktmanager bei der SMC Pneuma­ tik AG. Zunächst als Standard-Messgerät entwickelt, ist die Serie PF2A im Rahmen der Energy Saving-Kam­ pagne von SMC mit drei Durchfluss­ schaltern erweitert worden, die sich

durch einen speziell grossen Range von 30 –3000, 60 – 6000 und 120 – 12 000 ln/min auszeichnen. Da­ durch können Leckagen und Durch­ fluss in einer einzelnen oder auch in mehreren Maschinen gemessen und erkannt werden.

Komplettes Erkennungssystem Die Serie PF2A ist sowohl mit ana­ logen als auch mit digitalen Aus­ gängen erhältlich und kann als Ein­ zeldurchflussmessgerät eingesetzt werden. In Kombination mit Notaus­ schaltventilen von SMC wie zum Bei­ spiel den Ventilen der Energiespar­

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serie VXE mit einer geringen Leistung von 1,5 Watt entsteht ein komplettes Leckage-Erkennungssystem. Mithilfe der Ven­ tile kann eine stationäre Leckage verhindert werden, da die Druckluftversorgung unterbrochen werden kann, wenn die Ma­ schinen nicht in Betrieb sind. Da jede Verzweigung individuell auswählbar ist, kann der Druckluftverbrauch auch dann über­ prüft werden, wenn eine Maschine unter Druck arbeitet. Le­ ckagen können ab 30 ln/min erkannt werden, also bei einer Grössenordnung, ab der eine Reparaturmassnahme kosten­ effizient wird.

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Druckluftverbrauch senken

ihre Anforderungen und Bedürfnisse sind der massstab für unser leistungsangebot aus allen Bereichen der industrieElektronik. unsere anwendungsorientierten produkt-Spezialisten sowie kompetente verkaufsmitarbeiter unterstützen Sie mit effizienter und persönlicher Beratung und individuellen Zusatzleistungen.

Druckluftkosten können jedoch nicht nur durch das Erkennen und Eliminieren von Leckagen gesenkt werden. SMC bietet eine breite Palette von Energiesparprodukten an, mit welchen effektiv der Druckluftverbrauch reduziert werden kann.

Dies geschieht beispielsweise über Druckverstärker, welche einen tiefen Kompressordruck ermög­lichen. Damit kann der Netzdruck tief gehalten werden und nur bei Anwendungen, welche mehr Kraft verlangen, wird der Druck punktuell er­ höht. Von diesem Druckverstärker ist auch eine druckluftge­ steuerte Ausführung erhältlich, das Produkt benötigt dann nicht einmal Strom. Ebenso erlauben Zylinder mit wenig Tot­ volumen, strömungsoptimierte Druckluftpistolen und Energie­ sparventile für Zylinder das Einsparen von Druckluft.

Eine weitere ausgeklügelte Lösung von SMC ist der Kompakt­ zylinder mit integriertem Elektromagnetventil. Das Ventil, wel­ ches den Zylinder steuert, ist direkt auf dem Zylinder mon­ tiert. Da keine Leitungen zwischen Zylinder und Ventil für die Druckluft benötig werden, resultieren geringerer Druckverlust und Druckluftverbrauch.

Für die Vakuumerzeugung steht der mehrstufige Vakuumer­ zeuger der Serie ZL zur Verfügung. Er benötigt bei gleicher Ansaugleistung und gleichen Vakuumbedingungen wie ein herkömmlicher Erzeuger deutlich weniger Druckluft. [mg]

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Antriebstechnik

Bedarfsgerechte Ansteuerung von Nebenaggregaten senkt den Energieverbrauch von Maschinen

Steuerung mit Köpfchen Wie viel Sprit ein Auto verbraucht, hängt nicht unwesentlich vom individuellen Fahrstil ab. Wer intelligent lenkt, beschleunigt und abbremst, spart bares Geld und kommt oft schneller ans Ziel. Auch bei Fertigungsanlagen und -maschinen können Steuerungen über intelligente Energiesparfunktionen den Energieverbrauch deutlich reduzieren, ohne die Produktivität zu verringern. Rexroth hat deshalb Analysetools und Funktionalitäten für seine offene Steuerungsplattform entwickelt, mit denen Maschinenhersteller und Anwender die Energieeffizienz über den gesamten Lebenszyklus deutlich erhöhen.

D

er Klassiker : zwei Autos vor einer roten Ampel. Während der eine Fahrer den Motor ausschaltet, gibt sein Nachbar die gesamte Zeit über hektisch Gas. Bei Grün sprintet er mit voller Beschleunigung los, um wenige Hundert Meter später vor der nächsten Ampel wieder abzubremsen. Der vorausschauende Fahrer jedoch beschleunigt behutsam, erwischt genau den Zeittakt der grünen Welle – und überholt den sportlich ambitionierten Kollegen. Der Benzinverbrauch kann sich beim gleichen Modell um mehrere Liter pro hundert Kilometer unterscheiden.

Infos Bosch Rexroth Schweiz AG 8863 Buttikon Tel. 055 464 61 11 info @ boschrexroth.ch www.boschrexroth.ch Systementwicklung Werkzeugmaschinen: Dr. Jens Brühl ( Leiter ) Günther Landgraf

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Aber auch im Maschinenbau bietet sich eine ganze Reihe von Ansätzen, die Intelligenz der Steuerung auch für Energieeffizienz einzusetzen und dabei die Produktivität zu erhalten oder sogar zu steigern.

Entscheidend ist ein Systemansatz, der die gesamte Automatisierung und den individuellen Prozess betrachtet. Mit Rexroth 4EE ( for energy efficiency ) hat der Hersteller aller Antriebs- und Steuerungstechnologien vier Hebel für eine höhere Energieeffizienz identifiziert, die über den gesamten Lebenszyklus wirken. Bereits heute nutzen Konstrukteure bei ihren neuen Konzepten schon sehr häufig im Wirkungsgrad optimierte Komponenten, die Energierückführung von Bremsenergien und eine bedarfsorientierte Regelung. Die bedarfsgerechte Zuschaltung von Nebenaggregaten und ein umfassendes Energy System Design bieten darüber hinausgehende Potenziale.

Nur notwendige ­Verbraucher einschalten Untersuchungen an Werkzeugmaschinen zeigen, dass bereits das konsequente Abschalten nicht be-

nötigter Maschinen bis zu 30 Prozent der Energiekosten einspart.

Weitere Einsparungen in ähnlicher Grössenordnung erzielt das bedarfsorientierte Ansteuern der Nebenaggregate. Sie bleiben bisher häufig permanent eingeschaltet, solange die Maschine in Betrieb ist, selbst wenn sie keinen Beitrag zum aktuellen Prozess leisten.

So wie in modernen Autos die StartStopp-Automatik an roten Ampeln den Motor ausschaltet, kann die übergeordnete Rexroth-Steuerung die Maschine oder einzelne Module und Komponenten bedarfsgerecht deaktivieren. Über den ein- und ausgeschalteten Zustand hinaus können Maschinenhersteller zusätzlich noch einen oder mehrere Energiespar-Modi wie Stand-by oder Sleep verwenden. Der Stand-by-Modus ermöglicht ein schnelleres Wiederanfahren im Vergleich zum Hochfahren aus dem ausgeschalteten Zustand.

Idealerweise wird die Steuerung wiederum über Wake on LAN von einem Fertigungsleitrechner aktiviert.

Bei Sercos III und ProfiNet ermöglichen Energie-Profile, die energiesparenden Modi automatisiert und selektiv zu aktivieren.

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Die Software-Analysewerkzeuge stellen den Energieverbrauch der einzelnen Bewegungen genau dar.

Intelligentes Zusammenspiel mit Nebenaggregaten Die bedarfsgerechte Ansteuerung hat Auswirkungen auf die Auslegung der einzelnen Nebenaggregate. Sie müssen entweder über eine ausreichende Eigenintelligenz oder über entsprechende Schnittstellen zur übergeordneten SPS verfügen. So regeln Rexroth Blue Hydraulic Drives als drehzahlvariable Pumpenantriebe für die Hydraulik eigenständig und bedarfsgerecht die Förderleistung. In dieser Kombination aus Konstantpumpe und Frequenzumrichter hat Rexroth alle fluidspezifischen Parameter bereits in der Software hinterlegt und erreicht damit bei hoher Dynamik Verbrauchsreduzierungen je nach Zyklus von bis zu 70 Prozent im Vergleich zu ungeregelten Systemen.

Die gemeinsame Druckversorgung von Hydraulik und Hochdruck-Kühlschmiermitteltechnik in Werkzeugmaschinen über den KST-Booster steigert diesen Wert noch. Der Wegfall der sonst üblichen Schraubenspindelpumpe mit gesondertem Motor verringert den Energieverbrauch für die Kühlschmiermittelversorgung um bis zu 90 Prozent.

Die bedarfsgerechte Zu- und Abschaltung von Verbrauchern über die zentrale Steuerung erfordert eine prozessindividuelle Programmierung. Sie berücksichtigt, wann

welche Verbraucher eingeschaltet sein müssen, sowie die Anlaufzeiten und Zuschalt-Abschalt-Reihenfolge einzelner Nebenaggregate.

Die Basis bilden dabei eine detaillierte Erfassung und Analyse des Energieverbrauchs aller Aktoren im realen Prozess.

Ihr guter Partner für Antriebslösungen

Online-Auswertung : grüne Welle für Bewegung Rexroth hat mit IndraMotion MTX cta und MTX ega steuerungsintegrierte Analysetools entwickelt, die online und ohne zusätzliche Hardware die Bewegungszeiten und den Energieverbrauch jedes NC-Satzes online messen. Die Tools lesen den antriebsseitigen Verbrauch über Sercos aus den Antrieben, während sie den Energiebedarf für die einzelnen Nebenaggregate berechnen.

Dabei verwenden sie deren Steuersignale, ihren durchschnittlichen Verbrauch sowie entsprechende Modelle. Diese tabellarisch und grafisch aufbereiteten Messergebnisse geben Entwicklern erstmals fundierte Daten an die Hand, um die Auslegung aller Verbraucher in Hinblick auf den Prozess zu überprüfen, die Programmierung mit Blick auf Energieeffizienz zu optimieren und eine Erfolgskontrolle durchzuführen.

Durch die gleichzeitige Erfassung der Bewegungszeiten können Programmierer jederzeit die Auswir-

Antrimon AG Luzernerstrasse 91 5630 Muri, Schweiz Telefon + 41 56 675 40 30 www.antrimon.ch

Antriebstechnik

Das Bewegungsführungs-Analysemodul ermöglicht es, die Zykluszeit der Maschine zu verkürzen.

kungen auf die Zykluszeiten berücksichtigen. Wie bei der grünen Welle im Strassenverkehr eröffnen IndraMotion MTX cta und MTX ega die Möglichkeit, die Bewegungen verschiedener Antriebe miteinander zu verschleifen und zu parallelisieren und damit sowohl Energieverbrauch als auch Zykluszeiten zu reduzieren.

Vorschubachsen und Spindeln abstimmen Beispiel spanende Werkzeugmaschinen : Die grössten Leistungsspitzen treten in der Regel beim Werkzeugwechsel auf. In dieser Phase bremst die Hauptspindel ab und die Vorschubachsen fahren im Eilgang zum Werkzeugübergabepunkt. Nach dem Werkzeugwechsel beschleunigt die Spindel dann erneut auf die erforderliche Drehzahl und die Vorschubachsen gehen in die Ausgangsposition für die nachstehende Bearbeitung.

Nach einer Analyse mit IndraMotion MTX cta und MTX ega optimierten Rexroth-Spezialisten diesen Ablauf und verschliffen zunächst die an Werkzeugmaschinen üblichen Eilgangbewegungen innerhalb eines Werkzeugwechsels.

Schliesslich ersetzten sie sie vollständig durch Spline-Bewegungen. Das Ergebnis :

68 Innovation

Rexroth bietet mit IndraMotion «MTX cta» und «MTX ega» steuerungs­ integrierte Analyse­tools, die online die Bewegungszeiten und den Energie­ verbrauch jedes NC-Satzes messen.

Die zeitliche Einsparung in diesem konkreten Beispiel lag nach der Optimierung bei rund 14 Prozent und der Energieverbrauch sank um 15 Prozent.

Weitere Untersuchungen an verschiedenen Werkzeugmaschinen ergaben, dass Vorschubachsen und Spindeln häufig unabhängig voneinander arbeiten. Die Hauptspindel wird in der Regel mit maximaler Beschleunigung auf die vorgegebene Drehzahl gebracht, unabhängig davon, wie lange die Vorschubachsen für das Zurücklegen ihres Weges brauchen. Hier zählt Abstimmung: Wenn die Vorschubachsen schneller zur Stelle sind und die Spindel noch nicht die Nenndrehzahl erreicht hat, kann eine geringere Beschleunigung den Energieverbrauch der Achsen ohne Taktzeitverluste reduzieren. Entsprechend können Spindeln mit einer reduzier-

ten Beschleunigung auf die vorgegebene Drehzahl gebracht werden, wenn die Vorschubachsen einen höheren Zeitbedarf haben. Geschickte Programmierung vermeidet hierbei Lastspitzen und stellt die beim Bremsen zurück gespeiste Energie mittels Zwischenkreiskopplung anderen Antrieben zur Verfügung.

Die Analyse des realen Energieverbrauchs deckt übrigens in einem Nebeneffekt Überdimensionierungen auf der Antriebsseite auf : Die Analysetools zeigen, ob und wie häufig die Antriebe ihre Spitzenleistung abrufen. Bei der Auswertung und der anschliessenden Optimierung unterstützt Rexroth Maschinenhersteller über seine weltweite Service-Organisation. Damit arbeiten Maschinen energieeffizienter und schneller: ohne zusätzliche Hardwarekosten, allein durch intelligente Steuerungsfunktionen. [pm]

Plattensägen einfach bedienen

Berühren und Sägen Mit den beiden neu lancierten vertikalen Plattensägen Evolution und Control setzt das Unternehmen Striebig AG auf eine neue Sägetechnik: «Touch & Saw» – « Berühren und Sägen », lautet der Slogan. Mit der Fingerspitze können auf einem Panel selbsterklärende Symbole kurz angetippt werden und schon kann der Bediener sicher und effizient das gewünschte Plattenformat zuschneiden.

B

is es so weit war, mussten eine ganze Reihe von Vorabklärungen, Konzeptüberlegungen, Design- und Marktstudien durchgeführt werden. Das Ergebnis dieser Bemühungen übertrifft in ihrer Funktionalität alle bisherigen Erwartungen.

Das Unternehmen Striebig AG aus Luzern stellt bereits seit über fünfzig Jahren vertikale Sägemaschinen

Infos Schneider Electric (Schweiz) AG 3063 Ittigen, Tel. 031 917 33 33 schweiz@ch.schneider-electric.com www.schneider-electric.ch

her. Entsprechend nimmt die Firma im Markt eine Spitzenstellung. «Die Leaderposition lässt sich nur über stetige Innovationen behaupten», bemerkt André von Arb, Verantwortlicher für die Entwicklung Steuerungstechnik bei Striebig.

Vor rund drei Jahren entschied sich das Unternehmen für ein Redesign der beiden Maschinen Evolution und Control. Die beiden Modelle, deren erfolgreiche Markteinführung im Jahre 2001/02 erfolgt war, wurden damals mit dem Design-Preis Schweiz ausgezeichnet. Bereits beim Vorgängermodell hatte Striebig die Steuerungen von Schneider Electric gewählt. «Ausschlaggebend waren einerseits das KostenNutzen-Verhältnis und andererseits

die Tatsache, dass die Steuerung unseren Bedürfnissen entsprach», erklärt André von Arb. Bei der Neulancierung der beiden Modelle fiel die Wahl wieder auf Schneider Electric, da sich zudem die partnerschaftliche Zusammenarbeit ausgezeichnet bewährt hatte. Hinzu kam, dass alle notwendigen Produkte aus einer Hand erhältlich waren. Striebig war ein Kunde der ersten Stunde, als Schneider Electric die Steuerungsplattform Modicon M340 auf den Markt brachte.

Neben dieser SPS liefert Schneider Electric eine Reihe weiterer Produkte für die neuen Plattensägemaschinen. «Es war unsere Absicht, alles beim gleichen Systemanbieter zu beziehen. Bei Störungen ver-

Innovation

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Über die Visualisierung mit vielen Icons und wenig Text ist die Bedienung heute praktisch selbsterklärend.

einfacht dies das Handling und die Schuldzuweisungen entfallen. Wenn einmal etwas nicht funktioniert, so kann ich einfach Christian Steger, System & Architecture Engineer Manager von Schneider Electric, anrufen, und er kann uns umgehend weiterhelfen», bemerkt André von Arb aus eigener Erfahrung.

Maschinen, die keine Wünsche offen lassen Bei den neu entwickelten Maschinen standen die Kundenbedürfnisse an erster Stelle. Bedienerführung und Fehlererkennung sind deshalb mehrsprachig. ­Selbsterklärende Sym­bole führen den Benutzer durch das Menü. Es werden immer nur die Funktionen angezeigt, die mit der Säge möglich sind. Fehlbedienungen sind damit weitgehend ausgeschlossen. Wartungs- oder Fehlermeldungen werden optisch unterstützt und können schnell und einfach behoben werden. Das elektronische Positioniersystem EPS ist vollständig in das TouchscreenPanel integriert. Es erlaubt die einfache und auf 1/10 mm genaue Positionierung auf beiden Schnittachsen. Extern erstellte ExcelSchnittpläne können über einen USB-Stick eingelesen und komfortabel am Touchscreen-Panel abgearbeitet werden. Eine lasergestützte Anzeige führt den Anwender während des horizontalen Schnitts.

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Innovation

Dazu besteht eine vielfältige Automatikfunktion: Ein vollautomatischer Sägeablauf, automatische Sägebalkenarretierung mit Schnittstellenerkennung oder die automatische Erkennung des Plattenendes sorgen für ein leichtes und schnelles Arbeiten. Die Säge kombiniert die bekannten Vorzüge der vertikalen Sägetechnik – geringer Platzbedarf und hohe Präzision – mit der sehr hohen Automatisierung des Sägeablaufs. Damit und dank zusätzlicher Ausstattungsoptionen erschliessen sich dem Verarbeiter qualitative und wirtschaftliche Vorteile. Das auf beiden Achsen serienmässige, digitale Messsystem DMS sorgt für höchste Präzision. Mit den Optionen für den automatischen unteren und oberen Besäumschnitt bietet die Control eine Kombination, durch die schwere körperliche Arbeit beim Besäumen der Plattenränder entfällt. Die vertikale Plattensäge wird damit zum vertikalen Aufteilzentrum und steht einer liegenden Lösung kaum nach.

Der Weg zu diesen Wundermaschinen Beim ersten Blick auf die Maschine ist nicht ersichtlich, wie viele konzeptionelle Überlegungen in ihr stecken. Zu Beginn der Planung bestanden klare Vorstellungen darüber, was für Aufgaben die neue Säge wie erfüllen sollte. Die im Jahr 2001 neu gestaltete Maschine sollte zusätzliche Funktionen übernehmen. Zudem war eine einfachere Bedienerfreundlichkeit geplant. Die gewünschte Erweiterung war jedoch mit der alten Steuerung nicht möglich. Das neue Konzept und das Engineering entstanden intern bei der Striebig AG. «Für die Visualisierung, den Datenimport und die Datenstruktur benötigten wir jedoch externe Unterstützung», erläutert André von Arb. Deshalb wurden Spezialisten hinzugezogen.

Das waren einerseits Stefan Schuler, Inhaber der Schuler Engineering GmbH, der viel Erfahrung hat auf diesem Gebiet, und dazu kam noch Schneider Electric. «Wir haben mit unseren Wünschen die Ent-

wicklung vorangetrieben und neue Lösungen gefunden, sodass wir heute eine Maschine haben, die voll den Vorstellungen unserer Kunden entspricht», äussert sich André von Arb zufrieden.

Die anspruchsvolle Umsetzung der Idee Bis zu dieser Äusserung von André von Arb galt es jedoch, eine Reihe von Herausforderungen zu bewältigen. Stefan Schuler schildert: «Es ging darum, eine standardisierte, universelle Plattform zu entwickeln, die man verschieden nutzen und später problemlos erweitern kann.

Diese Aufgabe war komplexer, als wenn man einfach eine produktbezogene Software entwickelt. Wir mussten verschiedene Faktoren berücksichtigen. Für die Entwicklung dieser Plattform benötigten wir viel Zeit und innovative Ideen.» Die heutige Maschine ist eine Art Baukastensystem: Es gibt eine Grundma-

Von links nach rechts : Stefan Schuler, Elektroingenieur HTL, Geschäftsführer, Schuler Engineering GmbH ; André von Arb, Verantwortlicher für die Entwicklung Steuerungstechnik, Striebig AG ; Markus Umiker, Verkaufsingenieur, Schneider Electric; Christian Steger, System & Architecture Engineer Manager, Schneider Electric.

Automation

schine, darauf lassen sich je nach Bedürfnissen verschiedene Softwareprogramme konfigurieren.

Weitere Meilensteine bei der Entwicklung dieser Vertikalsäge waren die Listenverarbeitung mit dem gesamten Datenimport und der Erhalt der im Werk vorgenommenen Konfigurierung. Diese durfte auf keinen Fall verloren gehen und darf es auch später nie, wenn beispielsweise eine Steuerung ausgewechselt wird. Was die Daten betrifft, ging es zum Beispiel darum, häufig verwendete Masse abzuspeichern, sodass sie jederzeit und einfach abgerufen werden können. «Das waren die speziellen Knackpunkte, die es zu lösen galt und die uns oft Kopfzerbrechen verursachten», meint der Systemintegrator Stefan Schuler.

tor und der Entwicklungsabteilung von Schneider Electric.

Die Kernkompetenz der Striebig AG Über all der Elektronik darf nicht vergessen werden, dass eine Kernkompetenz der Striebig AG in der Herstellung der Maschinen liegt.

Als Ganzes gesehen fällt auf, dass das Unternehmen in Luzern eine hohe Fertigungstiefe aufweist. In grossen Hallen werden die Schlos-

ser- und Beschichtungsarbeiten für die Rahmen der Maschinen ausgeführt. Da die meisten Maschinen als Einzelanfertigung erstellt werden, erfolgt ein hoher Teil der Montagevorgänge als Handarbeit. Der Ablauf der Arbeitsschritte ist räumlich optimiert ausgelegt. Sonst könnte die Striebig AG nicht mehr in der Schweiz produzieren. Dazu meint André von Arb: «Wir stehen zum Werkplatz Schweiz, eine Auslagerung ist für uns kein Thema.» [pm]

automation

Aktives Mitdenken gefragt Bei der Entstehung der neuen Modelle spielten die Mitarbeiter von Schneider Electric eine wesentliche Rolle. Markus Umiker, Verkaufsingenieur, beschreibt seine Rolle so: «Es ging zunächst darum, den richtigen Zeitpunkt für eine Ablösung der bestehenden Steuerung zu erfassen. Meine wichtigste Aufgabe bestand darin, neue Ideen für eine Ablösung vorzustellen und mögliche Lösungen zu skizzieren. Ich sehe mich als Ideenlieferanten.» Im Weiteren bestand die Aufgabe des Verkaufsingenieurs darin, die Lieferungen zu koordinieren und zu überwachen. Seine Begleitung spielte sich mehr im Hintergrund ab.

Eine andere Funktion übte Christian Steger aus. «Als das Projekt vorlag, ging es darum, herauszufinden, welche Ideen vorhanden sind und welche passenden Lösungen sich anboten. Dann war die Unterstützung ein Thema, als es um die Frage der Steuerung ging. Intensiver arbeitete ich am Projekt mit, als es beispielsweise um die Umsetzung der Visualisierung ging», beschreibt Christian Steger seine Arbeit. Eine zentrale Aufgabe des Systemmanagers bestand darin, die Kommunikation im Fluss zu halten. Als Drehscheibe war er gleichsam der Kitt zwischen dem Kunden, dem Systemintegra-

„PSS 4000 – bestechend einfach – einfach bestechend!“ Stellen Sie sich ein Automatisierungssystem vor, das einfach zu handhaben ist und Ihnen Freiraum für Ihre eigentlichen Aufgaben lässt. Ein System, das Ihren Engineeringaufwand wirklich senkt. Ein System, mit dem sich Sicherheits- und Standard-Steuerungsaufgaben einheitlich programmieren lassen. Ein System, das es zulässt, vorgefertigte oder selbsterstellte Komponentenbausteine wiederzuverwenden oder nach Belieben abzuändern. Ein System, das es Ihnen ermöglicht, Ihr Programm unabhängig von der benötigten Hardware zu erstellen. Ein System, das Ihnen die Dezentralisierung der Steuerungsfunktion ermöglicht, ohne auf die zentrale Sicht zu verzichten. Stellen Sie sich vor, dieses System ist da!

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Alle Tool-Box-Systeme sind ausbau- und kombinierbar.

Werkzeugausgabe- und Bestellsystem «Tool Box»

Mehr Ordnung, weniger Kosten Die letzten zwei Jahre haben gezeigt, dass KMU mit klarer Strategie und schlanken Strukturen weniger grosse Rückschläge hinnehmen mussten als Unternehmen ohne kundenorientierte Vorwärtsstrategie.

I

nnovation, Kundenorientierung und überdurchschnittliche Produkte- und Dienstleistungsqualität geniessen bei Brütsch / Rüegger Werkzeuge AG Priorität und sind die Basis der führenden Marktstellung. Als Dienstleister und Vollsortimenter für die Mess-, Zerspanungs- und Montagetechnik, für Normteile und Arbeitssicherheit/ Arbeitsschutz garantiert die Firma dem professionellen Anwender ein umfassendes Angebot, Verfügbarkeit und schnelle Lieferungen. Das Familienunternehmen hat oft als Pionier gezeigt, wo der Trend hingeht und führt seit der Prodex 2008 das Tool-Box-System als Lager- und Entnahmesystem.

Gesamtkosten sparen Das Lager- und Entnahmesystem «Tool Box» bringt Einsparungen bei der Bewirtschaftung, Beschaffung, Logistik und bei internen Prozessen wie Werkzeugausgaben und Administration. Nach rund einem Jahr verwandelt es sich – im übertragenen Sinne – in einen Geldautomaten, weil dann der « Return on Investment » einsetzt.

Infos Brütsch/Rüegger AG 8902 Urdorf Tel. 044 736 63 63 Info@brw.ch www.b-r.ch

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Innovation

Eingeführte Tool-Box-Systeme zeigen folgende Erfolge auf : • Entrümpelung der Werkzeugausgabe und -vorräte ( jederzeit anpassbares Standardsortiment ) • Personaleinsparung im Werkzeugmanagement dank elektronischem Bewirtschaftungs- und Bestellprozess ( bei der Erreichung des Sicherheitsbestands wird eine Bestellung ausgelöst ) • Optimierung der Lagermengen durch verbrauchsgesteuerte Sicherheits-, Minimal- und Maximalbestände und eine enge Partnerschaft mit den Lieferanten ( das System hat Mehrlieferanten-Fähigkeit ) • Senkung der Lagerkosten und des gebundenen Werkzeugkapitals • Verfügbarkeit 24 h x 365 Tage • Umfassende Statistiken wie Inventar, Verfügbarkeit, wann wurde was durch wen entnommen usw.

• Kompetenzregelung für die Befüllung, Entnahme usw.

werden. Ist die definierte Mindestmenge erreicht, wird automatisch eine Bestellung per E-Mail oder XML ausgelöst.

So funktioniert System

Für Betriebsmittel mit niedrigem Warenvolumen empfiehlt sich eines der Schubladensysteme Basic, Largo oder Slim. Werkzeuge mit hoher Umschlagshäufigkeit sprechen für ein Tool-Box-System Spiral-Care und für voluminöse Betriebsmittel wird ein Kleinpaternoster oder ein Auszugssystem angeboten. Alle Systeme sind ausbau- und kombinierbar. Mit «Tool Box» lassen sich auf der ganzen Wertschöpfungskette Kosten reduzieren oder sogar eliminieren. [mg]

Das Tool-Box-System ist ein modulares Werkzeuglager- und Entnahmesystem für kontrolliertes Tool-Management. Die Anmeldung erfolgt mittels Badge, welcher in den meisten Betrieben bereits eingeführt ist ( z. B. Zutrittsberechtigung ). Mittels Touch-Screen oder Scanner werden die benötigten Artikel ausgewählt. Danach öffnet sich (durch ein grünes Licht gekennzeichnet) die richtige Schublade ( und nur sie ) und der Artikel kann entnommen

Die Big Points Das modulare System revolutioniert die Werkzeugausgabe und das Werkzeuglager. Daraus resultieren ein Standardsortiment, Zeitgewinn, Ordnung und Transparenz.

Das System optimiert sich selbst, da der Werkzeugumschlag transparent gemacht wird. Es senkt die Lagerkosten und führt durch die Elimination von « Ladenhütern » zum idealen Sortiment. Eine Anpassung an veränderte Marktgegebenheiten ist jederzeit gewährt. Die automatisch ausgelöste Bestellung an beliebig viele Lieferanten senkt die Beschaffungskosten, sorgt für eine hohe Verfügbarkeit bei minimalen Lagerbeständen.

Auf- und ausbaubar

Highlight

Cablomix : der elegante Mix aus Energie- und Datenkabel

« Fiber to the home » bringt auch Energie Ein innovatives Kabel, das neben der elektrischen Energie auch alle Telekommunikationsdienste ins Haus bringt, wurde von der Nexans Suisse SA entwickelt.

Es eröffnet den Versorgungsunternehmen die Möglichkeit, in ein « Multifunktionsnetz » zu investieren, das für alle Lösungen der Zukunft tauglich sein wird.

von Mittel- und Niederspannungskabeln auch gleich das Terrain für den Anschluss des FTTH-Netzes ( Fiber to the Home ) vorzubereiten.

Dazu werden in die Energiekabel « Leerröhrchen » eingelegt, die dann je nach Bedarf fiberoptische Mikro-Kabel aufnehmen können, die dann die «Triple Play »-Dienste bis zum Endverbraucher bringen können.

Ein «Zwei-in-einem-System »

Die Niederspannungs- und das Mittelspannungskabel mit einem resp. drei Lehrröhrchen für späteren Einzug von Lichtleiterfasern.

D

ie Energieverteilung und der Anschluss der « Triple Play »-Angebote ( Internet, Telefon, Fernsehen ) in einem einzigen Kabel zusammenzufassen – dies war das Ziel, das sich der weltweite Technologieführer für Kabelsysteme, die Firma Nexans am Sitz der Schweizer Niederlassung in Cortaillod gesetzt hatte. Cablomix, wie sich diese neuste Innovation nennt, erlaubt im Endeffekt, mit der Installation

Dank einem Spezialwerkstoff, der von der Firma Plumettaz SA in Bex entwickelt wurde, können die Lichtleiterfasern in die entsprechend vorbereiteten Röhrchen geblasen werden. Die Mittelspannungs-Cablomix-Kabel enthalten drei leere Kunststoffröhrchen, die entsprechenden Niederspannungskabel jeweils eines. Die Tests mit dem Einblasen der Fasern waren überzeugend.

Die Nexans-Experten konnten beweisen, dass die Lichtleiterfasern bei den Mittelspannungskabeln über Distanzen von weit über einem Kilometer eingeblasen werden können, und auch bei den Niederspannungkabeln werden Distanzen von mehreren Hundert Metern überwunden. « Wir haben nach einer Möglichkeit zur Rationalisierung der Verkabelung gesucht, um den Bedürfnissen unserer Kunden zu entsprechen », unterstreicht Raymond Voillat, Generaldirektor von Nexans Schweiz : « Das Cablomix-Niederspannungska-

bel ist dafür ausgelegt, Lichtleiterfasern nachträglich in Ein- und Mehrfamilienhäuser einzuziehen. Diese neue Produktfamilie erfüllt die Forderungen jener vorausschauenden Energieversorgungsunternehmen, die bereits begonnen haben, das Endverteilnetz von den Verteilkästen aus sternförmig zu verkabeln. »

Langfristige Vision Als Alternative zur Verlegung von je einem Kabel für die Verteilung der Energie und der Telekommunikationsdienste können die Versorgungsunternehmen von nun an ein Einziges mit identischen Leistungsmerkmalen verlegen. Ein weiterer Vorteil von Cablomix liegt darin, dass die im Inneren der Energiekabel eingebetteten Lichtleiterfasern mechanisch geschützt sind. «Der Anschluss an das FTTH-Netz kann nachträglich und kurzfristig installiert werden », präzisiert Raymond Voillat. Das ergibt die vernünftige Möglichkeit, schon heute langfristig ins Verteilnetz zu investieren.

Infos NEXANS Suisse SA 2016 Cortaillod 032 843 55 55 info.swiss@nexans.com www.nexans.com

Innovation

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Highlight

Panel-PC mit PoE Interface

Stromversorgung per Netzwerk Das TCP/ IP-Protokoll hat sich seit Langem in der Office-Welt durchgesetzt.

Mittlerweile ist es auch in der industriellen Automation oder der Gebäudeautomation ­etabliert. Mit Power over Ethernet, kurz «PoE», lassen sich Endgeräte direkt über das Netzwerkkabel mit Strom versorgen. Die geringe Leistungsaufnahme des Afolux-Panel-PC von nur gerade 12 Watt erlaubt einen Betrieb mit PoE.

Der Panel-PC AFL-057A-Z530 kann per Ethernet mit Strom versorgt werden.

A

ll-in-One-Panel PC gibt es viele, aber solche, die per Ethernet mit Strom versorgt werden können, gibt es nur wenige. Der Panel-PC AFL-057A-Z530 ist ein Modell mit 5.7˝ Touch Display und LED Backlight und hat eine Auflösung von 640 x 480. Die geringe Leistungsaufnahme von nur 12 W für den Betrieb mit PoE wird durch die Strom sparende Technologie von Intel erreicht. In Verbindung mit einem geeigneten PoE Switch ergibt sich nicht nur der Vorteil der einfachen Verkabelung, sondern auch einer Fernsteuerung (Ein- /Ausschalten) und der Fehlermeldung (Disconnected). Diese Funktionen sind

Infos Spectra (Schweiz) AG 8132 Egg Tel. 043 277 10 50 info@spectra.ch www.spectra.ch

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Innovation

bei grösseren Applikationen sehr hilfreich. Der lüfterlose AFL-57AZ530 kann mit verschiedenen Betriebssystemen wie Windows XPE, Windows 7 Embedded sowie mit Windows CE 6.0 betrieben werden.

Das Betriebssystem wird je nach Applikation auf ein Compact Flash von 1/ 2/4 GByte geladen und hat somit keine rotierenden Teile, was eine lange Lebensdauer garantiert und einen problemlosen Betrieb begünstigt.

Die eingebaute One-Key ­RecoveryFunktion erlaubt ausserdem eine Speicherung des BetriebssystemImages auf das Flash. Das heisst bei einer Zerstörung oder bei ­einem Defekt des Betriebssystems kann dieses automatisch wieder zurückgeladen werden, um so einen unterbruchlosen Betrieb zu garantieren. Neben dem PoE Interface verfügt das AFL-057A noch über eine VGA- und eine USB-Schnittstelle, sowie zwei ­eingebaute ­Lautsprecher mit je 1,5 Watt. Die nach IP64 ­spritzwassergeschützte Front und der Betriebstemperaturbereich von –20 °C bis 60 °C sowie die kompakte Bauform von nur 180 x 135 x 55 mm ermöglichen zahlreiche Anwendungen auch in ­etwas rauer Umgebung, zum Beispiel in der Gebäudeautomation.

Applikationen für PoE Weil die Geräteleistung auf 15 W begrenzt ist, sind der Anwendung gewisse Grenzen gesetzt. Typische Geräte für PoE-Technik sind: IPKameras, WLAN AccessPoints, IPTelefonie, Bluetooth-Access-Points, optische Richtfunkanlagen ( FSO ),

Zutrittskontrollsysteme und viele weitere Anwendungen der industriellen Automation, Gebäudeautomation, Sicherheitstechnik, Verkehrsleit- und Überwachungstechnik.

Dank der Strom sparenden Intel Z510/Z530 ­Prozessor-Technologie ist es nun auch mögliche, die AFOLUX Panel-PC mit einer Leistungsaufnahme von nur 12 W mit PoE (Power over Ethernet) zu betreiben. PoE bietet mehr als nur die Möglichkeit, Endgeräte mit Strom zu versorgen. Durch zahlreiche integrierte Funktionen lassen sich kostengünstige und zukunftssichere Lösungen realisieren. Die vielfältigen Einsatzbereiche und neue Möglichkeiten bewirken auch, dass der bestehende IEE802.3af Standard kurz vor einer Erweiterung durch den IEE802.3at Standard steht. Dabei wird die Leistung am End­gerät von heute rund 15 W auf 30 W erhöht und damit weitere Einsatzmöglichkeiten erschlossen. Dieser erweiterte Standard ist bereits bei den aktuellsten JetNet-PoE-Switches umgesetzt worden. [tm]

Der IEE802.3at Standard erhöht die Leistung am PoE-Endgerät von heute rund 15 W auf 30 W. Davon profitieren bereits die aktuellen JetNet-PoESwitches von Korenix.

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Die neue Freiheit

Highlight

Ölfreie Druckluft

Saubere Druckluft wirtschaftlich erzeugt Schraubenkompressoren von Prematik erzeugen ölfreie Druckluft.

Die Geräte eignen sich als Einzelanlagen oder für Mehrmaschinenlösungen.

F

ür ölfreie, hochwertige Druckluft bietet Prematic die wassereingespritzten Lento-Schraubenkompressoren im Leistungsbereich 15 – 85 kW an. Sie arbeiten dank der ausgezeichneten Kühleigenschaften von Wasser relativ nahe an der isothermischen Verdichtung ohne Druckluftnachkühler, mit hoher Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit (drehzahlgeregelt 0,86 – 12,26 m³/ min; mit fester Drehzahl 2,55 – 5,73 m³/ min ; stufenlos einstellbare Drücke 5 – 13 bar ). Die Anlagen sind die idealen DruckluftErzeuger als Einzelanlagen oder für Mehrmaschinenlösungen. In schon bestehenden, ölfrei verdichtenden Stationen können sie die Wirtschaftlichkeit als Master-Anlagen durch Abpufferung der Verbrauchsspitzen « per Drehzahlregelung » und Minimierung der Leerlaufzeiten deutlich erhöhen.

Infos Prematic AG Druckluft-Technik 9556 Affeltrangen Tel. 071 918 60 60 www.prematic.ch info @ prematic.ch

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Innovation

Die wassereingespritzten Lento-Schraubenkompressoren arbeiten nahe an der iso­thermischen Verdichtung.

Die Anlagen arbeiten mit einem geschlossenen Kühlwasserkreislauf und integrierter Aufbereitung. Druckluft und Wasser werden in einem Zyklon-Vorabscheider aus Edelstahl weitgehend getrennt. Ein elektronischer Kondensatableiter regelt die optimale Wassermenge. Die zu 100 Prozent gesättigte Druckluft wird in dem in der Anlage integrierten Kältetrockner ( = auch « Wasserproduzent » ) wirksam zurückgekühlt. Deshalb kann in vielen Fällen auf einen zusätzlichen bauseitigen Trockner verzichtet werden.

Die Prematic-Sensorsteuerung Air Control 3 steuert die Anlagen mit

hoher Energie-Einsparung. Sie bietet eine einfache Bedienung, ein grosses LCD-Display, kontinuierliche Klartextanzeige aller wichtigen Parameter, Selbsttests, kontinuierliche Überwachung, Warnanzeigen, die Dokumentation aller wichtigen Betriebsdaten, Timerkanäle, eine optionale Zubehörverwaltung und eine Grundlast-Wechselschaltung. Die drehzahlgeregelten Lento-Anlagen laufen energieschonend ohne Stromspitzen an und werden ohne Schaltspiele und ohne teure Last Leerlauf-Zeiten exakt an den jeweiligen Druckluft-Bedarf angepasst. [mg]

Highlight

Neue Massstäbe in puncto Gehäuseverarbeitung

Hochwertige Control Panel und Panel-PCs in Edelstahl Mit den Panel-PC- und Control-Panel-Serien CP77xx und CP79xx in hochwertiger Edelstahlausführung bringt Beckhoff Steuer- und Bediengeräte auf den Markt, die den strengen Hygienevorschriften in der Lebensmittel-, Verpackungs- und Medi­ zintechnik sowie in Reinräumen entsprechen. Bei den in Schutzart IP65 ausgeführten Edelstahl-Panel-PCs und -Control-Paneln wurde besonderes Augenmerk auf ein möglichst spaltfreies Gehäusedesign mit flächenbündigem Touchpanel gelegt.

A

ls Anbieter kompletter Steuerungslösungen war es für Beckhoff ein konsequenter Schritt, PanelPCs und Control Panel im Edelstahlgehäuse zu entwickeln, die den hohen Hygieneanforderungen der Verpackungs-, Lebensmittelund Medizintechnik entsprechen.

Ein Gehäusedesign ohne Kanten und Spalten ist für die betreffenden Branchen äusserst wichtig, um ein Absetzen von Feuchtigkeit und – in der Folge – die Bildung von Verunreinigungen zu vermeiden.

Die Gehäusegeometrie und ein optimiertes Rahmenprofil sorgen für den Selbstablauf von Flüssigkeiten.

Lebensmitteltaugliche Dichtungsstoffe und ein Display-Splitterschutz gewährleisten die Vermeidung von Lebensmittelkontaminationen.

ein Beckhoff Motherboard vom Typ CB5053 mit integrierter 1-Sekunden-USV. Somit kann der Anwender sein Display als vollwertige Steuerungseinheit nutzen und benötigt keinen separaten PC. Mithilfe der beiden On-Board-Ethernet-Ports ist die Automatisierung mittels EtherCAT sehr einfach realisierbar. Der Intel-Atom-Prozessor stellt ausserdem eine wichtige technische ­Voraussetzung für den PC im Edelstahlgehäuse dar: Er erlaubt nicht nur die Unterbringung hoher Leistung in kompakter Bauform, sondern ist, aufgrund seiner geringen Wärmeverlustleistung, optimal für die Verwendung in Edelstahlgehäusen geeignet.

Hohe Leistung in kompaktem Format

Die Edelstahl-Control-Panel und -Panel-PCs bieten dem Anwender hochfunktionsfähige Geräte mit 12- oder 15-Zoll-Touchpanel. Weitere Displaygrössen werden darüber hinaus kundenspezifisch realisiert. Ist eine vom PC abgesetzte Bedieneinheit gewünscht, so sind die CP79xxEdelstahl-Panel mit DVI/USB-Extended erhältlich. Damit kann das Panel bis zu 50 Meter entfernt vom PC betrieben werden. Besonderen

Dank der integrierten Intel-AtomTechnologie stellt die Geräteserie CP77xx einen sehr leistungsfähigen Panel-PC dar, der in kompakter Bauform Bedien- und Steuerungsebene integriert. Herzstück der Steuerung ist

Hohe Flexibilität für den Anwender

Die Gehäusegeometrie und ein optimiertes Rahmenprofil sorgen für den Selbstablauf von Flüssigkeiten.

Bedienerkomfort bieten auch die optional verfügbaren Beckhoff-Edelstahl-Tragarmadapter, mit denen der Kunde sein Panel unmittelbar an der Maschine integrieren kann, ohne einen eigenen Tragarmadapter konstruieren zu müssen. [tm]

Infos Beckhoff Automation AG 8200 Schaffhausen Tel. 052 633 40 40 info@beckhoff.ch www.beckhoff.ch

Innovation

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Highlight

Sicherheitssignale dezentral im Feld erfassen

Raus aus dem Schrank Was tun, wenn der Schaltschrank aus allen Nähten platzt, sich meterlange Kabel von der Maschine in Richtung Schaltschrank schlängeln und die Installation immer aufwändiger wird? Dann lautet die Devise: Raus mit den Modulen aus dem Schrank und rein ins Feld. Das neue digitale IP67-Modul von Pilz, mit dem sich Sicherheits­signale dezentral im Feld erfassen lassen, macht es möglich. mit einer einfachen Schraubmontage direkt vor Ort installiert. Die Handhabung ist einfacher als bei einem Feldbussystem, da es keinen Busabschlusswiderstand oder keine separate Adressen gibt. Die Kommunikation mit der Auswerteeinheit erfolgt über eine sichere ­Datenverbindung.

Hohe Sicherheit für bis zu 64 Sensoren Die neuen digitalen Eingangsmodule in IP67-Ausführung kommen ohne Schaltschrank aus und können bis zu 64 Sensoren überwachen.

E

rstmals lässt sich ein sicherheitsgerichtetes IP67-Modul an verschiedene Auswerteeinheiten anschliessen: heute an das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti und zukünftig auch an das konfigurierbare Sicherheitsschaltgerät PNOZmulti Mini und das Automatisierungssystem PSS 4000.

Eine Lösung, die mit minimalem Aufwand für Planung, Konstruktion und Installation einhergeht und Platz im Schaltschrank schafft. Die digitalen Eingangsmodule werden

Infos Pilz Industrieelektronik GmbH 5506 Mägenwil Tel. 062 889 79 30 pilz@pilz.ch www.pilz.ch

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Innovation

Mit den dezentralen Eingangsmodulen PDP67 F 8 DI ION können bis zu 64 Sensoren im Feld dezentral erfasst werden. Diese Lösung kommt ohne Vor-Ort-Schaltschrank und mit nur einem Kabel für Kommuni­kation und Versorgung aus. Die Auswertung der Signale übernimmt ein Steuerungssystem. Mithilfe der Eingangsmodule lassen sich auch kontaktbehafte Sensoren bis PL e nach EN ISO 13849-1 und SIL 3 nach EN/ IEC 62061 vor Ort anschliessen.

Die dafür erforderliche Plausibilitätsprüfung übernimmt das Steuerungssystem.

Das bietet Perspektiven für Anlagen, in denen es eine Vielzahl von Sensorsignalen auszuwerten gilt.

Vorteile von Komplettlösungen Bei der sicherheitstechnischen Ausstattung von Maschinen kommt es nicht nur auf die einzelnen Komponenten an, sondern auch auf deren Zusammenspiel: Komplettlösungen mit exakt aufeinander abgestimmten Komponenten aus sicherer Sensorik und sicherer Steuerungstechnik bieten ein hohes Potenzial für Einsparungen.

Sensoren und Auswerteeinheit aus einer Hand zu beziehen hat den Vorteil, dass die Schnittstellen zwischen den Komponenten bereits aufeinander abgestimmt sind. ­Damit müssen Anwender keine ­Datenblätter und aufwändigen Tests einsehen, um sicherzustellen, dass die von ihnen ausgewählten Komponenten im Zusammenspiel auch tatsächlich reibungslos funktionieren.

Einzelne Komponenten von Pilz lassen sich für jede Anforderung in der Automation als Paket zusammenstellen. Mit passenden Auswertegeräten, vorkonfektionierten Kabeln – insbesondere auch für Serienschaltung und dezentrale Peripherie – müssen Anwender sich auch keine Gedanken mehr über Verbindungskabel oder benötigtes Montagematerial machen. [tm] Die digitalen Eingangsmodule in IP67 werten Sensorsignale direkt an der Anlage aus.

Highlight

Komplettlösungen für einen innovativen Maschinenbau

Abläufe und Bewegungen werden eins CNC-Maschinenhersteller stehen unter Innovationsdruck, doch nicht alle von ihnen haben Elektronik- und Softwareabtei­ lungen zur individuellen Entwicklung der Automatisierungs­lösungen. Sie brauchen eine solide Basis zur Abdeckung des Stand­ardumfanges an CNC-Funktionalität, die sie nur noch um ihre eigenen Spezifikationen ergänzen müssen, mit möglichst einfacher gemeinsamer Programmierung von CNC und SPS sowie lauffähig auf nur einer CPU. Das CNC-Standardpaket von B&R ist eine solche Komplettlösung aus Hardware, Visualisierung und Simulation.

D

er Maschinenbau ist innovativ, darum sind in den letzten Jahren – begünstigt durch die Entwicklungen in der Automatisierungstechnik – gewaltige Entwicklungsfortschritte die Norm geworden.

Getrieben vom Kundenbedürfnis nach mehr Produktivität versuchen die Maschinenhersteller, immer mehr Funktionalität in die einzelne Maschine zu packen, um unproduktive Nebenzeiten, wie etwa das Aufspannen, zu minimieren. Die Folge : mehr Bewegungsachsen, exakteres Positionieren, weniger Zeit für die Interpolation. Aber auch mehr Sensorik und mehr Einund Ausgänge.

In einem Stadium, in dem die Bearbeitungs- oder Produktionsvorgänge bereits bis an die Grenzen der Physik optimiert sind, gehen zudem viele daran, die Luft aus den innerbetrieblichen logistischen Abläufen zu nehmen und ganze Fertigungsinseln mit allen Handhabungseinrichtungen gesamt zu automatisieren.

Manchmal ganze Produktionsstrassen oder -hallen. Einfacher haben

Vorteil des CNC-Standardpaketes von B&R ist die durchgängige Automatisierung ganzer Fertigungsinseln.

es da die Kunden von B & R. Sie finden die gesamte Prozesskette in Form von Hard- und Software vor : Vom schnellen Powerlink als Anbindungsschiene für alle Arten von Peripherie über Antriebstechnik mit Eigenintelligenz bis zu Automation Studio als Entwicklungs- und Betriebssystem, das von der Visualisierung über SPS-Funktionalität bis Motion Control, CNC und Robotik alle Bereiche homogen abbildet.

Natürlich mit Übergängen zwischen den einzelnen Funktionsarten, aber die kann der Maschinenentwickler zu einem guten Teil dort festlegen, wo sie für den Betrieb sinnvoll sind.

tion auf einer gemeinsamen Hardwareplattform betreibt.

Es gibt aber nicht nur die grossen Hersteller komplexer Maschinen, die einen hohen Anteil ihrer Entwicklungsanstrengungen in die Automatisierung stecken können und müssen, denn die Mehrheit der CNC-Maschinenhersteller entwickelt in bester maschinenbaulicher Tradition zum Nutzen ihrer Kunden Produkte weiter. Auch für solche ist die einfache und Platz sparende Anwendung von I/Os und Safety über Powerlink ein Vorteil, ebenso wie die durchgängige Automatisierung mit Automation Studio. [mg]

Nur eine Hardwareplattform Maschinenhersteller können dank B & R-Technologie den Ablauf, die Positionierung und die Visualisierung mischen, ohne diese synchron halten zu müssen. Ein Beispiel dafür ist das roboterkinematikbasierte Bearbeitungszentrum «Rob­mill» des oberösterreichischen Herstellers Fill, das Robotik-, SPS- und CNC-Funktionalität mit Generic Mo-

Infos B&R Industrie-Automation AG 8500 Frauenfeld Tel. 052 728 00 55 office@br-automation.ch www.br-automation.ch

Innovation

79

Highlight

Lean Switching und Routing – intelligente Vernetzung im Maschinenbau

Ein Netzwerk, alle Möglichkeiten !

Zur Vernetzung der in Maschinen installierten Automatisierungskomponenten kommt häufig Ethernet zum Einsatz. Es ersetzt dabei die klassischen Feldbuslösungen in der Steuerungsebene und erlaubt gleichzeitig die durchgängige Nutzung von Standard-IT-Diensten vom überlagerten Betreiber-Netz bis zur einzelnen Maschine oder Automatisierungszelle.

B

ei der Projektierung industrieller Infrastrukturkomponenten sind neben den Echtzeiteigenschaften auch Inbetriebnahme- und Verfügbarkeitsaspekte wichtig. Darüber hinaus muss im Rahmen der Netzwerk-Planung die kommunikationstechnische Integration der Maschine in das überlagerte Werksnetz berücksichtigt werden.

Für die Vernetzung innerhalb von Maschinen werden oft Unmanaged Switches verwendet. Die Konzentration auf diese Basisfunktion erfolgt vornehmlich aus Vereinfachungs- und Kostengründen. Allerdings wird dadurch auch auf wichtige Diagnosemöglichkeiten des Netzwerks sowie die Option, im Fehlerfall redundante Datenpfade bereitzustellen, verzichtet.

Da in den Maschinen immer mehr Automatisierungskomponenten mit Ethernet verbaut werden, steigt die Komplexität der Netze. Mit dem Einsatz von Ethernet im Feld werden zudem die Inbetriebnahme-Eigenschaften sowie die Service- und Diagnosefähigkeiten der ethernetbasierten Konzepte an den klassischen Feldbuslösungen gemessen.

Infos PHOENIX CONTACT AG 8317 Tagelswangen Tel. 052 354 55 55 infoswiss @ phoenixcontact.com www.phoenixcontact.ch

80 Innovation

Die Lean Managed Switches unterstützen den IT-Redundanz-Standard RSTP zur Auflösung vermaschter Netzstrukturen sowie von Ringen.

Hierdurch ergibt sich die Notwendigkeit geeigneter Netzwerk-Diagnosefunktionen für die wirtschaftliche Inbetriebnahme und Instandhaltung der Maschine, wobei das Kosten- Nutzen-Verhältnis der industriellen Infrastruktur passen muss.

Redundanz und Diagnose Die Lean Managed Switches unterstützen den IT-Redundanz-Standard RSTP ( Rapid Spanning Tree Protocol ) zur Auflösung vermaschter Netzstrukturen sowie von Ringen.

Auf diese Weise können redundante Datenpfade herstellerübergreifend sowie bis zu den überlagerten 19˝-Switches der Unternehmensleitebene aufgebaut werden. Selbst wenn keine redundanten Strukturen projektiert werden sollen, lässt sich die Robustheit des Netzes durch die Funktion erhöhen, indem beispielsweise unbeabsichtigt gesteckte Schleifen automatisch unterdrückt werden. Die Funktion

« Fast Ring Detection » verhindert eine Unterbrechung der Prozessführung respektive den Kommunikationsabbruch im Redundanzfall, denn die Umschaltung auf das redundante Netzwerk erfolgt schneller als die Watchdog-Zeit. Mit Large Tree können selbst dezentrale Netzstrukturen redundant realisiert werden, da bis zu 57 Switches pro Ring erlaubt sind.

Verglichen mit den bekannten Feldbussystemen stehen für Ethernet viele Tools kostengünstig oder als Freeware zur Verfügung. Bei der Verwendung in einer Switched-Infrastruktur müssen die zu analysierenden Daten jedoch auf einen freien Port gespiegelt werden. Die Lean Managed Switches sind deshalb mit der konfigurierbaren Funktion « PortMirroring » ausgestattet, sodass die Aufzeichnung von Datenverkehr zu Servicezwecken über eine Protokollanalyse-Software wie Wireshark einfach umsetzbar ist. [tm]

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Highlight

Tesa präsentiert zwei neue Messgeräte

Einfach messen Tesa stellt zwei neue Messgeräte vor. Zum einen präsentiert das Unternehmen eine einfache Lösung zum Messen rotationssymmetrischer Teile. Zum anderen bietet Tesa mit Micro-Hite ein koordinatenmessgerät das über eine Teach-in-Funktion verfügt.

Messgerät für rotationssymmetrische Teile.

M

it dem Messgerät «Tesa-Scan 52 Reflex-Click» können nun rotations­ sym­metrische Teile einfach gemessen werden. Die Tesa-Reflex- Scan-Software bietet zwei zusätzliche Funk­­tionalitäten, die durch einfache Betätigung des an der Frontfläche des Gerätes angebrachten Reflex-ClickKnopfes aktiviert werden können.

1. Unmittelbares Messen von Teilen ohne Vorprogrammierung. Der zu prüfende Teil wird durch einen ScanVorgang abgetastet. Dabei werden alle erfassten Hauptmerkmale entsprechend eines standardmässigen Protokolls wiedergegeben.

2. Automatische Erkennung von Werkstücken. Beim ersten Scan-Vor-

Infos Tesa SA 1020 Renens Tel. w021 633 16 www.tesabs.ch tesa-info@hexagonmetrology.com

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Innovation

gang wird über die Software bestimmt, ob ein Messprogramm, das der Werkstückgeometrie entspricht, vorhanden ist. Ist dies der Fall, so wird dieses Programm geladen und die Mess­ ergebnisse werden im Vergleich zu den im Prüfplan angegebenen Nennwerten ausgegeben.

Diese Funktionalitäten, die dem Tesa-Reflex-Konzept ­eigen sind, machen diese Software zu einem bedienerfreundlichen und wirkungsvollen Prüfmittel im fertigungsnahen Werkstattbereich.

Koordinatenmessgerät Auf der Fachmesse Control 2010 hat Tesa ihr neues Koordinatenmessgerät «Micro-Hite 3D 454 Recorder» vorgestellt. Dieses mit einem einfachen Bedienpult ausgerüstete Messgerät bietet eine neue Funktion: die automatische Wiederholung aller handgeführten Messbewegungen. Dadurch wird die vom Bediener benötigte Zeit für die Programmierung einer «masslichen» Werkstückprüfung erheblich verkürzt, da nur der im Prüfplan festgelegte Programmablauf zur Erfassung der Messpunkte gespeichert wird. Dies kann entweder beim manuellen Einsatz des Gerätes oder über einen Joystick erfolgen. So kann von nun an die im motorisierten Messmodus bediente MH3D Recorder-Ausführung diesen Programmablauf ständig reproduzieren.

Des Weiteren können Ausrichtungen auf rasche und einfache Weise verwaltet und die jeweiligen geometrischen Formelemente, die entsprechend gemessen wurden, automatisch erkannt werden. Durch einen einzelnen Tastendruck wird dann das Verhältnis zwischen zwei Elementen gesetzt. Die Messergebnisse können statisch verarbeitet oder in verschiedene Formate exportiert werden.

Beim Anbieten dieses bedienerfreundlichen und vielseitigen Messmittels zum Einsatz im Werkstattbereich ebnet Tesa einen neuen Weg für die Prüfung von Serien­ teilen. [bf]

Koordinatenmessgerät

Highlight

Wirtschaftlich und qualitativ: Greifer, Roboterzubehör, Dreh- und Schwenkeinheiten, Linearmodule und individuelle Greif- und Handhabungssysteme von Sommer-Automatic.

Flexible Handhabungssysteme

Kundenapplikationen im Fokus In modernen Produktions- und Montageanlagen sind flexible Handhabungssysteme als Bestandteil der Automatisierung ein immer wichtigerer Prozessfaktor.

Individuelle Werkstücke fordern individuelle Lösungen bei denen Präzision, Schnelligkeit und grösstmögliche Flexibilität gefragt sind.

I

mmer kürzere Produktionszeiten setzen fehlerfreie Funktionalität, schnellste Verfügbarkeit und hohe Zuverlässigkeit voraus. Die Nähe zu den Kunden befähigt SommerAutomatic zur fokussierten Analyse branchenspezifischer Aufgabenstellungen. Diese ist das Fundament konstruktiver Lösungen, die in Funktion, Wirtschaftlichkeit und Flexibilität immer wieder neue Highlights setzen können und die Firma in über 20 Jahren zum Vorreiter in der Entwicklung von kunden- und anwendungsspezifischen Produkten gemacht haben.

Gleichzeitig können die Kunden auf ein breites Programm standardisierter Lösungen zugreifen. Sie reichen

von Greifern, Roboterzubehör, Drehund Schwenkeinheiten, Linearmodulen bis zu individuellen Greif- und Handhabungssystemen und decken somit einen Grossteil der Anwendungen ab.

Eine konsequent auf die Bedürfnisse ihrer Kunden ausgerichtete Innovations- und Qualitätspolitik bestimmt das Handeln und zieht sich durch das gesamte Unternehmen: Modernste 3D-CAD-Systeme, flexible Produktionslinien, qualifizierte Fachkräfte und ein steter Wissens­ transfer sind Garanten für innovative und wirtschaftliche Produkte von höchster Qualität.

Sommer-automatic-Kundenservicecenter in über 40 Ländern bilden

ein weltumspannendes Expertennetzwerk und gewährleisten individuelle Beratung und Liefersicherheit. [mg]

Infos Sommer-automatic GmbH & Co. KG Niederlassung Schweiz 4500 Solothurn Tel. 032 621 51 52 info@sommer-automatic.ch www.sommer-automatic.ch

Innovation

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Highlight

Batterielose Funktechnik ist auf dem Vormarsch

Einstieg in die neue Freiheit Das Funknetz mit der revolutionären batterielosen EnOcean-Technik bietet eine grenzenlose Flexibilität und Komfort in der Gebäudeinstallation. Für den schnellen Einstieg in die neue Freiheit sind ab sofort zwei handliche Starter-Kits «EB-Schaltaktor» und «EB-Dimmaktor» erhältlich.

Der batterielose EB-Funk-Schaltaktor FSR61230 V mit Schrittschalter-Funktion bietet eine komfortable Funklösung.

K

abellose Funknetze gewinnen an Attraktivität durch batterielose Funkmodule. Diese erzeugen ihren Energiebedarf von etwa 50 µWs bei der Betätigung eines Tasters selbst und benötigen daher keine externe Stromversorgung. Sie senden extrem kurze und störungssi-

Infos Demelectric AG 8954 Geroldswil Tel. 043 455 44 00 info@demelectric.ch www.demelectric.ch

84 Innovation

chere Signale im 868-MHz-Band, bis zu 20 Metern in Gebäuden – eingebaut in nur 15 mm hohe neue Eltako-Funktaster und passend zu allen aktuellen Schweizer Schalterdesigns. Diese werden direkt auf die Wand geschraubt, auf Glas oder Möbel geklebt, jedoch auch konventionell auf eine Schalterdose montiert – Wartungsfreiheit inklusive. Zusätzlich gibt es FunkHandsender, Funk-Sendemodule, Funk-Fenster-Türkontakte und FunkBewegungs-Helligkeitssensoren, ebenfalls ohne externe Stromversorgung. Die Eltako-Funktaster reduzieren die Elektrosmog-Belastung, da sie eine 100-mal gerin­ gere Hochfrequenzemission haben als konventionelle Lichtschalter.

Niederfrequente Wechselfelder werden zudem deutlich reduziert durch weniger Stromkabel im Gebäude.

Komfortable Funklösungen Der Starter-Kit-EB-Schaltaktor beinhaltet eine grosse Einfach- und eine Doppelwippe, neutral in Weiss,

ohne Bedruckung und ohne Abdeckplatte. Die FT4CH-w-WippenFunktaster kann so beliebig mit einer EDIZIOdue-, Kallysto- oder Sidus-Abdeckplatte ergänzt werden.

Der dazugehörige batterielose EBFunk-Schaltaktor FSR61-230 V mit Schrittschalter-Funktion macht diese Kombination zu einer dezentralen Einheit.

Der Starter-Kit-EB-Dimmaktor ist mit dem praktischen FMH4S-sz-Funk-Minihandsender ausgerüstet. Er kann für vier Signale verwendet werden und ist lasergraviert mit 1 bis 4. In diesem Set ist der leistungsfähige EB-Funk-Universal-Dimmaktor FUD61NPN-230 V enthalten. Er erkennt die Last selbstständig und ermöglicht die Einstellung von Mindesthelligkeit und Dimmergeschwindigkeit.

Dieser Hightech-Dimmer merkt sich bis zu vier Lichtszenen und ist auch für dimmbare Energiesparlampen und neu für LED bis 100 W geeignet. Die Energiekosten können so nochmals reduziert werden und machen diese bereits belastungsarme ­Lösung äusserst ökologisch. [tm]

»

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ei den immer schneller werdenden Horizontalbearbeitungszentren ist die Gewichtsreduktion der Zuladung ein wichtiger Faktor. Die Spanntürme aus Mineralguss der Triag Präzisionswerkzeuge haben ein kleineres spezifisches Gewicht als Alu. Zudem werden Vibrationen derart reduziert, dass auch bei einer Bearbeitung im oberen Turmbereich präzis bearbeitet werden kann. In gewissen Fällen, z. B. bei Werkstückspannungen ( ohne Basisschienen ) direkt auf den Turm, kann auch ein stahlummantelter Mineralgussturm eine Ergänzung sein. Die Firma Triag hat seit 2004 diese stahlummantelten Türme mit sehr guten Ergebnissen bei Kunden im Einsatz. In den meisten Fällen können optimale Lösungen durch Standardangebote kostengünstig und modular eingerichtet werden. [mg]

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86 Innovation

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Vollautomatische Serienproduktion von Höchstpräzisionsteilen mit integrierter Qualitätskontrolle.

Kern Evo mit ER-6 und Koordinatenmessmaschine

it der neuesten Entwicklung zeigt Kern Micro- und Feinwerktechnik aus Murnau eine vollautomatische Produktionszelle zur Herstellung von hochpräzisen Teilen. Die lose in Körbchen gestapelten Rohteile werden von einem Universal-6-Achsen-Roboter aufgenommen, mittels einer Präzisionskamera orientiert und in eine leere 6-fach Spannvorrichtung eingelegt. Nachdem die Bearbeitung in der Maschine abgeschlossen ist, werden über den Kern L-Speed – einen 180°-Wechselarm – innerhalb weniger Sekunden die bearbeiteten Teile gegen neue Rohteile ausgewechselt.

Während die Maschine automatisch mit der Bearbeitung beginnt, werden parallel die bearbeiteten Teile gereinigt und jeweils das erste und letzte Teil aus der Spannvorrichtung in die integrierte Koordinatenmessmaschine eingewechselt.

Hier werden vollautomatisch die mit dem Kunden vereinbarten Tole­ ranzen nachgemessen und dokumentiert. Über die individuell angepasste Mess-Software werden gleichzeitig die jeweiligen cpk-Werte angezeigt.

Der grosse Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass über die cpk-Auswertung jederzeit überprüft werden kann, ob der Prozess stabil läuft.

Und wenn nach einem durchgearbeiteten Wochenende beispielsweise 1000 fertig bearbeitete Teile im Werkstückspeicher liegen, sind diese schon fix und fertig vermessen – bereit zum Versand an den Kunden.

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Innovation

87

Impressum

Impressum Innovation ist integrierter Bestandteil von Megalink und technica der jeweiligen Ausgaben 8-10 Auflage: 26 100 Exemplare

Verlag /Redaktion AZ Fachverlage AG, Neumattstrasse 1 5001 Aarau, Tel. 058 200 56 50 Fax 058 200 5661, www.az-verlag.ch

Redaktion

Firmen in dieser Ausgabe 3M (Schweiz) AG

42

ABB Schweiz AG

4, 39

Antrimon AG B&R Industrie-Automation AG Baumer Electric AG

67 37, 79 86

Beckhoff Automation AG

11, 30, 77

Bosch Rexroth Schweiz AG

25, 66

Brütsch/Rüegger Werkzeuge AG

72

Compona AG

53

Delta Robotics GmBH

40

Demelectric AG

75, 84

EPLAN Software & Service GmbH & Co. KG

54

Megalink, technica Neumattstrasse 1, 5001 Aarau Martin Gysi, 058 200 56 29 martin.gysi@technica-online.ch [mg] Barbara Fischer, 058 200 56 30 barbara.fischer@technica-online.ch [bf] Patrick Müller, 058 200 56 59 patrick.mueller@megalink.ch [pm] Thomas Meier, 058 200 56 41 thomas.meier@megalink.ch [tm]

ETHZ

12

FHS Hochschule für Angewandte Wissenschaften St. Gallen

23

Finder (Schweiz) AG

29

Verlag

LeCroy SA

32

maxon motor ag

58

Leitung: Ratna Irzan Leitung Lesermarkt online: Peter Jauch Leiter Werbemarkt: Jürg Rykart Anzeigenleitung: Thomas Stark

Mediaberatung Peter Spycher, 058 200 56 33 Christine Gehrig, 056 631 22 20 Thorsten Krüger, 058 200 56 32 Thomas Kolbeck, 058 200 56 31

Administration

Gutekunst + Co.KG

81

Harting AG

47

HSR Hochschule für Technik Rapperswil ifm electronic ag INTERMESS DÖRGELOH AG Interstatliche Hochschule für Technik Buchs NTB

19, 22 87 10 23, 26

Jakob Keller Verschlusstechnik AG

61

KVT Koenig Verbindungstechnik AG

75

Lastech AG

34

Mikron Agie Charmilles AG MSC-Gleichmann Schweiz AG

60, 85 55, 63

Nexans Schweiz AG

73, US3

noser engineering ag

33, 85

Novoplast AG

81

OMNI RAY AG

2

Phoenix Contact AG

43, 80

Pilz Industrieelektronik GmbH

71, 78

Prematic AG

65, 76

REIMMANN AG

15, 87

Rittal AG

8, 9

Saia-Burgess Controls AG

5

Verena Müller, 058 200 56 42

Schneider Electric (Schweiz) AG

69, US4

Produktion/Layout

Siemens Schweiz AG

35

SIGMATEK Schweiz AG

50, US1

Gülsah Yüksel, Pia Fleischmann

Erscheinung, Abonnement Megalink erscheint 12 x jährlich, Abopreis Fr. 85.– (inkl. 2,4 % Mehrwertsteuer) Technica erscheint 12 x jährlich, Abopreis Fr. 95.– (inkl. 2,4 % MwSt) Corinne Dätwyler, 058 200 55 55 abo@technica-online.ch www.megalink.ch www.technica-online.ch www.marktspiegel.ch

88 Innovation

sfb Bildungszentrum, Höhere Fachschule Dietikon

28

Simpex Electronic AG

21

SMC Pneumatik AG

64, 75

Sommer-automatic GmbH & Co. KG

27, 83

Spectra (Schweiz) AG

45, 74

Syslogic Datentechnik AG TESA S.A.

7 82

The MathWorks GmbH

46, 56

TRIAG AG

62, 86

TRUMPF Maschinen AG

59

Universität St.Gallen

16

W.A. de Vigier Stiftung

20

WAGO CONTACT SA

US2

Weidmüller Schweiz AG ZHAW

49 24, 36

Leistung im Mittelpunkt

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