Optimieren mit Seilen statt mit Software

Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Birgit Oppermann birgit.oppermann@konradin.de

Leere in der Halle 18, Lehre in der Halle 2: Die Leitmesse Research & Technology ist umgezogen. Um ihre Innovationen zu präsentieren, stehen den gut 400 Ausstellern aus Instituten und Forschungsabteilungen in diesem Jahr 6600 m² in direkter Nachbarschaft zum Nordeingang zur Verfügung. Diese zentrale Lage soll „den Treffpunkt-Charakter“ verstärken und die Kontaktaufnahme zwischen Wirtschaft und Wissenschaft erleichtern, wie die Deutsche Messe AG betont.

Ausblick auf die zukünftigen Entwicklungen bietet die Research & Technology von den Optischen Technologien über Bionik, Materialien bis hin zu den Lebenswissenschaften. Schwerpunkte setzen die Veranstalter mit einer Reihe von Sonderaktivitäten und Gemeinschaftsständen:

Bionik

Dass technisch nutzbare Lösungen und Methoden aus der Natur nicht kompliziert sein müssen, wollen die Aussteller am Themenstand Bionik unter Beweis stellen (Halle 2, Stand A45). Sehr schlanke Leichtbaustrukturen lassen sich nach der Erfahrung von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Karlsruhe beispielsweise mit geschickt geknüpften Seilen nachvollziehen. Wenn man die Prinzipien der Natur berücksichtige, bereite das „In-Seilen-Denken“ wenig Aufwand, führe aber zu genauso guten Optimierungsergebnissen, wie sie sonst mit ausgefeilten Programmen erreicht würden.

Gateway-2-Innovation

Über Netzwerke, Patente, Lizenzen und Finanzierungsmöglichkeiten informieren die Aussteller des Marktplatzes Techtransfer – Gateway-2-Innovation. Mit Datenbanken hilft die Kooperations- und Innovationsbörse den Entscheidern bei der Suche nach Partnern mit innovativen Ideen. Spin-offs und Technologieunternehmen bieten ihre Patente zur Lizenznahme an und werden dabei von der Solinger Fair Consult unterstützt, die Unternehmen aus dem Maschinenbau, der Automatisierungs- und Elektrotechnik unterstützt.

Mensch-Maschine-Interaktionen

Pkw und Fahrer, Videorecorder und Zuschauer, Bearbeitungszentrum und Bediener: Damit Mensch und Maschine miteinander klarkommen, soll die Technik intuitiv zu bedienen sein. Wie entsprechende Bedienoberflächen aussehen könnten, wollen die Aussteller am Gemeinschaftsstand Mensch-Maschine-Interaktionen zeigen (Halle 2, Stand C14). Am Beispiel einer simulierten Maschinensteuerung der Hamburger Sirvaluse Consulting GmbH können die Besucher im Selbstversuch ausprobieren, wie sie mit unterschiedlich gestalteten Bedienoberflächen zurechtkommen. Die Experten der User Interface Design GmbH, Ludwigsburg, wiederum beraten Interessenten beim Gestalten der Schnittstellen für Maschinen, Engineering-, Wartungs- und Service-Systeme so- wie für die Gebäudeautomatisierung. Forscher vom Zentrum für Mensch- Maschine-Interaktionen der TU Kaiserlautern präsentieren ihre Ergebnisse aus Industrieprojekten, wie beispielsweise ein Bediensystem zur Pumpensteuerung.

Super-Conducting-City

Als Zukunftstechnologie mit branchenübergreifender strategischer Bedeutung sehen die Organisatoren des Themenstandes Super-Conducting-City (Halle 2, Stand D26) den Einsatz von Supraleitern in der Elektronik und im Maschinenbau. Unter bestimmten Bedingungen leiten Supraleiter den elektrischen Strom ohne Widerstand und ermöglichen so neue Anwendungen. Hochtemperatur-Supraleiter-Drähte, wie sie die Rheinbacher Trithor GmbH herstellt, sollen beispielsweise stärkere Magnetfelder erzeugen als bisher eingesetzte Materialien und so den Bau effizienterer und leichterer elektrischer Geräte ermöglichen. Weitere Exponate sind ein supraleitender Motor der Erlangener Siemens AG sowie Strombegrenzer für die Energietechnik. Wissenschaftler vom Institut für Technische Physik des Forschungszentrums Karlsruhe führen mit einem Prototypen vor, dass sich supraleitende Strombegrenzer in Energieversorgungsnetzen wie eine Art Sicherung einsetzen lassen. Weil ihr Widerstand mit Temperatur und Stromstärke schlagartig steigt, können sie vor Schäden durch Kurzschlussströme schützen. Diese treten voraussichtlich häufiger auf, wenn mehr dezentrale Stromversorger wie Windkraftanlagen oder kleine Heizkraftwerke ans Netz gehen.

Aber auch an den Ständen einzelner Hochschulen und Institute wird die Technologie der Zukunft zu sehen sein. Das Braunschweiger Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) beispielsweise stellt vor, wie dünne, in Plasma hergestellte Schichten auf den Oberflächen von Werkzeugen und Maschinenteilen beispielsweise die Reibung mindern oder eine Antihaftschicht auf Umformwerkzeugen bilden (Halle 2, Stand E30). Diamantschichten bringen die Braunschweiger mit dem Heißdrahtverfahren auf Mikorschleifstifte auf und beschichten auch die Keramik von Gleitringdichtungen.

Auf die Oberfläche haben es auch die Wissenschaftler vom Institut für Oberflächentechnik und Fertigungsmesstechnik (IOF) der TU Dresden abgesehen (Halle 2, Stand A40). Zusammen mit Experten vom Fraunhofer IWS haben sie ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung entwickelt, das Klebeverbindungen haltbarer macht. Dafür setzen die Dresdener Plasmatechnologie unter Atmosphärendruck ein, wenn große Bauteile flächig geklebt werden sollen oder lange Klebefugen vorliegen. In anderen Fällen nutzen sie Lasersysteme, um Bauteile auf das Kleben vorzubereiten. Damit sollen das Reinigen und Entfetten der Oberfläche überflüssig werden. Versuche in Klimaschränken, in denen die Verbindungen künstlich alterten, ergaben nach Auskunft der Forscher, dass die Vorbehandlung sowohl die Festigkeit als auch die Langlebigkeit der geklebten Verbindungen steigert. Als Vorteile beider Methoden nennen die Entwickler, dass

Sowohl die Plasma- als auch die Laserbehandlung verändern die Oberfläche in einem Maß, das sich im Mikroskop nachweisen lässt.

Wenn es um geplante Veränderungen der Mikro- und Nanostruktur von Bauteilen geht, beraten die Experten vom Nano+Bio-Center der TU Kaiserslautern (Halle 2, Stand C46). Sie stellen ihre Expertise und ihre Einrichtungen sowohl außeruniversitären Einrichtungen als auch der Industrie zur Verfügung.

Und wer im Laufe des Tages nicht genug Innovationen gesehen hat, kann seinen Forschungsetat in diesem Jahr auch noch im Dunkeln vergeben: Am ersten Messetag ist die Forschungshalle auch nach 18 Uhr geöffnet. Zur Night of Innovations inklusive Catering und Musik lädt die Messegesellschaft alle Aussteller und Besucher in die Halle 2 ein.

Als Auftragsfertiger und Technologieberater in Sachen Mikromaterialbearbeitung mit dem Ultrakurzpulslaser präsentiert sich die Micreon GmbH, Hannover (Halle 2, Stand A10). Wie das Unternehmen, ein Spin-off des Laser-Zentrums Hannover, mitteilt, lassen sich mit diesem Verfahren Materialien wie Metalle, Halbleiter, Polymere, biologische Gewebe und Gläser sehr präzise und mikrometergenau bearbeiten. Die von Micreon eingesetzte Technik vermeidet thermische und mechanische Schäden wie Aufschmelzungen, Grat- und Rissbildung sowie Gefügeveränderungen bei empfindlichen Stoffen, die Wärme sehr gut leiten, aber schon bei niedrigen Temperaturen schmelzen. Auf der Messe werden als Beispiel für ein kundenspezifisches Projekt Gefäßstützen, sogenannte Bio-Stents, aus wärmeempfindlichen Polymeren gezeigt. Das Fertigen der winzigen Netzwerke, die verstopfte Arterien aufweiten, erfordert nach Auskunft der Fachleute höchste Präzision.

Stark, schnell, präzise und nachgiebig: Was herkömmliche Mechanik nicht schafft, wollen Wissenschaftler der TU Darmstadt mit einem bionischen Roboterarm erreichen (Halle 2, Stand C45). Dafür setzen sie an jedem Gelenk einen Kompositantrieb ein: Ein Teilantrieb ist darauf spezialisiert, schnell, stark und nachgiebig zu sein. Der zweite ist zwar schwach und langsam, bringt aber die geforderte Präzision ins System.

Im Labor haben die Wissenschaftler bereits das Modell eines zweigelenkigen Roboterarms dieser Bauart getestet. In Hannover zeigen sie anhand einer Simulation, wie sich ein System mit drei Gelenken verhalten würde. Ein skalierbares Mehrkörperdynamiksimulationsmodell soll helfen, die geometrischen, kinematischen und kinetischen Parameter des Roboters auszulegen. So lassen sich Kräfte und Momente sowie die Schwingungen bestimmen, die für eine Anwendung zu erreichen oder zu erwarten sind.

Als Vorteile des bionischen Roboterarms nennen die Forscher eine um bis zu 50 % leichtere Bauweise, eine Gefahrenreduktion bei Kollision, die auf der Nachgiebigkeit des Systems beruht, sowie die Tatsache, dass konventionelle und preiswerte Komponenten verwendet werden können. Auftretende Schwingungen verursachten jedoch mehr Regelaufwand und erforderten den Einsatz von Sensoren. Darüber hinaus sei der Traglastbereich des Systems begrenzt.