Strukturen der Zukunft halten ohne Bindemittel

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

Ein Hauch von Mars – den können sich Besucher der Hannover Messe vorführen lassen. Das Präzisionsspektrometer Mimos II, das im Rahmen der Nasa-Marsmission Gesteinsproben untersuchte, ist ein technisches Highlight, das Forscher der Universität Mainz in der Forschungshalle 18 ausstellen (Halle 18, Stand D13). Wer sich jedoch vor dem Schritt ins Universum lieber mit der Globalisierung beschäftigen und über Innovationen für Produktion und Betrieb informieren möchte, ist auf der Fachmesse Research & Technology auch an der richtigen Adresse.

Rund 450 Aussteller aus knapp 20 Nationen kommen nach Hannover und präsentieren Erkenntnisse und Prototypen – zum Teil thematisch gruppiert und an Gemeinschaftsständen zusammengefasst. Einen Überblick darüber, was sich bei der Mensch-Maschine-Interaktion tut, bieten beispielsweise die TU Berlin Servicegesellschaft GmbH (Halle 18, Stand K16), die zusammen mit dem Zentrum Mensch-Maschine-Systeme (ZMMS) an der TU Berlin einen solchen Gemeinschaftsstand betreut. „Bedeutend ist unsere Forschung da, wo Mensch und Maschine eine untrennbare Leistungseinheit bilden: also beispielsweise beim Führen von Fahrzeugen oder beim Überwachen von Prozessen an Leitständen“, erläutert Forschungsgruppenleiter Leon Urbas. Die Berliner wollen das menschliche Verhalten simulieren lernen – was sie als ungleich schwieriger beschreiben als das Simulieren von Maschinen. Daher gehen in den interdisziplinären Projekten Ingenieure, Psychologen und Informatiker gemeinsam ans Werk.

Mit den technischen Disziplinen allein begnügen sich auch die Bioniker nicht, die zum vierten Mal in der Forschungshalle mit einem Gemeinschaftsstand vertreten sind (Halle 18, Stand L15). Erstmals ergänzen sie in diesem Jahr ihre Schau mit dem Kongress „Bionik 2004 – International Conference“, der am 22. und 23. April im Convention Center stattfindet.

Bei der Sonderpräsentation der Initiative Tech Transfer im Obergeschoss der Halle 18 informieren die europaweit tätigen Innovation Relay Centres (IRC) über ihre Arbeit. Die von der europäischen Kommission eingerichteten IRC bündeln das technische Know-how in verschiedenen Regionen Europas und speisen es in ihr Netzwerk ein. Insgesamt 68 dieser Institutionen sind aktiv und arbeiten mit über 250 Partnerorganisationen zusammen. Auf dieser Basis unterstützen die IRC-Mitarbeiter Unternehmen, die Kontakt zu Forschungseinrichtungen ihrer Region suchen, und informieren auch über Möglichkeiten der Zusammenarbeit und Finanzierung.

Abgesehen von solch übergreifenden Informationsmöglichkeiten halten die Aussteller jedoch auch eine Reihe von technischen Innovationen und Prototypen bereit. Selbsttragende Strukturen beispielsweise erzeugen Forscher am Institut für Maschinenwesen und Werkstoffkunde der Technischen Universität Clausthal (Halle 18, 1. OG, Stand O03). Allein durch die geometrische Anordnung von lasergesinterten Elementen behalten diese ihren Platz in einer übergeordneten Struktur. Verbindungselemente oder Bindemittel sind nicht erforderlich. Wie biegeelastisch die Struktur wird, bestimmen ein äußerer Rahmen, der unterschiedlich stark vorgespannt ist, oder der Einbau vereinzelter Elemente aus anderen Werkstoffen. Über den Sinterprozess nach dem Rapid-Tooling-Verfahren lässt sich darüber hinaus die Oberflächenrauigkeit, Festigkeit und Elastizität der einzelnen Bausteine verändern.

Ein Verfahren, das Nanopartikel im Prozess nicht mehr entkommen lässt, stellen Wissenschaftler vom Institut für Verfahrenstechnik der Universität Hannover vor (Halle 18, 1. OG, Stand O03). Teilchen mit einem Durchmesser unter 1 µm werden beispielsweise beim Beschichten von Oberflächen eingesetzt, scheiden sich aber leicht an kreisförmigen Rohrleitungen ab, bevor sie an ihren Bestimmungsort gelangen. Um diesen Effekt zu reduzieren, laden die Hannoveraner die Nanoteilchen direkt nach ihrer Herstellung elektrostatisch auf. Ein elektrisches Feld entlang der Förderstrecke hält die Teilchen von der Rohrwand fern. Dieses Verfahren soll die Produktionskosten senken und die Produktqualität verbessern, da der Anteil an Verunreinigungen in der Beschichtung sinkt.

Ebenfalls in die Welt der Nanotechnologie haben sich Schweizer Experten der ETH Hönggerberg begeben. Sie zeigen das Sensorsystem McGas, das nicht größer ist als ein Daumennagel (Halle 18, Stand D05) und auf Gase wie Kohlenmonoxid, Stickoxide, Methan, Erdgas, Wasserstoff und Ozon reagiert. In diesem System seien erstmals Mikro- und Nanotechnologie in einem Produkt erfolgreich kombiniert, teilen die Schweizer mit. Ein integrierter Sensorchip, auf dem Mikroheizplatten untergebracht sind, repräsentiert die Mikrowelt. Diese Heizplatten erzeugen mit Versorgungsspannungen von nur 5 V Temperaturen bis 500 °C. Ist das gesuchte Gas vorhanden, ändern sich bei den hohen Temperaturen die Widerstände von nanokristallinen Metalloxiden – den Repräsentanten der Nanowelt. Eine besondere Herausforderung sei gewesen, in dem kleinen Bauteil trotz der erforderlichen Hitze auch eine Elektronik unterzubringen, die nur bei -40 °C bis +80 °C zuverlässig arbeitet.

Ingenieure der FH Zittau haben ein intelligentes Bremssystem entwickelt, dessen Bremsmoment sich zwischen 20 und 100 % des Maximalwertes regulieren lässt (Halle 18, 1. Og, Stand M16). So kann der Verschleiß kompensiert werden. Als Vorteile ihres Systems nennen die Entwickler, dass sich der Luftspalt nicht nur sensorlos messen und überwachen lässt. Darüber hinaus sinken die mechanischen Belastungen im System, die Lebensdauer der Bremse nehme zu – und da Zug- und Halteströme optimiert werden können, reduziere das System auch den Energieverbrauch. Das Bremssystem lässt sich über eine Software parametrieren und kann an eine Vielzahl von Federkraftbremsen angepasst werden.

Von jedem Element hängt die Elastizität der Struktur ab