So kommt das Wasser die Steigung hinauf

Es sind keine Flüsse, die die Forscher bergauf fließen lassen: Aber den einen oder anderen winzigen Tropfen können sie auch entgegen der Schwerkraft bewegen. Wie das funktioniert, ist in einer Animation im Internet zu sehen unter www.mb.fh-stralsund.de – und in der Halle 2 am Stand C37 auf der Fachmesse Research & Technology. Dort präsentieren Forscher aus dem Fachgebiet für Strömungslehre und Strömungsmaschinen der FH Stralsund ihre Arbeiten, die nach den Angaben der Norddeutschen für die Mikrosystemtechnik sehr interessant sein könnten. Dass sich überhaupt etwas bewegt, liegt daran, dass sie einen Tropfen auf einer Oberfläche platzieren, deren Benetzbarkeit nicht überall gleich ist. Vielmehr nutzen die Stralsunder einen Gradienten in der Benetzbarkeit, und der Flüssigkeitstropfen bewegt sich entlang desselben, in der Richtung, in der die Benetzbarkeit zunimmt. Damit lässt sich sogar das Gesetz der Schwerkraft austricksen, und ein Tropfen läuft auf einer Ebene hinauf, die bis zu einer Steigung von 15° geneigt ist. Derzeit untersucht Paul Zielke, wie sich der dynamische Kontaktwinkel während der Bewegung verändert, wie Geschwindigkeit und Tropfengröße zusammenhängen und welchen Einfluss die Startposition des Tropfens hat. Die Nachfrage nach solchen Daten sei im Zuge der Miniaturisierung vor allem deshalb groß, weil die vertrauten Förder- und Pumpsysteme in diesen Größenordnungen nicht geeignet sind. Mikro-Elektromechanische Systeme (MEMS), Produktionssysteme auf kleinstem Raum oder auch die Lab-on-a-chip-Lösungen für chemische und biochemische Analysen könnten von den mobilen Tropfen profitieren.

Mit kleinsten Teilchen befassen sich auch die Forscher am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) der Universität Hannover – nur sollen sich diese gerade nicht bewegen, denn ihre Aufgabe ist es, Sinterbauteilen ein individuelles, unveränderliches Merkmal zu verleihen (Halle 2, Stand C10). Die Hannoveraner bringen Fremdpartikel in die Pulver ein, aus denen sie später durch Sintern feste Bauteile erzeugen. Anzahl und Anordnung der Fremdpartikel bilden eine binär kodierte Informationsmatrix, die sich mit Hilfe von Röntgenstrahlen oder Ultraschalltechnik auslesen lässt. Denn wo Fremdpartikel eingebaut sind, weichen die Materialeigenschaften vom Grundwerkstoff ab. So ist im Inneren des Bauteils die Identifikationsnummer für das Werkstück verborgen, lässt sich nicht mehr entfernen oder manipulieren. So soll jederzeit eine sichere und eindeutige Erkennung des Teils möglich sein.

Dass solche und andere neuen Technologien nützlich sein können, bestreitet niemand. Schwierig wird es aber zuweilen, sie bei der Fabrik- und Produktplanung angemessen und rechtzeitig zu berücksichtigen. Diesem Thema widmen sich die Wissenschaftler vom Institut für Fabrikanlagen und Logistik (IFA) der Uni Hannover (Halle 2, Stand C10). Sie betonen, dass Fabrik-, Technologie- und Produktplanung für sich genommen schon komplex sind, und sie beeinflussen sich darüber hinaus in ihren Prozessen und Ergebnissen stark gegenseitig. Weil jeder Planungsbereich auch noch unterschiedliche Lebenszykluskurven durchäuft und zu verschiedenen Zeitpunkten Handlungsbedarf besteht, ist das gesamte System nach Ansicht der Forscher für viele Betriebe nicht mehr überschaubar. Dennoch müssten Unternehmen die Probleme beherrschen, die sich daraus ergeben, und ihre Ressourcen effizienter nutzen. Daher haben das IFA und das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik zusammengearbeitet und einen ersten Ansatz entwickelt, wie sich die Unternehmensbereiche synchronisieren lassen. Ihre Ergebnisse stellen sie in der Halle 2 vor, und im Rahmen einer aktuell laufenden, kostenlosen Studie bieten die Wissenschaftler an, Planungsprozesse näher zu untersuchen. So könnten Unternehmen bestehende Potenziale identifizieren und an einer effizienteren Nutzung arbeiten.

Um mehr Übersicht bei komplexen Zusammenhängen geht es auch der Jenaer PST AG (Halle 2, Stand C37). Mit ihrer Hapo-Plattform will sie den Entscheidern helfen, das aktuelle Sanktionsrecht einzuhalten: Einzelne Staaten und Staatengemeinschaften schränken immer wieder den Handel mit Personen und Unternehmen ein. Der geschäftliche Kontakt zu den gelisteten Parteien ist somit verboten oder muss vorab genehmigt werden. Wer sich nicht daran hält, kann mit Umsatzabschöpfung, Export-/Importverboten oder Finanz- und Freiheitsstrafen für die verantwortlichen Personen bestraft werden. Die unternehmensweite Compliance Management Lösung Hapo gleicht die Unternehmensdaten gegen die Sanktionslisten ab und filtert kritischen Vorkommnisse heraus. Auch abweichend geschriebene Namen sollen automatisch erkennbar sein, teilen die Entwickler mit. Die Plattform bietet PST als Service an, verkauft sie aber auch für den hausinternen Betrieb, wofür kundenspezifische Erweiterungen und Anpassungen möglich seien. In Hannover können Besucher Kontaktdaten kostenfrei am Stand prüfen lassen.

Dafür, dass das Thema Roboter auf der Messe nicht zu kurz kommt, sorgen in der Halle 2 nicht nur die japanischen Aussteller, die an ihrem Hauptstand einige dienstbare technische Geister wirken lassen. Die Future-Shape GmbH aus Höhenkirchen-Siegertsbrunn zeigt am Stand A49 eine Lösung namens Navi-Floor. Ihre RFID-Chips im Fußbodenbelag sollten nicht nur Robotern, sondern allen Objekten, die sich in geschlossenen Räumen bewegen, die Orientierung erleichtern. Dafür werden die Chips mit einer robusten Technik verkapselt, so dass sie sich in verschiedene Unterlagen integrieren lassen und dort vor mechanischer Belastung ebenso geschützt sind wie vor Feuchtigkeit. Jedes Roboterfahrzeug braucht dann nur noch ein Lesegerät, um die Informationen aus den Chips zu lesen, und eine Art Landkarte, in der die Position der RFID-Chips hinterlegt ist – damit lässt sich die jeweils exkate Position des Fahrzeugs bestimmen. Die Landkarten liefert der Anbieter gleich mit den Rollen seiner Unterlegware, die sich unter verschiedenen Belägen wie Terrazzo, Steinplatten, Fliesen, Linoleum, PVC oder Teppich anbringen lässt. Und selbst die Hitze einer Fußbodenheizung soll den Roboter nicht orientierungslos machen.

Inspiriert vom Navi-System unter dem Teppich lohnt sich dann vielleicht auch noch ein Abstecher zu Marvin und Cromski, die mit Forschern der Arbeitsgruppe Robotersysteme nach Hannover fahren: Am Stand C48 präsentiert die Technische Universität Kaiserslautern ihre Versuchsplattform zum prototypischen Aufbau eines autonomen Serviceroboters, nämlich Marvin. Der soll eines Tages Dinge transportieren oder überwachen und gegebenenfalls auch zur Unterhaltung beitragen. Auf dynamische Veränderungen in seiner Umgebung reagiert er bereits mit Kursänderungen und kann ein strukturiertes Umfeld, das er nicht kennt, selbstständig kartieren, um sich darin zu bewegen. Seine Software gründet auf dem Modell der verhaltensbasierten Steuerung, das sich einfach erweitern lassen soll. Cromski dagegen soll nicht auf dem Teppich bleiben, nicht mal auf dem Boden: Er ist ein potenzieller Fassadenkletterer an Betonbauwerken wie Brückenpfeilern oder Staudämmen. Hinauf und heil hinunter kommen soll er mit Hilfe von sieben abgedichteten Kammern, in denen mit gezielter Steuerung ein Unterdruck erzeugt wird. Es geht also bergauf, mit Tropfen, Robotern und der Forschung. op

Experten bewerten Technologieplanung

Als Land der Spitzentechnologie will sich Japan, der diesjährige Partner der Messe, präsentieren. Nach Angaben der Messeveranstalter gibt die fernöstliche Industrienation im weltweiten Vergleich das meiste Geld für Forschung und Entwicklung aus – und so passt der zentrale Stand für die Präsentation japanischer Technik in die Halle 2, in die Fachmesse Research & Technology.

Dort sind auf 1700 m² eine Reihe von japanischen Unternehmen mit ihren Produkten vertreten: Die Kankyo Kaihatsu Kogyo Co., Ltd. aus Hokkaido zeigt beispielsweise, wie gebrauchte Öl-Filter ohne Kohlenstoffdioxid recycelt werden können. Das Hamamatsu-Konsortium mit Unternehmen aus Shizuoka und Osaka stellt unter anderem optische Faserplatten in den Vordergrund, Dymco, Ltd. aus Kanagawa zeigt Stahlgürtel, und das National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) kommt mit 30 aktuellen Produkten. Darunter sind die so genannten Amenity Robots, also Roboter, die ein Gefühl von Annehmlichkeit vermitteln, indem sie den Menschen den Alltag erleichtern. Darüber hinaus werden umweltfreundliche, lehmbasierte Dichtungen und Solarbatterien zu sehen sein. Für Schwerpunktthemen wie Energie oder Umwelttechnik sind japanische Aussteller auch in den Hallen der anderen, passenden Fachmessen vertreten.

Wer sich besonders für neue Entwicklungen bei Werkstoffen interessiert, kann sich in diesem Jahr bei der Präsentation des Projektes Extremat im Rahmen der Fachmesse Research & Technology informieren: Forschungsinstitute aus ganz Europa haben sich unter dem Dach dieses Projektes zusammengetan, um Materialien zu entwickeln, die unter extremen Bedingungen zu Höchstleistungen fähig sind. In Hannover gibt ein Gemeinschaftsstand einen Überblick über alle Bereiche des Projekts (Stand C08).

Die Höchstleistungsmaterialien sollen neue Anwendungsbereiche in Energietechnik, Elektronik und Raumfahrt erschließen. Deren Anforderungen werden zum Beispiel Werkstoffe gerecht, mit denen extreme Wärmeflüsse abgeführt werden können, oder ultradünne Schutzschichten, die auch bei hohen Temperaturen für schädigende Stoffe undurchlässig bleiben. Anwenden lassen sich solche Materialien für sehr effektive Kühlkörper in der Hochleistungselektronik, in neuen Triebwerken und Hitzeschilden für die Raumfahrt oder als bestrahlungsresistente Bauteile, die in der Fusionsforschung oder in der Kerntechnik gebraucht werden.

Darüber hinaus wird im Projekt untersucht, ob diese Materialien auch als Werkstoffe für Bremsen oder für den Einsatz in Gasturbinen geeignet sind. Die neuen Werkstoffe gelten den Experten als Schlüssel, mit dem sich eine treibhausgasfreie Energieversorgung erschließen lässt, sei es durch Fusion, Wasserstofftechnologien oder das Einfangen von CO2 in Kohlekraftwerken.

Gefördert wird das Vorhaben von der Europäischen Union. Das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching hat die Leitung der Arbeiten übernommen, an denen sich europäische Partner aus Industrie und Forschung beteiligen.

Weitere Informationen: Homepage des Projektesunter www.extremat.org