Der deutschsprachige TV-Sender
für Wissenschaft und Technologie
Gewählte Kategorie Industrie-Entwicklungen
Verpackungskünstler im High-Tech-Einsatz
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Infomercial des VDMA
Verpacken ist eine große Kunst – und beschäftigt eine ganze High-Tech-Industriebranche. Die Waren müssen absolut hygienisch, sicher und zuverlässig verpackt sein, das Materialgewicht für die Verpackung ist aufs Milligramm genau bemessen – und der Prozess für den Verpackungsvorgang muss in höchster Geschwindigkeit ablaufen. Dafür sorgen inzwischen auch sensor- und mikroprozessorgesteuerte Roboter, ohne die moderne Verpackungsverfahren undenkbar wären.
Link-Empfehlung der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
- VDMA-Infos zu Herstellern von Nahrungsmittel- und Verpackungsmaschinen – Link
Mehr zum Inhalt des Videos:
Maschinenbauer aus Deutschland gehören zu den weltweit führenden Anbietern von Verpackungsanlagen. Das Video des VDMA zeigt an einigen Beispielen aus der Produktion und der Entwicklung, welch aufwändige Technologie für die sensor- und mikroprozessorgesteuerte Verpackung sensibler Waren wie Arzneimittel zum Einsatz kommt. Die deutschen Maschinenbauer bieten nicht nur Komplettlösungen für ganze Verpackungslinien aus einer Hand. In der Branche gibt es auch Spezialisten, die Spitzentechnologie ausschließlich zu einzelnen Modulen der Verpackungskette bauen.
Dazu zählen beispielsweise Etikettiermaschinen – Etiketten spielen eine wichtige Rolle als Informationsträger auf jeder Verpackung. Jeder Verpackungstyp erfordert ein eigenes Etikettierverfahren, das von solchen flexiblen Maschinen beherrscht werden muss. Das Anforderungsprofil wird immer komplexer. Verpacken ist eine „Kunst“, die sich immer wieder neuen Herausforderungen stellt – mit einem klaren Ziel: die angemessene, perfekte Form für die Verpackung zu finden.
© VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau 2011
TV-Fenster: biotechnologie.tv – Folge 94
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Wissensmagazin der Biotechnologie-Branche
Das von der Bundesregierung geförderte biotechnologie.tv berichtet alle zwei Wochen über Aktuelles aus diesem stark wachsenden Sektor in Forschung und Industrie. Dieses Mal sogar in eigener Sache. Die drei Schwerpunktthemen der neuesten Ausgabe in unserem TV-Fenster:
- Künstliche Haut aus der Maschine
- HYPERRAUM.TV: Wissenschaft im Web-TV
- Das Projekt “Hackteria”
© biotechnologie.de 2012
Link-Empfehlungen der Redaktion von HYPERRAUM.TV zu weiterführenden Informationen:
– Mehr Brancheninfos über Biotechnologie.de – Link
– e.conomy der Bundesregierung zur Biotechnologie – Link
– Hightech-Strategie der Bundesregierung zur Biotechnologie – Link
© biotechnologie.de 2012
OLEDs – mühsamer Weg zur Massenfertigung
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Trotz zahlreicher Vorteile im Labor ist die Massenproduktion noch nicht machbar
Rund 16 Prozent der elektrischen Energie wird heute für Beleuchtung eingesetzt – Bedarf steigend. Organische Leuchtdioden, kurz OLEDs, gelten als wichtige Innovation; sie bieten erhöhte Effizienz der Lichterzeugung bei geringem Ressourcenaufwand. Am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme gelang es vor kurzem erstmals, eine 15 Meter lange OLED-Folie prozesstechnisch herzustellen.
Link-Empfehlung der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
Mehr zum Leistungsspektrum des IPMS – Link
Mehr zum Inhalt des Videos:
Organische Leuchtdioden sind heute im Labor bereits sehr effizient. Die Licht emittierenden Schichten sind nur ein Tausendstel so dünn wie der Durchmesser eines Haares. Eine Spannung von nur wenigen Volt bringt den organischen Farbstoff zum Leuchten. Die OLED-Technologie erlaubt es zudem, Licht unterschiedlicher Farbe zu erzeugen. Der Einsatz der Technologie reicht daher weit über die reine Beleuchtung hinaus, auch Displays könnten künftig damit zum Leuchten gebracht werden. Sie reagieren zudem auf Berührung, Touch-OLEDs konnten im Labor bereits entwickelt werden.
Die OLEDs sind allerdings wasser- und sauerstoffempfindlich; ihre Produktion muss daher im Hochvakuum erfolgen. Noch fehlt es an geeigneter Massenfertigung. Ein entscheidender Schritt hin zur Massenproduktion wurde im Herbst 2011 am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme erzielt: dem Forschungsteam gelang es, auf einer 15 Meter langen Folie im Rolle-zu-Rolle-Prozess OLEDs herzustellen.
© Fraunhofer-Gesellschaft 2011
Immer mehr Autos fahren elektrisch …
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… aber mit unterschiedlichen Batterie-Konzepten
2011 wird in die deutsche Automobilgeschichte als das Jahr der ersten marktfähigen Elektroautos eingehen. Der iMiev von Mitsubishi, der Opel Ampera und vier Modelle von Renault starten verkaufstechnisch durch. Zusammen mit den Elektromobilen der amerikanischen Tesla Motors und dem Modell der taiwanischen Luxgen – das allerdings in Deutschland noch nicht verkauft wird – stellen wir E-Modelle vor allem im Hinblick auf die unterschiedlichen Batterie-Lösungen vor.
Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
- Forschungsschwerpunkt Elektromobilität und Forschungsfahrzeug FreccO Fraunhofer-Gesellschaft – Link
- Competence E des KIT – Link
- Elektromobilität bei Renault – Link
- Infineon zur Elektromobilität – Link
- Webseite des Opel Ampera – Link
- Daimler zu elektrischen Antrieben – Link
- Konzept i von BMW – Link
Mehr zum Inhalt des Videos:
Das Spektrum der technischen Lösungen für Lithium-Ionen-Batterien im Fahrzeug ist breit: Die amerikanische Tesla, Pionier der E-Mobilität, nutzt für ihre Fahrzeuge handelsübliche Lithium-Ionen-Batterien, wie sie in PCs zum Einsatz kommen. Rund 6800 solcher kleiner, gewickelter Zellen sind in einem Fahrzeug untergebracht. Der neue Ampera von Opel dagegen, seit November 2011 in Deutschland zu kaufen, setzt auf leistungsstarke und neuartige Lithium-Ionen-Zellen und benötigt nur noch 288 flache Einzelzellen. Aber nicht nur die Leistungsstärke, auch das chemische Innenleben unterscheidet sich bei den Batterietypen, die heute für E-Fahrzeuge zum Einsatz kommen. Noch ist der Lithium-Ionen-Akku der zweiten Generation ein weltweites Experimentierfeld, es geht auch um die weltweite Technologieführerschaft.
Alle Experten, ganz gleich, welchen Lithium-Ionen-Typ sie präferieren, eint eine gemeinsame, noch unbeantwortete Frage: Die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Zellen ist die große Unbekannte. Jahrelanger Dauereinsatz bei Wind und Wetter war bisher für Lithium-Ionen-Akkus nicht erforderlich. Im PC-Bereich, wo die Technologie seit Jahren bewährt ist, gilt eine Lebensdauer von ein bis zwei Jahren als Standard. Automobil-Batterien müssen da länger leben. Niemand weiß heute, ob sie diese erforderliche Leistung auch wirklich erbringen. Wer heute als Hersteller ein Elektroauto im Markt anbietet, muss sich deshalb mit erheblichen Rückstellungen gegen Kundenprotest absichern. Von Sicherheitsaspekten der hochexplosiven Batterietechnik ganz zu schweigen, die beispielsweise den Marktstart des Opel Ampera in Deutschland etwas unruhig verlaufen lassen.
Renault hat für seine vier Modelle, die zur Jahreswende auch in den deutschen Markt kommen, aus der Not eine Tugend gemacht und mit der Ungewissheit in Sachen Haltbarkeit ein Geschäftsmodell entwickelt. Die Franzosen setzen auf ein bisher unbekanntes Modell: Autokauf samt Leasing der Batterie. Sie kann an Wechselstationen rasch ausgetauscht werden. Experten verweisen allerdings darauf, dass das Leasing-Konzept bei größer werdendem Markt mit typen-verschiedenen Batterien zunehmend schwierig wird. Denn anders als beim PC werden wir auf Sicht wahrscheinlich keine weltweit standardisierte Lithium-Ionen-Batterie bekommen. Schon heute gibt es eine bunte Vielfalt unterschiedlicher Zellchemie vor allem im Kathodenmaterial – und ein weltweites Rennen um die Marktführerschaft.
© mce mediacomeurope GmbH 2011
Das große Fressen der Designer Bugs
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Bioingenieure konstruieren produzierende Mikroorganismen
Der weißen Biotechnologie werden für die nächsten Jahre Wachstumsprognosen bis zu dreißig Prozent vorausgesagt. Sie befasst sich mit der Entwicklung von Enzymen als Biokatalysatoren für die großtechnische Produktion. Ein spezieller Bereich der Biotechnologie: konstruierte Designer-Mikroorganismen mit spezifischen Aufgaben, die sie in der Produktion übernehmen können. Ihr künftiger Einsatz reicht von der Biokunststoff-Produktion bis zur Vernichtung von Schweröl nach einer Havarie.
Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
- Förderprogramme des Bundes zur weißen Biotechnologie – Link
- Hightech-Strategie der Bundesregierung zur Biotechnologie – Link
- zum Rauchgasprojekt der RWE AG mit der BRAIN AG – Link
- zur Produktion von Designer-Mikroorganismen der BRAIN AG – Link
Mehr zum Inhalt des Videos:
Dass kleine Organismen in der Natur erstaunliche Fähigkeiten besitzen, ist an sich keine neue Erkenntnis. Wir finden sie beispielsweise im altbekannten Prozess der Gärung, die Hefepilze im Weinfass vollbringen. Doch erst mit der Molekularbiologie und der Genetik ist es uns gelungen, die grundlegenden biochemischen Reaktionen zu verstehen. Wir wissen heute, dass sie maßgeblich von Enzymen gesteuert werden; Enzyme wirken als chemische Biokatalysatoren auf lebende Organismen. Mit Hilfe der Genetik ist nicht nur das Verständnis der Funktionsweise von Enzymen deutlich gewachsen. Dieses Wissen erlaubt es uns heute sogar, Mikroorganismen gezielt zu „konstruieren“ – mit unterschiedlich rekombiniertem Erbgut. Zweck der genetischen Manipulationen: vorhandene spezifische Fähigkeiten spezieller Mikroorganismen gezielt weiter zu optimieren. Die Fachwelt nennt diese Reagenz-Kreaturen „Designer Bugs“. Ein biotechnologisch gut funktionierender Mikroorganismus ist der erste Schritt auf dem Weg zu einem geeigneten großtechnischen Herstellungsverfahren in einer “Biofabrik”.
Wir stehen heute am Anfang eines neuen Industriezweiges, den die Fachwelt “weiße” Biotechnologie nennt. Die BRAIN AG gehört zu diesen jungen, aufstrebenden Unternehmen, die sich mit industrienahen Forschungen auf diesem Gebiet befasst. In einer Kooperation mit dem Energieversorger RWE wird derzeit eine Demonstrationsanlage entwickelt und getestet. Ziel des Projektes: Designer-Mikroorganismen künftig so zu konfektionieren, dass sie das in konventionellen Kohlekraftwerken erzeugte Rauchgas in Biokunststoffe umwandeln.
© mce mediacomeurope GmbH 2011
Verschlüsselte Verarbeitung von Daten
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Infomercial der Infineon AG
Nicht nur Behörden und Versicherungen gehören zur Kundschaft für Sicherheitskomponenten in Chipkarten. Gestiegene Sicherheitsanforderungen bei unterschiedlichen Endkunden-Anwendungen spielen auch im Entertainment – beispielsweise beim Pay-TV oder im Spielebereich – oder bei Prepaid-Karten in der Telekommunikation eine zunehmend wichtige Rolle. Verschlüsselung der elektronischen Daten ist dabei eine zentrale Komponente.
Mit Integrity Guard hat Infineon in mehrjähriger Entwicklungsarbeit ein Produkt für Anwendungen vorgestellt, die besonders hohe Sicherheitsanforderungen für sensible Daten stellen: Beispiele sind Kreditkarten und Personalausweise. Konventionell verschlüsselte Daten werden beim Auslesen wieder entschlüsselt und sind dabei für Hackerangriffe ungeschützt – ein Sicherheitsrisiko, das Infineon nun schließt. Integrity Guard erlaubt es, Daten nun auch verschlüsselt zu verarbeiten. Der Hersteller bezeichnet sich selbst als „weltweit führender Chiphersteller für Kreditkarten, Zugangskarten und Trusted Computing-Lösungen“, das schließt zuerst einmal Sicherheitskomponenten für Reisepässe, Ausweise und kontaktlose Bezahlkarten ein.
© Infineon AG 2011
Lithium-Ionen-Batterien der zweiten Generation
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Weltweite Forschungen für neue Kathodenmaterialien
Forschungen an Batterien und Akkus haben in den letzten zehn Jahren erheblich an Dynamik gewonnen. Die weltweite Suche nach neuen chemischen Materialien für die Lithium-Ionen-Technologie der nächsten Generation ist angelaufen. Getrieben sind diese Aktivitäten auch durch die rasant wachsende Elektromobilität, die einen Milliardenmarkt im Automobilsektor verspricht. Es geht um leistungsstarke, kompakte Batterien mit wesentlich höherer Lebensdauer als heute. Auch Deutschland will sich in diesem Feld positionieren.
Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
- Bundesforschungsministerium zur Strategie Elektromobilität – Link
- Batterie-Forschungen am Institut für Nanotechnologie des Karlsruher Instituts für Technologie – Link
- Entwicklungen innovativer Kathodenmaterialien in der BASF – Link
- Innovationsallianz “Lithium Ionen Technologie LIB2015″ – Link
Mehr zum Inhalt des Videos:
Lithium-Ionen-Batterien werden bereits milliardenfach produziert. Für Laptops sind sie weltweit standardisiert und kosten heute nur noch 150 bis 200 US-Dollar pro Kilowattstunde. Der Markt ist mit neunzig Prozent Anteil derzeit fest in asiatischen Händen. Für den Einsatz in Elektrofahrzeugen bedarf es aber wesentlich leistungsfähigerer Typen. Ein weltweites Rennen um die Marktführerschaft dieser nächsten Batterie-Generation ist angelaufen. Das erklärte Ziel: In den kommenden sieben Jahren sollen die Batteriekosten pro Kilowattstunde von heute 600 bis 1000 € auf 250 € gesenkt werden.
Die große Unbekannte bei den Lithium-Ionen-Batterien ist derzeit ihre Haltbarkeit. Ihr Einsatz im Fahrzeug erfordert einen längeren Lebenszyklus als bisher. Sie müssen kalte Winternächte wie heiße Sommertage verkraften und selbst bei flotter Vollgasfahrweise einwandfrei funktionieren. Offen auch, wie sich häufiges Tiefentladen nicht leer gefahrener Batterien vor jedem Stromtanken im Dauereinsatz auswirkt. Die Forschungen konzentrieren sich heute vor allem auf die Kathode, weil hier der größte Handlungsbedarf besteht. Rohstoffe machen heute rund 70 Prozent der gesamten Kosten einer Zelle aus. Ein Drittel davon entfällt allein auf die Kathode. Einsparung bei den Materialkosten, das ist die eine Seite der Forschungsanstrengungen. Aber auch Reduzierung des Materialgewichts ist angesagt. Für eine Kilowattstunde an Leistung braucht man heute rund zwei Kilogramm des Kathodenmaterials. Da lässt sich noch so manches Gramm wegrationalisieren.
Wissenschaftler experimentieren bereits mit Materialien für die weitere Zukunft, wobei Nanotechnologie eine große Rolle spielt. Perspektiven für die Entwicklung von Batterien der übernächsten Generation zeichnen sich bereits ab – sowohl hinsichtlich der Leistung pro Gewicht als auch hinsichtlich der Leistung pro Volumen. Lithium-Schwefel und Lithium-Luft gelten dabei als große Zukunftsvision.
© mce mediacomeurope GmbH 2011
