Der Spezialist - Ausgabe 11

Das Magazin für Technik und ManagementBrunel GmbH | Airport City | Hermann-Köhl-Str. 1 a | 28199 Bremen

6013_06.2008

AUSGABE 11 || Juni 2008

Technologie tr ifft Des ign

Industriedesigner Professor Peter Naumann im Gespräch

Fre ihändig fahrenAutonom fahrende Autos auf dem Weg

zur Serienreife

Der Künstler und das B iest

Theo Jansen lässt seine windgetriebenen Skulpturen über die Strände laufen

16 Mannschaften kämpfen vom 7. bis 29. Juni 2008 um die Fußball-Europameisterschaft!

EM-Sp ielplan 2008

GRUPPE - A: Portugal, Schweiz, Tschechische Republik, Türkei

GRUPPE - B: Deutschland, Kroatien, Österreich, Polen

GRUPPE - C: Frankreich, Italien, Niederlande, Rumänien

GRUPPE - D: Griechenland, Russland, Schweden, Spanien

SPIELORTE

In Österreich: Wi = Wien, Sa = Salzburg, In = Innsbruck, Kl = Klagenfurt In der Schweiz: Ba = Basel, Zü = Zürich, Be = Bern, Ge = Genf

VORRUNDE

01 07.06. Schweiz – Tschechische Rep. Ba 18:00 :

02 07.06. Portugal – Türkei Ge 20:45 :

09 11.06. Tschechische Rep. – Portugal Ge 18:00 :

10 11.06. Schweiz – Türkei Ba 20:45 :

17 15.06. Schweiz – Portugal Ba 20:45 :

18 15.06. Türkei – Tschechische Rep. Ge 20:45 :

GRUPPE - ANr.* Tag Spiel Ort Zeit Ergebnis

03 08.06. Österreich – Kroatien Wi 18:00 :

04 08.06. Deutschland – Polen Kl 20:45 :

11 12.06. Kroatien – Deutschland Kl 18:00 :

12 12.06. Österreich – Polen Wi 20:45 :

19 16.06. Polen – Kroatien Kl 20:45 :

20 16.06. Österreich – Deutschland Wi 20:45 :

GRUPPE - B

05 09.06. Rumänien – Frankreich Zü 18:00 :

06 09.06. Niederlande – Italien Be 20:45 :

13 13.06. Italien – Rumänien Zü 18:00 :

14 13.06. Niederlande – Frankreich Be 20:45 :

21 17.06. Niederlande – Rumänien Be 20:45 :

22 17.06. Frankreich – Italien Zü 20:45 :

GRUPPE - C

07 10.06. Spanien – Russland In 18:00 :

08 10.06. Griechenland – Schweden Sa 20:45 :

15 14.06. Schweden – Spanien In 18:00 :

16 14.06. Griechenland – Russland Sa 20:45 :

23 18.06. Griechenland – Spanien Sa 20:45 :

24 18.06. Russland – Schweden In 20:45 :

GRUPPE - D

*Chronologie der Spiele

Ihr Projektpartner für Technik und Management

Anna Deichmann

und der Diamant >>


REDAKTIONSANSCHRIFT

Brunel GmbH, Redaktion „Der Spezialist“Airport City, Hermann-Köhl-Str. 1a, 28199 [email protected] 0421-1 69 41-0

HERAUSGEBER

Brunel GmbH

VERANTWORTLICHER REDAKTEUR (V. I. S. D. P.)

Carsten Siebeneich, General Manager Brunel GmbH

REDAKTION

DIALOG Public Relations, BremenGfG / Gruppe für Gestaltung GmbH, Bremen

GESTALTUNG

GfG / Gruppe für Gestaltung GmbH, Bremen

FOTOGRAFIE (COPYRIGHTS)

Sofern nicht abweichend, alle Angaben als Bildnummern: GfG / Gruppe für Gestaltung (Titel, U2, S. 24, 14, 18, S. 39, 24), dpa Picture-Alliance (01, 02), Getty (03), Sebastian Ritzler (S. 10, 04), i/i/d Institut für Integriertes Design (05, S. 13) Hans Deumling (S. 14), Naumann Design (06 – 08), Axel Hess (09 – 13), Jochen Schiller (S. 26), Stephan Daniel Homfeld (15), IPG Automotive GmbH (16, 17, 19), Götz Pelt-zer (20), Lufthansa AG (21), ACE (22), W+K Maschinenfabrik (23, 25), Edgar Belz (26), Xworld by Hansa Flex (27), Michael Scholz (28), Lightglove Bruce Howard (S. 44, 29, 30), Loek van der Klis (S. 46, 31 – 33)

DRUCK

Druckerei Girzig + Gottschalk GmbH, Bremen

ERSCHEINUNGSWEISE

3 Ausgaben / Jahr, Auflage 28.000 Stück

„UNSERE SPEZIALISTIN“ANNA DEICHMANN

Nur Diamanten von hoher Rein-heit werden zu Schmucksteinen verarbeitet. Erst der richtige Schliff bringt ihr Feuer durch die zahllosen inneren Lichtreflexionen richtig zur Geltung. So exakt wie ein Diamantschleifer muss Anna Deichmann als Projektmanagerin auch bei der Mönchengladbacher Firma Areva Energietechnik GmbH arbeiten. Denn von der Bestellung bis zur Abnahme ist der Bau von Leistungstransfor-matoren eine sehr komplexe Auf-gabe. Seit September 2006 ist die junge Diplom-Elektroingenieurin bei Brunel – und so vielseitig wie die Facetten des Brillantschliffs ist auch ihre Aufgabe. Ein Grund mehr, warum sie beides fasziniert.

Technik und Manage-ment

Internationaler Dienstleister für

Brunel GmbHAirport City

Brunel GmbH | Projektpartner für Technik und Management

Wir unterstützen Sie.Hochgesteckte Ziele erreicht man mit einem guten Team und der richtigen Taktik. Unsere qualifizierten Ingenieure, Techniker und Informatiker unterstützen Sie sinnvoll, effi-zient und mit dem richtigen Know-how. www.brunel.de

specialists | projects | management

D E R B E S T E A N GR I F F ?D I E B E S T E V E R T E I D I G U N G ?

W E R GE W I N N T ?

D A S B E S T E T E A M !

Brunel GmbH Airport City

Hermann-Köhl-Str. 1 a 28199 Bremen

Tel.: 0421 / 1 69 41-0 [email protected]


EM-Sp ielplan 2008

SPIELORTE


FUSSBALL -EUROPAMEISTER 2008

impressum

VIERTELFINALE

25 19.06. (1 A – 2 B) Ba 20:45 :

26 20.06. (1 B – 2 A) Wi 20:45 :

27 21.06. (1 C – 2 D) Ba 20:45 :

28 22.06. (1 D – 2 C) Wi 20:45 :

Nr.* Tag Spiel Ort Zeit Ergebnis

HALBFINALE

29 25.06. (Sieger Spiel 25 – Sieger Spiel 26) Ba 20:45 :

30 26.06. (Sieger Spiel 27 – Sieger Spiel 28) Wi 20:45 :


FINALE



Gruppensieger (1) Gruppenzweiter (2)

GRUPPE - A:GRUPPE - B:GRUPPE - C:GRUPPE - D:



03der Spez ial ist

ed itor ialAUSGABE 11 || Juni 2008

DER SPEZ IAL IST

LIEBE LESERIN, LIEBER LESER,

dass wir in jeder Ausgabe von „Der Spezialist“ etwas zu berichten haben, verdeutlicht den permanenten technischen Fortschritt, der uns umgibt. Hin-ter den kleinen und großen Innovationen des Alltags stehen Menschen mit kreativen Ideen: qualifizierte Techniker, Ingenieure und Angehörige ande-rer Berufsgruppen, die Problemstellungen erkennen, Know-how zusammen bringen und Projekte mit ihren Kompetenzen umsetzen. Beispiele in dieser Ausgabe gibt es viele: So findet das Auto „Annieway“ ohne einen Fahrzeug-führer autonom seinen Weg von A nach B, wechselt eigenständig die Fahr-spur beim Überholen und parkt passgenau in Parklücken ein. Hinter dieser technischen Leistung steckt das Team um Projektleiter Sören Kammel vom Institut für Mess- und Regelungstechnik der Universität Karlsruhe. Dieses Beispiel zeigt: Hinter jedem Fortschritt steckt ein kreativer Kopf. Professionelle Fachkräfte sind somit die Basis jeden Erfolgs und jeder Unter-nehmer sieht sich in der Pflicht, den Nährboden derart zu gestalten, dass er qualifizierte Mitarbeiter langfristig an sich binden kann. Um die Wertschät-zung gegenüber seinen Mitarbeitern auszudrücken, sind nicht allein finan-zielle Faktoren entscheidend, das komplette Umfeld muss stimmen. Meines Erachtens gehört dazu, ihnen den Rücken freizuhalten, damit sie den nötigen Spielraum haben, sich und ihre Qualifikationen zu entfalten. Dazu zählen herausfordernde Projekte, in denen sie sich weiterentwickeln können, aber auch eine ausgewogene Work-Life-Balance. Zentrales Stichwort ist etwa die Vereinbarkeit von Beruf und Familie, insbesondere für den zunehmenden Anteil weiblicher Fach- und Führungskräfte. Was alles dabei herauskommen kann, wenn Menschen motiviert sind, lesen Sie in dieser Ausgabe.

Mit herzlichen Grüßen

General ManagerBrunel GmbH

��

��

��

��

��

��

��

kurz notiert

04 der Spez ial ist

A ls d ie welt farbig wurde

FARBKODIERUNGEN

NTSC, PAL und SECAM sind unterschiedliche Farb-standards, die zusammen mit dem SW-Signal ge -sendet werden. Das in Deutschland entwickelte PAL-Signal basiert auf dem amerikanischen NTSC. Das französische SECAM ent-stand unabhängig davon.

Konkurrierende Farbstandards teilen die Welt in drei Zonen. Politische Interessen verhinder-ten ein einheitliches Farbsystem. Heute können die meisten Fernsehgeräte eine Vielzahl von Signaltypen wiedergeben.

inhalt

05der Spez ial ist

inhalt

Seite 06

Seite 10

Seite 14

Seite 18

Seite 23

Seite 26

Seite 30

Seite 34

Seite 38

Seite 42

Seite 44

Seite 46


› seite 14Peter Naumann verleiht

Produkten die Formen, die Technologie, Funktion und

Optik vereinen.

› seite 18An der Uni Karlsruhe opti-

mieren Wissenschaftler ihr selbstständig fahrendes

Auto „Annieway“.

history: ALS DAS FERNSEHEN FARBIG WURDEVor 80 Jahren gelang erstmals die Übertragung farbiger Bilder

im fokus: DER DESIGNER IST ERFINDER, ENTWICKLER UND PIONIERIndustriedesigner schaffen aus vorhandenen Technologien neue Lösungen

Im Gespräch: TECHNOLOGIE TRIFFT DESIGNPeter Naumann schafft Ordnung und Struktur durch Design

forschung & Wissenschaft: FREIHÄNDIG FAHRENIngenieure und Informatiker forschen an selbstständig fahrenden Autos

Mitarbeiter & Karriere: DIE ZUKUNFT DER NACHWUCHSFÖRDERUNG Gerhard Wagner plant den idealen Berufseinstieg mit der Brunel-Akademie

forschung & Wissenschaft: FUNK IST NICHT GLEICH FUNKFür drahtlose Sensornetzwerke gibt es Alternativen zu WLAN, ZigBee & Co.

aus den branchen: TESTFAHREN IM GRENZBEREICHWo Testfahrer an ihre Grenzen kommen, übernehmen Computer das Steuer

aus den branchen: NIE WIEDER BLECHSCHADENBauteile aus Kohlefasern werden auch für die Automobilindustrie interessant

TechNische Projekte: RUSSLAND BAUT AUF PORENBETONIm Münsterland entstehen Betonwerke für den Einsatz in Russland

Panorama: OFFROAD-ABENTEUER: VON BREMEN BIS NACH ISTANBULDie Gewinner der ersten Etappe der Xworld berichten

Querdenken LICHTHANDSCHUH STATT MAUS Tastatur und Maus bekommen Konkurrenz von einem Lichthandschuh

Panorama: DER KÜNSTLER UND DAS BIESTFür Theo Jansen sind Ingenieurkunst und künstlerisches Schaffen eins

Termine

impressum

EX TRA: EM-SPIELPLAN (siehe Umschlagklappe)

› seite 46Internationale Aufmerk-

samkeit erlangte Theo Jansen 2006 mit seinen

Strandbiestern.

Der Spez ial ist

›01

HISTORY

der Spez ial ist 07

Als das fernsehen farbig wurde

Was haben der Schotte John Logie Baird und die Deutschen Walter Bruch und Willy Brandt gemeinsam? Sie alle haben ein Stück Farbfern-sehgeschichte geschrieben. In diesem Jahr feiern die bunten TV-Bilder ihren 80. Geburtstag. Rund 40 Jahre ist es her, dass auch in Deutschland die Fernsehwelt farbig wurde. Am 25. August 1967 drückte der damalige Vize-kanzler und Außenminister Willy Brandt in Ber-lin symbolisch den roten Knopf, durch den das farbige Zeitalter auf den deutschen Bildschirmen begann. Von den rund 13 Millionen angemelde-ten Schwarz-Weiß(SW)-Fernsehgeräten konnten jedoch nur knapp 6.000 die farbigen Bilder auch empfangen.

AM ANFANG STANDEN POSTK ARTENGROSSE FARBIGE BILDER

Der Tag, an dem das Fernsehen das bunte Licht der Welt entdeckte, wird auf den 3. Juli 1928 datiert. Dem schottischen Erfinder John Logie Baird gelang in England erstmals eine drahtlose Übertragung von farbigen postkartengroßen Bil-dern, die mit synchron rotierenden Farbfiltern erzeugt wurden. Von wirklichem Farbfernsehen zu sprechen, verbietet sich in diesem frühen Stadium jedoch, denn es waren nur undeutliche Standbilder zu erkennen. Das Experiment baute auf der praktizierten SW-Technik nach dem Kon-zept des deutschen Forschers Paul Nipkow auf:

Bilder wurden mechanisch mit Hilfe schnell rotie-render Lochscheiben in Einzelpunkte zerlegt, elek-trisch nach dem Scanner-Prinzip übertragen und wieder zusammengesetzt. Das menschliche Auge ist zu träge, um diesen „Trick“ zu durchschauen. Durch die schnelle Abfolge von zwölf Bildern pro Sekunde (12 Hertz) entstand der Eindruck eines einzigen Bildes. Die Qualität war jedoch äußerst schlecht, denn es konnten zunächst nur 30 verti-kale Zeilen übertragen werden, die in Kombina-tion mit den horizontalen Zeilen das Bildraster ergaben. Doch die Nipkow-Scheibe setzte durch die nicht mehr zu erhöhende Rotationsgeschwindig-keit Grenzen in der Bildqualität. Die Zukunft gehör-te der 1897 entwickelten Kathodenstrahlröhre – auch Braun’sche Röhre genannt. Später mit drei Elektronenstrahlkanonen bestückt, konnten auch farbige Bilder erzeugt werden: Leuchtstoffpunkte in den Spektralgrundfarben Rot, Grün und Blau wurden in Form gleichseitiger Dreiecke auf den Leuchtschirm aufgedampft. Gezielt von den Elek-tronenstrahlen beschossen, leuchteten sie, je nach Dauer und Intensität des Beschusses, kurz auf und vermischten sich. Der Eindruck eines farbigen Bildes entstand. Werden die drei Grundfarben gleichzeitig aktiviert, entsteht für das mensch-liche Auge mittels der additiven Farbmischung weißes Licht. 1951 strahlte das Columbia Broadcasting System in New York erstmals ein farbiges TV-Programm

› 01Mit einem Knopfdruck startet der damalige deutsche Vizekanzler Willy Brandt auf der 25. Deut-schen Funkausstellung das Farbfernsehen.

TEX T › Klaus-Peter Berg

Im Jahr 1928 gelang dem schottischen Erfinder John Logie Baird erstmals die drahtlose Übermittlung bunter Bilder – heute feiert das Farbfernsehen seinen 80. Geburtstag: ein Quer-schnitt durch die Entwicklung der modernen Übertragungstechnik.

HISTORY

08 der Spez ial ist

› 02

aus. Es musste aber nach wenigen Monaten ein-gestellt werden, weil SW- und farbige Übertragun-gen nicht kompatibel waren. Mit großem finan-ziellem Aufwand wurde schließlich das National Television Systems Committee (NTSC) gegründet. Wissenschaftler aller namhaften Elektronikfir-men sollten entsprechende Lösungen entwickeln. Zwei Jahre später, 1953, wurde die NTSC-Norm propagiert. Dank erhöhter Abtastgeschwindig-keiten konnten bereits 525 Bildzeilen übertragen werden, was die Bildqualität deutlich verbesser-te. Die Bildwiederholfrequenz von 59,94 Hertz, erzielt durch je zwei Halbbilder à 29,97 Hertz, erzeugte ein nahezu flimmerfreies Bild. Von gro-ßem Vorteil war die doppelte Kompatibilität: Farbfernsehsendungen konnten mit SW-Empfän-gern ebenso betrachtet werden wie SW-Sendun-gen mit Farbfernseh-Empfängern. Negativ aller-dings war die Tatsache, dass die Farben variierten: Es gab große Schwankungen, da die Farbinforma-tionssignale vor der terrestrischen Übertragung codiert und später im Empfänger wieder rekon-struiert wurden. Farbverschiebungen mussten von Hand am TV-Empfänger justiert werden. Schon bald wurde das NTSC-System spöttisch als „Never The Same Color“ verhöhnt.

DAS PAL-SYSTEM NUTZT DIE TRÄGHEIT DES AUGES

In Europa bemühten sich die Staaten erst 1955 um ein einheitliches Farbfernsehsystem. Vor allem Frankreich förderte das von Henry de France ent-wickelte SECAM-Verfahren. Das „Séquentiel Cou- leur à Mémoire“, zu deutsch sequentielle Farbe mit Speicher, basierte auf einer Halbbildtechnik mit 30 Hertz und 625 Zeilen. Zusätzlich zum Hel-ligkeitssignal, also zum SW-Bild, wurden zwei Far-binformationssignale übertragen. Jedoch nicht simultan, sondern sequentiell – pro Zeile immer nur eines. Der Empfänger benötigt dafür ein Simultansignal. Dazu wurde das jeweils übertra-gene Farbsignal zwischengespeichert und für die

Darstellung der nächsten Zeile noch einmal ver-wendet. Das System war technisch aufwändig, doch farbstabil. In Deutschland wurde der Telefunken-Inge-nieur Walter Bruch beauftragt, Stärken und Schwächen der beiden Systeme NTSC und SECAM zu analysieren, aus den Fehlern zu lernen und die Systeme möglichst weiterzuentwickeln. 1963 stellte Bruch sein PAL-System (PAL = Phase Alter-nating Line – Phasenwechsel je Zeile) vor, das weitestgehend auf NTSC basierte, aber Farbver-zerrungen durch eine Fehler korrigierende Eigen-schaft verhinderte. Übertragen wurden 625 Zeilen pro Bild bei einer Halbbildfrequenz von 50 Hertz. Die Neuerung: In den geraden, von oben nach unten übertragenen Zeilen wird das Farbsignal wie bei NTSC fehlerhaft übertragen. In den unge-raden, von unten nach oben übertragenen Zeilen wird das Signal gespiegelt und ebenfalls fehler-haft übertragen. Wenn die Signale beim Empfän-ger zusammengeführt werden, heben sich die beiden unterschiedlichen Phasenverschiebungen auf und die ursprüngliche Farbe wird dargestellt.

› 02Der Erfinder des deutschen Farbfernseh-Systems PAL Dr.-Ing. Walter Bruch, bei Entwicklungsarbeiten in dem von ihm geleiteten Telefunken-Grundlagen-labor in Hannover 1968.

HISTORY

09der Spez ial ist

› 03

Die Trägheit des menschlichen Auges begünstigt dieses Verfahren. Die Lösung war gefunden. In Deutschland setzte sich das Farbfernsehen zunächst nur schleppend durch. Selbst die Tages-schau der ARD blieb bis 1970 schwarzweiß. Den Durchbruch schaffte das Farbfernsehen erst im Jahr 1974 mit der Fußball-WM im eigenen Lande.

HDT V BESTICHT MIT SATTER FARBGEBUNG UND SCHARFEN KONTUREN

In den USA gab es bereits ab 1953 regelmäßige Farbfernsehausstrahlungen durch das NTSC. Nach diesem Standard wird dort nach wie vor übertragen. Er konkurriert bis heute mit dem in Europa und Asien weit verbreiteten PAL-System und dem SECAM-System, das in Frankreich, Japan und zahlreichen osteuropäischen Staaten Ver-wendung findet. Der aktuelle Standard der Farbfernsehtechnik heißt HDTV. Das Kürzel steht für High Definition

Television, ein weltweit gültiger digitaler Stan-dard, der mit scharfen Konturen, satter Farbge-bung und großer Tiefenschärfe aufwartet. Die hochauflösenden Bilder können ausschließlich von Plasma- oder LCD-Fernsehgeräten wiederge-geben werden, die auf elektronische Impulse rea-gieren. Derzeit gibt es mehrere HDTV-Formate, wobei sich 1080i als weltweiter Standard heraus-kristallisiert. Die Zahlen sprechen für sich: Wäh-rend bei PAL 576 sichtbare vertikale Zeilen und 720 horizontale Linien 414.720 Bildpunkte erzeu-gen, bietet das neue System 1.080 Zeilen mit 1.920 Linien und somit über zwei Millionen Bildpunkte. Gegenüber den 30 Zeilen eines John Logie Baird vor 80 Jahren ist den Entwicklern ein Quanten-sprung der Farbfernsehtechnik gelungen.

› 03Fernsehpionier John Logie Baird mit seinem „Farb-stereoskop-Empfänger“, einem Vorläufer des Farb-fernsehens, den er 1928 der Öffentlichkeit vorstellte.

IM FOKUS

10 der Spez ial ist

Der Des igner ist Erf inder , Entwickler und P ionier

TEX T › Jan Meyer-Veden

Industriedesign ist mehr als eine ästhetische Verpackung für technische Produkte. Zwei Beispiele zeigen, wie durch Analyse von Verwenderbedürfnissen und kreativen Einsatz verfüg-barer Technologie neue Produkte und Anwendungen entstehen.

Gott hat die Welt gemacht – der Designer macht sie schöner, heißt es. Mit dem Begriff Design ver-binden wir neuste Modetrends, schicke Lampen, coole Stühle und exklusive Saftpressen, Dinge, die einen verfeinerten Sinn für Ästhetik ansprechen und ihrem Besitzer den Status eines Kenners ver-leihen. Doch Design kann mehr. Die Reduzierung auf eine Rolle als „neue Tüte für alte Hüte“ wird den Möglichkeiten des Designs nicht gerecht. Designer betätigen sich heutzutage als Erfinder, Entwickler, Pioniere.

INTELLIGENTER BLINDENSTOCK MIT NAVIGATIONSGERÄT

Beispiele dafür gibt es viele, wie etwa das Mobi-litätssystem MYGO für blinde Menschen. Entwor-fen hat es Sebastian Ritzler im Rahmen seiner Diplomarbeit an der Muthesius Kunsthochschule in Kiel. Vereinfacht lässt sich MYGO als Kombi-nation aus einer tragbaren Rechnereinheit und einem mit Navigationstechnologie ausgestatte-ten Blindenstock beschreiben. Die in den Stock integrierte Sensorik liefert Umgebungsdaten an den Computer, der diese mit dem gespeicherten Kartenmaterial abgleicht. Via Kopfhörer kann sich der Benutzer über seine exakte Position und eventuelle Hindernisse informieren lassen. Doch damit nicht genug: Am vorderen Ende des MYGO-Blindenstocks befindet sich ein kleines Laufrad, das durch einen Radnabenmotor ange-

trieben wird. Die Steuerung übernimmt die zentrale Rechnereinheit. Die Lenkachse sitzt im Griffbereich. Dadurch schwenkt der gesamte un-tere Teil des Stocks entsprechend dem Routen- verlauf ein, der im Voraus einprogrammiert, aber auch nach Belieben den aktuellen Bedürfnis-sen und Wünschen des Benutzers angepasst wer-den kann. MYGO erfüllt also eine ähnliche Funktion wie ein Blindenführhund, ist allerdings, so Ritzler, nicht dazu gedacht, und auch nicht geeignet, den

PORTRÄT

Sebastian Ritzler studierte Industriedesign an der Muthesius Kunsthoch-schule in Kiel und wurde für seine Arbeiten unter anderem mit dem Bayerischen Staatspreis für Nachwuchsdesigner ausgezeichnet.

› 04MYGO verbindet vor-handene Techniken wie Sensorik und Naviga-tionstechnologie, um blinden Menschen eine größere Selbstständig- keit zu ermöglichen.

›04

IM FOKUS

12 der Spez ial ist

hilfreichen Vierbeiner zu ersetzen. Schließlich bereichert ein Hund das Leben seines Besitzers nicht bloß in Hinblick auf dessen Mobilität. Man-cher Blinde ist jedoch mit der Haltung und Pflege eines Führhundes überfordert. „Hinzu kommt, dass selbst der ausdauerndste Führhund auf städ-tischem Terrain nach etwa zwei bis drei Stunden ermüdet“, so Ritzler.

„NEUARTIGE IDEEN KOMMEN NIE AUS DEM NICHTS“

Anfangs noch ohne genaue Vorstellung von der Art des zu entwickelnden Produkts, arbeitete sich der findige Student gut drei Monate in die The-matik ein, führte Gespräche, holte Meinungen ein und erschloss Bedürfnislagen. Im nächsten Schritt musste er sich einen Überblick über den gegenwärtigen Stand der Technik verschaffen und bereits vorhandene Lösungen auf ihre Defi-zite analysieren. „Neuartige Ideen kommen nie aus dem Nichts“, so Ritzler. „Innovatives Denken bedient sich meist dessen, was es schon gibt, und setzt es auf überraschende Weise neu zusam-men.“ So auch bei MYGO. Die Leistung Ritzlers liegt folglich nicht in der Erfindung neuartiger Technologien, sondern darin, vorhandene Tech-nologien klug zu kombinieren und mit ihrer

Hilfe eine zuvor ermittelte Bedarfslücke zu füllen. Das Ergebnis seiner Arbeit ist ein gutes Beispiel dafür, was Design kann, nämlich Freiheitsgrade erhöhen, Spielräume schaffen, Einschränkungen beseitigen. Ein weiteres Beispiel für die Leistungsfähigkeit von Design ist das Projekt Terebes des Instituts für Automatisierungstechnik (IAT) an der Universität Bremen. Terebes steht für „Tragbares erweitertes Realitätssystem zur Beobachtung von Schweiß-prozessen“ und ist das Konzept für einen neuar-tigen Schweißhelm mit integriertem Augmented-Reality-Display. Dieses Display stellt die Bilddaten zweier Hochleistungskameras dar, die ebenfalls in den Helm integriert sind. Dem Träger des Helms zeigt es den Schweißprozess samt Lichtbogen, Schweißnaht und Arbeitsumgebung. Zusätzlich werden Informationen wie etwa Strom- und Spannungsverlauf sowie Daten zur Geometrie des Werkstücks eingespielt, die für die optimale Aus-führung der Schweißnaht wichtig sind. Beim Lichtbogenschweißen entstehen sehr hohe Strahlungsintensitäten. Um die Augen des Schweißers vor „Verblitzung“ und seine Haut vor Schädigung durch die UV-Strahlung zu schützen, verfügen herkömmliche Helme über ein selbst-verdunkelndes Visier. Dies reduziert zwar die Hel-ligkeit des Lichtbogens, macht jedoch im gleichen Maße das Werkstück unsichtbar. Auch ist es dem Schweißer nicht möglich, die relevanten Parame-ter des Schweißprozesses über Anzeigen an sei-nem Schweißgerät visuell zu kontrollieren und gegebenenfalls Änderungen vorzunehmen. Der Terebes-Helm umgeht dieses Problem auf höchst elegante Weise, indem er den unmittelbaren Sichtkontakt durch einen mittelbaren ersetzt, dem menschlichen Auge ein maschinelles Auge vorschaltet, dessen Bilddaten mit Hilfe eines Com-puters aufbereitet werden können, ehe sie auf das Display gelangen. Ähnlich wie MYGO erweitert also auch Terebes die Möglichkeiten menschlicher Wahrnehmung. Und wie MYGO ist auch Terebes das Ergebnis einer

›05

› 05Zwei Hochleistungs-

kameras schauen für den Arbeiter in den gefähr-lichen Lichtbogen. Ein Display im Helm stellt

Werkstück und Schweiß-naht in Echtzeit dar.

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

IM FOKUS

13der Spez ial ist

zunächst völlig offenen Frage stellung: „Wie kann blinden Menschen zu größerer Selbstständigkeit verholfen werden?“, fragte sich Sebastian Ritzler. „Wie lassen sich Schweißprozesse verbessern?“, fragte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in einer Ausschreibung.

INNOVATION ENTSTEHT DURCH KONSEQUEN-TES DESIGNERISCHES DENKEN

Um darauf eine Antwort zu fi nden, stellte Prof. Dr. Axel Gräser vom IAT ein Konsortium aus pri-vatwirtschaftlichen und universitären Partnern zusammen. Teil dieses Zusammenschlusses war auch das Institut für Integriertes Design (IID) unter der Leitung von Prof. Detlef Rahe. Das IID vertritt einen methodischen Ansatz, demzufol-ge Innovation durch konsequente Anwendung designerischen Denkens entsteht. Das heißt, durch möglichst umfassende Einbeziehung des Problemkontextes sowie durch eine möglichst ergebnisoffene Arbeitsweise. „Je später man sich festlegt, was genau bei einem Projekt heraus-

kommen soll, desto mehr Spielraum eröffnet sich für überraschende Ideen“, so Rahe. Wie zum Beispiel die Idee, die Defi zite her-kömmlicher Schweißhelme durch Augmented-Reality-Technologie zu beheben. Weit entfernt da-von, lediglich eine ästhetisch zufrieden stellende Lösung anzustreben, sondern unter Voranstellung ergonomischer und funktionaler Krite rien mach-ten sich die Designer in ständigem Austausch mit Fachleuten an die Entwicklung eines Prototypen. Auf dem Weg zur Serienreife des Terebes-Helms müssen hoch spezialisierte Kameras verwendet werden, um die extremen Helligkeitsunterschiede beim Schweißvorgang aufzulösen und abzubil-den. Bei MYGO liegt die Herausforderung in der Software, die imstande sein muss, die gewalti-gen Datenmengen zu verarbeiten. Doch der Beruf des Designers ist es schließlich auch, die Grenzen der Machbarkeit zu dehnen, zu strecken und auf durchlässige Stellen abzuklopfen.

PORTRÄT

Detlef Rahe ist Initiator und Leiter des Instituts für Integriertes Design in Bremen. Seit 1989 ist er in der Lehre an verschiede-nen Hochschulen und in seinem eigenen Design-unternehmen tätig.

VERBESSERUNG DER SCHWEISSPROZESSE DURCH DEN TEREBES-HELM

IM GESPRÄCH

15der Spez ial ist


TEX T › Jan Meyer-Veden

Der Spezialist: Herr Naumann, Ihr Frühwerk hat Ihnen den Ruf eines jungen Wilden eingetragen. Sind Sie inzwischen ruhiger geworden?

Peter Naumann: Wie man’s nimmt. Ich bin ja nicht Designer geworden, nur um schöne Dinge zu kreieren, sondern vielmehr, um mit der Identi-tät der Produkte zu spielen und auch zu provozie-ren. Da ist dann der ein oder andere Kollege schon mal geschockt. Letztendlich sind meine Arbeiten nicht für Designer gedacht, sondern für ein breites Publikum.

„MEINE WICHTIGSTE AUFGABE IST ES, DEN KUNDEN ZU ÜBERRASCHEN“

Der Spezialist: Wenn man sich Ihre Arbeiten an-schaut, drängt sich die Vermutung auf, dass Sie Ihren Kunden einiges an Courage abverlangen.

Naumann: Kann man so sagen. Im Grunde ist es ja meine wichtigste Aufgabe, den Kunden zu überra-schen, ihm eine Außenansicht zu vermitteln, kurz: ein Design zu entwickeln, von dem er heute noch nicht weiß, dass er es in ein paar Jahren gut fin-den wird. Die Entscheidung liegt natürlich letzten Endes bei ihm. Der Wohnwagen YAT für KNAUS ist ein Beispiel. Mein Entwurf hatte mit dem klas-sischen Wohnwagen nicht mehr viel zu tun. Das Management hat sich trotzdem dafür entschie-den, um neue Käufergruppen anzusprechen.

Der Spezialist: In welchem Stadium der Produkt-entwicklung setzt Ihre Arbeit an, wo endet sie?

Naumann: Idealerweise ist der Designer schon bei der Projektplanung dabei. Die Realität sieht leider meist anders aus; oft kommen wir erst dann ins Team, wenn viele Züge schon abgefahren sind. Dann wird es natürlich sehr mühsam, noch gutes Design zu realisieren. Da ich ausschließlich Auftragsarbeiten aus-führe, hat immer schon ein Ingenieur vorgearbei-tet, bevor ich in Aktion trete. Ich bekomme dann ein so genanntes Lastenheft. Bei einem Motorrad gibt es zum Beispiel unzählige Vorgaben von der Fahrwerksseite bis hin zu den Spezifikationen des Motors. Was das Ende unserer Arbeit betrifft, kann es kaum lange genug hinausgeschoben wer-den, damit nicht in letzter Sekunde vor der Markt-

Professor Peter Naumann lehrt Industriedesign an der Hochschule München. In seinem Designstudio verleiht er Produkten die Formen, die Technologie, Funktion und Optik anspre-chend vereinen. Mit dem Spezialisten sprach er über den Prozess und seine Intentionen.

PORTRÄT

Prof. Peter Naumann unterrichtet Industrie-design an der Hoch-schule München. Seit 1991 leitet er ein eigenes Designstudio. In diesem Jahr wurde er mit dem Designpreis der Bundes-republik Deutschland für den Wohnwagen YAT von KNAUS ausgezeichnet.

› 06Vom Reißbrett zur Realität: Industriedesigner stehen oft vor der schwierigen Aufgabe, viele bereits fest-stehende Komponenten kurzfristig in eine anspre-chende Form zu gießen.

›06

16

IM GESPRÄCH

16

einführung noch eine Änderung kommt, die der Gestaltung den Garaus macht.

Der Spezialist: Dass ein Motorrad „sexy“, „sport-lich“ oder „urwüchsig“ aussehen muss, um be-stimmte Käuferschichten anzusprechen, versteht sich von selbst. Welche Rolle spielt das Design von Industriemaschinen und Fertigungsanlagen?

Naumann: Je komplexer ein Gerät ist, desto eher kann Design seine Trümpfe ausspielen. Investi-tionsgüter strotzen vor Funktionen und würden ohne Gestaltung oft monströs wirken. Design versucht, hier Ordnung zu schaffen. Wenn Sie die Taste zur Notabschaltung sofort finden, wissen Sie, dass sich der Designer um eine vernünftige Anordnung der Bedienelemente gekümmert hat. Letztlich sollen auch Industriemaschinen ihre Kompetenz visuell darstellen. Ein gutes Beispiel sind die Heidelberger Druckmaschinen.

Der Spezialist: Wie es scheint, verstehen Designer von allem ein bisschen: Maschinenbau, Psycholo-gie, Geometrie, Materialkunde, Ergonomie etc. Für all diese Dinge gibt es Spezialisten. Was können Designer, was nur Designer können?

Naumann: Um kompetent in der Produktentwick-

lung mitreden zu können, muss der Designer ein breit gefächertes Wissen haben. Letztlich fühle ich mich aber auch als Universalist und nicht als Spezialist. Typischerweise stehe ich immer wie-der vor neuen Herausforderungen und muss mich auf unbekanntem Terrain behaupten. Im Moment arbeite ich an Implantatspritzen, Motorrädern, Reisetaschen und Starkstromschaltern. Dabei ge-winne ich die Spezialisten der Unternehmen für das Projekt, indem ich ihre Kompetenz anerken- ne und ihre Ideen aufgreife. Was nur Designer kön-nen, ist, all diese Information in einen gestalteri-schen Kontext zu setzen. Sie geben der Zukunft ein Gesicht.

GUTES DESIGN SPIELT SICH OFT IM VERBORGENEN AB

Der Spezialist: Allein der Zusatz „Design“ genügt oft schon den besonders tiefen Griff ins Porte-monnaie zu versüßen. „Design“ verspricht Status, Exklusivität. Wie wichtig ist überhaupt noch die Frage nach „gutem“ oder „schlechtem“ Design?

Naumann: Designer wünschen sich Nachhaltig-keit. Allein deshalb, weil sie ihr Werk so lange wie möglich im Gebrauch sehen wollen. Das ent-spricht jedoch nicht den Zielen des Marketings, das vielmehr auf Absatzförderung setzt und da-bei jenes Wörtchen so strapaziert. Ich sehe das nicht gerne und weiß auch nicht, was ein Design-haus oder Designwasserkocher sein soll. Für mich ist dies schon fast ein Indiz, dass es sich hier um kein besonders gutes Design handeln kann. Gutes Design spielt sich oft im Verborgenen ab und lässt sich meist nur durch den Gebrauch ei-nes Objekts erschließen. Setzen Sie sich in einen Stuhl, und Ihre Sinne werden Sie unmissverständ-lich über dessen Designqualität unterrichten.

Der Spezialist: Ein Fünftel aller Google-Treffer zum Stichwort „Design“ enthält zusätzlich „Inno-vation“. Überhaupt gedeiht um „Design“ herum

16 der Spez ial ist

› 07Ein Wohnwagen, jenseits

gewohnter Klischees. Hier reduziert das Design Kom-plexität, schafft Ordnung und legt somit Raum frei.

›07

IM GESPRÄCH

17der Spez ial ist

ein wahrer Zaubergarten blumiger Begriffe. Haben Sie als Designer Schwierigkeiten, ohne sol-che Schaumschlägerei Kunden zu finden?

DIE WISSENSCHAFT DES DESIGNS ENT-WICKELT SICH STÄNDIG WEITER

Naumann: Als ich in den Achtzigern mein Stu-dium aufnahm, wusste mit dem Begriff „Design“ kaum jemand etwas anzufangen. Mittlerweile ist er so gründlich missbraucht worden, dass ich mich fast nach dem Terminus des Formgestal-ters zurücksehne. Andererseits ist unter Design beileibe nicht nur das „Schickmachen“ der äuße-ren Form zu verstehen. So spielen, neben jenen „klassischen“ Fragen nach Ästhetik und Funktion, vor allem ökologische, soziale und auch morali-sche Fragen eine Rolle. Hier sollte Design immer innovativ und progressiv sein. Und es ist ja keines- wegs alles Schaumschlägerei. Tatsächlich entwi-ckelt sich die noch junge Wissenschaft des Designs

ständig weiter. Vor allem im Kontext einer sich dramatisch verändernden Umwelt kann und darf Design nicht ausschließlich als absatzfördernde Maßnahme begriffen werden. Autos etwa werden heute durch die Bank mit großem Aufwand gestal-tet, was zu einer trostlosen Uniformität geführt hat. Was fehlt, ist der Versuch, emissionsarme Fahrzeuge gestalterisch so zu definieren, dass sie ein Umdenken provozieren und auch emotional als Alternative funktionieren. Die Identität eines Produkts zu verändern und es damit neu zu positi-onieren, ist die größte Herausforderung für einen Designer.

Der Spezialist: Herr Naumann, haben Sie vielen Dank für das Gespräch.

› 08Ökologische, soziale und moralische Fragen spielen zunehmend eine Rolle im Industriedesign. Der YAT von KNAUS bekam für die richtigen Antworten den deutschen Designpreis.

›08

Forschung & Wissenschaft

der Spez ial ist18

Fre ihändig fahren

TEX T › Matthias Huthmacher

›09

Das Telefon klingelt: „Hallo Liebling, ich lande um 15 Uhr 40. Kannst du den Wagen schicken?“ Natür-lich kann sie: „Ich lasse ihn auf Parkdeck B abstel-len.“ Eine halbe Stunde später ist das Auto unter-wegs. Ohne Fahrer. Wie von Geisterhand bewegt, verlässt es das ruhige Wohngebiet, quält sich durch den dichten Berufsverkehr und biegt dann auf den Flughafenzubringer ab. Pünktlich um 15 Uhr 40 hat es eine Parklücke gefunden und fein säuberlich eingeparkt. Der Mann kann kommen!

EIN INTELLIGENTES AUTO NAMENS „ANNIEWAY“

Zukunftsmusik, natürlich. Aber sie wird bereits komponiert. Beispielsweise am Institut für Mess- und Regeltechnik an der Universität Karlsruhe (TH). Dort beschäftigen sich Projektleiter Sören Kammel und sein 14-köpfiges Team mit ihrer „Annieway“ – einem Auto, das nicht einfach nur einem vorgegebenen Kurs folgen oder den rich-tigen Abstand zum Vordermann halten, sondern auch Verkehrsszenarien erfassen kann und selbst-ständig auf Variablen wie Schilder, Ampelschal-tungen, Gegenverkehr und Fußgänger reagiert. Ein intelligentes Auto mithin. Als Basis dient ein VW Passat Variant mit Automatikgetriebe. Der VW eignet sich besonders gut, weil er komplett auf die so genannte „Drive-by-Wire“-Technik umrüstbar ist: Nicht nur Gaspedal, sondern auch Bremse und Lenkung kommen dann ohne mechanische Über-

tragung in Form von Zügen und Gestängen aus, die entsprechenden Befehle werden elektronisch übermittelt. „Annieway“ steht auf einer großen Freiflä-che der Mackensen-Kaserne in Karlsruhe. Ganz unschuldig sieht sie nicht aus, denn auf dem Dach thronen neben den gelben Warnlichtern noch andere Gerätschaften. Am auffälligsten: ein topf-förmiger 360-Grad-Laserscanner HDL-64E, der sich zehnmal pro Sekunde um die eigene Achse dreht und dabei die Umwelt erfasst – und alles,

› 10Leere auf den vorderen Plätzen: „Annieway“ braucht keinen Fahrer, um sich sicher über den Asphalt zu bewegen.

› 09Das Herzstück des selbst-ständig fahrenden Autos ist ein 360-Grad Laserscan-ner. Bei zehn Umdrehun-gen pro Sekunde erfasst er die gesamte Umwelt.

Audio-Version unter: www.brunel.de/podcast

Das selbstständig fahrende Auto der Universität Karlsruhe hört auf den Namen „Annieway“. Per Laserscanner erfasst es die Umgebung, reagiert auf Schilder, weicht Hindernissen aus und kommt zuverlässig ans Ziel – bisher allerdings sehr viel langsamer als der menschliche Fahrer.

› 10

20

INFO

Das Team „Annieway“ ge- hört dem Sonderfor-schungsbereich „Kognitive Automobile“ an, der seit Januar 2006 von der Deut-schen Forschungsgemein-schaft (DFG) gefördert wird. Neben der Universi-tät Karlsruhe sind ebenso die TU München, die Fraun- hofer Gesellschaft (IITB in Karlsruhe) als auch die Universität der Bundes-wehr München beteiligt.


der Spez ial ist

› 11

was sich darin bewegt. Ergänzt werden die Laser-messungen durch visuelle Wahrnehmung: Zwei nach vorne gerichtete digitale Videokameras befinden sich ebenfalls auf dem Dach, zwei wei-tere hinter der Windschutzscheibe. Letztere sind einzeln schwenkbar, um das Sichtfeld bei Kurven-fahrten zu erweitern. So weit blickt „Annieway“ also durch. Doch würde ihr das überhaupt nichts nutzen, wenn sie nicht auch wüsste, wo sie sich befindet. Aus diesem Grund trägt sie gleich zwei Navigations-antennen. Neben den in handelsüblichen Navi-gationshilfen genutzten Daten des GPS-Systems empfangen sie auch die Signale von Omnistar: Mit Hilfe des Netzwerkes aus Referenzstationen lassen sich durch atmosphärische Störungen ver-ursachte Beeinträchtigungen der GPS-Ortung kor-rigieren, was die Genauigkeit der Standortbestim-mung erhöht. Das Gehirn von „Annieway“ aber befindet sich im Kofferraum – für gewöhnliches Gepäck ist in diesem Kombi nämlich kein Platz mehr: Ein

Rechner, die Autobox als Schnittstelle zwischen Bordcomputer und Fahrzeug, ein externes Strom-aggregat sowie zusätzliche Kabelstränge und Kühlschläuche füllen den Laderaum. Hier hinten laufen sämtliche Informationen ein, werden alle erfassten Daten miteinander abgeglichen, dem aktuellen Standort zugeordnet und zu sinnvollem Handeln verknüpft. So weit die Theorie – doch funktioniert das auch in der Praxis?

LOCKER IN ZWEI ZÜGEN IN DIE KLEINSTE PARKLÜCKE

Leider spricht Omnistar aufgrund eines Emp-fangsfehlers momentan nicht mit „Annieway“ – damit erfährt das Forschungsmobil seine Position nur aus den GPS-Signalen, und das genügt nicht für eine Ausfahrt in den Karlsruher Stadtverkehr. Also kreiert Tobias Gindele vom Institut für Tech-nische Informatik am Laptop eine über die Frei-fläche führende imaginäre Straße, in der noch ein Parkplatz frei ist, und füttert „Annieway“ mit den

› 11Rasante Fahrten sind mit dem Autopiloten noch nicht machbar. Um Sicher-heit gewährleisten zu können, fährt „Annieway“ langsamer als der Mensch.

21der Spez ial ist

Daten. Die findet sich sofort in dieser Phantasie-welt zurecht, steuert zielsicher die Lücke an, parkt flott in zwei Zügen ein. Im Gegensatz zu bereits auf dem Markt befindlichen Parkassistenten benötigt sie dazu keine aufwändigen Informa-tionseingaben mehr: Sie vermisst die Parklücke selbstständig und führt dann die notwendigen Fahrmanöver durch. Danach geht es innerhalb des Kasernengelän-des auf eine Tour um die vier Ecken. Zwar sitzt Moritz Werling vom Institut für angewandte Informatik hinterm Steuer – das Fahren aber erle-digt „Annieway“ auch ohne sein Zutun. Werling demonstriert lediglich, dass er Herr im Hause ist: Wenn er ins Lenkrad greift oder auf die Bremse tritt, setzt er die automatische Steuerung für das gerade anstehende Manöver außer Kraft. Außer-dem gibt es auf der Armaturentafel und im Fuß-raum links vom Bremspedal Notausschalter, um

im Zweifelsfall ganz auf manuellen Betrieb zu wechseln. Gebraucht wird diesmal nichts davon: „Annieways“ Computergehirn gibt Gas, lässt die Automatik schalten, dreht am Lenkrad – nicht ein-mal das Blinken wird beim Abbiegen vergessen. Als plötzlich aber eine junge Frau am Straßenrand ins Blickfeld von Kameras und Laser gerät, bremst der Wagen behutsam ab, ehe er einen weiten Bogen um die nichts ahnende Passantin schlägt.

IN ETWA 20 JAHREN KÖNNTEN FAHRERLOSE AUTOS MARKTREIF SEIN

Sören Kammel gibt zu, dass seine „Annieway“ im Straßenverkehr etwas langsamer unterwegs ist als ein Auto mit menschlichem Pilot: „Sie fährt noch zu vorsichtig!“ Andererseits trug diese Zu-rückhaltung wohl ihren Teil dazu bei, dass sie die erste Feuertaufe mit Bravour bestanden hat: Bei

› 12

›12Die Ingenieure und Infor-matiker des Projektteams „Annieway“ vor ihrem Lieblingsspielzeug: Sören Kammel, Moritz Werling, Tobias Gindele und Joachim Schröder (v. l.).

› 13


der Spez ial ist22

der „Urban Challenge“ im November letzten Jah-res schaffte der Karlsruher Passat aus einem Kreis von 75 Bewerbern nicht nur den Sprung unter die elf Finalisten in Kalifornien, er legte dort auch die Fahrt durch die Geisterstadt der verlassenen Militärsiedlung Victorville unfallfrei zurück – im Gegensatz zu einigen Konkurrenten. Doch wann werden Serienautos intelligent genug sein, um uns zur Arbeit zu chauffieren? Joa-chim Schröder vom Institut für Technische Infor-matik rechnet mit mindestens 20 Jahren, denn bisher muss noch immer jemand „Annieways“ Berechnungen am Laptop überprüfen. „Zunächst wird diese Technik auf der Autobahn einsetzbar sein. Dann folgen Landstraßen und am Ende der viel kompliziertere Stadtverkehr.“ Bis dahin aber können Autos auch schon untereinander kom-munizieren. Dann erfährt ein Fahrzeug beispiels-

weise von der Absicht des elektronisch gesteuer-ten Vordermanns zur Vollbremsung, noch bevor dessen Bremslichter aufleuchten. So weit, so gut. Doch führt all das nicht zur Ent-mündigung des Autofahrers? Sören Kammel sieht das anders: „Die von der Industrie derzeit noch favorisierten Assistenzsysteme wie der Abstand-halter unterstützen den Fahrer. Das autonom fahrende Auto dagegen kann ihn vollständig ent-lasten. Dabei entscheidet der Mensch am Steuer selbst, ob er sich auf der Urlaubsreise für ein paar Stunden vom Computer ablösen lässt, so wie Flug-zeugführer dem Autopiloten vertrauen.“ Bis es so weit ist, muss allerdings nicht nur die Technik weiterreifen, auch juristische und versicherungs-technische Fragen sind zu klären – erst recht für die Solofahrt zum Flughafen.

› 13Noch müssen die Berech-nungen des Bordcompu-ters per Laptop überprüft werden. In Zukunft ist die Wahl zwischen selbst fahren und Autopilot aber durchaus denkbar.

MITARBEITER & KARRIERE

der Spez ial ist 23

Die Zukunft der Nach-wuchsförderungMit dem Akademiekonzept von Brunel können Absolventen zukünftig vom Know-how erfahre-ner Kollegen profitieren und sich so optimal auf den Berufseinstieg vorbereiten. Dabei soll das Fachwissen aus dem Studium um praxisnahe Kenntnisse und wichtige Tools erweitert werden.

TEX T › Florian Boehlke

Nehmen wir an, ein junger Ingenieur hat kürzlich sein Studium abgeschlossen. Um auf die zukünftigen Anforderungen in der Praxis optimal vorbereitet zu sein, entscheidet er sich für ein Trainee-Programm bei Brunel Communications. Hier kann er in kurzer Zeit sein erlerntes Wissen vertiefen und direkt an Projek-ten mitarbeiten. In den kommenden sechs Monaten wird er vor allem die Fähigkeit erwerben, später projektübergreifend agie-ren zu können. Seine Kenntnisse aus dem Studium werden um praxisnahes Fachwissen über Prozesse, Methoden, Standards und wichtige Tools aus dem Ingenieuralltag erweitert. Nach einem halben Jahr hat er die nötige Fachkompetenz aufgebaut, um sein erstes Projekt als Brunel-Spezialist eigenständig zu bearbeiten.

FLEXIBILITÄT FÖRDERN UND ZIELGERICHTET AUF DEN BERUFSEINSTIEG VORBEREITEN

So könnte das Akademiekonzept des Brunel-Spezialisten Ger-hard Wagner in der Praxis aussehen. Die Flexibilität junger Ingenieure zu fördern, ist ein zentrales Ziel des ehemaligen Mikroelektronik-Dozenten und heutigen Entwicklungsingeni-eurs. Hochschulabsolventen werden auf diesem Weg zielgerich-tet auf den Berufseinstieg vorbereitet. Denn die technologisch anspruchsvollen Projekte erfordern von den Studenten Flexibi-lität und die Fähigkeit zur Abstraktion, damit sie ihr Wissen spä-ter auch auf andere Bereiche und Kontexte übertragen können. „Ein Trainee sollte also nicht nur in seinem speziellen Fachge-biet sicher sein, sondern durch das Programm auch in die Lage versetzt werden, unterschiedliche Anforderungen zu bewälti-gen“, kommentiert Wagner sein Konzept. „Ausschlaggebend ist, dass sie eine Dienstleistung für verschiedene Anwendungsbe-

reiche beherrschen. Wir machen uns das breite Tätigkeitsfeld von Brunel zu Nutze und fördern das hierfür er-forderliche eigenständige Analysie-ren“, so Wagner.Bei der Konzeption seines Modells hatte er sinnbildlich einen griechi-schen Tempel vor Augen. Das Fun-dament bilden die Qualifikationen eines Absolventen nach dem Stu-dium. Die Fachkenntnisse spiegeln sich in Säulen wider. Diese werden nach und nach in den einzelnen Trai-nee-Stufen ausgebaut und der „Tem-pel“ erhält Stabilität. Abschließend vervollständigt das Dach den Tem-pel, das für die erlangte Problemlö-sungskompetenz sowie team- und zielorientiertes Handeln steht. Als Wagner im März 2007 in Elternzeit ging, wurde er mit der Entwicklung des Akademiekonzepts für Brunel beauftragt. „Ich konnte bei meiner Familie sein und mich gleichzeitig für das Unternehmen einbringen“, erinnert er sich. „Zu Beginn der Konzepterstellung stan-den Überlegungen, wie Brunel den Übergang von Hochschulabsolven-ten in die Projektarbeit optimie-ren könnte.“ Unternehmen fragen

MITARBEITER & KARRIERE

der Spez ial ist 25

bevorzugt berufserfahrene Ingenieure für ihre Projekte nach. Um den nötigen Praxisbezug für Berufsanfänger herzustellen, bieten sich nach Auffassung Wagners die branchenspezifi-schen Kompetenz-Center von Brunel an. In einem vierstufigen Trainee-Programm können die Teilnehmer dort früh in die Pro-jektarbeit eingebunden werden und ihr Fachwissen praktisch anwenden. Anders als in den Hörsälen stellt Wagners Konzept die individuellen Fähigkeiten der Trainees in den Vordergrund. Zusammen mit jedem Teilnehmer wird ein Stärken-Schwä-chen-Profil erarbeitet, das in Kombination mit Zielvereinbarun-gen und der allgemeinen Marktentwicklung im Ingenieurbe-reich kontinuierlich überprüft wird.

JUNGE ABSOLVENTEN TAUSCHEN SICH IN WORKSHOPS MIT ERFAHRENEN INGENIEUREN AUS

Gerhard Wagner ist erfahrener Elektrotechniker und Spezialist in der Entwicklung komplexer Systeme und digitaler Hardware. Bevor er Mitte 2005 zu Brunel kam, entwickelte er für ein schot-tisches Unternehmen einen Mikrochip zur verlustfreien Kom-primierung bei der Bildübertragung über das Internet. Zudem war er an der Entwicklung eines Zwischenspeichers für Com-putertomographen beteiligt, der den Röntgenprozess beschleu-nigt, so dass Patienten nicht mehr so lange der Strahlung aus-gesetzt sind. Seit seinem Einstieg bei Brunel konzentriert er sich auf den Bereich des System-Engineering. So errichtete er unter anderem für die Blaupunkt GmbH ein Requirements-Management-System zur Validierung der Projektabläufe in der Abteilung Car Multimedia Driver Information. „Die Schnitt-stelle zwischen Kunden und Entwicklungsabteilung zu sein und dabei die Anforderungen des Kunden mit den Möglich-keiten der Entwickler in Einklang zu bringen, das reizt mich“, erläutert Wagner. In die Konzeption seines Trainee-Programms flossen Wag-ners langjährige Praxiserfahrungen als Ingenieur und Dozent ein. „Ich leide darunter, wenn Dinge schlecht erklärt werden. Dabei lässt sich doch mit ein wenig Humor fast jedes Problem anschaulich erklären“, erzählt Wagner. Als er seine wissen-schaftliche Karriere am Fachbereich Informatik der Universi-tät Oldenburg begann, setzte er seinen Anspruch konsequent um. Als technischer Mitarbeiter betreute der damals 29-Jährige Diplom-Ingenieur vor allem die Studierenden der Bereiche Pro-zessorentwurf sowie FPGA-Technologie. Eine wissenschaftli-

che Laufbahn strebte er aber nicht an. Anfang 2000 wechselte er an die Mikroelektronik Akademie nach Hannover. Als verantwortlicher Ge-schäftsbereichsleiter für Elektronik-design mit den Schwerpunkten Mikroelektronik und eingebettete Systeme entwarf er zusammen mit Vertretern der Industrie und der Arbeitsagentur eine einjährige Voll-zeitweiterbildung zum „Elektronik-entwickler“. Diese erhielt zum Ende seiner Tätigkeit in Hannover gar ein IHK-Zertifikat. „Besonders viel Freude macht es mir, Problemstel-lungen zu abstrahieren und dadurch neue Lösungsansätze zu entwi-ckeln“, sagt Wagner über sich. Erste Ansätze zur Umsetzung seines Akademiekonzepts gibt es bei Brunel bereits. So legt Brunel Wert darauf, dass sich innerhalb der Projektteams junge Absolventen mit erfahrenen Ingenieuren austau-schen können. Sowohl Kunden als auch das Projektteam selbst profi-tieren von den Synergieeffekten, die aufgrund der gemischten Qualifika-tions- und Erfahrungslevel hervor-gebracht werden. Wagner über seine Ziele: „Wir soll-ten die Flexibilität der Industrie nut-zen, um stärker auf die jungen Absol- venten zuzugehen und sie praxisnah zu Spezialisten auszubilden.“

PORTRÄT

Der Elektrotechniker Gerhard Wagner arbeitete im Bereich Informatik an der Universität Oldenburg und war dann Geschäfts-bereichsleiter an der Mikro-elektronik Akademie in Hannover. Seit 2005 ist er bei Brunel. Derzeit betreut er ein Projekt bei Delphi Fuba Automotive.


der Spez ial ist26

Funk ist n icht gle ich Funk

TEX T › Marco Heinen

Als Professor Jochen Schiller 2001 von der Univer-sität Karlsruhe an die Freie Universität Berlin wechselte, bedeutete dies eine Zäsur innerhalb sei-ner Forschung. Bis dahin hatte der 40-Jährige das Thema Mobilkommunikation als Ganzes bearbei-tet und wandte sich nun Funk-Sensornetzwerken zu, einer speziellen Variante der Mobilkommuni-kation zur Überwachung von Umgebungsparame-tern. Bei Sensornetzwerken geht es darum, dass Kleinstrechner per Funk untereinander Daten aus-tauschen, weiterleiten oder umleiten, was als Mul-tihop-Kommunikation bezeichnet wird. Zentrale Herausforderungen sind dabei die Überwindung baulicher Hindernisse, die Sendereichweite sowie die für den Datentransport benötigte Energie.

HOHE REICHWEITE BEI GERINGEM ENERGIEEINSATZ

Der beispielsweise bei WLAN genutzte 2,4 Giga-hertz-Frequenzbereich ermöglicht zwar eine rela-tiv hohe Datensenderate, doch ist die Reichweite mit 30 bis 50 Metern sehr begrenzt. Wollte man die Reichweite verdoppeln, würde dies wiederum einen vierfachen Einsatz an Energie erfordern. Zudem gilt der 2,4 Gigahertz-Sendebereich als stark überlastet. Aus Sicht Schillers Gründe, die für die Suche nach einer Alternative im Bereich des 868-Mega-hertz-ISM-Bands (ISM = Industrial, Scientific and Medical Use) sprachen: „Es sollte von Anfang

an ein System werden, das industrietauglich ist und nicht nur im Labor funktioniert“, so Schil-ler. Wobei der Bau eines Funksystems weniger schwierig war, als dieses an die Normen für die notwendige Zertifizierung anzupassen. „Das war die große Herausforderung, eine hohe Reichweite und Robustheit bei geringem Energieeinsatz zu erzielen und noch die Zertifizierung zu bekom-men“, konstatiert der Informatiker. Die Vorschrif-ten regeln etwa die Breite des Frequenzbereichs und wie viel Energie dafür maximal eingesetzt

› 14Sensornetzwerke helfen durch Messungen der Statik bei der Sicherung großer Gebäude, so wie der Royal Albert Bridge in Saltash, Cornwall. Erbaut von Isambard Kingdom Brunel 1859.

Techniken wie Bluetooth, WLAN oder ZigBee nutzen den gleichen Frequenzbereich. Doch für drahtlose Sensornetzwerke gibt es durchaus eine Alternative. Der Informatiker Jochen Schiller von der Freien Universität Berlin bewies dies und entwickelte ein neues Funksystem.

Audio-Version unter: www.brunel.de/podcast

PORTRÄT

Professor Jochen Schiller studierte Informatik an der Universität Karlsruhe, wo er 1996 auch promo-vierte. Auslandsaufent-halte führten ihn unter anderem nach Schweden und Kanada. Schiller habili-tierte 2001 und ist seitdem Professor für Technische Informatik an der Freien Universität Berlin.

› 14


der Spez ial ist28

› 15

werden darf. Neben Professor Jochen Schiller zählt auch Dr. Hartmut Ritter zum Forscherteam. Er war seinem Kollegen aus Karlsruher Tagen nach Ber-lin gefolgt und führt gemeinsam mit Christian Huthmacher seit 2005 die damals ausgegründete Firma ScatterWeb. Unter diesem Namen steht die Basistechnologie samt Software zur Verfügung und wird durch die GmbH für verschiedene indus-trielle Anwendungen konfi guriert. Im Gegensatz zu den meisten anderen Techniken können sich beim ScatterWeb die Netzwerkknoten (ScatterNo-des) selbstständig zu einem Netzwerk konfi gu-rieren. Dafür müssen sie in der Lage sein, Daten sowohl zu senden als auch zu empfangen, um auch Steuerungsbefehle übermitteln zu können. Eine Eigenschaft, die nicht bei jeder Netzwerk-technik gegeben ist. Die Sende- und Empfangs-möglichkeit erlaubt dem System, Störungen im Netzwerk quasi in Eigenregie zu reparieren. Erhält das Gerät A beispielsweise keine Rück-meldung vom Gerät B, sucht es nach dem nächst-erreichbaren Netzwerkknoten C oder D, um seine Daten an den Zielcomputer, das so genannte

Gateway, weiterzuleiten. Angesichts von bis zu einem Kilometer Reichweite genügen folglich schon wenige ScatterNodes, um ein robustes Netz zu knüpfen. Mit maximal 100 Milliwatt Sendeleis-tung und weniger als einem Milliampere Strom-aufnahme im Ruhezustand ist außerdem ihr Ener-gieverbrauch vergleichsweise gering.

LANGZEITMESSUNGEN MACHEN BERGSTURZ-RISIKEN FRÜHZEITIG ERKENNBAR

Eine Anwendung der ScatterWeb-Technik stammt aus dem Bereich des Energiemanagements. Dabei können Verbrauchsdaten von Strom- und Gaszäh-lern in vielen kurzen Intervallen abgelesen und zur weiteren Auswertung über die ScatterNodes in Abständen von einem Kilometer an einen zen-tralen Rechner gesendet werden. Auf diese Weise lassen sich genaue Verbrauchsprofi le erstellen, ohne dass Zähler verkabelt oder vor Ort abgelesen werden müssen. Eines der ersten Projekte der Scat-terWeb GmbH bestand in der Langzeitmessung von Gesteinstemperaturen einer alpinen Perma-

› 15Mit ScatterWeb-Technolo-gie untersuchten Forscher

der Universität Bonn Gesteinstemperaturen, um zu erkennen, inwiefern der Klimawandel die Stabilität

des Felsens beeinfl usst.

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��


der Spez ial ist 29

frost-Region in den Schweizer Alpen. Geologen der Universität Bonn hatten dort die Verbreitung und Veränderung des Permafrosts untersucht. Auch andere Geomessdaten wie Hochwasserstände las-sen sich auf diese Weise erheben, denn die Netz-werktechnik ist vollkommen unabhängig von den Sensoren, mit denen sie verbunden wird. So wurde mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ein System zur Langzeitüberwa-chung von Bauwerken entwickelt. Die eingesetzte Sensortechnik ist darauf ausgerichtet, minimale Veränderungen und Spannungen in Gebäuden und Anlagen zu registrieren, wodurch Einsturz-gefahren frühzeitig erkannt werden können. Während sich die ScatterWeb GmbH mit sol-chen Produkten im Markt positioniert, forscht Pro-fessor Jochen Schiller weiter. „Es gibt nicht die eine Konfi guration, die für alle Anwendungen geeignet ist“, sagt er. So ist die Freie Universität gemeinsam mit der Universität Oxford derzeit an einem Pro-jekt beteiligt, das von der Forschungseinrichtung Microsoft Research Cambridge fi nanziert wird. Es handelt sich um Verhaltensforschung am gefähr-

deten Schwarzschnabel-Sturmtaucher, der an der Küste Wales’ beheimatet ist. ScatterWeb-Technik wird hierbei mit Radio Frequency Identifi cation (RFID) kombiniert. Ultraleichte RFID-Transponder, die einzelne Vögel über elektromagnetische Wel-len identifi zieren, sind an den Beinringen der Tiere angebracht. Über ein Sensornetzwerk in den Höhlen, in die sich die Vögel nachts zurückziehen, können die Forscher Ankunft und Abfl ug der Vögel registrieren und Messdaten zur Temperatur und Luftfeuchtigkeit in den Höhlen erheben. So lassen sich Rückschlüsse darauf ziehen, wie die Vögel auf veränderte Umwelteinfl üsse reagieren. Noch in der Entwicklung ist eine Sensortech-nik, die helfen soll, Feuerwehr-Einsatzkräfte bei einem Einsatz in einem brennenden Haus besser orten und dabei ihre Vitaldaten kontrollieren zu können, um Gesundheitsgefahren rasch zu erken-nen. Das in Kooperation mit der Berliner Feuer-wehr gestartete Projekt wird vom Deutschen Zen-trum für Luft- und Raumfahrttechnik getragen. So könnte die neue Technik irgendwann auch das Leben der Retter schützen.

DATENÜBERTRAGUNG MIT SCATTERGATE

TEX T › Dr. Ralf Schrank

AUS DEN BRANCHEN

der Spez ial ist30

Testfahren im Grenzbereich

› 16

Testfahrer Mark ist hochkonzentriert. Er steu-ert sein Auto mit 172 Stundenkilometern in eine scharfe Linkskurve. Er weiß, dass er damit im Grenzbereich fährt: Das Heck droht nach rechts auszubrechen. Jetzt wird er das Lenk-rad ein wenig verreißen, um die elektronische Stabilitätskontrolle, kurz ESC, zu testen. Wenn die Stabilitätskontrolle korrekt konfiguriert ist, wird die Elektronik das drohende Ausbrechen recht-zeitig erkennen und das rechte Vorderrad dosiert abbremsen. Genau das prüft der Testfahrer in die-sem Moment an einem neu entwickelten ESC-Sys-tem. In Zukunft werden risikoreiche Testfahrten dieser Art kaum noch nötig sein. Denn die Auto-mobilindustrie setzt zunehmend auf ein neues Testkonzept, das für Mensch und Material unge-fährlich und deutlich kostengünstiger ist: „Hard-ware in the Loop“ (HIL).

ECHTZEITSIMULATION DER UMWELT

Ein elektronisches Kontroll- und Steuersystem wie ESC erfährt seine „Umwelt“ – also die übri-gen Fahrzeugkomponenten, den Fahrer und die Straße – über die Messwerte von Sensoren und Aktoren. Sie liefern Informationen über Lenkwin-kel, Querbeschleunigung, Geschwindigkeiten der einzelnen Räder, Motorendrehzahl, Straßenzu-stand und vieles mehr. Das Kontrollsystem analy-siert die Daten und gibt geeignete Steuerbefehle an die „Umwelt“ zurück.

Der Idee von HIL liegt der Gedanke zugrunde, dass das Kontrollsystem nicht unterscheiden kann, ob seine „Umwelt“ real oder virtuell ist. Also simuliert ein Rechner in Echtzeit die Fahrdynamikfunktio-nen der Fahrzeugumgebung mit Fahrzeugaufbau, Fahrwerk, Motor, Antriebsstrang, Lenkung, Brem-sen und Aerodynamik, speist die synthetischen Daten in die zu prüfende Hardware ein. Daraufhin erhält der Rechner von der Hardware die Steuer-befehle an die virtuellen Fahrzeugkomponenten, prüft deren Wirkung und meldet diese Daten wie-

Ein Auto muss in jeder Fahrsituation beherrschbar bleiben. Dafür sorgen unter anderem bis zu 50 elektronische Steuergeräte. Doch klassische Testfahrer geraten da an ihre Grenzen, wo die zu prüfenden Parameter in die Tausende gehen. Hier setzt die „Hardware in the Loop“- (HIL)-Simulation an.

› 16Ein Standard-HIL-System basiert je nach Anwen-dungszweck softwareseitig auf den Simulationslösun-gen CarMaker, TruckMaker oder MotorcycleMaker. Die Hardware ist identisch.

der Spez ial ist 31

› 17

der an das Kontrollsystem. Hardware in der Rück-kopplung („in the Loop“) mit einer simulierten Umgebung, das ist HIL.

SIMULATIONEN SIND SICHER FÜR MENSCH UND MATERIAL

Gegenüber realen Testfahrten haben HIL-Simula-tionen nicht nur den Vorteil, ungefährlich zu sein. Sie erfordern weit weniger personellen und zeit-lichen Aufwand, denn an der Seite der Testfahrer steht eine ganze Mannschaft von Mechanikern, Messtechnikern und Versuchsingenieuren. Die Testbedingungen sind außerdem zu jeder Zeit ex-akt reproduzierbar, auch extreme Bedingungen – etwa winterliche Straßenverhältnisse. Weil die Fahrzeugkomponenten virtuell sind, lassen sie sich sekundenschnell austauschen, zum Beispiel

Motor, Getriebe oder Reifen. Mit HIL können so-gar Komponenten eingesetzt werden, die es in der Realität noch gar nicht gibt. Oder kritische Verkehrssituationen generiert werden, die in der Realität viel zu gefährlich wären. Nach Einschätzung von Dipl.-Ing. Bernhard Schick, Leiter Innovation bei der IPG Automotive GmbH in Karlsruhe, einem führenden deutschen Hersteller und Anwender von HIL-Testsystemen für die Automobilindustrie, ist die Effizienz von HIL gegenüber herkömmlichen Fahrtests erheb-lich: „Setzt man die neueste verfügbare Techno-logie ein, die eine vollständige Testautomatisie-rung und einen 100-prozentigen Online-Betrieb ermöglicht, lässt sich der Aufwand an Zeit und Geld um das 20fache verringern.“ Die beiden großen Herausforderungen bei der Entwicklung von HIL waren die Realisierung von Echtzeitbe-

› 17In dieser Testanlage wird das Zusammenspiel von Elektronik und Hydraulikmoderner Bremssysteme in Echtzeit getestet.

AUS DEN BRANCHEN

der Spez ial ist32

› 18Schneller und leistungs-fähiger: Wo noch Mitte der 1990er Jahre viele Chips auf der Platine benötigt wurden, übernehmen heute ein bis zwei große FPGA-Bausteine ihre Funktion.

› 18

fen, Achsen, Lager und andere bewegte Kompo-nenten sowie die Auflösung der 3-D-Straßenmo-delle weiter verfeinert werden. Immerhin ist die Simulationssoftware bereits heute so weit entwickelt, dass sich als Hardware nicht nur einzelne Steuerelemente, sondern ganze Regelnetze bis hin zu kompletten Fahrzeugen in HIL-Tests einbinden lassen. Die Entwicklung kom-plexer Fahrer-Assistenzsysteme wie Lane Keeping Assistance, Überholassistent oder Einparkassis-tent wäre ohne HIL kaum noch zu bewältigen. Insgesamt steigen Anzahl, Komplexität und Vernetzung der Kontroll- und Regelsysteme im Auto permanent an. Gründe sind höherer Fahr-komfort, mehr Leistung und Sicherheit. Aber auch strengere Auflagen an Verbrauch und Umweltver-träglichkeit durch den Gesetzgeber. Das Ergebnis ist in modernen Fahrzeugen ein hochgradig ver-netzter Verbund von Kontroll- und Steuersyste-men. So sind in einem Fahrzeug der Oberklasse inzwischen mehr als 50 Steuergeräte miteinander gekoppelt, die über mehrere Signalbusse Informa-tionen austauschen. Daraus ergeben sich für jede

dingungen und die realitätsgetreue Modellierung der Simulation. Beide Herausforderungen sind dank der zunehmenden Leistungsfähigkeit von Hard- und Software heute weitgehend gelöst. Selbst das komplexe fahrdynamische Verhalten in Grenzbereichen lässt sich inzwischen mit Hilfe nichtlinearer Modelle gut abbilden. Und dem virtuellen Fahrer wird heute mit anspruchsvollen Methoden der künstlichen Intelligenz natürliches Verhalten – im Zweifel auch Fehlverhalten – ein-gehaucht.

HOCHGRADIG VERNETZTER VERBUND VON KONTROLL- UND STEUERSYSTEMEN

„Entwicklungsbedarf besteht noch im Bereich transienter Zustände“, so Bernhard Schick. „Daran arbeiten wir derzeit!“ Beim zeitlichen Übergang von einem Betriebszustand in einen anderen haben Simulationen noch Verbesserungspoten-zial, zum Beispiel beim Übergang von einer Gera-deausfahrt in eine Kurvenfahrt. Dazu müssen die dynamischen Eigenschaften und Modelle für Rei-

AUS DEN BRANCHEN

der Spez ial ist 33

› 19

› 19Die virtuellen Testfahrten mit CarMaker am Compu-terbildschirm liefern reale Ergebnisse, die in Produk-tion und Entwicklung von Fahrzeugen einfl ießen.

Ausstattungs- und Ländervariante eines Fahr-zeugtyps jeweils Tausende von Funktionsvertei-lungen. Alle Varianten auszutesten, würde klassi-sche Testmannschaften vor Probleme stellen, die in endlicher Zeit nicht zu lösen wären. Hier ist HIL bereits heute unentbehrlich.

„HARDWARE IN THE LOOP“ WIRD IN ZUKUNFT NOCH LEISTUNGSFÄHIGER

Doch die Potenziale von HIL reichen weit über den Automobilbau hinaus. Dipl.-Ing. Hans-Ulrich Fleer vom Kompetenz-Center Brunel Communi-cations in Hildesheim sieht neue Möglichkeiten in der Hardwareentwicklung: „HIL ermöglicht die frühzeitige Kopplung von komplexer externer Hardware und FPGAs.“ Ein FPGA (Field Program-mable Gate Array) ist ein integrierter Schaltkreis mit kundenspezifi sch programmierbaren Schal-tungsstrukturen. Ändern sich die Anforderungen eines Kunden, kann ein FPGA jederzeit umpro-grammiert werden. Für Anwendungen mit Stück-zahlen bis zu einigen 10.000 rechnen sich FPGAs

gegenüber den zwar leistungsfähigeren, aber auch deutlich teureren ASICs (Application Speci-fi c Integrated Circuits), die nur einmal „program-miert“ werden können. Bisher wurden in einem mehrstufi gen Prozess die Schaltungsstrukturen eines FPGAs zunächst per Software simuliert und dann auf einem Proto-typen-Board getestet. Mit dem HIL-Simulationsan-satz lassen sich beide Schritte frühzeitig verknüp-fen. Dabei wird die bereits existierende Hardware in die Simulation mit eingebunden. „Durch die realitätsnahe Überprüfung der programmierten Schaltung im Zusammenspiel mit externer Hard-ware können wir eine Design- und Qualitätssi-cherheit erreichen, die bisher in diesem Zeitrah-men nicht möglich war“, berichtet Hans-Ulrich Fleer. Allerdings entsteht zusätzlicher Aufwand bei der Synchronisation der externen Hardware mit dem Softwaresimulator, da Letzterer die Simu-lationsevents deutlich langsamer abarbeitet als die umgebende Hardware, die in Realzeit läuft. HIL-Simulatoren drängen zunehmend auf den Markt. Man darf gespannt sein, welche Leistungs-steigerungen und Erweiterungen hinsichtlich „Hardware in the Loop“ noch kommen werden. Denn es spricht einiges dafür, dass dieses Gebiet in den kommenden Jahren beträchtlich wachsen wird.

„HARDWARE IN THE LOOP“ UND BRUNEL

„Hardware in the Loop“ ist bei Brunel Communica-tions ein Thema. Die Möglichkeiten und Grenzen im Zusammenspiel zwischen externer Hardware und Simulation werden derzeit an praktischen Beispie-len erforscht, aber auch in anderen Entwicklungs-bereichen bereits angewendet. Sobald die Anbin-dung an die vorhandenen FPGA-Simulatortools verfügbar sein wird, soll eine Testinstallation bei Brunel erfolgen. Einsatzmöglichkeiten bietet nicht nur die Automobilbranche, auch für den Bahn-Security-Sektor sowie Networking-Bereiche ist die Anwendung interessant.

Das Leistungsspektrum im Bereich der Hardware-entwicklung umfasst bei Brunel Communications unter anderem die Entwicklung komplexer digitaler Baugruppen und FPGA-Bausteine sowie Embedded- Controller-Systeme.

› 20

AUS DEN BRANCHEN

der Spez ial ist 35

Nie wieder Blechschaden : Kotflügel aus kohlefasern

TEX T › Anja Naumann

Bauteile aus Kohlefasern werden für die Automobilindustrie zunehmend interessant. Noch sind sie eher im Hochpreissegment zu finden, da Prozess- und Materialkosten höher sind als bei Metallen. Neue Produktionstechniken könnten den CFK-Stoffen zum Durchbruch verhelfen.

„Der Einsatz von Kohlefasern (CFK) im Flugzeug-bau wird stark zunehmen“, prognostiziert Jürgen Enz die Zukunft der Faserverbundtechnik. Enz ist der Geschäftsführer der Advanced Composite Engineering & Manufacturing (ACE) GmbH in Immenstaad. Den Anfang im Flugzeugbau mach-ten die Boeing 787 und der Airbus A350 mit einem CFK-Anteil von über 45 Prozent des Gesamtge-wichts. Entwicklungspartner ACE unterstützt Airbus für den A350 mit Strukturberechungen von Composite-Umfängen, Konzeptkonstruktio-nen und Bauweisenentwicklungen. Am Einsatz von CFK im Automobilbau muss nach Einschät-zung von Jürgen Enz hingegen noch stark gear-beitet werden. Bisher ist er auf hochpreisige Sportfahrzeuge beschränkt. Denn im Vergleich zu Metallen sind die Material- und Prozesskosten bei CFK-Werkstoffen bisher oftmals noch teurer.

ZEHN PROZENT MEHR GEWICHT BEDEUTEN NEUN PROZENT HÖHEREN VERBRAUCH

Doch die Mehrkosten relativieren sich schnell im Hinblick auf die Potenziale der Faserverbund-werkstoffe. Denn nur sie erfüllen die gestiegenen Materialanforderungen sowohl im Flugzeug- als auch im Automobilbau. Die Vorzüge lassen sich an einem Projekt der ACE GmbH für Lamborghi-ni demonstrieren. Die gesamte Heckklappe des Gallardo Spyder fertigte ACE aus Kohlefasern, hier konnten 25 Prozent des Gewichtes eingespart

werden. Im Automobilbau wirken sich zehn Pro-zent mehr Gewicht mit neun Prozent mehr Treib-stoffverbrauch aus. „Ohnehin hat das Gewicht von Fahrzeugen durch zusätzliche Sicherheits-komponenten, Ausstattung und Komfort sowie höhere Leistung innerhalb der letzten 25 Jahre um 50 Prozent zugenommen“, erläutert Jürgen Enz. Somit ist die Gewichtsreduktion ein ent-scheidender Grund für die Anwendung von CFK sowohl im Automobil- als auch im Flugzeugbau. Hinzu kommt die hohe Festigkeit und Steifigkeit des Materials. Die Fertigungsverfahren von CFK- Bauteilen gewährleisten zudem im Gegensatz zu Aluminiumbauteilen weitgehende Designfrei-heit. So konnten die Innen- und die Außenschale der Heckklappe jeweils in einem Stück gegos-sen werden, wodurch wiederum Kosten gespart wurden. Je nach Anwendungshintergrund werden ver-schiedene Fertigungsverfahren praktiziert. „Die Kunst besteht darin, die Fasern so in Position zu bringen, dass sie den Belastungen am besten gewachsen sind“, erklärt Enz. Im Fall der flächigen Heckklappe wurde das Resin-Transfer-Molding-Verfahren (Resin = englisch für Harz) angewandt, mit dem komplexe Geometrien geformt werden können: Mehrere Kohlefasergewebelagen wer-den in verschiedener Ausrichtung übereinander gelegt und in einem Werkzeug gepresst, bevor schließlich das Harz injiziert wird. „Wir müs-sen also nicht wie bei Metallen das flache Blech

› 20In Radialflechtmaschinen wie dieser am Institut für Leichtbau und Kunststoff-technik an der TU Dresden entstehen um einen Rund- kern herum Gewebe-schläuche.

INFO

Aufgrund des großen Zu- spruchs der letzten beiden CFK-Technologietage will der Initiator Brunel nun halbjährlich ein Diskus- sionsforum rund ums Thema CFK veranstalten. Ziel der Veranstaltung ist es, einen Überblick über den neuesten Stand der Forschung und Anwendung von Faser-verbundmaterialien zu geben.

36 der Spez ial ist

› 21In den Werkstätten von Lufthansa Technik werden Flugzeugbauteile aus Ver- bundwerkstoffen gewartet und repariert. Hier die Reparatur der FanCowl Door durch einen Neu-aufbau.

umdrücken, was zu Ausdünnungen und Rissen führen kann“, so der ACE-Geschäftsführer.

SCHÄDEN IM VERBUNDSTOFF WERDEN MIT ULTRASCHALL ANALYSIERT

Während die Entwicklungsabteilungen und die Forschungsinstitute an geeigneten wirtschaft-lichen Serienfertigungsverfahren forschen, birgt das Konstruieren mit Faserverbundwerkstoffen als vergleichsweise junge Disziplin noch man-che Herausforderung. Denn ist ein Schaden an Metallbauteilen offensichtlich, kann er bei CFK-Werkstoffen oftmals nicht mit bloßem Auge er-kannt werden. Vielmehr bedarf es zur Inspektion und Schadensdetektion besonderer Kenntnisse. „Faserverbundstrukturen lassen sich mit einem Baum vergleichen, der in seinem Inneren aus

vielen Fasern besteht“, beschreibt Jürgen Enz. „Innerhalb dieser Schichten kann es Risse geben, die von außen zunächst nicht sichtbar sind.“ Gewissheit über die Ausmaße des Schadens liefert erst eine Ultraschallanalyse oder Thermographie. Zumindest im Flugzeugbau werden diese Prüfun-gen in regelmäßigen Abständen durchgeführt, um Aufschluss über eventuelle interlaminare Schäden zu erhalten. „Im Fahrzeugbau können solche im Kohlefaserlaminat befindlichen Schä-den so lange ohne Gefahr toleriert werden, bis sie außen sichtbar werden“, so Enz zur Konstruk-tionsphilosophie. So weit kann die Struktur die einwirkenden Kräfte kompensieren. Doch wenn offensichtlich ein Schaden vorliegt, etwa nach einem Unfall, sollte in jedem Fall eine Werkstatt zur näheren Untersuchung aufgesucht werden, auch wenn außen nur ein Lackschaden sichtbar

› 21

AUS DEN BRANCHEN

der Spez ial ist 37

› 22Der Gallardo Spyder von Lamborghini hat eine Heckklappe aus CFK und spart dort 25 Prozent Gewicht. Zehn Prozent mehr Gesamtgewicht bedeuten neun Prozent mehr Verbrauch.

ist. Denn Beulen gibt es aufgrund der Faserstruk-tur nicht mehr. Je nach Art und Ausmaß des Schadens gibt es erprobte Reparaturprozesse, die dem beschädig-ten Bauteil die Ausgangsfestigkeit zurückgeben. „Hier kommen angepasste Methoden aus der Luft-fahrttechnik zum Einsatz“, erläutert Enz. Mitunter reicht es aus, lediglich Kohlefaserlagen aufzula-minieren, wodurch natürlich die Oberflächenop-tik leidet. Bei der Schäftung wird das Laminat in einem bestimmten Winkel herausgeschliffen, das beschädigte Teil heraus genommen und ein neuer Abschnitt einlaminiert. FEHLENDE AUSSAGEN ÜBER LANGZEITWIR-KUNGEN WAREN EINE HERAUSFORDERUNG

Um die technische Auslegung von Composite-Strukturen von vorneherein zu optimieren, fällt die Entwicklungsphase entsprechend stark ins Gewicht. „Von Beginn an müssen alle Schritte der Prozesskette von der Entwicklung, Planung und Produktion bis zum Vertrieb berücksichtigt werden. Die Entwicklung selbst verursacht nur etwa fünf Prozent der Gesamtkosten. Hier werden jedoch 70 Prozent der gesamten Produktkosten festgelegt“, erläutert Peter Mikolaj, Abteilungs-leiter der numerischen Simulation bei Brunel Dynamics. Denn je nach Art und Intensität der späteren Belastung werden mit Hilfe der Simu-lation die Weichen für die Faserart, die Faseraus-richtung, den Lagenaufbau und die Lagendicke sowie das Fertigungsverfahren gestellt. Insbeson-dere im Flugzeugbau, so Mikolaj, falle die Simula-tion innerhalb der Entwicklungsphase stark ins Gewicht, da erst sehr spät getestet werden kann. „Entscheidende Herausforderung in der Simu-lation waren vielfach fehlende Aussagen über die Langzeitwirkung.“ Aus diesem Grund stan-den bislang nur Sekundärstrukturen wie äußere Abdeckschalen oder wenig tragende Strukturen aus Kohlefasern im Fokus der CFK-Technik. Seit einiger Zeit kommen aber auch Primärstrukturen

wie die Flügel, der Rumpf oder das Seitenleitwerk hinzu. Da es in manchen Bereichen auch heute noch keine vollkommene Sicherheit gibt, wie viel Last Kohlefaserbauteile im Betrieb aushalten, wird das Verhalten in einem aufwändigen Bruch-test überprüft und bestätigt. „Um diesen Beweis zu führen, wurde jedoch schon in der Simulation viel vorgearbeitet“, so der Leichtbauspezialist. „Schwieriger als die statischen Lasten sind die dynamischen Lastvoraussagen für Kohlefa-serstrukturen. Denn hier können aufgrund von Vibrationen, Flugmanövern oder Böen Delami-nationen stattfinden, das heißt, Fasern trennen sich voneinander und haben in der Folge nicht mehr die volle Tragkraft. Doch mittlerweile sind die Simulationsdaten bei statischen wie dynami-schen Lasten durch Tests weitgehend gefestigt. Die Herausforderung sind Versagenssimulatio-nen. Im Mittelpunkt steht hier die Frage, inwie-fern ein Bauteil noch weiter trägt, wenn es bricht oder wenn etwa Feuchtigkeit oder Hydrauliköle in Composite-Strukturen eindringen und diese intern zerstören. Zuverlässige Tools zur Analyse kommen erst nach und nach auf den Markt. So lange dienen Wahrscheinlichkeitsrechnungen in Kombination mit Variationen von Material- und Lastparametern als Berechnungsgrundlage.

› 22

technische projekte

38 der Spez ial ist

Russland baut auf Porenbeton

TEX T › Christian Patzelt

Überall schießen neue Wohnhäuser und Bürogebäude aus der Erde oder bestehende Bauten werden modernisiert – und das in kürzester Zeit. Für solche Projekte braucht es Baustoffe, die schnell hergestellt werden können und leicht zu verbauen sind. Einer dieser Baustoffe ist Porenbeton. Diesen dampfgehärteten Massivbaustoff zeichnen eine hohe Wärmedämmung und die nahezu unbegrenzte Lebensdauer aus. Zwar bietet der Beton keinen optimalen Schallschutz, aber dafür gute Brandschutzei-genschaften.

WÄRMEDÄMMENDER PORENBETON IST IN OSTEUROPA BESONDERS GEFRAGT

In Deutschland wird Porenbeton hauptsächlich bei Innen-wänden verbaut. Für die Außenwände wird meist Kalksand-

stein genutzt, der mit bis zu 750 Tonnen gepresst wird und somit stärker zu beanspruchen ist. Poren-beton hingegen wird gegossen, ge-schnitten und dampfgehärtet. Im Gegensatz zu Deutschland wird Po-renbeton in Russland beispielsweise auch zum Bau kompletter Gebäude genutzt. Eike Standfuß, Mitarbei-ter der Brunel-Niederlassung Osna-brück, ist für die W+K Maschinenfa-brik GmbH im münsterländischen Hörstel tätig. Der Maschinenbau-konstrukteur entwickelt im Team Maschinen und Anlagen zur Poren-betonherstellung für bislang drei Werke, die in Russland errichtet wer-den. „Als Konstrukteur begleite ich die Anlagen von der Entwicklung bis zur Erstellung der Fertigungs-zeichnungen“, erläutert der Brunel-Spezialist. Der erste Schritt in solch einem Projekt ist die Prüfung lokaler Gege-benheiten. Dazu gehört etwa die Frage, ob der Betreiber des Betonwer-kes eine neue Halle bauen oder eine bestehende Halle nutzen will. Die Hallengröße bildet für Eike Stand-fuß und das Team der W+K Maschi-nenfabrik die Basis für die Konstruk-

› 23In Autoklaven wird der Porenbeton nach dem Zuschneiden dampfge-härtet und erhält so in einem zwölfstündigen Prozess seine Festigkeit.

PORTRÄT

Eike Standfuß machte zunächst eine Ausbildung in der Automobilindustrie zum Technischen Zeichner. Im Anschluss absolvierte er eine Weiterbildung zum staatlich geprüften Techniker, Fachrichtung Maschinenbau. Bei Brunel ist Eike Standfuß seit Oktober 2005 beschäftigt.

› 23

Im Münsterland werden Porenbetonwerke konstruiert und gebaut, bevor sie per Lkw und Bahn auf die lange Reise zu ihrem späteren Standort in Russland gehen. Brunel-Mitarbeiter Eike Standfuß begleitet Entwicklung und Fertigungszeichnung.

› 24

technische projekte

40 der Spez ial ist

tion der Maschinen. Außer dem Hallenlayout ist auch die vom Kunden vorgegebene Tagesproduktion ausschlaggebend. „Die spätere Ausgangsleistung des Werkes, sprich die Anzahl der zu produzierenden Steine, muss zunächst feststehen.“

DAS GESAMTE WERK WIRD UM DIE SCHNEIDANLAGE HERUM KONSTRUIERT

„Erst wenn die Leistung feststeht, können wir mit der Kon-struktion der Schneidanlage beginnen“, erklärt der Maschinen-baukonstrukteur. Denn diese Information ist für die spätere technische Auslegung der Anlage entscheidend. Ebenso wie die Frage, welche Formate geschnitten werden sollen. Nach diesen beiden Angaben werden die Positionen der Schneiddrähte fest-gelegt. Die Drahthalter müssen zudem verschiebbar sein, um die Steinformate individuell abändern zu können. Abhängig von der Größe der Schneidanlage wird die komplette Einrich-tung des Werkes geplant, um im Hinblick auf minimale Trans-portwege die übrigen Anlagen anzuordnen. Daraufhin konstruiert Standfuß und das W+K-Maschinen-fabrik-Team die Befüllungsanlage der Gießformen sowie die Gärkammern, in denen der Betonkuchen später aufgeht. In den Autoklaven werden die Blöcke dampfgehärtet und schließlich

in der Paketierungsanlage verpackt. Zwischen den einzelnen Elementen müssen die Konstrukteure die Trans-portwege einplanen. Mittels Rollen-gängen, Schienenwagen und Kränen werden die Formen und später die Blöcke von Station zu Station beför-dert. Kurze Wege sind für einen rei-bungslosen Ablauf entscheidend. Zwei Werke wurden von Brunel-Mitarbeiter Standfuß und der W+K Maschinenfabrik bereits hergestellt, das dritte steht kurz vor der Auslie-ferung. „Mit jedem Werk vereinfacht sich die Arbeit ein wenig“, erläutert der 26-jährige Konstrukteur. „Die Konstruktion neuer Maschinen kann sich dann an den Vorlagen orientie-ren. Der Grundaufbau ist immer der gleiche.“ Nach Erstellung der Ferti-gungszeichnungen steht Eike Stand-fuß während der Montage im Werk in engem Kontakt mit den Maschi-

› 24Die Supervisoren betreuen

die Inbetriebnahme vor Ort und das Personal im Um-gang mit den Maschinen.

technische projekte

4141der Spez ial ist

nenbauern und Monteuren, um die Umsetzung der Konstruk-tionsdetails zu begleiten.

PER LK W UND BAHN GELANGT DAS FERTIGE WERK AN SEINEN BESTIMMUNGSORT

Im fertigen Werk werden die Porenbetonsteine später in drei Schritten gefertigt: Gießen, Schneiden und Autoklavieren. Zu-nächst werden die Gießformen mit einem Gemisch aus Kalk, Wasser, Sand und Aluminium gefüllt. Nach dem Gießen kommt das Gemisch für zirka drei Stunden in Gärkammern. „Dort geht die Masse auf wie ein Kuchen“, beschreibt Eike Standfuß den Vorgang. Die Steinblöcke sind nach dem Gären drei bis sechs Meter lang, ein bis eineinhalb Meter breit und 50 bis 80 Zenti-meter hoch. Auf Schneidbohlen werden die nur „kuchenfesten“ Blöcke der Schneidmaschine zugeführt, die in nur acht Minu-ten die Steine in der gewünschten Größe zuschneidet. Danach werden sie in den Autoklaven, einen gasdicht verschließbaren

Druckbehälter, befördert und dampf-gehärtet. Dabei wirkt Wasserdampf mit einem Druck von etwa zehn bis zwölf bar auf den Baustoff ein. Das Autoklavieren ist mit ungefähr zwölf Stunden der längste Prozess in der Herstellung. Im Anschluss wer-den die Steine vollautomatisch auf Paletten verladen und mit einer Foli-enhaube versehen. Die Produktions-dauer vom „Gießen des Kuchens“ bis zur fertig verpackten Palette beträgt insgesamt 18 Stunden. Zwei Porenbetonwerke mit Anla-gen der W+K Maschinenfabrik stehen bereits in Russland. Während in dem Werk in Bor, nahe dem Ural, bereits Porenbeton produziert wird, findet in Perm noch die Montage und Inbetriebnahme statt. Die Ma-schinen für ein weiteres Werk wer-den derzeit gefertigt, Mitte 2008 sollen die Anlagen nach Krasnodar zwischen dem Asowschen und dem Schwarze Meer transportiert weden. Die Auslieferung der Maschinen er-folgt in der Regel problemlos mit Lkws. Nur die Autoklaven werden mit der Bahn an ihre neue Wir-kungsstätte gebracht, sie sind für den Transport auf der Straße zu groß. Sobald die Maschinen ihren Bestimmungsort erreicht haben, rei- sen zwei Supervisoren der W+K Ma-schinenfabrik nach Russland. „Sie helfen dort beim Aufbau, schließen die Anlage an und unterstützen die Inbetriebnahme. Zudem weisen die Kollegen das dortige Personal in den Umgang mit den Maschinen ein“, beschreibt Eike Standfuß die letzte Station in der Fertigung eines Beton-werkes.

› 25

› 25In der Schneidanlage wird der so genannte Kuchen in Form geschnitten. Je nach gewünschter Steingröße sind die Drahthalter ver-schiebbar.

PANORAMA

42 der Spez ial ist

Offroad-Abenteuer : Von Bremen bis nach Istanbul


Mit vielen Eindrücken von der Strecke sind die Gewinner unseres Preisausschreibens von der ersten Etappe der Xworld zurückgekehrt. Mit sechs Geländewagen und zwei Tourguides war das achtköpfige Teilnehmerteam am 9. März in Bremen gestartet.

› 26Pause bei Kilometer 1.490: Preisausschreibenge-winner Michael Scholz auf dem Gerlochpass in Österreich.

„Ich konnte gar nicht glauben, dass ich gewonnen habe“, erinnert sich Edgar Belz an den Tag, als ihm Brunel zu seinem Hauptgewinn gratulierte: Der Brunel-Messtechniker im Einsatz beim Unter-nehmen Delphi hatte die erste Etappe der Xworld von Bremen nach Istanbul beim Spezialisten-Preisausschreiben gewonnen. Mit ihm im Wagen saß der zweite Brunel-Gewinner Michael Scholz, der im Halbleiterbereich bei Zeiss arbeitet. Die Xworld-Tour hat ihre Erwartungen übertroffen, sind sich beide nach ihrer Rückkehr nach Bremen

einig. Mit sechs 173 PS starken Geländewagen und zwei Tourguides startete das bunt gemischte Team aus sieben Männern und drei Frauen am 9. März vom Maritim Hotel in Bremen.

ABSEITS DER GETEERTEN STRASSEN GALT ES, GEFÄLLE VON BIS 45 GRAD ZU BEWÄLTIGEN

„Es war ein tolles Gefühl, alle schauten der bun-ten Wagenkolonne hinterher, machten Fotos und fragten uns, was wir vorhaben“, berichtet Michael

› 26

PANORAMA

43der Spez ial ist

Scholz. Nach einem Fotoshooting am Brandenbur-ger Tor verließ das Xworld-Team schon bald ge-teerte Autobahnen, um die Offroad-Kompetenzen von Mensch und Technik zu prüfen. Die erste Gelegenheit dazu bot sich in der Lau-sitz im ehemaligen Braunkohletagebau am Euro-speedway. „Wir fuhren durch meterhohes Wasser, das bis in den Motorraum reichte“, zeigt sich Edgar Belz beeindruckt. „Nicht kuppeln, mit Gas und Bremse arbeiten“, lautete die Ansage der Tourgui-des für Gefälle von bis zu 45 Grad. „So steil, dass man nach vorne fast nichts mehr sehen konnte“, erzählt Michael Scholz. Vereinzelt siegte auch die widrige Umgebung und ein Auto verlor mit den Reifen Bodenkontakt oder blieb im Sand stecken. Dann war Teamwork gefragt, um die Geländewa-gen mit Seilwinden aus dem Schlamm zu ziehen.

UNVERGESSLICHE EINDRÜCKE AUF 4.237 KILOMETERN

In Zagreb und Sofia war das Xworld-Team aus Deutschland zu Gast in den Hansa-Flex-Nieder-

lassungen. In geselliger Runde wurde abends zusammen gegessen und von den bisherigen Erlebnissen berichtet. In besonderer Erinnerung blieb Michael Scholz die Adriaregion auf der Fahrt von Zadar nach Mostar. „Glasklares Wasser, fried-lich grasende Schaf- und Kuhherden vor einer malerischen Kulisse.“ Der leidenschaftliche Seg-ler hat dieses Fleckchen Erde bereits für seinen nächsten Segeltörn vorgesehen, den er mit Freun-den im Sommer geplant hat. Auch Edgar Belz konnte nicht widerstehen und wagte trotz eisiger Temperaturen ein Bad im Meer. Seine Faszina-tion galt Bulgarien: Auf 2.400 Metern Höhe kroch das Geländeteam steile Geröllpisten hoch, darauf bedacht, nicht im Schnee stecken zu bleiben. „Da war volle Konzentration gefordert“, erzählt er. Zumal manchmal auch Pferde- oder Ochsenfuhr-werke, beladen mit Steinen oder Heu, den Weg kreuzten. Den Abschluss dieser ereignisreichen Etappe bildeten nach 4.237 Kilometern die riesi-gen Basare und die Sultan-Ahmet-Moschee von Istanbul. „Unvergessliche Eindrücke“, sind sich beide Gewinner einig.

› 28Edgar Belz steuerte einen der Geländewagen durch die aufgegebenen Braun-kohlereviere in der Lausitz. Unter Bedingungen, die das Herz jedes Offroad-Fahrers höherschlagen lassen.

› 27Bedingungen, die die öffentlichen Straßen in Europa nicht zu bieten haben. Extreme Steigun-gen, Gefälle und loser Untergrund im ehemaligen Braunkohlegebiet in der Lausitz stellen Mensch und Maschine auf die Probe.

› 28

› 27

querdenken

44 der Spez ial ist

L ichthandschuh statt Maus

›29


Den Blick angestrengt nach vorn gerichtet, stehen Vater und Sohn vor dem Bildschirm, die Beine sind leicht gebeugt, in den Händen halten sie virtuelle Tennisschläger. Der Sohn holt mit dem Arm aus und schmettert den Ball im Computerspiel in die äußerste Ecke des Feldes. Der Vater muss sich weit strecken, doch er trifft den Ball und katapul-tiert ihn mit einer verzweifelten Handbewegung zurück aufs Spielfeld, Schweißperlen stehen ihm auf der Stirn. COMPUTERSTEUERUNG WIRD INTUITIV UND ERMÖGLICHT VOLLEN KÖRPEREINSATZ

Dass Menschen beim Computerspielen neuer-dings in Schweiß ausbrechen, ist einer Technolo-gie zuzuschreiben, die Bewegungen unmittelbar aufnimmt und in Daten umrechnet. Die Zeiten, in denen Joysticks oder ähnliche Eingabegeräte nur statische Bewegungen zuließen, sind vorbei, seit Handbewegungen real übertragen werden können. Auch der Chefvisionär der Computerin- dustrie Bill Gates sieht die Hightech-Zukunft unter anderem in „natürlichen Eingabewegen“, etwa über Berührung, Gesten oder Sprach- steuerung. Dies könnte so aussehen, dass Fern- sehprogramme durchgewunken werden, sich der Computer mit Handbewegungen steuern lässt oder die Laufrichtung im Computerspiel per Fingerzeig vorgegeben wird. Dass dies keine ver-wegene Science-Fiction-Träumerei ist, hat der

amerikanische Ingenieur Bruce Howard bewie-sen. Vor zehn Jahren begann er im Keller in sei-nem Heimatdorf Catharpin im Nordosten der Vereinigten Staaten an einem Mausersatz für den Computer zu basteln. Seine Mutter hatte an ihrem Arbeitsplatz jahrelang Computergrafiken zusam-mengestellt. Durch die einseitige permanente Belastung konnte sie ihre Hand nicht mehr rich-tig bewegen. Schuld war ein eingeengter Nerv. „Ich wollte ein Steuergerät entwickeln, das nicht stundenlang umklammert werden muss, ohne

PORTRÄT

Der Elektroingenieur Bruce Howard aus Virginia, USA, ist seit 1998 mit der Ent-wicklung des Lightgloves beschäftigt. Im Jahre 2004 erhielt Howard ein interna-tionales Patent auf seine Erfindung.

Vor acht Jahren hat der amerikanische Ingenieur Bruce Howard einen Lichthandschuh ent-wickelt, der Maus, Joystick und Tastatur überflüssig macht. Langsam beginnt sich auch die Computerbranche für das Konzept zu interessieren.

› 29Der Lightglove registriert nicht nur die Bewegun-gen der Hand. Integrierte Leuchtdioden umhüllen die Finger wie ein Hand-schuh und erkennen jede Aktivität.

QUERDENKEN

45der Spez ial ist

› 30

die Hand in eine andere Haltung bewegen zu können“, erläutert der Erfinder seine Motivation. Heraus kam eine Art Wii-Controller, wie ihn mitt-lerweile die Computerspieleindustrie einsetzt. Ein Steuergerät in der Größe einer Armbanduhr registriert am Handgelenk, wie, wohin und wie schnell die Hand bewegt wird, und überträgt die Daten kabellos an den Rechner oder andere elektrische Geräte. Doch anders als beim Wii-Con-troller registriert Howards Lightglove, zu Deutsch Lichthandschuh, auch Bewegungen der einzelnen Finger. Denn das vom Steuergerät abstrahlende Licht der Leuchtdioden umhüllt die einzelnen Fin-ger wie einen Handschuh. Die Fingerbewegungen registriert das Steuerinstrument, wenn das Licht unterbrochen wird. Hinzu kommen Bewegungs- und Beschleunigungssensoren. DIE EINSATZMÖGLICHKEITEN FÜR DEN LICHTHANDSCHUH SIND VIELFÄLTIG Das Gerät könnte diverse Eingabegeräte ersetzen, die derzeit für Computer, PDA-Minicomputer, Computerspiele, Telefone, Fernseher oder Stereo-anlagen benutzt werden. Auch die Elektronik im Auto ließe sich darüber steuern: Um das Verdeck während der Autofahrt zu öffnen, könnte schlicht nach oben gezeigt werden und die Elektronik würde gehorchen – ohne dass umständlich nach Knöpfen gesucht werden müsste. Oder noch besser: Radiosender würden durch eine impulsiv ab- weisende Handbewegung weitergeschaltet. Da die Hände frei sind, bietet sich der Lichthand- schuh zudem für die Computerbedienung in sterilen Umgebungen an, wie im medizinischen Umfeld. Einen funktionierenden Prototyp gibt es bereits, das dazugehörige Patent hält Howard seit nunmehr acht Jahren. Ausgestattet mit einer Infrarotkontrolle kann der Lichthandschuh auch als Türöffner für sicherheitsrelevante Bereiche eingesetzt werden. Mittels einer codierten Se-quenz von Fingerbewegungen, ähnlich dem Fin-gerspiel auf Klaviertasten, wird die Tür entriegelt.

Ungeachtet der breit gefächerten Anwendungs-möglichkeiten hat Bruce Howard mit seiner patentierten Erfindung bisher jedoch kaum Geld verdient. Der Lichthandschuh ist zwar vielfach mit Innovationspreisen ausgezeichnet, doch um in die breite Anwendung gehen zu können, müs-sen die Softwarefirmen das Gerät unterstützen. Da sich der Programmieraufwand jedoch erst ab einer bestimmten Menge an eingesetzten Lichthandschuhen rentiert, schließt sich hier der scheinbar ausweglose Kreislauf. Mit einem von Howard selbst programmierten Treiber funktio-niert das Steuergerät als Mausersatz bereits ohne Probleme. Doch nun heißt es für den Mittfünfzi-ger, für Softwarefirmen in seinem Bastelkeller Prototypen zu bauen, damit die Softwareentwick-ler damit experimentieren können. Bruce Howard gibt die Hoffnung nicht auf. „Ich habe ein gutes Gefühl“, sagt er. Denn zumindest hat nun Bill Gates auf der diesjährigen Consumer Electronics Show (CES) in Las Vegas das Interesse auf neue Eingabegeräte gelenkt. Und der Lichthandschuh zählte zu den 15 besten Produkten, die 2008 im Rahmen der CES prämiert wurden.

› 30Die Steuerungseinheit wertet Position, Bewegung und Geschwindigkeit der Finger aus und übersetzt die Ergebnisse in konkrete Anweisungen für elektro-nische Geräte.

46 der Spez ial ist

PANORAMA


TEX T › Maren-Britt Dahlke

Fakt ist, diese Tierchen bescheren dem Niederländer Weltruhm. Ver-gleiche zu Skulpturikonen wie Jean Tinguely oder Alexander Calder zie-hen Kunstkritiker gern. 2006 wan-derten die Strandbiester über den Trafalgar Square in London. Ein Jahr später mutierte der Opernplatz in Hannover zum Laufsteg unter freiem Himmel für die ungewöhnli-chen Kunstwerke.

DER WIND VERLEIHT DEN „BIESTERN“ ENERGIE UND SETZT SIE IN GANG Gebaut sind sie aus gelben Verbin-dungsrohren, billigem Plastikbau-stoff, der leicht zu verarbeiten ist. Mit System steckt und schraubt Jan-sen sie so zusammen, dass sie den Wind optimal einfangen. Zusätzli-chen Antrieb liefern zusammenge-steckte Flügel oder Schaufelräder an den Seiten, die dem Wind eine Angriffsfläche bieten und das Biest schließlich in Gang setzen. So entwickelte sich eine neue, ef-fektive Fortbewegungsform, bei der die kreisförmig angeordneten Lauf- beine – im Gegensatz zum Rad – nicht

Aus einer Symbiose von Ingenieurkunst und künstlerischem Talent entstehen die tierähn-lichen Gebilde, mit denen der Niederländer Theo Jansen internationale Bekanntheit erlangte. Seine Kreationen sehen imposant aus und bewegen sich aus eigener Kraft fort.

› 31Die Pläne für seine aus-geklügelten Strandbiester entwickelt Jansen in sei-nem Atelier in Ypenburg. Dort werden auch die kompliziert geformten Einzelteile hergestellt.

PORTRÄT

Theo Jansen studierte Physik, machte jedoch nie einen Abschluss. In den 1980ern baute Jansen diverse Objekte, darunter seine berühmte „Paint-machine“. 1990 entstand das erste Strandbiest. Der bekannte Werbespot von BMW mit dem Niederlän-der stammt aus dem Jahr 2006.

Internationale Aufmerksamkeit erlangten die Strandbiester und ihr Meister 2006 durch einen TV-Spot von BMW. Darin erzählt der Künstler Theo Jansen von der Symbiose zwischen Ingenieurkunst und künstlerischem Schaffen, was ihm den Anschein eines neuen Leonardo da Vinci gibt. Dabei immer wieder eingeblendet: die Strandbiester. Seltsam muten sie an, die kinetischen Skulpturen, vom Künstler selbst als „Ani-mals“ bezeichnet. Tatsächlich erinnern die Plastikskelette an große, krabbelnde Insekten. Auch weil sie sich so unvermit-telt bewegen. Der Gang einer Spinne fällt einem sofort ein. Die Assoziationen lassen sich beliebig fortsetzen: abgeknickte Hochspannungsmasten, ein laufender Schaufelbagger … Die „kinetischen Tiere“ sind windbetriebene hydraulische Maschi-nen, die meist sehr filigran aus biegsamen gelben Plastikrohren konstruiert sind.

› 31

48 der Spez ial ist

› 32

› 32Urzeitwesen oder Besucher

aus einer fernen Zukunft? Die kinetischen Skulpturen,

wie hier das 3,2 Tonnen schwere Animaris Rhino-

ceros, entwickeln vom Wind getrieben ein bizar-

res Eigenleben.

ständig Bodenkontakt und somit weniger Abrieb haben. Dadurch kommen sie besonders im Sand besser voran. Für die exakte Konstruktion der mechanischen Abläufe sowie der genauen Längenverhältnisse der Glieder stützt sich Jansen auf eine umfassende Computersimulation. Das dazugehörige Programm, das einen virtuellen Evolutionsprozess verschie-dener Konstruktionsansätze simuliert, entwickelte Jansen vor 18 Jahren selbst. Die Strandbiester als Resultat brauchen dank der ausgefeilten Mechanik weder Elektrizität noch eine Computersteuerung zur Fortbewegung. Nur die Kraft des Windes, der ihnen den Weg nach vorn weist. Theo Jansen grinst: „Ich habe das Rad neu erfunden.“ Dabei hat er sein Physikstudium an der Universität von Delft nie beendet. „Es war die Hippiezeit und jeder von mei-nen Freunden machte etwas Kreatives, also klinkte ich mich ein.“ Fortan widmete sich Jansen der Malerei, allerdings mit mäßigem Erfolg. Der Durchbruch als Künstler kam 1980, als er ein leuchtendes Flugobjekt über die Dächer der Stadt Delft steigen ließ. „Das versetzte die ganze Stadt in Schrecken und Aufruhr, und ich wurde mit einem Mal bekannt.“ Schon in den Achtzigern widmete sich der Niederländer hauptsäch-lich Maschinen. 1990 war die Geburtsstunde der Strandbies-

ter. Animaris Vulgaris nannte er sein erstes Baby. Inzwischen arbeitet er an der siebten Generation. Manche sind so groß wie ein Kleinwagen, das größte Tier, das Animaris Exelsus, hingegen misst zehn mal sechs Me- ter. Entsprechend variiert das Ge-wicht. Das Animaris Rhinoceros beispielsweise wiegt 3,2 Tonnen bei einer Höhe von 4,70 Meter und ist ummantelt von einer Art Sandhaut. Es wirkt plumper als seine spindel-dürren Plastikrohrgeschwister.

DIE KUNSTWERKE REAGIEREN AUF WIND UND WASSER Stellt sich die Frage, was den Nieder-länder motiviert? „Ich habe keine bestimmte Botschaft. Ich möchte die Menschen an meinem Traum teilhaben lassen. Heutzutage tritt

49der Spez ial ist

PANORAMA

der Spez ial ist 49

› 33

› 33Entfernt erinnern die Strandbiester an Tiere oder deren Skelette. Mittels einer Art Wasserfühler sind sie sogar in der Lage, auf die Gezeiten zu reagieren.

Religion immer mehr in den Hintergrund. Doch die Fragen, wo wir eigentlich herkommen und was Leben bedeutet – diese Fragen bleiben weiterhin aktuell.“ Grundstoff seiner Lebewe-sen sind die gelben Rohre. Weil er seinen Strandbiestern Leben, wenn auch noch sehr einfaches Leben, und Eigenständigkeit einhaucht, sei das so etwas wie ein Schöpfungsakt. „Das ist meine Lebensaufgabe. Ich will sie perfektionieren“, erläutert Jansen. Der erste Schritt zu dieser Eigenständigkeit ist getan. Inzwischen werden die Strandbiester immer größer und „über-lebensfähiger“. „Sie können zum Beispiel Wasser fühlen.“ Also sind sie sogar in der Lage, sich den Gezeiten am Strand anzu-passen und vor der Flut zu flüchten. Eine Art Wasserfühler – eigentlich ein simpler Schlauch, der sich mit Luft füllt und bei Nässe einen Widerstand „spürt“ – ist mit einem Luftfüh-ler verbunden, der wiederum bei Wasserkontakt oder starkem Wind aktiviert wird. Mit einem Widerhaken können sie sich bei einem aufkommenden Sturm somit selbstständig im Sand ver-ankern. Windstärken bis etwa acht Beaufort können die Strand-biester standhalten. Bereits heute können sie bei Windstille davonlaufen, denn Jansen hat ein Verfahren entwickelt, das die Windenergie in Flaschen speichert. Mittels zusammengesteck-ter Flügel, die sich im Wind auf und ab bewegen, wird Energie erzeugt, die Druckluftpumpen antreiben. Die Druckluft wird in

Flaschen gespeichert, die das Biest mit Kolbenbewegungen schließlich in Gang setzen. Das Prinzip ähnelt dem einer Luftpumpe. „Als Ingenieur interessiert mich natürlich die Weiterentwicklung von Mobilität. Als Künstler will ich die Luft einfangen und ihr eine Form geben. So kann ich versuchen, Gren-zen zu verschieben.“ Jansen ist kein verschrobener Künstler, der sich ins stille Kämmerlein zurückzieht, son-dern eher ein Visionär, der seine Ideen mitteilen will. „Es kommen oft Leute vorbei, die mir helfen und auch mal mit anfassen. Außerdem habe ich einmal im Monat einen Tag der offnen Tür, meistens den ersten Sonntag.“ Er selbst ist auf der ganzen Welt zu Hause, eine Ausstel-lung hier, eine Vorlesung dort … Nur die Biester, die warten zu Hause auf dem Testgelände von Ypenburg.

TERMINE

der Spez ial ist50

termine

Meilensteine

Der Österreicher Alois Senefelder entwickelt die Lithografie, ein Flach-druckverfahren, das den zeitaufwändigen Kupferstich ablöst.

Die US-amerikanische Raumsonde Mariner 4 übermittelt detaillierte Bil-der vom Mars. Sie geben erstmals Aufschluss über Oberflächenbeschaffen-heit und physikalische Eigenschaften der Atmosphäre.

Nach 14 Tagen und 173 Bieterrunden endet die spektakuläre Versteige-rung der deutschen Lizenzen für den neuen UMTS-Mobilfunkstandard mit einem Rekordergebnis von 98,8 Milliarden Mark.

18. Juli 1798

14. Juli 1965

17. August 2000


juni b is august 2008

›06.– 10. Aug.Die Formula Student bietet

die Möglichkeit, umfas-sende Erfahrungen in den

Bereichen Konstruktion, Fertigung und wirtschaft-

liche Aspekte des Automo-bilbaus zu sammeln.

Messen und veranstaltungen

6. BASF-FIRMENCUP RHEIN-NECK ARBereits zum sechsten Mal findet der BASF-Firmencup auf der Automo-bilrennstrecke Hockenheimring statt. Für einen Tag gehört das Motodrom über 15.000 Läufern und Inlineskatern. Das Rahmenprogramm bietet unter anderem die Liveübertragung eines der Fußball-EM-Halbfinalspiele auf Großbildwand. www.firmencup.de

FORMULA STUDENT 2008Der Rennwagen-Konstruktionswettbewerb wird vom VDI ausgerichtet und findet dieses Jahr vom 6. bis 10. August am Hockenheimring statt. Neben 35 Hochschulen aus Deutschland nehmen erneut 29 internationale Teams teil. Auch die Universität Stuttgart als Vorjahressieger ist wieder dabei. www.formulastudent.de

HUSUM WINDENERGYDie HUSUM WindEnergy ist, seit ihrem Start im Jahr 1989, nach Angaben des Veranstalters inzwischen nicht nur zur weltweit größten und bedeutendsten Messeveranstaltung der internationalen Windenergie-branche geworden, sondern ist darüber hinaus der wichtigste Treffpunkt aller Akteure und Entscheidungsträger der Branche. www.husumwind.com

25. Juni 2008

6. – 10. aug. 2008

9. – 13. sept. 2008

›25. Juni Der Firmencup ist die

größte Laufveranstaltung in der Metropolregion

Rhein-Neckar.


REDAKTIONSANSCHRIFT


HERAUSGEBER

Brunel GmbH



REDAKTION


GESTALTUNG




DRUCK


ERSCHEINUNGSWEISE

















EM-Sp ielplan 2008

SPIELORTE



impressum

VIERTELFINALE

25 19.06. (1 A – 2 B) Ba 20:45 :

26 20.06. (1 B – 2 A) Wi 20:45 :

27 21.06. (1 C – 2 D) Ba 20:45 :

28 22.06. (1 D – 2 C) Wi 20:45 :


HALBFINALE




FINALE








6013_06.2008





zur Serienreife




EM-Sp ielplan 2008





SPIELORTE


VORRUNDE














GRUPPE - B







GRUPPE - C







GRUPPE - D



Anna Deichmann

und der Diamant >>


REDAKTIONSANSCHRIFT


HERAUSGEBER

Brunel GmbH



REDAKTION


GESTALTUNG




DRUCK


ERSCHEINUNGSWEISE

















EM-Sp ielplan 2008

SPIELORTE



impressum

VIERTELFINALE

25 19.06. (1 A – 2 B) Ba 20:45 :

26 20.06. (1 B – 2 A) Wi 20:45 :

27 21.06. (1 C – 2 D) Ba 20:45 :

28 22.06. (1 D – 2 C) Wi 20:45 :


HALBFINALE




FINALE








6013_06.2008





zur Serienreife




EM-Sp ielplan 2008





SPIELORTE


VORRUNDE














GRUPPE - B







GRUPPE - C







GRUPPE - D



Anna Deichmann

und der Diamant >>

Documents

Der Spezialist - Ausgabe 11