Glänzende Hülle mit Tiefenoptik: der kleine, aber sympathische Forschungsroboter „Myon“ | Foto: Frackenpohl Poulheim

Und so sieht „Myon“ seiner schicken Hülle entledigt aus: Ganz schön technisch und wenig humanoid | Foto: Humboldt-Universität

1,25 Meter groß und aus Polycarbonat: „Myon“

Beim internationalen Design Festival DMY in Berlin wurde „Myon“ erstmals der Öffentlichkeit präsentiert, ein humanoider Roboter, modular aufgebaut und aus insgesamt sechs autonomen Körperteilen aufgebaut. Damit lassen sich die Bewegungen isoliert für die jeweiligen Extremitäten entwickeln und dann in die Gesamtabläufe integrieren.

Entwickelt wurde „Myon“ im Rahmen des europäischen Forschungsprojektes ALEAR vom Labor für Neurorobotik NLR der Humboldt-Universität Berlin, das Design stammt vom Kölner Büro Frackenpohl Poulheim. Und die Werkstoffe für die Körperschalen liefert Bayer MaterialScience. „Myon“ sollte, auch wenn nur ein Forschungsroboter eine positive Ausstrahlung haben, humanoid in den Bewegungen und der Gestalt, aber dennoch als dienende Maschine erkennbar sein. 1,25 Meter nur ist „Myon“ groß, also in etwa wie ein achtjähriges Kind. Mit dieser Größe sollen Berührungsängste abgebaut und Sympathien erzeugt werden.

Dazu trägt auch der verwendete Hüllenwerkstoff bei, genau genommen ein Komposit aus zwei Polycarbonat-Typen, die mittels Coextrusion sowie nachgeschaltetem Kalander als Verbundplatten produziert werden. Im Falle von „Myon“ sind dies das glasfaserverstärkte, hochsteife und flammgeschützte „Makrolon 9425“ und das glänzend-transparente „Makrolon ET3113“ für die Außenschicht. Die so entstandene Verbundplatte mit optischem Tiefeneffekt wird dann noch tiefgezogen. Die Schalen sind so glatt, glänzend und dennoch robust. Schließlich soll die Hülle auch die wertvolle Robotertechnik vor Beschädigungen schützen.

Links
www.frackenpohl-poulheim.de
www.bayermaterialscience.de
www.neurorobotik.de

Die berührungssensitive, künstliche Haut spürt einen Kontakt sofort und verhindert ungewollte Kollisionen zwischen Mensch und Roboter | Foto: Bernd Liebl / Fraunhofer IFF

Der berührungssensitive Fußbodenbelag registriert jede Bewegung und initiiert bei zu großer Annäherung die Abschaltung des Roboters | Foto: Fraunhofer IFF

Drucksensitive Oberflächen für mehr Sicherheit

Im Jahre 2008 schon hat das Magdeburger Fraunhofer-Institut IFF ein taktiles Sensorsystem für den Assistenzroboter „Lisa“ entwickelt und zum Patent angemeldet. Inzwischen ist das System so weit, dass es sich nicht nur für Robotik-Anwendungen eignet.

Diese künstliche Haut auf der Oberfläche des Roboters besteht aus einem Verbund von leitfähigem Schaumstoff, Textilien und einer intelligenten Auswerteelektronik. Letztere registriert, wo die sensitive Fläche berührt wurde und unterscheidet zwischen sanften oder kräftigen Kontakten. In die Haut implementierte Sensorzellen, deren Form und Größe je nach Einsatzfall variieren kann, detektieren jede Berührung. Je höher die Anzahl der Sensorzellen, desto genauer kann der Kollisionspunkt bestimmt werden. Ein Sensorcontroller verarbeitet die Messwerte und leitet sie an den Roboter, wahlweise auch an einen Rechner, eine Maschine oder eine Produktionsanlage weiter.

Mit der Technologie, die auch neuartige Sensorböden möglich macht, wird zunächst angepeilt, Industrieroboter auch ohne Schutzzäune einzusetzen. Annäherungen von Menschen können dann zuverlässig detektiert und entsprechende Stopp-Befehle an den Roboter gegeben werden. „Mit großflächigen Fußbodensensoren definieren wir Sicherheitszonen, die der Mensch nicht betreten darf“, sagt Markus Fritzsche, Wissenschaftler am IFF. Integrierte Dämpfungselemente schwächen etwaige Kollisionen zusätzlich ab, indem sie Stöße abfedern.

Die taktile Haut funktioniert aber auch als Eingabemedium, um Roboter zu führen. Dabei werde die Berührung in Bewegung umgesetzt. Berührt man den Roboter, versucht er, dem Druck auszuweichen. „Selbst einen 200 Kilo schweren Roboter kann ich auf diese Weise in die gewünschte Richtung schieben«, so Fritzsche.

Die künstliche Haut lässt sich auch an komplexe Geometrien anpassen, darunter gekrümmte oder sehr große Flächen. Weil das System sogar in verschiedenen Varianten mit dezidierten Eigenschaften von wasserdicht bis wasserdampfdurchlässig vorliegt, kann es auch in der Medizintechnik oder der Produktion zum Einsatz kommen. Oder in Pflegeheimen, um gestürzte Patienten sofort zu lokalisieren.

Link
www.iff.fraunhofer.de

Mal Schirm, mal Einkaufsbeutel, Sitzhilfe oder Gehstock: „Proteus“ ist als Alltagshilfe für ältere Menschen im Jahr 2030 gedacht | Rendering: Stefan Hermann

„Proteus“ ist Gehstock, Hocker, Stehtisch, Schirm, Beutel in einem und soll Mobilität und Individualität auch im Alter ermöglichen. Der sehr persönliche Helfer ist gedacht für ältere Menschen des Jahres 2030. Er lässt sich optisch und technisch an die Bedingungen seines Besitzers angepassen. Farbe, Material, Struktur, Größe und Maße des Produktes richten sich nach den Wünschen und Werten der Nutzer.

Durch Tippen des kapazitiven Knopfes reagiert dieser auf die elektrische Leitfähigkeit des Menschen und aktiviert das Gerät. Den Knopf gedrückt haltend, dreht man nach der Aktivierung den unteren Teil der Hülle gegen den oberen zur Wahl des Funktionsmodus. Die verschiedenen Modi werden als Vorschau in Form von Icon-Wölbungen auf der Hüllenoberfläche dargestellt.
Erneutes Tippen auf den Knopf aktiviert und deaktiviert den Modus.

Der Kern von „Proteus“ ist ein Gemisch aus zwei Materialien. Zum einen besteht er aus einem elastischem Trägermaterial, zum anderen aus einem so genannten „shape memory alloy“. In diesen „Gedächtnismaterialien“ sind verschiedene Grundstrukturen, etwa der Gehstockmodus, gespeichert. Führt man diesen Molekülen z.B. biologische Körperenergie zu, richten sie ihre Struktur neu aus, was eine Verformung des elastischen Trägermaterials zur Folge hat. Haben die Moleküle ihre eingespeicherte Position erreicht, erstarrt der Kern in dieser Form

Visualisierung
Animation und Renderings wurden in Autodesk 3D Studio Max 2010 erstellt.

Hochschule
Hochschule für Gestaltung Pforzheim, Fachbereich Industrial Design.
Betreuung: Professor Thomas Gerlach, Professor Ralph Schischke, Professor Holger Lund
www.hs-pforzheim.de

Stefan Hermann studiert zurzeit im 4. Semester Industrial Design an der HfG Pforzheim. Neben dem Design und der Malerei ist er auch im Bereich der „3D-Animation“ tätig, visualisiert Produkte und Ideen für besseres Verständnis in bewegten Bildern. Er arbeitete bereits in einem so genannten Stegreifprojekt der HfG Pforzheim mit designaffairs (Thema: Living Kitchen) und als Nebenprojekt mit E.G.O. GmbH als Interface-Gestalter.

Kontakt
herste03(at)hs-pforzheim.de
www.s-hermann.blogspot.com

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Abbildungen
Stefan Hermann

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Einsteiger: Stefan Hermann

Bringt die Medizin direkt vor Ort: „IntelliCap“-Prototyp von Philips | Abbildung: Philips

Aufbau der „IntelliCap“ mit Medikamentenkammer und Sensorik | Abbildung: Philips

Philips „IntelliCap“ transportiert Wirkstoffe vor Ort

Medizinische Wirkstoffe gelangen traditionell nur über Umwege an den Ort, wo sie ihren heilenden Effekt entfalten sollen. Auf dem Weg dorthin geht ein des Wirkstoffes verloren, was wiederum Nebenwirkungen und eine höhere Dosierung notwendig macht.

Seit einigen Jahren arbeiten daher Medizintechniker an Wirkstofftransportern die sich exakt an ihr Ziel steuern lassen und erst dort ihre Wirkstoffe frei geben. Philips scheint diesem Ziel ein Stück näher gekommen zu sein. „IntelliCap“ nennt sich die Technologie, in dessen Mittelpunkt eine wirkstoffgefüllte Kapsel steht, die wie gewohnt geschluckt wird. „IntelliCap“ nutzt den natürlichen Verdauungsvorgang und entlässt dann im Darm an einem bestimmten Punkt seine Wirkstoff-Fracht. Zugleich ist die Kapsel in der Lage, vor Ort Messungen vorzunehmen, etwa Temperatur- oder Säurewerte und diese dann drahtlos an eine externe Empfangseinheit zu senden.

Philips Research hat einen funktionsfähigen Prototypen erstellt, dessen Funktionalität erprobt wurde und prinzipiell für die Serienproduktion bereit steht.

Link
www.research.philips.com

So sehen sie aus, die flexiblen OLEDs wie sie in der Dresdener Pilotanlage hergestellt werden | Foto: Janek Wieczoreck

Flexible OLEDs durch neues Produktionsverfahren

Die derzeit erhältlichen Organischen Leuchtdioden sind nicht nur ausgesprochen klein, sondern auch starr, weil sie mit Glasschichten gekapselt werden. Die Vision zielt aber auf flexible OLEDs, die sich dreidimensional geformten Substraten anpassen lassen.

Jetzt sind die beiden Fraunhofer-Institute IPMS und FEP in Dresden diesem Ziel ein gutes Stück näher gekommen. Gemeinsam haben die Institute im Rahmen des vom Bund geförderten Forschungsprojektes „Rollex“ ein Verfahren entwickelt und erprobt, das im Vakuum-Rolle-zu-Rolle-Prozess flexible, ausschließlich aus polymeren Materialien aufgebaute OLEDs auswirft.

Weil dieses Verfahren kontinuierlich arbeitet, eignet es sich bestens für die industrielle Massenfertigung mit entsprechender Kostenreduzierung.

Ein wichtiger Punkt in diesen Prozess nimmt die Dünnschichtverkapselung der leuchtenden OLED-Schichten ein, schließlich müssen diese vor Feuchtigkeit und Sauerstoff so gut wie möglich geschützt werden, soll die Lebensdauer stimmen. Die dafür notwendigen Barriereschichten müssen nicht nur großflächig anwendbar sein, sondern auch transparent und dürfen die Farbe des emittierten Lichtes nicht beeinträchtigen. In der Pilotanlage gelang es den Institutsforschern erstmals, die OLED-Materialien auf eine preiswerte Aluminiumfolie aufzubringen und diese mit dem vom FEP patentierten System zu verkapseln.

Das entwickelte Verfahren kann auch für die Produktion organischer Solarzellen oder Speichersysteme verwendet werden. Daher sollen die Arbeiten von den beiden Instituten nun in einem größeren Konsortium fortgesetzt werden.

Link
www.fep.fraunhofer.de
www.ipms.fraunhofer.de

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Leuchtende Flächen

Die Röhre bleibt, aber sonst ist alles anders: Das Konzeptflugzeug von Airbus. Statt unter den Flächen sind die Triebwerke halbintegriert am Rumpf platziert | Abbildung: Airbus

Die Seitenansicht zeigt die markanten Unterschiede der Konstruktion: Hohe Flügelstreckung, Triebwerke am Rumpf und ein U-förmiges Leitwerk | Abbildung: Airbus

Teilintegrierte Antriebe und holografische Wände

Schon immer machten sich Flugzeughersteller Gedanken, wie das Fliegen der Zukunft aussehen könnte. Sicher ist, dass das bisher praktizierte Optimieren einzelner Aspekte kaum noch Potenzial bietet und neue Konzepte für Antriebe, Konfiguration und Aerodynamik gefunden werden müssen.

Eine aktuelle Studie, die Airbus im Rahmen der internationalen Flugshow im britischen Farnborough vorgestellt hat, zeigt einen neuen Ansatz. Das Konzeptflugzeug nutzt zwar noch immer das Röhre-Tragflächen-Prinzip, doch zeigt es entscheidende Neuerungen. So sind die Tragflächen nicht nur ausgesprochen schlank, sondern auch frei von Triebwerksgondeln. Das Prinzip der semi-integrierten Turbinen verspricht eine aerodynamische Verbesserung – der Lufteinlass befindet sich unter den Tragflächen, die Triebwerke seitlich des hinteren Rumpfes und der Abgasstrom tritt über dem Leitwerk nach hinten aus. Das Leitwerk selbst setzt ebenfalls seitlich am Rumpf an und ist U-förmig ausgebildet, formal erinnern die Seitenstabilisatoren an überdimensionierte Winglets, wie sie an den Tragflächenspitzen anschließen.

Die Triebwerksanordnung ist nicht grundlegend neu, schon der erste Passagierjet, die britische De Havilland DH 106 „Comet“ (Erstflug 1949), verfügte über vier Turbinen in den Flächenwurzeln und eine saubere Aerodynamik.

In der Kabine wartet Airbus mit ganz neuen, tatsächlich futuristischen Ideen auf. So sollen holografische Projektionen verschiedenste virtuelle Oberflächen generieren und den Passagieren ganz individuelle Umgebungen bieten. Eine weitere visionäre Idee: Die Außenwände lassen sich für 360-Grad-Panoramablicke per Knopfdruck partiell auf transparent schalten.
Die Studie ist ins Jahr 2050 gedacht, könnte aber, so Airbus, bereits 2030 realisierbar sein, wenn die technologische Entwicklung im momentanen Tempo weiterschreitet.

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www.airbus.com

Seine extrem langgezogene Spitze ist nicht nur der Aerodynamik geschuldet, sondern soll auch zur neuen Designikone werden. Noch aber ist „Mercury“ nur eine Studie | Abbildung: Priestmangoode

Früher, da war alles besser. Da baute man in Großbritannien die Concorde, die Spitfire, die Comet, das Hovercraft, den Rolls Royce und Beckham spielte auch tatsächlich Fußball. All dies ist Vergangenheit, den Briten fehle heute, so das Londoner Büro Priestmangoode, ein Hightech-Symbol, mit dem sich die Nation identifizieren könne. Und machte sich an die Arbeit.

Das Ergebnis ist eine Studie für einen 360km/h schnellen, ausgesprochen stylischen und 400 Meter langen Zug, „Mercury“ genannt. Wobei nicht klar ist, ob Freddy oder das Element Quecksilber als Namenspate dient. Was aber eigentlich auch egal ist, denn der Zug soll ja für sich selbst sprechen.
Und das macht er dann auch mit einem Bug, der noch exaltierter als der des französischen AGV ist: langgezogen, schlank mit einer flachen Glaskuppel obendrauf. Hinter der Spitze dann folgt ein zunächst merkwürdig anmutender Höhensprung, der jedoch aus dem zweistockigen Konzept des Zuges resultiert.

Das Interior soll, so Priestmangoode, die Bahnreise „revolutionieren“ und basiert auf einem flexiblen, offenen Grundrisskonzept, das sowohl Privatheit wie Öffentlichkeit, Entspannung wie Aktionsbereiche verbindet. Die erste Klasse soll ausgesprochen luxuriös mit Lounge und Bar ausgestattet sein, um Flugreisende wieder auf die Schiene zurückzubringen, was nebenbei auch noch nachhaltiger ist.

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www.priestmangoode.com

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Priestmangoode

Noch existiert „Mute“ lediglich digital, aber so könnte das Elektrofahrzeug der TU München aussehen | Abbildung: TU München

Noch ist „Mute“ nur ein Konzept, 2011 soll das Elektroauto fahren

Im Wissenschaftszentrum Elektromobilität (WZE) haben sich 20 Lehrstühle der TU München zusammengeschlossen, um in den kommenden 12 Monaten das Projekt „Mute“ in einen serienreifen Prototypen zu überführen. „Mute“ soll auf der IAA 2011 erstmals vorgestellt werden, Industriepartner sollen es dann marktfähig weiterentwickeln.

„Mute“ entspricht einem Elektrofahrzeug der Zulassungsklasse L7E und ist als Stadtfahrzeug mit einem maximalen Leergewicht von 400 kg und einer maximalen Antriebsleistung von 15 KW konzipiert. Als Energiespeicher sind Lithium-Ionen-Akkus vorgesehen, Zink-Luft-Batterien werden als mögliche Variante auch bedacht. Durch Leichtbau, Minimierung des Rollwiderstandes und optimierter Aerodynamik soll das Fahrzeug so effizient werden, dass die Antriebseinheit inklusive Akkus klein und damit auch kostengünstig bleiben. Dennoch gehen die Entwickler von Tempo 120 als Höchstgeschwindigkeit aus.

Betrieben mit Strom aus dem heutigen deutschen Stromnetz, entspricht sein Kohlendioxid-Ausstoß 42g/km. Im Rahmen des Projekts werden aber auch Szenarien entwickelt, wie das Fahrzeug zu 100 Prozent mit regenerativ erzeugtem Strom betrieben werden kann.

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www.mute-automobile.de

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TU München

Windkanalmodell des Kipprotor-Flugzeuges im Rotorversuchsstand | Foto: DLR

Die BA 609 verfügt über einen ausgesprochen schlanken Rumpf, während die Motorgondeln an den Tragflächen gewöhnungsbedürftig sind | Foto: Bell-Agusta

Das DLR untersucht die technischen Rahmenbedingungen für ein Tiltrotor-Aircraft

Ein Kipprotor-Flugzeug ist eine Mischung aus Helikopter und konventionellen Starrflügel-Flugzeug – und vereint die positiven Eigenschaften beider Systeme. Das bedeutet: Senkrechtes Starten und Landen bei komfortablem wie schnellem Horizontalflug. Während die Höchstgeschwindigkeit eines Hubschraubers rein physikalisch auf etwa 300 km/h begrenzt ist, könnte das Kipprotor-Projekt des DLR dereinst mit Tempo 650 unterwegs sein. Allerdings wohl erst am Ende dieses Jahrzehntes.

Bis der erste Versuchsflieger in die Luft gehen kann, stehen noch komplexe Voruntersuchungen an, die das aerodynamische Verhalten ergründen sollen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Übergang zwischen Vertikal- und Horizontalflug, bei dem die mit großen Propellern versehenen Antriebe geschwenkt werden. Derzeit beginnen Windkanalmessungen, mit denen auch das Flatterverhalten der Propellergondeln geprüft werden soll. Dieses Whirl-Flattern ist als kritisches Verhalten von Tiltrotoren bekannt.

All dies läuft im Rahmen des EU-Projektes „Nicetrip“, das auf ein neuartiges Kurzstrecken-Flugzeug hinausläuft, das auch von Punkt-Landeplätzen starten kann – mit einem Abfluggewicht von rund zehn Tonnen und Platz für 22 Passagiere.

Kipprotor-Fluggeräte sind prinzipiell nicht neu – schon lange arbeiten Entwickler an diesen hybriden Fliegern. Eines der ersten Projekte war die XV-3 von Bell, das im August 1955 erstmals abhob. Weitere Experimentalflugzeuge folgten, darunter die von 1966 bis 1984 erprobte Bell X-22 mit vier schwenkbaren Mantelpropellern an kurzen Tragflächen. Beide Modelle gelten als Vorläufer der V-22 „Osprey“, dem ersten Serien-Kipprotor-Flugzeug, das aber rein militärisch konzipiert ist und zahlreiche Rückschläge einstecken musste, bis 2006 die ersten Flugzeuge zu den US-Marines kamen.
Das erste zivile Kipprotor-Modell kommt aus dem Hause Bell-Agusta, nennt sich BA 609, flog erstmals 2003 und bietet Platz für sechs bis neun Passagiere. Momentan befindet sich der Flieger im Zulassungsverfahren, Serienstart soll 2011 sein.
Während die „Osprey“ ein eher plumpes Fluggerät mit geräumigem Rumpf darstellt, ist die BA 609 ausgesprochen schlank und soll eine Reisefluggeschwindigkeit von 506 km/h bieten. Beiden Typen sind jedoch die großen Motorgondeln an den Enden der Tragflächen gemein, die das Erscheinungsbild gewöhnungsbedürftig machen.

Links
www.dlr.de
www.bellaugusta.com
www.boeing.com

Fotos
Bell-Agusta, Boeing, DLR

Aufbau eines selbstreinigenden Autolackes, im Klarlack enthaltene Pigmente reflektieren UB- und IR-Strahlung und bauen Schmutzpartikel darüber ab | Abbildung: Fraunhofer IPA

Saubere Flächen durch UV- und IR-reflektierende Lacke

Im Rahmen einer vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) arbeitet das Fraunhofer IPA an neuen, selbstreinigenden Beschichtungssystemen – nicht nur für die Fahrzeuglackierung.

Bisher etablierte Selbstreinigungskonzepte sind in ihrer Anwendbarkeit begrenzt und gegenüber mechanischen und chemischen Einflüssen sensibel. Das neue Konzept beruht auf dem Prinzip der UV- und/oder Infrarotlicht-Reflexion. In die Beschichtungsmatrix (zum Beispiel Klarlack) eingearbeitete, reflektierende Additive reflektieren die Sonneneinstrahlung auf die Unterseite von Schmutzpartikeln auf der Beschichtungsoberfläche. Während die kurzwelligen Lichtanteile radikalische Bindungsspaltungen in den organischen Bestandteilen der Schmutzpartikel hervorrufen und sie damit zersetzen, wird der Abbau des Schmutz-Beschichtungs-Haftverbunds durch reflektierte Infrarotstrahlung beschleunigt. Die Folge: Schmutzpartikel lösen sich von der Beschichtung ab.

Dass dieses Konzepts funktioniert, zeigen Tests mit einem 2K-Polyurethan-Klarlack, in den unterschiedlichen Mengen an Aluminiumpigmenten (Flakes) eingearbeitet wurden. In etwa einem Jahr kann eine abschließende Beurteilung erfolgen, wann die neue Technologie einsetzbar sein wird.

Link
www.ipa.fraunhofer.de