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18 Innovationen, die die Welt bewegen

3 D-Druck bis Vernetztes Zuhause 18 Innovationen, die die Welt bewegen

Bald wird im Alltag (fast) alles möglich sein: Die Länge der Tiefschlafphase lässt sich per Armband messen, die Raumtemperatur per Smartphone steuern. Sogar künstlich gezüchtetes Fleisch soll bald in die Supermärkte kommen – und der 3-D-Druck könnte das Lernen vereinfachen.

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Synthetisches Fleisch

Quelle: Foto: iStockphoto.com/Anyaivanova

Solarzellen gibt es schon seit den 1950er-Jahren. Doch die 8 Technologie wird ständig weiterentwickelt. In den Nieder- landen können Radfahrer auf einem Weg aus Solarzellen fahren. Das 70 Meter lange Teststück hat in den ersten Mo- naten so viel Energie erzeugt, wie zwei Haushalte verbrau- chen. Würde man also das deutsche Radwegenetz komplett in dieser Weise mit Zellen ausstatten, könnte man gut eine Million Haushalte mit Strom versorgen. Das chinesische Unternehmen Hanergy will hingegen ein Elektroauto mit Solarmodulen versehen, das dann nach vier Stunden Parkzeit in der Sonne Energie für 100 Kilometer Strecke haben soll.. Automatisierungen beim Autofahren sind längst Realität: Neu- wagen halten die Spur, erledigen das Stop-and-go bis 30 Stundenkilometer allein und straffen Gurte, bevor der Hintermann auffährt. „Das vernetzte, automatisierte Fahren bringt mehr Sicherheit im Straßenverkehr und macht Mobilität effizienter“, sagt Matthias Wissmann, Präsident des Verbandes der Automo- bilindustrie. Allein die deutsche Industrie wird in den nächsten vier Jahren 12 Milliarden Euro in diesen Bereich investieren. Die nächste Stufe ist das selbstfahrende, hochautomatisierte Auto, in das man nur noch einsteigen und am Ziel aussteigen muss. Bis etwa 2030 könnte das Realität werden, sagen Experten. Quereinsteiger Google will sogar noch deutlich schneller sein.

1 - Die intelligente Fabrik

Die Fabrik der Zukunft wird komplett vernetzt sein. Schon heute gibt es Arbeitsprozesse, in denen Tausende Sensoren Temperatur, Luftqualität und andere Parameter messen, die von Computern gesammelt und aus- gewertet werden – Big Data nennen Fachleute das. Diese Vernetzung soll helfen, die Produktion sparsam und störungsfrei zu gestalten. Besonders wichtig für die Industrie ist die vorausschauende Wartung. Die intelligente Fabrik erkennt Szenarien (etwa erhöhte Außentemperatur), bei denen Qualitätseinbußen oder Maschinenschäden wahrscheinlicher sind – und kann reagieren. Sie ist ein Teil des Internets, in dem alle erdenklichen Ge- genstände miteinander kommunizieren können. Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) zum Beispiel hat ein Indoor-Navi für Gabel- stapler entwickelt. Der Prototyp in der Versuchshalle funktioniert.

2 - Fleißige Bienen

Wer heute über Drohnen spricht, meint in der Regel nicht die männlichen Arbeitsbienen. Drohnen stehen heute für Flug- geräte, die ganze Wirtschaftsbereiche revolutionieren könnten. Internetkonzerne wie Google wollen mit Drohnen das schnelle Internet über die ganze Welt verteilen. Die Deutsche-Post-Tochter DHL setzte in einem weltweit einmaligen Versuch über Monate Paketdrohnen für den Flug auf die Insel Juist ein. Aber auch in klassischen Industriebereichen kommt die Drohne zum Einsatz. Nur zwei Beispiele: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt setzt bei der Inspektion von Solaranlagen die Geräte genauso ein wie der Gasnetzbetreiber Thyssengas bei der Untersuchung von Gashochdruckleitungen.

3 Die neuen Roboter

Roboter waren in der Produktion lange vom Menschen ge- trennt, weil die Sensorik der Maschinen noch nicht ausgereift und deshalb potenziell gefährlich war. Auch musste jeder Arbeitsschritt programmiert werden. In der Zukunft werden Ro- boter und Menschen Hand in Hand arbeiten, sagt Dieter Westerkamp vom Verein Deutscher Ingenieure. Der Mensch zeigt, der Roboter lernt – und übernimmt dann die Arbeit. In der Entwicklung sind beispielsweise auch sogenannte Exoskelette, die die Muskelkraft der Arbeiter unterstützen.

4 - Das Auto fährt von selbst

Automatisierungen beim Autofahren sind längst Realität: Neu- wagen halten die Spur, erledigen das Stop-and-go bis 30 Stun- denkilometer allein und straffen Gurte, bevor der Hintermann auffährt. „Das vernetzte, automatisierte Fahren bringt mehr Sicherheit im Straßenverkehr und macht Mobilität effizienter“, sagt Matthias Wissmann, Präsident des Verbandes der Automo- bilindustrie. Allein die deutsche Industrie wird in den nächsten vier Jahren 12 Milliarden Euro in diesen Bereich investieren. Die nächste Stufe ist das selbstfahrende, hochautomatisierte Auto, in das man nur noch einsteigen und am Ziel aussteigen muss. Bis etwa 2030 könnte das Realität werden, sagen Experten. Quereinsteiger Google will sogar noch deutlich schneller sein.

5 - Der Riesenmarkt der E-Mobilität

Leise surrende Autos, aufgeladen mit Strom aus erneuerbaren Energien. Längst zu haben in Deutschland, wenn auch bislang eher eine Technikschau der Hersteller und ein Drittwagen für Besserverdienende. Die Bundesregierung rechnet weiter mit einer Million Elektroautos, die 2020 in Deutschland fahren werden. Im April dieses Jahres wurden nach Angaben des CAR-Instituts der Uni Duisburg 684 reine Elektroautos neu zugelas- sen, der Marktanteil liegt bei etwa 0,6 Prozent. Experten wie CAR-Chef Ferdinand Dudenhöffer weisen darauf hin, dass für die fortschrittliche Technologie Kaufanreize geschaffen werden müssen. Schließlich sei die E-Mobilität ein Riesenmarkt.

6 - Datenspeicherung bei Autos

Moderne Autos werden von einer Vielzahl von Sensoren überwacht, die technische Details, aber auch das Fahrverhalten überwachen können. Ab dem 31. März 2018 müssen alle Neuwagen in der EU mit dem eCall-System ausgestattet sein. Bei einem Unfall ruft das Auto selbstständig den Notruf und übermittelt Daten, etwa über den Standort. Diese Ortung soll erst nach dem Unfall geschehen. Erhobene Daten könnten, ähnlich der Blackbox eines Flugzeugs, der Unfallaufklärung dienen. Kritiker wie die Verbraucherzentralen fürchten massive Datenschutzprobleme und fordern eine offene Schnittstelle, damit Autofahrer selbst entscheiden können, an wen sie Daten übermitteln wollen.

7 - Immer neue Solarzellentechnik

Solarzellen gibt es schon seit den 1950er-Jahren. Doch die Technologie wird ständig weiterentwickelt. In den Nieder- landen können Radfahrer auf einem Weg aus Solarzellen fahren. Das 70 Meter lange Teststück hat in den ersten Mo- naten so viel Energie erzeugt, wie zwei Haushalte verbrau- chen. Würde man also das deutsche Radwegenetz komplett in dieser Weise mit Zellen ausstatten, könnte man gut eine Million Haushalte mit Strom versorgen. Das chinesische Unternehmen Hanergy will hingegen ein Elektroauto mit Solarmodulen versehen, das dann nach vier Stunden Parkzeit in der Sonne Energie für 100 Kilometer Strecke haben soll.

8  - Nachwachsende Rohstoffe

Die Menschheit griff, vereinfacht gesagt, zur Steinkohle, weil der Wald langsam knapp wurde. Kohle sollte Brückentechnologie sein, bis der Wald nachhaltig bewirtschaftet werden konnte. Heute ist Holz einer der wichtigsten nachwachsen- den Rohstoffe. Aber auch andere Materialien halten immer mehr Einzug in den Alltag, Gräser als Dämmmaterial, Stroh als Baustoff, Biomasse als Energieer- zeugung. Ebenfalls ein wichtiges Thema ist die Nutzung der sogenannten Restströme aus Land-, Forst- und Ernährungswirtschaft. Hier liegt die Innovation also in der verbesserten Ausnutzung vorhandener Stoffe. Denn auch die nachwachsenden Rohstoffe wachsen nicht nach Belieben.

9 - Große und kleine Windräder

Bei der Windenergienutzung wird momentan an vielen Innovationen gearbeitet. Beson- ders die Generatoren sollen leistungsstärker werden und Energie künftig im Windrad selbst gespeichert werden. In Japan werden Offshore-Parks entwickelt, die über dem Wasser Windkraft nutzen und im Wasser Strömungsenergie erzeugen. Auf Schiffen plat- ziert könnten die Flettner-Rotoren Energie gewinnen. Erste Frachtschiffe sind schon mit riesigen Segeln versehen, die den Kraftstoffverbrauch senken. Wichtigstes aktuell – ne- ben der Netzanbindung – sind die immer größeren, leistungsstärkeren Windräder vor den Küsten. Es wird aber auch an Nano-Windrädern von nur einem Millimeter Größe ge- arbeitet. Diese könnte man an Kleidung anbringen, um etwa Mobiltelefone aufzuladen.

10 Intelligente Prothesen

Moderne Prothesen sind mit dem Nervensystem des Menschen verbun- den. Die Wissenschaftler des Instituts für Regeltechnik der Uni Hannover forschen an den Grundlagen, um Prothesen feinfühliger und intelligenter zu machen. Das Ziel: Macht die Prothese eine Tätigkeit, die sie nicht kennt, sucht sie sich über das Internet ähnliche Muster und erlernt diese. Prothesenträger weltweit könnten so von ihren Erfahrungen untereinander profitieren. Forscher der Nationalen Universität Seoul haben kürzlich eine künstliche Haut entwickelt, mit der auch künstliche Gliedmaßen Eindrücke wie Kälte oder Nässe an den Träger übermitteln können. Bei künstlichen Händen erhöht sich im Wortsinne das Fingerspitzengefühl.

11 - Mittel gegen multiresistente Keime

In Deutschland sterben pro Jahr etwa 15 000 Menschen an sogenannten nosokomialen Infektionen, landläufig als Krankenhauskeime bekannt. Be- sonders gefährlich sind die multiresistenten Erreger, die nicht mit Antibiotika be- handelt werden können. Wissenschaftler vom Deutschen Zentrum für Infektionsforschung am Universitäts- klinikum Bonn haben nun ein Mittel entdeckt, in das die Medizin große Hoffnungen steckt. Das Antibiotikum Teixobactin wirke bei Mäusen gegen den besonders gefährlichen MRSA-Keim, heißt es im Fachblatt „Na- ture“. Durch seine besondere Struktur könnte er über Jahrzehnte wirken, ohne dass die Keime Resistenzen entwickeln. Eine Markteinführung würde auch im besten Fall mindestens noch fünf Jahre dauern.

12 Haarausfall bei Chemotherapie

Manchmal sind es die scheinbar einfachen Lösungen, die große Effekte erzielen. An der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) wurde eine neue Methode gegen Haarausfall während der Chemotherapie erprobt. 19 Brustkrebs-Patientinnen haben während der Infusion das System mit Kühlkappen aus Silikon getragen. Die Kopf- haut wird so auf drei bis fünf Grad Celsius heruntergekühlt. Die Blutgefäße ver- engen sich, die Haarwurzeln werden dadurch geschont. Die Klinik zeigte sich „verblüfft“ von den Ergebnissen. Diese Methode wirkt aber nicht bei jedem Patienten gleich und eignet sich auch nicht für jede Tumorart. Wäh- rend Krankenkassen für Perücken während der Chemotherapie aufkom- men, zahlen sie die Kältebehandlung (85 Euro pro Sitzung) bislang nicht. Kühlhaube gegen

13 - Der Helfer des Chirurgen

Die computerassistierte Chirurgie wird immer wichtiger. Denn die Abläufe vor, während und nach einer Operation werden stetig intensiver von Computern bestimmt. Schon in den 1980er-Jahren wurden Stabilisatoren bei Gehirn-OPs eingesetzt, die die natürliche Unruhe des Chirurgen ausgli- chen und so genauere und schonendere Eingriffe ermöglich- ten. Die größte Innovation und damit Hilfe für Chirurgen ist die Visualisierung und Simulation des individuellen Zustan- des, sagt Prof. Peter M. Vogt, Präsident der Deutschen Ge- sellschaft für Chirurgie. Schon bald könnte die Verbindung von Simulationsdaten mit chirurgischen mechanischen As- sistenzsystemen dem Chirurgen helfen, glaubt Vogt.

14 - Vermessung des Ich

Selbstoptimierung ist ein Riesentrend. Gelaufene Kilometer, Blutdruck, Puls, verbrauchte Kalorien, gegangene Schritte, Tiefschlafphasen – all das lässt sich heute über am Körper getragene sogenannte Wearables messen und mit anderen über das Internet teilen. Krankenkassen bieten heute schon Bonusprogramme für gesunde Lebensweise an, etwa Barmer GEK mit ihrer „FIT2GO“-App. Kritiker wie der Journalist Sascha Lobo haben nicht nur Bedenken wegen des Datenschutzes sondern vermuten auch, dass die Beiträge für viele Versicherte steigen könnten, die keine Fitnessanstrengungen leisten und nachweisen können – oder wollen.

15 - 3-D-Druck

Die Nahrung der Zukunft könnte aus 3-D-Druckern kommen, Hautzellen, ja, ganze Organe. In der Industrie spricht man von additiver Fertigung, der Druck von Teilen gehört da längst zum Alltag. Teilchen für Teilchen entsteht im Drucker das, was vorher als 3-D-Modell entworfen wurde. Die Technik wird immer größere Bereiche von Arbeit und Privatleben einnehmen. Dean Ciric will darauf reagieren. Der 28-jährige Braunschweiger entwickelt mit seinem Unternehmen Fabmaker Lernkonzepte für Schulen und Hochschulen – mit dem 3-D-Drucker. Schüler können sich dann selbst Lehrmodelle ausdrucken und eigene Ideen im Team umsetzen. Das Beste: Künstler und Techniker lernen gemeinsam. „Lernen soll Spaß machen“, sagt Ciric, der die Drucker zusammen mit einem Lernkonzept anbieten will. So werden die Schüler auf den Arbeitsmarkt von morgen vorbereitet. Anfang 2016 soll sein 3-D-Drucker „E1“ auf den Markt kommen.

16 - Sag dem Gerät, was du willst

Spracherkennung wird immer genauer, und findet immer neue Anwendungsbereiche. Bevor Kinder schreiben können, lassen sie sich per Suchmaschine und Sprachsteuerung zeigen, was sie wollen („Ich will Einhorn“ klappt etwa gut). Über das System Amazon Echo (noch nicht auf dem deutschen Markt verfügbar) kann man beim Gang durch die Küche fehlende Lebensmittel in den Raum sprechen – und sie zeitgleich bestellen. Die Microsoft-Tochter Skype wird bald eine Echtzeitübersetzung anbieten, eine Vorabversion gibt es bereits. Auch PCs, Smartphones oder das Navigationssystem im Auto lassen sich längst per Sprache steuern.

17 - Synthetisches Fleisch

Künstlich hergestelltes Fleisch galt lange als eine Art Frankenstein-Geschichte. Doch das sogenannte In-vitro-Fleisch könnte bald neben klassischem Rindfleisch in Kühltheken liegen. Der Wissenschaftler Mark Post von der Universität Maastricht hat jetzt 250 Gramm synthetisches Rinderhack für gut 50 Euro Produktionskosten herstellen können. Vor zwei Jahren benötigte er dafür noch mehr als 65000 Euro. Künstliches Fleisch könnte also bald als bezahlbare Variante den Lebensmittelmarkt ergänzen, die nicht nur Ressourcen schont (ein Viertel der Landmasse der Erde wird zur Tiermast und Futterherstellung verwendet), sondern auch einen Teil der Massentierhaltung unnötig machen könnte.

18 - Das vernetzte Zuhause

Im Smart Home sollen Lebensqualität, Sicherheit und Effizienz durch Technik und Vernetzung erhöht werden. Ein berühmtes Beispiel ist die Milchtüte, die dem Kühlschrank meldet, dass sie bald leer ist. Heutige Anwendungen sind ausgeklügelter. Heizungen können den Gewohnheiten angepasst oder per App schon vom Heimweg aus angestellt werden, Fenster lüften selbstständig, wenn etwa eine zu hohe Konzentration von Schadstoffen gemessen wird. Die Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Deloitte erwartet spätestens 2020 mehr als eine Millionen Smart Homes in Deutschland. Kritiker bemängeln die Anfälligkeit gegenüber Hackern, die sich so womöglich Zutritt zum Haus verschaffen können.

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