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Ausgabe 08/2016

Ausgabe 08/2016
Autor:

Kosta Schinarakis,
Laura Kaiser

Quelle:

KIT - Presse

Datum: 24.08.2016
KIT-Kompakt 08/16 - Augmented Reality, Industrie 4.0,TEDxKIT, Magnetresonanztomographie, Implantate, Hochtemperatur-Werkstoffe
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KIT-Kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 08/2016)

Sehr geehrte Journalistin, sehr geehrter Journalist,
 
heute erhalten Sie die aktuelle Ausgabe der monatlichen Pressenachrichten aus dem Karlsruher Institut für Technologie. Wir wollen Sie in kompakter Form über spannende Forschungsthemen informieren und würden uns freuen, wenn passende Nachrichten für Ihre redaktionelle Berichterstattung dabei sind. Gerne vermitteln wir Ihnen bei Bedarf weitere Informationen und Ansprechpartner. Um Beleg Ihrer Berichterstattung wird gebeten.

Freundliche Grüße
Ihre KIT-Pressestelle
 
Werkstoffe: Oberflächenstrukturen für hohe Temperaturen

Videos: TEDxKIT – Decisions and Future

Medizintechnik 1: Nanodiamanten schärfen Blick in den Körper

Augmented Reality: KIT erforscht neue Lichtmarker-Technologie

Medizintechnik 2: Kleber für Knochen und Metall

Logistik: Sensoren steigern Einsatzzeit von Staplern
 
Experte des Monats
Gisela Lanza: Produktionstechnik

Gründer des Monats
OPVengineering: Regelungs- und Mechanikkomponenten

Tipps und Termine

OP-Navi, Innovation, Boden, Regionalklima, Industrie 4.0, Biomaterialien

 

Werkstoffe: Oberflächenstrukturen für hohe Temperaturen

Das Rasterelektronenmikroskop zeigt die geriffelte Struktur der Oberflächenbeschichtung aus Silizium-Oxycarbid und die abstehenden Fasern, die sich bei Temperaturänderungen heben und senken können.
Durch die Mikrostruktur seiner Haut verringert der Hai seinen Strömungswiderstand. Solche energiesparenden Strukturen könnten auch in Wärmetauschern, Einspritzpumpen, Zündkerzen oder Wärmeschutzschichten sinnvoll eingesetzt werden. Doch Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius bei vielen technischen Prozessen haben bislang den Einsatz von mikrostrukturierten Oberflächenbeschichtungen verhindert. Im Fachjournal Advanced Engineering Materials zeigen Forscher des KIT nun, dass Silizium-Oxycarbid-Schichten temperaturbeständige Mikrostrukturen auf Oberflächen bilden können.

„Besonders interessant macht die Strukturen, dass sie je nach Herstellungsprozess andere Eigenschaften aufweisen, etwa wasserabstoßend oder -anziehend sein können“, unterstreicht Boris Reznik vom KIT. Ausgangsmaterialien sind spezielle Polymere, die im Ofen bei bis zu 1000 Grad Celsius kontrolliert zu Silizium-Oxycarbid (SiOC) übergehen. Während das meiste Material sich als Flocken vom Brenntiegel ablöst, bleiben mikrometerdicke, weiträumige Fischgrätmuster auf der Oberfläche zurück, deren genaue Struktur vom Heizprozess abhing. Unter dem Mikroskop erkannte man auf den „Gräten“ weitere Strukturen von feinen Fasern, dich sich unter Wärme weiter vom Untergrund abhoben und nach Abkühlung anlegten. „Dieses adaptive Verhalten der Beschichtung ist ein vielversprechender Effekt für zukünftige Anwendungen, etwa in der Sensorik, gerade wegen der einfachen und günstigen Herstellung“, so Reznik.

Zur Veröffentlichung bei AEM:
onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.201500364/abstract

Bildunterschrift: Im Rasterelektronenmikroskop erkennt man die geriffelte Struktur der Oberflächenbeschichtung aus Silizium-Oxycarbid und die weißen, abstehenden Fasern, die sich bei Temperaturänderungen heben und senken können. (Bild: KIT)


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Videos: TEDxKIT – Decisions and Future

Entscheidungen und Zukunft – Decisions and Future. Unter diesem Motto stand die internationale Veranstaltungsreihe TEDx am KIT. Wer nicht vor Ort sein konnte, hat nun die Möglichkeit die Videos der Vorträge online auf dem Videoportal Youtube zu sehen.

Wir alle müssen Entscheidung treffen – jeden Tag. Manche nur für den Moment, andere für die Zukunft. Wie machen wir das? Jede und jeder hat eigene und vielfältige Wege dafür. Bei TEDxKIT 2016 sprachen Menschen mit unterschiedlichen Hintergründen über kreative, innovative, mutige, entschlossene Entscheidungen. Zu den Rednern bei TEDxKIT gehört zum Beispiel der Teilchenphysiker Michael Feindt, der sich mit Verfahren zu algorithmenbasierter Entscheidungsfindung sehr erfolgreich selbstständig gemacht hat. Ob Regierungen die richtigen Entscheidungen nach Naturkatastrophen treffen, um der Bevölkerung geeignete Schutzeinrichtungen anzubieten, damit beschäftigt sich Bijan Khazai, Mitarbeiter des Center for Disaster Management and Risk Reduction Technology am KIT. Weitere Redner bei TEDxKIT: Rafaela Hillerbrand (Uncertain Predictions for an Uncertain World), Anthea Müller und Theresa Himmelsbach (Selbständigkeit fördert Verantwortung, Engineers Without Borders EWB), Andreas Ch. Braun (Trust and Future in an Increasingly Complex World), Nils Menrad (Jedem Anfang wohnt ein Zauber inne, Dokumentarfestival Karlsruhe), Christof Weinhardt und Margeret Hall (Do We Choose What We Desire?)

TED begann 1984 in den USA als Konferenz, bei der Ideen aus Technologie, Entertainment und Design zusammenkommen sollten. Die inspirierendsten Vorträge werden in mehr als 40 Sprachen übersetzt und sind über YouTube weltweit zugänglich. 2009 öffnete sich die TED-Konferenz und ermöglichte unabhängigen Organisatoren, eigene Konferenzen unter dem Namen TEDx zu veranstalten.

Die Playlist der TEDxKIT-Videos:
youtube.com/watch?v=h7qKzqQnjXw&list=PLsRNoUx8w3rN1TVIB4NS8O0I7FDn3hOK9


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Medizintechnik 1: Nanodiamanten schärfen Blick in den Körper

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht es weiche Gewebearten im Körper sichtbar zu machen, gegeneinander abzugrenzen und so sogar Entzündungen oder Tumorgewebe zu lokalisieren. Allerdings lassen sich mit den derzeitigen MRT-Markern nur wenige Minuten lang Stoffwechselprozesse im Rahmen einer Krebstherapie verfolgen. Das Projekt HYPERDIAMOND möchte die Hyperpolarisation von Nanodiamanten erforschen und diese nutzen, um stärkere MRT-Signale aus bestimmten Stoffwechselprozessen zu gewinnen. Das Projekt wird von der EU mit rund 5 Millionen Euro für 4 Jahre gefördert.

„Ein wichtiger Schritt ist es zunächst die spektralen Eigenschaften der Nanodiamanten genau zu verstehen“, erklärt Pavleta Tzvetkova vom Institut für Biologische Grenzflächen des KIT. Dafür untersucht sie Nanodiamanten mit unterschiedlichen Kristallfehlstellen. Diese werden hyperpolarisiert und anschließend deren kernmagnetische Resonanzfrequenz und Relaxationszeit verglichen.  In hyperpolarisierten Proben haben sich die Spins der Atomkerne alle gleich ausgerichtet, wodurch im MRT ein verstärktes Signal entsteht. Die technische Herausforderung ist es die Hyperpolarisation der MRT-Marker schnell und verlässlich herzustellen, sowie für die Dauer der Untersuchung aufrecht zu erhalten. Koordinator von HYPERDIAMOND ist die Universität Ulm.

Weitere Informationen:
hyperdiamond-project.eu

uni-ulm.de/home/uni-aktuell/article/diamanten-ermoeglichen-detaillierte-einblicke-in-den-koerperbrfuenf-millionen-fuer-die-weiterentwi.html


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Augmented Reality: KIT erforscht neue Lichtmarker-Technologie

Augmented Reality gilt als Zukunft für Videospiele, wie etwa der Erfolg von Pokémon Go zeigt. Nun soll sie auch in der Architektur Impulse setzen. Dazu muss die Überlagerung von virtuellen Gebäudeansichten und realer Umgebung allerdings noch passgenauer werden. Erst dann kann die Augmented Reality unter anderem als Werkzeug zur Baukontrolle eingesetzt werden. Verfahren, die Lichtmarker mit dieser Positionsgenauigkeit ermöglichen, werden nun am KIT entwickelt und vom BMWi mit 360 000 Euro gefördert.

„Die kompakten Lichtmarker werden mit wechselnden Farben leuchten und so eindeutig codiert“, erklärt Volker Koch vom BLM Institut für Building Lifecycle Management des KIT. „Anhand ihrer bekannten Positionen soll sich dann ein virtuelles Gebäude in das Bild einbinden und als erweiterte Realität direkt vor Ort zum Beispiel durch ein Smartphone begutachten lassen.“  Die Entwicklung der Lichtmarker-Technologie verfügt insgesamt über ein Budget von 570 000 Euro. Die vom KIT entwickelten Verfahren werden vom Projektpartner iXpoint Informationssysteme in Hardware, Software und App für die Augmented Reality umgesetzt. Die Erforschung der Lichtmarker findet im Rahmen des KIT Projekts „Flying Augmented Reality“ statt.

Weitere Informationen:
blm.ieb.kit.edu/536_540.php


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Medizintechnik 2: Kleber für Knochen und Metall

Implantate im Körper stehen unter täglicher Dauerbelastung, etwa das künstliche Hüftgelenk beim Gehen oder der Zahnersatz beim Kauen. Schrauben als Verbindung zwischen Knochen und Metall können sich jedoch lockern oder verkanten, Klebstoffe waren bislang nicht zugfest genug. Forscher am KIT haben nun in einem neuen Verfahren den Kleber Hydroxylapatit  direkt auf die Metalloberflächen aufwachsen lassen und damit eine Verbindung auf atomarer, also kleinster Ebene geschaffen.

„Diese Hydroxylapatitschicht hat eine kristalline Struktur, die dem menschlichen Zahnschmelz ähnelt. Ihre Oberfläche ist rau und porös, sodass Biomaterial einwachsen kann“, erläutert Peter Thissen vom Institut für Funktionelle Grenzflächen des KIT. Statt das Bindemittel Hydroxylapatit mit teuren Plasmaspritzen aufzutragen, lässt Thissen es direkt auf der Metalloberfläche aufwachsen. So werden stoffschlüssige, zugfeste Verbindungen zwischen Metall und Knochen möglich. Das Trägermaterial für die Prothese könnte dann eine Legierung aus Titan und Silizium sein. Das Verfahren ist ein Schritt in Richtung langlebiger und kostengünstiger Prothesen- und Implantatmaterialien.

Weitere Informationen:
kit-technology.de/de/technologieangebote/details/598/


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Logistik: Sensoren steigern Einsatzzeit von Staplern

Echtzeit-Zustandsüberwachung bietet beim Betrieb von Kränen und Staplern in der Lagerhaltung große Vorteile: weniger Anlagenstillstände, schnellere Fehlersuche und nutzungsorientierte Wartungsintervalle erhöhen die Verfügbarkeit und senken die Betriebskosten. Die passenden Sensoren, die Betriebslasten während der Nutzung dauerhaft erfassen und analysieren, haben Forscher des KIT und des Fraunhofer-Instituts LBF nun entwickelt. Dank digitaler Technologien weiß der Betreiber laufend, wie es um die Materialermüdung und die Restlebensdauer der Komponenten steht und ob sich Schäden ankündigen.

„Die Digitalisierung ist die Grundlage für eine bedarfsgerechte Wartungsstrategie à la Industrie 4.0“, erklärt Meike Braun vom Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme des KIT. „Zudem können nun zukünftige Geräte genauer dimensioniert werden.“ Das Projekt entwickelte und testete im Praxisbetrieb verschiedene Sensorsysteme zur Überwachung der Anlagen im laufenden Betrieb. Risse im Material sowie lose Schrauben werden durch Steifigkeitsverluste der Tragstrukturen detektiert. Das „Heißlaufen“ von Wälz- oder Gleitlagern lässt auf Lagerschäden oder Fehlausrichtungen schließen. Hochbelastete Bauteile werden kontinuierlich auf Dehnung hin geprüft. Das Projekt „Zustandsüberwachung in der Intralogistik“ wurde von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF gefördert.

Weitere Informationen:
lbf.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/sensorik-zustandsueberwachung.html


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Experte des Monats
Produktionstechnik: „Die Herstellung komplexer Produkte erfolgt heute verteilt in der ganzen Welt. Die Gestaltung von Produktionssystemen in diesen globalen Wertschöpfungsnetzwerken ist eine fortlaufende Herausforderung für Konzerne wie KMUs gleichermaßen“, erklärt Gisela Lanza, Leiterin des wbk Institut für Produktionstechnik des KIT. Sie entwickelt Methoden, um die Umstellung auf eine automatisierte und intelligente Produktion im Sinne von Industrie 4.0 zu gestalten. Globale Produktionsstrukturen sollten sich dabei in konkrete, robuste und lokal angepasste Netzwerke übersetzen. Weitere Informationen: kit.edu/kit/pi_2016_032_gisela-lanza-erhaelt-bundesverdienstkreuz-am-bande.php


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Gründer des Monats
Maschinenbau: Hochdynamische, teil-virtualisierte Prüfstände für Fahrzeugantriebe senken die Zahl der notwendigen Prototypen und machen den Entwicklungsprozess realitätsnäher und kosteneffizienter. OPVengineering, ein Spin-off des KIT,  ist Anbieter von Regelungs- und Mechanikkomponenten für sogenannte Closed-Loop-Prüfstände, mit denen der jeweilige Prüfling in Wechselwirkung mit dem virtuellen Restfahrzeug betrieben wird. Das restliche Fahrzeug wird dabei modellbasiert in Echtzeit simuliert und interagiert auf dem Prüfstand mithilfe geeigneter Aktoren und Sensoren mit der zu testenden Komponente. Weitere Informationen: kit-gruendernews.de/gruender-des-monats-juli-opvengineering-gmbh


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Tipps und Termine
Symposium „Helmholtz Horizons“
23. September 2016, Berlin
Vortrag: Computerbased Assistance for the Operation Room of the Future, Stefanie Speidel, KIT
Vortrag: Electrochemical - Thermodynamic Studies of Advanced Lithium Batteries, Damian Cupid KIT
helmholtz.veranstaltungs-anmeldung.de/event.php?vnr=5-608&mid=6
 
Innovationskonferenz

5. und 6. Oktober 2016, KIT-Campus Süd
Themen: Normen, Standards, Technologietransfer
din.de/de/forschung-und-innovation/innovationskonferenz
 
Symposium „Böden in der Gesellschaft“

6. bis 7. Oktober 2016, KIT-Campus Süd
Themen: Urbane Böden, Landwirtschaft, Gesundheit
dbges.de/wb/pages/kommissionen/boden-in-bildung-und-gesellschaft/aktuelles.php
 
Konferenz „Regionaler Klimawandel REKLIM“

5. Oktober 2016, Karlsruhe
Themen: Extremereignisse, Klimawandel, Modellierung
reklim.de/aktuelles-und-aktivitaeten/reklim-veranstaltungen/konferenz-2016-karlsruhe.html
 
Tagung „Resiliente Produktion durch Industrie 4.0“

13. Oktober 2016, KIT-Campus Süd
Themen: Störfestigkeit, Produktionssysteme, Anwendungsbeispiele
herbsttagung.de
 
Konferenz „Engineering and Life“

19. bis 21. Oktober 2016, Hannover
Themen: Biomaterialien, Bioelektronik, Medizintechnik
engineeringand.life


Weitere Termine finden Sie im
KIT-Veranstaltungskalender


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Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) verbindet seine drei Kernaufgaben Forschung, Lehre und Innovation zu einer Mission. Mit rund 9 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie 25 000 Studierenden ist das KIT eine der großen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas. 

KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft

 
 
Kontakt:


Monika Landgraf
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Kosta Schinarakis
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Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-41956
Fax: +49 721 608-43658
E-Mail: schinarakis@kit.edu

 
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