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Materialentwicklung

weitere Buchkapitel

Kapitel 4. Die Zukunft des Glases

Bisher wurden die vielfältigen Einsatzfelder für silicatische Gläser dargestellt und aufgezeigt, dass das Leben in einer Industriegesellschaft ohne den Werkstoff Glas undenkbar ist. In diesem Kapitel soll nun auf ausgesuchte neue Entwicklungsfelder der Glasforschung eingegangen werden. Es wird deutlich werden, dass der traditionelle Werkstoff Glas eine große Zukunft vor sich hat, sei es als Glasfolie, aufwickelbar auf einer Rolle wie eine Kunststofffolie, als extrem hochfestes Glas oder in unzähligen Anwendungen, die unser Leben sicherer, moderner und angenehmer gestalten.

Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld

Kapitel 2. Einordnung und Theorie

Im folgenden Kapitel erfolgt zunächst eine Einführung in das Konzept der Kritikalität. Eine umfassende Analyse von Kritikalitätsstudien der letzten Jahre zeigt, dass Seltene Erden derzeit zu den kritischsten Rohstoffen überhaupt zählen. Ausgehend von einem Verständnis des Konzepts der Kritikalität von Rohstoffen werden theoretische und konzeptionelle Anknüpfungspunkte für unternehmerische Rohstoffstrategien in der wissenschaftlichen Literatur aufgezeigt und der Stand der Forschung zu unternehmerischen Rohstoffstrategien anhand eines Literaturüberblicks dargestellt.

Marc Schmid

6. Supraleiter

Die Entdeckung des Phänomens der Supraleitung geht auf den holländischen Wissenschaftler Heike Kamerlingh Onnes zurück, der sich zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit der Erforschung temperaturabhängiger elektrischer Eigenschaften von Leitern beschäftigte. Die Forschungsarbeiten wurden möglich, weil K. Onnes im Jahr 1908 die technische Verflüssigung von Helium gelungen war. Helium weist unter Normalbedingungen (Raumdruck) eine Verflüssigungstemperatur von 4,2 K auf, welche in der superfluiden Phase (Unterdruck) sogar auf deutlich unter 2 K gesenkt werden kann. Damit stand erstmals der Weg offen, die Eigenschaften von Werkstoffen bei sehr tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt zu untersuchen. Im Jahr 1911 beobachtete K. Onnes ein anomales Verhalten im temperaturabhängigen Verlauf des Metalls Quecksilber. Unterhalb der Temperatur von 4,1 K fiel der spezifische Widerstand sprunghaft auf den Wert Null und erreichte den sogenannten supraleitenden Zustand. Für die Entdeckung der metallischen Supraleitung wurde K. Onnes im Jahr 1913 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Ein weiterer Meilenstein in der Supraleiterforschung gelang den beiden Forscher K. Bednorz und A. Müller, die im Jahr 1986 zum ersten Mal Hochtemperatur-Supraleitung an keramischen Perowskit-Strukturen nachwiesen und dafür im Jahr 1987 ebenfalls den Nobelpreis für Physik erhielten.

Peter Wellmann

8. Thermoelektrika

Der thermoelektrische Effekt beschreibt den Zusammenhang zwischen elektrischer Potenzial- und Temperaturdifferenz und zwischen elektrischer Stromdichte und Wärmestromdichte in einem Material. Je nach Anwendung macht man sich bei der Beschreibung der thermoelektrischen Vorgänge die Phänomene des Seebeck-, Peltier- und Thomson-Effektes zunutze. In thermoelektrischen, elektrotechnischen Anwendungen spielen die Kontaktstelle zweier unterschiedlicher Metalle und die sich ausbildende Kontaktspannung eine wichtige Rolle. Auf der Materialseite stehen neben Metallen vor allem hochdotierte Halbleiter im Vordergrund.

Peter Wellmann

Methoden der Gesundheitskommunikation

Der Beitrag gibt einen Überblick der im Forschungsfeld Gesundheitskommunikation gängigen Methoden und skizziert die empirischen Herausforderungen, Datenquellen und Studiendesigns beispielhaft, differenziert nach folgenden Anwendungsfeldern: (1) gesundheitsbezogene Informations- und Kommunikationsinhalte, (2) gesundheitsbezogenes Informations- und Kommunikationsverhalten, (3) Gesundheitsrelevanz der Mediennutzung sowie (4) kommunikative Interventionen der Prävention und Gesundheitsförderung. Abschließend werden forschungsethische Fragen thematisiert.

Eva Baumann, Emily Finne, Alexander Ort

Kapitel 11. Entwicklung von Lernvideos, Lernzielen und Testfragen in kleinen und mittelständischen Unternehmen und in Weiterbildungsinstituten

Der demografische Wandel birgt eine Herausforderung für Unternehmen und Weiterbildungseinrichtungen. Durch den Wegfall von langjährigen Mitarbeitenden stehen Unternehmen vor der Herausforderung, deren Wissen innerhalb des Unternehmens gewissermaßen zu speichern. Weiterbildungseinrichtungen müssen diesbezüglich verstärkt Kurse anbieten, um entsprechendes Wissen an unerfahrene Mitarbeitende weiterzugeben. Um Wissen nachhaltiger sichern zu können und um Laien dazu zu befähigen, eigenständig Lernmaterialien zu entwickeln, können Workshops genutzt werden. Aus diesem Grund präsentiert wird in diesem Kapitel ein Workshopkonzept präsentiert, durch das Laien in der Lage sind, Wissen aufzuarbeiten und dieses so aufzubereiten, dass es in Lernmodule überführt werden kann. Die entwickelten Workshops wurden erfolgreich in einem kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) sowie in einem Weiterbildungsinstitut getestet und evaluiert.

Constantin Imas, Ute Urbon, Jürgen Kraft, Ingo Herbst, Sofia Schöbel, Marija Glavas, Sarah Oeste-Reiß

4. Technologien – Ingenieurwissen – Technische Systeme: Die Welt der Technik

Technik bezeichnet die Gesamtheit der von Menschen geschaffenen, nutzorientierten Gegenstände und Systeme sowie die zugehörige Forschung, Entwicklung, Herstellung und Anwendung. Technologie ist die Wissenschaft von der Technik.

Horst Czichos

Kapitel 2. Zielsetzung der Arbeit

Zielsetzung dieser Arbeit ist die Entwicklung von Multilevel-Ansätzen zur Betriebsfestigkeitsanalyse von Bauteilen an elektrifizierten Fahrzeugen. Anhand der konkreten Beispiele Hochvoltspeicher und elektrische Steckkontakte sollen grundlegende Prinzipien und Prozesse für deren Betriebsfestigkeitsabsicherung entwickelt, Zusammenhänge und Wirkprinzipien erläutert sowie konkrete Handlungsempfehlungen gegeben werden.

Dr.-Ing. habil. Andreas Dörnhöfer

Kapitel 3. Grundlagen

Zum besseren Verständnis werden die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen behandelt. Zunächst wird auf die Betriebsfestigkeitsanalyse und die Festigkeitsabsicherung im Fahrzeugbau eingegangen. Daran schließt sich ein kurzer Überblick über die Elektrifizierung von Fahrzeugen und die dafür verwendeten Komponenten an. Das Kapitel schließt mit einer Einführung in Multilevel-Ansätze in der Materialwissenschaft und die Übertragung des Konzepts auf die Festigkeitsanalyse komplexer Strukturen im Fahrzeugbau.

Dr.-Ing. habil. Andreas Dörnhöfer

3. Bionikforschung für die Medizintechnik

Innovative Geräte und Verfahren nach dem Vorbild evolutionärer Lösungen aus der Natur

Bionik und Biotechnologie sind die Disziplinen, die das biologische Wissen in die Biotransformation einbringen. Der Unterschied besteht darin, dass die Biotechnologie Organismen zu Stoffproduktion, -umwandlung und -abbau direkt verwendet, während die Bionik die entschlüsselten Prinzipien in abstrahierter Form mit technischen Materialien umzusetzen versucht. Die drei Ebenen, auf denen wir Ideen aus der Natur für eine nachhaltige Wirtschaftsweise aufgreifen können, sind das Lernen (1) von den Ergebnissen der Evolution, (2) von den Prinzipien der Natur und (3) von dem Prozess der Evolution selbst. Die so gewonnenen Erkenntnisse lassen sich in nahezu allen Forschungsgebieten und Branchen umsetzen. Prinzipiell ist eine Material- und Energieeffizienzsteigerung von bis zu 30 Prozent möglich. Die Medizintechnik ist besonders prädestiniert für die Umsetzung, weil sie die Materialien des Körpers manipuliert, mit denen in der Natur auch gearbeitet wird. Eine Kooperation von Bionik und Biotechnologie gibt es bei zellbewachsenen Implantaten (Hybriden), bei der Verwendung von biogenem Material und bei der Funktionalisierung von Implantaten. Große Synergiepotenziale der biotechnischen Disziplinen werden in der Biotransformation für viele weitere Anwendungen erwartet.

Thomas Bauernhansl, Oliver Schwarz

2. Institutionen

Corruptissima re publica plurimae leges

Im Zeitalter der Nationalstaaten ist die Gründung eines Militärs ein politischer Akt. Anders als eine Unternehmung wird es nicht gegründet, um eine sich bietende Gelegenheit zur Gewinnerzielung auszunutzen, sondern weil die politischen Entscheidungsträger des Staates die Errichtung einer militärischen Organisation an sich wollen. Unabhängig von deren konkreten Aufträgen oder Fähigkeiten ist daher ein politischer Wille erforderlich, der das Militär in diesem grundsätzlichen Sinne legitimiert. Ohne ihn hört die militärische Organisation auf zu bestehen.

Marcus Matthias Keupp

Neue Wege: Bio-Mode als echte Alternative

Nachhaltiges Handeln ist für hessnatur Gründungsimpuls, Unternehmensprinzip und wesentliches Alleinstellungsmerkmal. Seit vielen Jahren bestimmen die drei Dimensionen nachhaltigen Handelns – Ökologie, Ökonomie und Soziales – die Unternehmensausrichtung. Dabei betont hessnatur die Verbindung von Ethik mit Ästhetik und zeigt heute mehr denn je, dass Mode und Nachhaltigkeit keinen Widerspruch bedeuten. Mit einer neuen einheitlichen Designhandschrift über die gesamte Kollektion löst hessnatur diesen Anspruch ein und lässt auch bei Passform, Stilistik und Verarbeitungsqualität keine Wünsche offen.Die Begriffe „sophisticated casual“ und „timeless essentials“ definieren die Designhandschrift: Lieblingsteile, die durch die pure Kraft der Naturfasern überzeugen und Modelle, die über die Saison hinaus lange kombinierbar bleiben. Statt mit dem erhobenen Zeigefinger begeistert hessnatur mit einem Wohlfühlgefühl. Mit diesem Verständnis von Slow Fashion setzt sich hessnatur ganz bewusst vom Trend zur immer schneller rotierenden Fast Fashion ab. Nicht das schlechte Gewissen, sondern die Aussicht, mit jedem Kauf einen Unterschied zu machen und die Welt zu verbessern, soll Stammkunden binden und Neukunden begeistern. Dafür steht die Verantwortung von hessnatur über die gesamte textile Wertschöpfungskette, vom Anbau bis zum Kleiderbügel und für jeden Artikel des Sortiments.

Kristin Heckmann

2. Prinzipe der Adaptronik

Dieses Kapitel zeigt zunächst an Hand einführender Beispiele grundlegende Prinzipe adaptronischer Systeme auf. Die Elemente des integralen Entwicklungsprozesses adaptronischer Systeme sind an Hand systemtheoretischer Betrachtungen erläutert. Das Kapitel stellt die grundlegenden Varianten adaptronischer Systeme dar. Die wichtigsten Bausteine adaptronischer Systeme und die Integrationsvarianten sensorischer und aktorischer Elemente in den Lastpfad zeigen den roten Faden durch das Buch auf.

Johannes Michael Sinapius

Kapitel 4. Die Attraktivität der Region für Unternehmen – Kritische Standortfaktoren und Zukunftsbranchen der MRN

Um zukünftige Entwicklungen zu prognostizieren, hat sich im Bereich der wissenschaftlichen Zukunftsforschung ein breites Spektrum an methodischen Ansätzen und Instrumenten herausgebildet. Die am häufigsten angewandte Methode zur intuitiven Bestimmung von Zukunftsentwicklungen ist die Delphi-Befragung. Sie wird als „Eckpfeiler langfristiger Prognosen bzw. der Zukunftsforschung“ angesehen und seitens des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMFT) als „eine Ideenfindungs-, Meinungsbildungs- und Prognosemethode, welche die Einsichten und Zukunftseinschätzungen ausgewählter Fachleute systematisch erhebt und ausmittelt“, definiert.

Eva M. Brüning

3. Lithiumionen-Batterien

Lithiumbatterien gelten als Stand der Technik für vielfältige portable Anwendungen bis hin zu Elektroantrieben. Wiederaufladbare Lithiumionen-Akkumulatoren, engl. secondary batteries, unterscheiden sich von den nicht wiederverwendbaren Primärbatterien. Dennoch wird Begriff „Lithiumbatterie“ für Akkumulatoren gebraucht. Das Kapitel beleuchtet den Stand der Technik von den heutigen Materialien, Technologien und Herstellverfahren bis zur jüngsten Forschung. Betriebsverhalten, Alterung, messtechnische Überwachung und Modellierung von Lithiumionen-Batterien wird eingehend betrachtet.

Prof. Dr. Peter Kurzweil

Ökonomisierung der Produktion von Schulbüchern, Bildungsmedien und Vermittlungswissen

In dem Beitrag wird die in der Forschung wenig berücksichtigte Seite der Produktion von Bildungsmedien und ihrer Veränderungen beleuchtet. Auf der einen Seite tragen neue digitale Bildungsmärkte, der Wandel klassischer Schulbuchverlage zu Bildungsdienstleistern und eine zunehmende Anzahl privater Akteure wie Stiftungen, Unternehmen oder digitale Plattformen zu veränderten Produktions-, Angebots- und Distributionsformen bei, auf der anderen Seite aber auch die Liberalisierung bei der Zulassung von Schulbüchern/Bildungsmedien sowie die curricularen Veränderungen wie die kompetenzorientierten Bildungspläne. Wie sich zeigen lässt, führt diese umfassende Transformation zu neuen Formaten und Strukturveränderungen des Wissens in den Medien, wobei tendenziell auch eine Entdidaktisierung zu beobachten ist.

Thomas Höhne

Kapitel 17. Fazit

Im Rahmen der Masterarbeit konnte ein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden. Es fehlten im Designprozess jedoch die nötigen Mittel, um realitätsnahe Prototypen anfertigen zu können. Hierdurch war es schwierig eine genaue Materialstärke für die 3D-gedruckten Elemente zu definieren, da dies am Originalmaterial getestet werden muss.

Britta Stammeier

5. Multiskalenverfahren zur effektiven Simulation von Transport- und Strömungsmodellen

Im nachfolgenden Kapitel geben wird einen theoretischen und praktischen Überblick über Modelle im Bereich der Transport- und Strömungsprobleme, die mehrere Skalen in der Zeit- und Raumvariablen besitzen. Diese Multiskalenmodelle werden dann mit Hilfe von Multiskalenverfahren gelöst. Die Idee der nachfolgenden Multiskalenverfahren bauen auf der Trennung zwischen den HierarchieebenenHierarchieebenen auf, d. h. bei zwei Ebenen hat man ein Mikro- und ein MakromodellMikromodellMakromodell. Die Modelle können wiederum technische oder naturwissenschaftliche Probleme abbilden, vgl. [3, 27] und [71]. Die Multiskalenverfahren bestehen aus den einzelnen Lösern für die jeweiligen Ebenen, d. h. bei zwei Ebenen haben wir einen makroskopischen Löser und einen mikroskopischen Löser, weiter werden die Ergebnisse auf den einzelnen Ebenen über sogenannte KopplungsoperatorenOperatorenKopplungs- verbunden. Damit kommunizieren die beiden Ebenen miteinander, d. h. es werden Daten und Parameter ausgetauscht. Die einzelnen Elemente der MultiskalenmethodenMethodenMultiskalen- mit ihren Lösungsmethoden wollen wir im Folgenden besprechen und an ausgewählten Beispielen einsetzen.

Jürgen Geiser

Kapitel 2. Zur Konzeption der Arbeit des Goethe-Instituts im Ausland. Ziele, Aufgaben und ihre Umsetzung

Die Kulturarbeit des Goethe-Instituts in Argentinien und Chile bzw. im Ausland allgemein erfolgte auf Basis vorgegebener konzeptioneller Grundlagen. Wichtige Dokumente waren in diesem Zusammenhang zum einen die ‚Leitlinien für die Arbeit des Goethe-Instituts im Ausland‘ mit Fokus auf die kulturelle Programmarbeit, Spracharbeit und Bibliothek/Mediothek sowie zum anderen der sogenannte ‚Rahmenvertrag‘ mit dem Auswärtigen Amt. Die Unterzeichnung des Rahmenvertrags erfolgte als Reaktion auf die folgenden vorangegangenen Entwicklungen: Nachdem sich die Arbeit des Goethe-Instituts zunächst auf den Sprachlehrbetrieb konzentriert hatte, kam mit der Angliederung aller bundeseigenen Kulturinstitute an das Goethe-Institut ab 1959/60 die Gestaltung eines Kulturprogramms hinzu (vgl. Goethe-Institut e.V. o. J.).

Anna Kaitinnis

Kapitel 4. Magnetohydrodynamik in der Mikrofluidik

Superparamagnetische Mikro- oder Nanopartikel, Magnetic beads genannt, sind kugelförmige Magnetpartikel mit einem Durchmesser im Mikrometerbereich. Durch ihr großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen eignen sich diese Kügelchen zur spezifischen Bindung von Proben, die durch eine spezielle Oberflächenbeschichtung erzielt wird. Magnetic beads werden häufig zur Immobilisierung und zum Handling von Biomolekülen eingesetzt, die selbst nur schwach magnetisch wechselwirken und daher bis auf wenige Ausnahmen mit Magnetfeldern nicht direkt manipulierbar sind. Dieses Kapitel beschäftigt sich mit den grundlegenden Gleichungen der Magnetohydrodynamik, den auf Partikel in einem fluidischen System wirkenden Kräften und der magnetischen Separation mit Magnetic beads.

Christine Ruffert

8. Konzeptionelles und Beispiele aus der Arbeit des Projekts PIKAS

Für die Umsetzung von Bildungsstandards und Lehrplänen kann man die Qualität der Lehrerausbildung in den ersten beiden Phasen nicht hoch genug einschätzen. In der Praxis spielt aber auch die „dritte Phase der Lehrerbildung“ eine immer wichtigere Rolle: Für die breitenwirksame und nachhaltige Entwicklung des Mathematikunterrichts bedarf es zusätzlich der Intensivierung und Systematisierung der Lehrerfortbildung. Diese sollte verknüpft sein mit Maßnahmen zur Förderung der fachbezogenen Schulentwicklung und dem Aufbau professioneller Netzwerke auf unterschiedlichen Ebenen. Im vorliegenden Beitrag berichten wir über diesbezügliche Erfahrungen aus dem von der Deutsche Telekom Stiftung und dem Ministerium für Schule und Weiterbildung NRW geförderten Projekt PIKAS, in dem versucht wird, Erkenntnisse aus Innovations‐ und Schulentwicklungsforschung im mathematikdidaktischen Kontext so weiterzuentwickeln, dass Bildungsstandards und Lehrpläne die Unterrichtspraxis noch besser erreichen können.

Prof. Dr. Christoph Selter, Prof. Dr. Martin Bonsen

12. Lerngelegenheiten für Mathematisches Argumentieren, Modellieren und Problemlösen (LEMAMOP)

Das seit dem Schuljahr 2013/14 für drei Jahre angelegte Materialentwicklungs‐ und Lehrerfortbildungsprojekt LEMAMOP (Lerngelegenheiten für Mathematisches Argumentieren, Modellieren und Problemlösen) hat folgende Zielstellung: Ein theoretisches Konzept von vierstündigen kompakten Kompetenztrainings als spezifischen expliziten Lerngelegenheiten zum Argumentieren, Modellieren und Problemlösen von Jahrgang 5 bis 12 wird als Modellprojekt des Landes Niedersachsen und mit Unterstützung durch das DZLM in Form von Unterrichtsbausteinen konkretisiert, erprobt und evaluiert. Schließlich wird dieses materialgestützte Konzept im Rahmen der von Multiplikatoren des Landes Niedersachsen (MUT; MUT steht für eine Gruppe gymnasialer Mathematiklehrkräfte in Niedersachsen, die als Multiplikatorinnen und Multiplikatoren regelmäßig innovative Angebote für Schulen vorbereitet und umsetzt.) getragenen Lehrerfortbildung in Niedersachsen eingeführt und in die online‐Fortbildungskurse integriert, die über das DZLM bundesweit angeboten werden. Vielfältige fachdidaktische Erkenntnisse und die Erfahrungen aus den beiden mehrjährigen Vorgängerprojekten CAliMERO (CAliMERO steht für Computer‐Algebra im Mathematikunterricht: Entdecken, Rechnen, Organisieren. Zu Ergebnissen des Projektes CAliMERO, bei dem es von 2005–2013 um die Entwicklung und Erprobung von Lehr‐ und Lernmaterialien mit Einsatz von CAS in der Sekundarstufe I ging, vgl. Pinkernell und Bruder (2011).) und MABIKOM (vgl. Pinkernell und Bruder 2011; Bruder und Reibold 2012, Bruder et al. 2014a) in Niedersachsen wurden für das Konzept von LEMAMOP genutzt.

Prof. Dr. Regina Bruder, Ulf-Hermann Krüger

Kapitel 4. Kernmodell zur integrierten Material-, Prozess- und Produktentwicklung

In der Literatur finden sich eine Reihe von Entwicklungsansätzen und Vorgehensmodellen, wobei diese im Speziellen für den Bereich der Produktentwicklung sehr ausdifferenziert und detailliert beschrieben sind. Hierbei zählen sicherlich zu den etablierten Ansätzen. Sie fokussieren im Besonderen auf die Realisierung einer gewünschten Produktfunktion.

Sebastian Gramlich, Emanuel Ionescu, Eckhard Kirchner, Karsten Schäfer, Stefan Schork

Kapitel 5. Beschreibung und Einordnung ausgewählter Fallstudien

Die grundlegende Idee des vorliegenden Falls befasste sich mit der Entwicklung einer elektrisch sehr gut leitfähigen, bedruckbaren Materialformulierung („Drucktinte“), die auf flexible Substrate aufgebracht werden kann. Somit können günstig herstellbare Komponenten für tragbare, flexible bedruckte Elektronikanwendungen zugänglich gemacht werden. Die Hauptfragestellung war, eine Alternative für die sehr gut elektrisch leitfähigen, jedoch sehr teuren Materiallösungen, die auf Au-, Ag- oder Cu-Kolloidsysteme basieren, zu entwickeln.

Sebastian Gramlich, Emanuel Ionescu, Eckhard Kirchner, Karsten Schäfer, Stefan Schork

Kapitel 6. Zusammenfassung und Fazit

Die vorliegende Studie ist im Rahmen des Profilbereiches „Vom Material zur Produktinnovation“ der Technischen Universität Darmstadt entstanden und betrachtet die Innovationskette als Ergebnis einer ganzheitlichen Projektdefinition und einer integrierten Lösungsfindung. In diesem Zusammenhang konnte anhand ausgewählter Fallstudien gezeigt werden, dass das Vorhandensein einer soliden Wissensbasis eine fundamentale Voraussetzung für eine erfolgreiche und lückenlose Gewährleistung der Innovationskette darstellt. Somit ist die strategische Grundlagenforschung als unabdingbar für die Produktinnovation anzusehen.

Sebastian Gramlich, Emanuel Ionescu, Eckhard Kirchner, Karsten Schäfer, Stefan Schork

VAUDE – nachhaltiges Geschäftsmodell als Beitrag zu einer lebenswerten Welt

Der Artikel zeigt am Beispiel von VAUDE, wie ein nachhaltiges Geschäftsmodell erfolgreich realisiert werden kann. Er gibt einen fundierten Überblick über das nachhaltige Geschäftsmodell von VAUDE, legt die ambitionierte Unternehmensvision dar und erläutert die Umsetzung und Steuerung des Geschäftsmodells von VAUDE von der obersten strategischen Ebene bis zur operativen Arbeitsebene. Dabei werden Erfolge und Herausforderungen hinsichtlich der ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Leistung des Unternehmens dargelegt. Durch seine strategische und ganzheitliche Herangehensweise sowie durch die klare nachhaltige Positionierung hat VAUDE es geschafft sein nachhaltiges Geschäftsmodell als Alleinstellungsmerkmal zu etablieren und über die Outdoor-Branche hinaus als proaktiver Gestalter einen positiven Beitrag zur Förderung nachhaltigen Wirtschaftens zu leisten.

Lisa Fiedler

Chapter 5. Empirische Untersuchungsergebnisse – Erscheinungsformen von Nähe, Kooperation und Lernen in interorganisationalen Innovationsprojekten

In diesem Kapitel wird anhand von drei empirischen Fällen untersucht, wie Innovationsnetzwerke in Frankreich initiiert werden und wie sich der Verlauf interorganisationaler Innovationsprojekte innerhalb dieser Netzwerke gestaltet. Die Fälle sind in der Automobil-, der Transport- und der Chemiebranche angesiedelt. Beim Fall Auto-Inno handelt es sich um ein Innovationsprojekt, das die Weiterentwicklung von Bordsystemen in Autos zum Ziel hat.

Katharina Krüth

Kapitel 9. Plattform

Plattformen sind heutzutage nicht mehr nur Hardware- und Softwaregrundlagen, sondern durch ihre häufige (implizite oder explizite) diegetische Spiegelung gleichsam kulturelle Konstrukte, die sowohl als Rahmen der Spiele-analyse im Sinne der platform studies (für den Zugriff auf Produktionsbedingungen, das Zusammenspiel von Code und sichtbarer Oberfläche, die technischen Rahmendaten etc.) als auch als Binnenkategorie, Topos, Motiv oder kulturell gewachsenes Zeichen mit eigenen De- und Konnotationen (für den Zugriff auf die Bedeutung der Plattform innerhalb der Spiele-Diegese) analysiert werden können. Das Kapitel beschäftigt sich mit den historischen und zeitgenössischen Definitionsgrenzen des Begriffs und widmet sich spieleanalytisch relevanten Kategorien wie Portierung, Emulation ebenso wie dem derzeitigen Stand der Forschung in den Platform Studies.

Willem Strank

Chapter 2. Methodische und technologische Grundlagen

Als Basis für die spätere Modellentwicklung zur Technologiebewertung innovativer Systeme im Busverkehr werden zunächst die methodischen Ansätze erläutert. Gemäß der Zielsetzung der vorliegenden Arbeit bedarf es hierzu einer geeigneten Kostenbetrachtung der Systeme unter Berücksichtigung zukünftiger Unsicherheiten. In diesem Kontext werden ein Gesamtkostenansatz und ein Prognoseverfahren zur Abbildung potenzieller Kostenentwicklungen vorgestellt.

Alexander W. Kunith

Chapter 16. Triangulierte Thesen

Die vorliegende Studie geht der Frage nach, ob eine spezifische Schulentwicklung, in Form der Implementation von DaZ-Förderkursen, eine passende Antwort auf sprachliche Heterogenität darstellt. Dies wird geprüft, indem zum einen untersucht wird, ob durch die Teilnahme an DaZ-Förderkursen ein Mehr an Schulerfolg bzw. Bildungsgleichheit festzustellen ist, und zum anderen, wie die Deutsch-als-Zweitsprache-Förderung in die Schule selbst implementiert werden kann und welche Schwierigkeiten mit der Implementierung einhergehen. Die zu diesen Forschungsfragen gewonnenen Erkenntnisse werden in diesem Kapitel mit den bereits dargelegten theoretischen Überlegungen aus den vorangegangenen Teilen dieser Arbeit zu triangulierten Thesen verbunden.

Simone Pilz

Chapter 7. Theorien der Implementations- und Schulentwicklungsforschung

Im Rahmen der wissenschaftlichen und bildungspolitischen Schulentwicklungsdebatte wird nach Möglichkeiten gesucht, wie Innovationen begründet, gestaltet aber auch implementiert werden können (vgl. Schnebel/Keller 2011, S. 1). Hawighorst sieht eine systematische Schulentwicklung als unabdingbar an, um Sprachfördermaßnahmen auf lange Sicht in den Alltag der Schule zu implementieren (vgl. Hawighorst 2011, S. 169). Aufgrund dieser Relevanz soll im folgenden Kapitel ein Einblick in die Implementationsforschung (Kapitel 7.1) gegeben werden.

Simone Pilz

10. Thermische Energiespeicher

Thermische Energiespeicher können auf dem Weg zu einer regenerativen und effizienten Energieversorgung von großer Bedeutung sein. Zumal der Wärmeund Kältesektor mit einem Anteil von ca. 50 % noch vor dem Transport- und Elektrizitätssektor den größten Teil des Endenergieverbrauchs in Europa ausmacht.

Prof. Dr. Ingo Stadler, Dr. Andreas Hauer

8. Chemische Energiespeicher

Die rein elektrische Energiespeicherung ist die Stromspeichertechnologie mit der höchsten Effizienz, aber mitunter auch mit den höchsten Kosten und kleinsten Kapazitäten. Die elektrochemische Energiespeicherung erreicht höhere Kapazitäten bei geringeren Kosten – zulasten des Wirkungsgrades. Ähnlich setzt sich das Ganze mit chemischen Energiespeichern fort: Batterien (Akkumulatoren) kommen kapazitätsmäßig an ihre Grenzen, wenn es um eine verlustarme Langzeitspeicherung geht. Die chemische Energiespeicherung und -lagerung erfüllt diese Ansprüche vollends. Zwar ist das Einspeichern mit deutlichen Wirkungsgradverlusten verbunden, aber aus heutiger Sicht in Verbindung mit der vorhandenen Gas- und Kraftstoffinfrastruktur die einzige nationale Option zur Langzeitspeicherung erneuerbarer Energien.

Prof. Dr.-Ing. Michael Sterner, Franz Bauer, Fritz Crotogino, Fabian Eckert, Christian von Olshausen, Dr.-Ing. Daniel Teichmann, Martin Thema

13. Bestandteile Reifen und Räder

In der System Fahrzeug-Straße nimmt der Reifen eine hervorgehobene Rolle ein. Als Bindeglied zwischen Fahrbahn und Fahrzeug überträgt er alle Kräfte und Momente, sein Übertragungsverhalten geht deutlich in Sicherheit, Fahrverhalten und Komfort des Gesamtfahrzeugs ein. Die dynamischen Fahrzeugeigenschaften werden damit maßgeblich durch das Reifenverhalten beeinflusst.Bei pneumatischen Reifen ist das unter Überdruck eingeschlossene Gas das tragende Element. Die Hülle bestimmt weitgehend die Gebrauchseigenschaften des Reifens. Die wichtigsten, nämlich Rollwiderstand (maßgebend für Kraftstoffverbrauch), Bremsweg in Nässe (wichtigste für Fahrsicherheit), Rollgeräusch für die Umwelt, müssen in einem Reifenlabel aufgezeichnet sein.Reifen besteht im Wesentlichen aus Kautschuk (38%), Füllstoffen (30%), Festigkeitsträger (16%). Die Reifeneigenschaften werden dabei hauptsächlich vom Gummi bestimmt, insbesondere durch die Gummimischung und Profilierung der Laufstreifen.

Dipl.-Ing. Dr.tech. Reinhard Mundl, Dr.-Ing. Burkhard Wies, Dr.-Ing. Carla Recker, Dr.-Ing. Thomas Becherer, Prof. Dr.-Ing. Metin Ersoy, Prof. Dipl.-Ing. Bernhard Schick

Chapter 7. Anwendungen

Die Anwendungen von Hochspannungsisoliersystemen werden je nach Art des Betriebsmittels und je nach Art der Spannungsbelastung in unterschiedlichen Ausprägungenrealisiert. Die Gestaltung von Isoliersystemen erfolgt unter Einsatz der Grundsätze und Hilfsmittel, die in den vorstehenden Kapiteln beschrieben wurden. Typische Isoliersysteme für Wechselspannungen werden für Kabel, Garnituren, Durchführungen, Transformatoren, Kondensatoren, Schalter und elektrische Maschinen betrachtet. Isoliersysteme für Gleichspannungen müssen zunächst bzgl. der spezifischen elektrischen Beanspruchung, der elektrischer Festigkeit und des spezifischen Designs diskutiert werden. Dann bezieht sich die Betrachtung typischer Gleichspannungsisoliersysteme auf Kondensatoren, Transformatoren, Durchführungen, Kabel und Garnituren für HGÜ-Anwendungen sowie auf leistungselektronische Systeme. Typische Isoliersysteme für Impulsspannungen werden zunächst ebenfalls bzgl. der Beanspruchung und Festigkeit untersucht, ehe Anwendungen bei Energiespeicherkondensatoren, Stoßkondensatoren und Transformatorbarrierensystemen dargestellt werden. Weitere Anwendungsbeispiele werden aus den Gebieten des Blitzschutzes, der Hochleistungsimpulstechnik, der Licht- und Lasertechnik, der Röntgentechnik, der Partikelabscheidung und der Zündkerzenisolation geschildert. Ein eigener Abschnitt ist den supraleitenden Betriebsmitteln gewidmet.

Andreas Küchler

Medizintechnische Anwendungen der additiven Fertigung

Aufgrund des hohen erreichbaren Individualisierungsgrads ist die additive Fertigung, d. h. die materialzuführende, schichtweise auf 3D-CAD-Daten basierende Herstellung von Bauteilen, geradezu prädestiniert für medizintechnische Anwendungen. Auf diese Weise lassen sich patientenspezifische, geometrisch komplexe und an die gegebene Beanspruchungssituation angepasste Medizinprodukte (wie z. B. Orthesen, Prothesen und Implantate sowie medizinische Hilfsmittel) fertigen. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über aktuelle Anwendungen der additiven Fertigung in der Medizintechnik und diskutiert die mit diesem innovativen Fertigungsverfahren für den medizintechnischen Bereich verbundenen Potenziale. Um Medizinprodukte lebensdauerorientiert, beanspruchungsgerecht und patientenspezifisch unter Berücksichtigung werkstoff- und prozessseitiger Einflussfaktoren sowie der identifizierten Potenziale der additiven Fertigung zu gestalten, müssen verschiedene ingenieurwissenschaftliche und medizinische Fachbereiche interdisziplinär zusammenwirken. Daher werden auch die Vorgehensweise zur Entwicklung und Herstellung additiv gefertigter Medizinprodukte sowie die dafür erforderlichen Fachdisziplinen betrachtet. Die grundlegende Vorgehensweise wird darüber hinaus für verschiedene medizinische Anwendungsbeispiele verdeutlicht. Im Fokus steht dabei die Gestaltung individueller Esshilfen für körperbehinderte Personen, um ihnen ein selbstständiges und selbstbestimmtes Essen zu ermöglichen. Darüber hinaus werden numerische Rissausbreitungssimulationen einer Hüftendoprothese vorgestellt, um den Einfluss thermischer Nachbehandlungsverfahren auf das bruchmechanische Materialverhalten zu diskutieren. Des Weiteren werden verschiedene Maßnahmen zur Strukturoptimierung einer Kurzschaft-Hüftendoprothese und einer patientenspezifischen Fußorthese erläutert.

Britta Schramm, Nicola Rupp, Lena Risse, Jan-Peter Brüggemann, Andre Riemer, Hans Albert Richard, Gunter Kullmer

Chapter 4. Modellsystem

Das vierte Kapitel gibt einen Einblick in die Werkstoffauswahl und präsentiert anschließend das im Versuch verwendete Konzept. Weiterentwicklungen des Konzepts werden aufgezeigt. Die eingesetzte Messtechnik und Auswertemethodik wird beschrieben. Anschließend wird das Modell für die numerische Simulation gezeigt und die Methodik über eine Netzkonvergenzstudie validiert.

Manuel Roth

6. Die Leichtbauwerkstoffe für den Fahrzeugbau

Der Werkstoff Stahl hat sich bei der Konstruktion von Automobilen insbesondere aufgrund seiner hervorragenden Kombination von Festigkeit und Duktilität in Verbindung mit einer hohen Verfügbarkeit und relativ günstigen Herstellungskosten bewährt. Jedoch sind die Anforderungen an die Auslegung von Automobilen hinsichtlich Leichtbau, Sicherheit und Umweltschutz in den letzten Jahren stetig gestiegen, wovon auch der Werkstoff Stahl betroffen ist. Impulse hierfür gaben vor allem veränderte gesetzliche Rahmenbedingungen wie die Auflagen zur Reduzierung der CO2-Emissionen, erhöhte Energiekosten und damit eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs genauso wie die Erhöhung der Recyclingraten für einen nachhaltigen Ressourceneinsatz. Darüber hinaus stiegen die Komfortansprüche des Kunden genauso wie die Ansprüche an einen hohen Sicherheitsstandard. Diese zum Teil widersprüchlichen Anforderungen können nur über den Lösungsansatz Leichtbaukonzepte erfüllt werden. Eine zentrale Rolle für den wirtschaftlichen Automobilleichtbau spielen dabei insbesondere die höher- bis höchstfesten Stähle.Aus diesem Grund konzentrierte sich seit Mitte der 90er die Entwicklung auf neue Stahlgüten mit gesteigerter Festigkeit und verbesserter Umformbarkeit (Bake-Hardening-Stähle, höherfeste IF-Stähle, Mehrphasenstähle), welche inzwischen im Automobilbau etabliert sind. Andere Entwicklungen wie HSD®-Stähle (siehe Abschn. 6.1.9) stehen kurz vor dem Einsatz.

Dr. Thomas Evertz, Dr. Volker Flaxa, Zacharias Georgeou, Dr. Rudolf-Hermann Gronebaum, Norbert Kwiaton, Dr. Christian Lesch, Dr. Manuel Otto, Dr. Joachim Schöttler, Thomas Schulz, Dr. Bianca Springub, Dr. Peter Furrer, Andreas Müller, Gerald Widegger, Dr. Hajo Dieringa, Prof. Dr. Karl Ulrich Kainer, Prof. Dr. Christoph Leyens, Dr. Manfred Peters, Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Rainer Gadow, Prof. Dr. Klaus Drechsler, Prof. Dr.-Ing. Gerhard Ziegmann

1. Leichtbau als Treiber von Innovationen

Mobilität ist ein Grundbedürfnis der Menschheit. Dies gilt seit dem Beginn der Menschwerdung in Afrika und der kulturellen Entwicklung in allen Erdteilen und setzt sich kontinuierlich fort.Weltweit stehen wir allerdings vor Herausforderungen, deren erfolgreiche Bewältigung die Voraussetzung für das zukünftige Wohlergehen der Menschen sein wird. Durch die wachsende Weltbevölkerung und den im Mittel steigenden Wohlstand entsteht ein deutlicher Bedarf an mehr Mobilitätsleistung und neuen Mobilitätsmustern. Die absehbare Endlichkeit der fossilen Energien, wie sie derzeit noch einen Großteil unserer Verkehrsleistungen ermöglichen, zwingt zu neuen Lösungen bei den Fahrzeugkonzepten, ihren Antrieben und Energieträgern. Darüber hinaus besteht heute weitgehend Konsens, dass die Freisetzung der sogenannten Treibhausgase – insbesondere das bei Verbrennungsprozessen entstehende CO2 – zu den beobachteten Klimaveränderungen in der Erdatmosphäre beiträgt. Leichtbau bietet dafür Lösungsstrategien!

Prof. Dr.-Ing. Horst E. Friedrich, Dr. Sivakumara K. Krishnamoorthy

Chapter 13. Einstieg in nichtlineare Berechnungsmethoden

Nichtlineare Rechnungen mit der Methode der finiten Elemente sind zwei Missverständnissen ausgesetzt. Einerseits hat der mit dem linearen Theorie Vertraute eine große Hochachtung vor einer nichtlinearen Betrachtung und ist skeptisch, ob ihm der Einstieg in dieses Gebiet gelingt; andererseits wird der Praktiker ohne Bedenken große Finite-Elemente-Programme benutzen, wenn es gilt, nichtlineare Probleme zu behandeln.

Klaus Knothe, Heribert Wessels

7. Haftfestigkeit und Stofffluss beim Walzplattieren sowie Walzen von Werkstoffverbunden - Theorie und Experiment

Moderne Anwendungsgebiete für plattiertes Halbzeug erfordern den Einsatz sehr hochwertiger und kostenintensiver Metalllegierungen. Hinzu kommen die begrenzten Vorkommen an Nichteisen- und Edelmetallrohstoffen. Beides erzwingt die Optimierung des Materialeinsatzes. Weiterhin erfolgt der Einsatz von Halbzeugen mit Eigenschaftskombinationen, die mit herkömmlichen Legierungen nicht erreichbar sind (z. B. sehr hohe mechanische Festigkeit mit sehr guter elektrischer Leitfähigkeit).Lokale Eigenschaftsoptimierung und -kombination einerseits und Minimierung des Materialeinsatzes andererseits sind potentielle Aufgabengebiete für die Plattierbranche.Aus diesen Betrachtungen zeichnen sich folgende Tendenzen ab: Verstärkte Nutzung der umformtechnischen Möglichkeiten zur Eigenschaftsoptimierungschnellere Realisierbarkeitsaussagen im Vorfeld und verkürzte Einführungszeiten bei neuen MaterialkombinationenVerbesserung der Plattierprozesse im Hinblick auf immer bessere Beherrschung von 3D-StrukturenGezielte Beeinflussung von Gefügestrukturen im PlattierprozessEinsatz neuer Materialien und Materialkombinationen Moderne Werkstoffverbunde bestehen aus Werkstoffkombinationen, deren Prozessfenster bei der Herstellung sehr klein ist. Für die Auslegung moderner Plattiertechnologien war somit die Schaffung theoretischer Grundlagen notwendig. Im vorliegenden Beitrag wurden die Grundlagen zur Beschreibung des Walzplattierens abgeleitet und experimentelle Studien vorgestellt.Auf Basis eines semianalytischen Plattiermodells wurden dimensionsanalytische Betrachtungen und eine Parameterstudie vorgenommen.Aus dem Walzplattiermodell wurde ein mehrskaliges anisothermes N-Schichtenmodell für das Walzen von Werkstoffverbunden und inhomogenen Werkstoffen im ebenen Formänderungszustand abgeleitet.Die diskutierte Parameterstudie wurde mit Legierungen aus Stahl, Al-und Cudurchgeführt, sodass für Kaltwalzplattierungen die wichtigsten Werkstoffkombinationen repräsentiert sind.In den Plattierversuchen ergaben Vergleiche der experimentellen Daten mit entsprechenden Plattiersimulationen sehr gute Übereinstimmungen von Schichtdicke, Walzkraft und Haftfestigkeit. Das Walzmoment wird im Bereich kleiner Werte gut vorausberechnet, während bei größeren Walzmomenten (Plattiermodell mit einer Schicht je Werkstoff) gegenüber dem Experiment höhere Werte errechnet werden. Der Werkstofffluss zeigt auch den Verlauf des Streifens bei Austritt aus dem Walzspalt richtig an (Walzen mit Unter- oder Oberdruck).Eine theoretische Studie auf Basis der aus dem Plattiermodell gewonnenen Prozessparameter zeigt die grundsätzlichen Zusammenhänge im Plattierprozess für das Schichtdickenverhältnis β, den Hebelarmbeiwert m, dem bezogenem Umformwiderstand kwm/kfm, Haftfestigkeit und anderen Größen.Die Studie zeigt im Vergleich mit einzelnen bekannten experimentellen Beobachtungen gute Vorhersage der Zusammenhänge und gibt damit tieferen Einblick in die Zusammenhänge eines Plattierprozesses. Die experimentelle Parameterstudie mit unterschiedlichen Plattierwerkstoffen und Formänderungen bestätigten die theoretischen Aussagen. Insbesondere erbrachte die Berücksichtigung der Verfestigung sowie des Einflusses von Temperatur und Umformgeschwindigkeit eine Verbesserung der Ergebnisse gegenüber bisherigen Lösungen aus der Literatur.Die Modelle für das Walzplattieren sowie Walzen wurden in den dafür entwickelten Softwarepaketen LayClad und LaySiMS zur schnellen Simulation umgesetzt und erprobt.

Dr.-Ing. Matthias Schmidtchen, Rudolf Kawalla

Chapter 10. Energiespeicher

In Energieversorgungssystemen kommt der Speicherung von Energie eine zentrale Bedeutung zu. Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien erhöht auf Grund des volatilen bzw. saisonalen Angebots den Bedarf an Energiespeichern innerhalb der Systeme zur Strom- und Wärmebereitstellung. Im Bereich der Mobilität legt der Energiespeicher sogar wesentliche Eigenschaften des Fortbewegungsmittels fest. Energiespeicher ermöglichen eine zeitliche und räumliche Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch; sie erhöhen damit die Elastizität des Energiesystems.

Viktor Wesselak, Thomas Schabbach, Thomas Link, Joachim Fischer

Chapter 4. Entwicklungspotenzial technischer Kriterien der BEV-Technologie

In Kapitel 3 werden die technischen Defizite der BEV-Technologie anhand der Effektkriterien herausgestellt. Das Ziel von Kapitel 4 ist es, die Hintergründe dieser Defizite zu untersuchen und eine mögliche Entwicklung der BEV-Technologie anhand ausgewählter technischer Kriterien (siehe Kapitel 3.1.) zu untersuchen. Dazu werden die Themenbereiche Energiespeichersystem (Kapitel 4.1.), Elektromotor und Antriebsstrang (Kapitel 4.2.) sowie Gewichts-Reduzierungspotenzial (Kapitel 4.3.) betrachtet. Das Kapitel 4.4. fasst die Erkenntnisse der möglichen Entwicklungen der technischen Bewertungs-kriterien zusammen.

Andreas Füßel

15. Leitprojekt "Kritikalität Seltener Erden"

Hightech-Rohstoffe: Gewinnen und Ersetzen

Sie sind Schlüsselrohstoffe für die Technologien von morgen: Seltenerdmetalle. Sie stecken in modernen Elektromotoren, Windkraftgeneratoren, Smartphones und Energiesparlampen. Eine nachhaltige und vernetzte Zukunft scheint ohne sie nicht denkbar. Doch wie der Name andeutet, ist ihre regionale Verfügbarkeit stark beschränkt, der Abbau schwierig und teuer. Ein Großteil der Weltproduktion der Seltenen Erden liegt in chinesischer Hand, was dem Engpass zudem eine politische Dimension gibt. Um den Bedarf an den Seltenerdmetallen Neodym und Dysprosium für die Produktion von Magneten bis 2017 zu halbieren, arbeiten acht Fraunhofer-Institute gemeinsam daran, die wertvollen Elemente aus Elektronikschrott zurückzugewinnen mit weniger davon in der Produktion auszukommen und sie in ihren speziellen Funktionen durch besser verfügbare Materialien zu ersetzen.

Prof. Dr. Ralf B. Wehrspohn

8. Thermoelektrika

Der thermoelektrische Effekt beschreibt den Zusammenhang zwischen elektrischer Potenzial- und Temperaturdifferenz und zwischen elektrischer Stromdichte und Wärmestromdichte in einem Material. Je nach Anwendung macht man sich bei der Beschreibung der thermoelektrischen Vorgänge die Phänomene des Seebeck-, Peltier- und Thomson- Effektes zunutze. In thermoelektrischen, elektrotechnischen Anwendungen spielen die Kontaktstelle zweier unterschiedlicher Metalle und die sich ausbildende Kontaktspannung eine wichtige Rolle. Auf der Materialseite stehen neben Metallen vor allem hochdotierte Halbleiter im Vordergrund.

Peter Wellmann

6. Supraleiter

Die Entdeckung des Phänomens der Supraleitung geht auf den holländischen Wissenschaftler Heike Kamerlingh Onnes zurück, der sich zu Beginn des 20. Jahrhunderts mit der Erforschung temperaturabhängiger elektrischer Eigenschaften von Leitern beschäftigte. Die Forschungsarbeiten wurden möglich, weil K. Onnes im Jahr 1908 die technische Verflüssigung von Helium gelungen war. Helium weist unter Normalbedingungen (Raumdruck) eine Verflüssigungstemperatur von 4,2 K auf, welche in der superfluiden Phase (Unterdruck) sogar auf deutlich unter 2 K gesenkt werden kann. Damit stand erstmals der Weg offen, die Eigenschaften von Werkstoffen bei sehr tiefen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt zu untersuchen. Im Jahr 1911 beobachtete K.

Peter Wellmann

Kapitel 6. Einbettung des Mentoring in die Organisation

In den bisherigen Kapiteln haben wir das Thema Mentoring als Methode und unter den unterschiedlichen Blickwinkel der Programmleitung und der betroffenen Tandems betrachtet. Im sechsten Kapitel wollen wir nun das methodische Fundament verlassen und einen Helikopterblick wagen um die Vielfalt der Einsatzgebiete von Mentoring aufzuzeigen. In den folgenden sechs Abschnitten diskutieren wir eine Bandbreite von Feldern, in denen Mentoring wirkungsvoll eingesetzt werden kann: Megatrends und Gesellschaft: Veränderungen, mit denen sich die Gesellschaft eines Landes konfrontiert sieht, durch Mentoring begegnen. Als Beispiele werden die Implikationen des Demographischen Wandels analysiert. Megatrends und der Druck der organisationalen Veränderung: Globale Veränderungen, die sich direkt auf die existierende Belegschaft auswirken. Organisationsentwicklung von Unternehmen: Unterstützungsfunktion von Mentoring bei einem Wandel der Unternehmenskultur. Strategische Personalentwicklung: Wie aus der Unternehmensstrategie ein strategisches Personalmanagement und daraus wiederum eine strategische Personalentwicklung mit Mentoring abgeleitet werden kann. Exemplarisch diskutieren wir anhand aktueller Entwicklungen in der Personalentwicklung den Einsatz von Mentoring im Rahmen von Talentmanagement und Wissensmanagement – und wie sein Einsatz die Wirkung der beiden Konzepte im Sinne der Unternehmensziele steigern kann. Operative Verknüpfung des Mentoring mit anderen Methoden der Personalentwicklung: Exemplarisch stellen wir einige Personalentwicklungsmethoden vor, die mit Mentoring verknüpfbar sind. Zum Schluss gehen wir auf den Einsatz von Mentoring im Kontext anderer aktueller Personalthemen ein. Mentoring kann zum Beispiel als Instrumente für das Employer Branding genutzt werden oder die Begleitung von internen Entsendungsprogrammen (Expedriates) unterstützen.

Nele Graf, Frank Edelkraut

6. Aufbau

In der Anfangszeit des Automobils wurde die Karosserie – dem Beispiel des Kutschenbaus folgend – auf einem Rahmengestell befestigt. Diese Bauweise findet man heute nur noch bei Lastkraftwagen und großen Off-Road-Fahrzeugen. Im Bereich der Personenwagen hat sich die selbsttragende Karosserie durchgesetzt. Sie wurde 1935 von Opel erstmalig mit dem Modell Olympia in der Großserie eingeführt. Die Innovation bestand darin, dass die Karosserie für sich komplett vorgefertigt wurde. Anschließend wurden die restlichen Komponenten wie Motor, Kupplung, Getriebe, Vorder- und Hinterachse sowie der Auspuffanlage direkt an der Karosserie befestigt und zum Fahrzeug komplettiert. Damit ist die selbstragende Karosserie der wichtigste Aggregateträger, die zudem noch vielen Anforderungen gerecht werden muss [1]. Sie reichen von konsequentem Leichtbau über wirksamen Insassen- und Fußgängerschutz bis hinzu attraktivem Aussehen.

Univ.-Prof.i.R. Dr.rer.nat. habil. Heiner Bubb, Dipl.-Ing. Helmut Goßmann, Dr.-Ing. René Konorsa, Dipl.-Ing. (FH) Walter Pecho, Dr. Armin Plath, Jochen Reichhold, Prof. Dr. Rudolf Stauber, Dipl.-Ing. Lothar Teske, Dr. Klaus Werner Thomer, Dipl.-Ing. Heinrich Timm, Dr. Hans-Jörg Vögel, Dr. Markus Wawzyniak

7. Fahrwerk

Automobile sind Fahrzeuge, deren Bewegung auf einer vorgegebenen Oberfläche, in der Regel einer Fahrbahn, vom Fahrer in Längs- und Querrichtung sowie um die Hochachse (Gierachse) in bestimmten, vom Straßenverlauf oder physikalisch vorgegebenen Grenzen, frei bestimmt werden kann. Hierbei sind die Quer- und Gierbewegung engmiteinander gekoppelt.In senkrechter Richtung zur Fahrbahn muss das Automobil hingegen dem Straßenverlauf ohne aktiven Eingriff des Fahrers folgen (Berg- und Talfahrt). Kurzwellige Fahrbahnunebenheiten sollten jedoch nur soweit auf das Fahrzeug übertragen werden, wie es die Fahrsicherheit, der Fahrerwunsch nach Fahrbahnkontakt und das subjektive Fahrkomfortempfinden erfordern.

Dr.-Ing. Andreas Bootz, Dipl.-Ing. Steffen Gruber, Dr. Jens Holtschulze, Hugo Kroiss, Dr. Klaas Kunze, Dipl.-Ing. (FH) Roman Müller, Dr.-Ing. Axel Pauly, Dipl.-Ing. James Remfrey, Dr.-Ing. Hansjörg Rieger, Dr.-Ing. Erich Sagan, Dipl.-Ing. Martin Schwarz, Dipl.-Ing. Ludwig Seethaler, Dr.-Ing. Jan Sendler, Dipl.-Ing. Hubert Strobl, Dipl.-Ing. Thomas Unterstraßer, Dipl.-Phys. Heiner Volk

2. Ausgangssituation

Jeder hat ein Recht auf Mobilität. Betrachtet man die Ausgangssituation und vergleicht den Anspruch mit der Wirklichkeit, sind Einblicke in Mobilitätsschaffung, Mobilitätserhalt, Sicherheit und Nachhaltigkeit unabdingbar. Die öffentliche Hand und Privatunternehmen sind mit Infrastruktur und Investitionsentscheidungen konfrontiert, welche heute unseren Spielraum für das Mobilsein von morgen abstecken. Dem geschuldet braucht es eine Übersicht über die wesentlichen Kennzahlen und die Einflussnahme von Mobilität auf den Individual- und Güterverkehr. Ein Blick in die Informationstechnologie gibt Aufschluss über Verkehrsmanagementsysteme und lenkt den Blick auf technologische und informationstechnische Trends wie dem Internet der Dinge und der Industrie 4.0.

Barbara Flügge

Nachhaltige Organisationsentwicklung in einem Technologieunternehmen: Nanogate AG

Als die Nanogate AG im Jahre 1999 operativ mit vier Mitarbeitern in kleinsten und sehr bescheidenen Räumlichkeiten startete, war aller Anfang schwer.

Ralf Zastrau

Professionalisierung von Lehrkräften zur Förderung des Leseverständnisses: Implementation komplexer Instruktionskonzepte

Zentrale Forschungsfrage der Untersuchung war, wie Lehrkräfte dabei unterstützt werden können, ihren Unterricht nachhaltig im Sinne von Prinzipien wirksamer Leseförderung zu verändern. Dazu wurden in 75 Klassen der Sekundarstufe I drei unterschiedliche Ansätze zur Professionalisierung von Lehrkräften in den regulären Unterricht implementiert. In einer Vergleichsgruppe (n=27 Klassen) wurde ein ausgearbeitetes Förderprogramm durchgeführt. In einer ersten Experimentalgruppe (n=31 Klassen) fanden zusätzlich drei Fortbildungen mit dem Ziel einer theoriebasierten Reflexion statt. In einer zweiten Experimentalgruppe (n=17 Klassen) wurden darüber hinausgehend drei Fortbildungen zur angeleiteten Entwicklung weiterer Unterrichtsmaterialien angeboten. Unterrichtsbeobachtungen zeigen, dass unter allen drei Bedingungen bedeutsam mehr strategieorientierter Unterricht stattfand, wobei die Unterschiede zwischen den Bedingungen marginal waren. Während nach einem Schuljahr die Leseverständnisleistungen in beiden Experimentalgruppen höher ausfielen, glichen sich diese Unterschiede im Verlauf des folgenden halben Jahres wieder an. Bewährt hat sich generell der Ansatz einer materialbasierten Fortbildung, der Lehrkräft en die Sicherheit vermittelt, auch ungewohnte Instruktionsprinzipien realisieren zu können.

Elmar Souvignier, Lars Behrmann

4. Schirmung mittels Nanomaterialien

Bei Radarmaterialien beginnend im X- bzw. Ku-Band (neue Bezeichnung H-, I-, J-Band) sind weitere Effekte zu beachten. Zu den bisher diskutierten EMV-Effekten sind die Radareffekte der linearen und nichtlinearen Extinktion integral zu betrachten.Extinktion ist wie folgt zu erklären:Extinktion (Dämpfung der Radarstrahlung) $$=$$ Streuung $$+$$ Absorption (dielektrische, magnetische kaum betrachtet)Während der Materialentwicklung ist es notwendig, mittels der verschiedenen vorhandenen Messplätze möglichst viele Parameter an den Probenserien zu bestimmen, um eine umfassende Beurteilung zu gewährleisten. Dies ist erforderlich, um die Richtung weiterer Versuche und Materialkombinationen zu bestimmen.Neben der Forderung, die chemisch/physikalischen Eigenschaften der Ausgangsmaterialien möglichst beizubehalten, wird das Erreichen einer Gesamtschirmdämpfung von mindestens 60 dB als realistisch angesehen (vgl. Abb. 4.1 und 4.2).

Frank Gräbner

3. Lithiumionen-Batterien

Lithiumbatterien gelten als Stand der Technik für vielfältige portable Anwendungen bis hin zu Elektroantrieben. Wiederaufladbare Lithiumionen-Akkumulatoren, engl. secondary batteries, unterscheiden sich von den nicht wiederverwendbaren Primärbatterien. Dennoch wird Begriff „Lithiumbatterie“ für Akkumulatoren gebraucht. Das Kapitel beleuchtet den Stand der Technik von den heutigen Materialien, Technologien und Herstellverfahren bis zur jüngsten Forschung. Betriebsverhalten, Alterung, messtechnische Überwachung und Modellierung von Lithiumionen-Batterien wird eingehend betrachtet.

Prof. Dr. Peter Kurzweil

5. Zusammenfassung

Das vorliegende Buch thematisiert die Technologie des Selektiven Lasersinterns (SLS). In der Einführung werden die kunststoffverarbeitenden additiven Technologien kurz vorgestellt und an anhand ihrer Leistungsfähigkeit und Limitationen bewertet. Dabei ist klar erkennbar, dass nur Technologien wie FDM und SLS kurz- bzw. mittelfristig in der Lage sein werden, den Bereich des Rapid Prototypings zu verlassen und zur Herstellung von Funktionsteilen, die höheren Belastungen standhalten, geeignet sind.

Dr. Manfred Schmid

7. Fallstudien

Im Zentrum dieses Kapitels steht die empirische Untersuchung der vorliegenden Arbeit. Im ersten Schritt wird auf deren Gestaltung detailliert eingegangen (Kap. 7.1). Im Anschluss erfolgt die Analyse von sechs Fallstudien nach einem einheitlichen Muster. Dafür werden die Unternehmen zunächst allgemein beschrieben, anschließend die entsprechenden Determinanten in ihren verschiedenen Ausprägungen analysiert und darauf folgend die individuellen Internationalisierungsprozesse vorgestellt. Ein Ausblick auf das zukünftige internationale Wachstum rundet die Betrachtung der untersuchten Unternehmen ab. Der Fallstudienvergleich erfolgt in Kapitel 7.8.

Michael Pock

3. Bestandteile des Fahrwerks

Der größte Teil des Buches ist den Bestandteilen des Fahrwerks gewidmet. Unter den Bestandteilen sind die Untersysteme des Fahrwerks und dessen Module und Bauteile zu verstehen. Da die Struktur des Fahrwerks sich sowohl nach Funktion als auch nach Gestalt definieren lässt, ergibt sich eine Systematik, die nicht überschneidungsfrei ist.

De. Potenzial für die Automobilindustrie

Der Nanokosmos wird die Makrosysteme revolutionieren. Von diesem Trend wird auch die führende Industriebranche Deutschlands, der Automobilbau, erheblich profitieren. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig, eine große Zahl von ihnen lässt sich unter dem Begriff Nachhaltigkeit zusammenfassen. Dazu zählen die gesellschaftlich hoch eingeschätzten Bedürfnisse nach Ökologie und Sicherheit. Aber auch zusätzliche Komfortansprüche haben Auswirkung auf die Entwicklung. Konkrete Einsatzchancen werden von Fachleuten für den Antriebsstrang, für Leichtbau, Energiekonversion, Schadstoffreduktion, Fahrdynamik, Klimatisierung, Umfeldüberwachung, Kommunikation, Verschleißminderung und Recyclebarkeit erwartet.

3. Bestandteile des Fahrwerks

Der größte Teil des Buches ist den Bestandteilen des Fahrwerks gewidmet. Unter den Bestandteilen sind die Untersysteme des Fahrwerks und dessen Module und Bauteile zu verstehen. Da die Struktur des Fahrwerks sich sowohl nach Funktion als auch nach Gestalt definieren lässt, ergibt sich eine Systematik, die nicht überschneidungsfrei ist.

5. Prozessbeschreibung motivierten Lernens: Das Wechselspiel situationaler und personaler Faktoren und dessen Wirkung auf den Lernerfolg

Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefürderten Projekts zur

Kompetenzentwicklung in den beruflichen Fächern des Fachgymnasiums Wirtschaft

(Ac35/24-1,2; 9/2004-9/2006) wird eine experimentell angelegte anderthalbjährige Interventionsstudie angestrebt. An dieser Stelle werden Ergebnisse aus dem ersten Lerngebiet des Fachs Betriebswirtschaft mit Rechnungswesen/Controlling präsentiert (80 von insgesamt 160 Unterrichtsstunden des ersten Schuljahres). Mit diesen Ergebnissen wird zum einen versucht, eine möglichst detaillierte Beschreibung des Lernprozesses während der 80 Unterrichtsstunden im Lerngebiet 1

Das Unternehmen als komplexes wirtschaftliches und soziales System

zu geben; zum anderen werden Hinweise angestrebt, wie initiierte Lernprozesse effizient auszugestalten wären, um letztlich den Lernerfolg zu steigern.

4. Die Optimierung der Anspruchsstruktur. Ansätze der empirischen Analyse

Die zentrale zu untersuchende Variable ist aufgrund ihrer hervorgehobenen Bedeutung der

Anspruchsumfang

, der als ex ante ursprünglich angemeldeter und als ex post tatsächlich realisierter Anspruchsumfang auftritt. Daneben existiert der ex ante vorliegende Erwartungswert für den ex post eintretenden Anspruchsumfang. Während der ex ante ursprünglich angemeldete Anspruchsumfang als unabhängige Variable einzuschätzen ist, stellen die anderen Formen abhängige Variablen dar. Der ex ante angemeldete Anspruchsumfang determiniert weiterhin den erwarteten Patentwert, die erwarteten variablen Kosten und den erwarteten Gewinn aus der Patentierung.

7. Fahrwerk

Automobile sind Fahrzeuge, deren Bewegung auf einer vorgegebenen Oberfläche, in der Regel einer Fahrbahn, vom Fahrer in Längs- und Querrichtung sowie um die Hochachse (Gierachse) in bestimmten, vom Straßenverlauf oder physikalisch vorgegebenen Grenzen, frei bestimmt werden kann. Hierbei sind die Quer- und Gierbewegung eng miteinander gekoppelt. In senkrechter Richtung zur Fahrbahn muss das Automobil hingegen dem Straßenverlauf ohne aktiven Eingriff des Fahrers folgen (Berg- und Talfahrt). Kurzwellige Fahrbahnunebenheiten sollten jedoch nur soweit auf das Fahrzeug übertragen werden, wie es die Fahrsicherheit, der Fahrerwunsch nach Fahrbahnkontakt und das subjektive Fahrkomfortempfinden erfordern. Das quer-, längs- und vertikaldynamische Verhalten eines Automobils wird durch eine Vielzahl von Parametern bestimmt. In vielen Bereichen liegen nicht-lineare Zusammenhänge und komplexe Kopplungen der Zustandgrößen vor. Daher stellt das Fahrwerk und in erweitertem Sinne die Fahrdynamik auch heute noch ein hoch interessantes Themengebiet dar, insbesondere wenn der Fahrer als Zustandserkenner, Regler und subjektiver Beurteiler berücksichtigt wird.

Dr.-Ing. Axel Pauly, Dipl.-Ing. Steffen Gruber, Dipl.-Ing. Norbert Ocvirk, Dipl.-Ing. James Remfrey, Dipl.-Phys. Heiner Volk, Dr. Roman Müller, Dr.-Ing. Hansjörg Rieger, Dr.-Ing. Andreas Bootz, Dipl.-Ing. Oliver Hohenöcker, Dipl.-Ing. Johann Niklas, Dipl.-Ing. Ludwig Seethaler, Dr.-Ing. Erich Sagan, Dipl.-Ing. Thomas Unterstraßer, Dipl.-Ing. (FH) Martin Lauterbach, Maik Miklis, Dipl.-Ing. Gregor Fischer, Dr. rer. nat. Oliver Kircher, Dr.-Ing. Thomas Schwarz

6. Aufbau

In der Anfangszeit des Automobils wurde die Karosserie – dem Beispiel des Kutschenbaus folgend – auf einem Rahmengestell befestigt. Diese Bauweise findet man heute nur noch bei Lastkraftwagen und großen Off-Road-Fahrzeugen. Im Bereich der Personenwagen hat sich die selbsttragende Karosserie durchgesetzt. Sie wurde 1935 von Opel erstmalig mit dem Modell Olympia in der Großserie eingeführt. Die Innovation bestand darin, dass die Karosserie für sich komplett vorgefertigt wurde. Anschließend wurden die restlichen Komponenten wie Motor, Kupplung, Getriebe, Vorder- und Hinterachse sowie der Auspuffanlage direkt an der Karosserie befestigt und zum Fahrzeug komplettiert. Damit ist die selbstragende Karosserie der wichtigste Aggregateträger, die zu dem noch vielen Anforderungen gerecht werden muss. Sie reichen von konsequentem Leichtbau über wirksamen Insassen- und Fußgängerschutz bis hinzu attraktivem Aussehen.

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans-Hermann Braess, Dr. Markus Wawzyniak, Dipl.-Ing. Lothar Teske, Dipl.-Ing. Helmut Goßmann, Dipl.-Ing. Heinrich Timm, Dr. rer. Pol. Dipl. -Ing. Ludwig Hamm, Dipl.-Ing. Volker Peitz, Walter Pecho, Prof. Dr.-Ing. Roland Lachmayer, Prof. Dr. Rudolf Stauber, Dr.-Ing. René Konorsa, Dr. Klaus Werner Thomer, Thomas Herpel, Dipl. -Des. Peer-Oliver Wagner, Dipl.-Ing. Ernst Peter Neukirchner, Georg Laukart, Dipl.-Ing. Thomas Vorberg

3. Eigenschaften von Kunststoffen in Bauteilen

Wie bei allen Werkstoffen interessieren den Anwender meist die Eigenschaften eines Werkstoffes im nutzbaren Bauteil, also nach der Konstruktion, Verarbeitung, Fertigung und Oberflächenbehandlung.

Peter Eyerer, Gabriele Twardon, Jürgen K. L. Schneider, Friedrich Leibrandt, Volker Gettwert

4. Verarbeitung von Kunststoffen zu Bauteilen

Für die meisten Kunststoffe folgt der Synthese bei den Rohstoffherstellern die davon völlig getrennte Verarbeitung. Dies bedeutet, dass Abkühlung und erneute Aufheizung sowie Transport, manchmal mehrfach, dazwischen liegen. Ausnahmen bilden bisher Polyurethan RIM, RRIM und SRIM und Nischen anwendungen wie Caprolactam-Synthese im Verarbeitungswerkzeug zu Polyamid, sog. Guss-PA. Dagegen ist die Halbzeugherstellung bei glasmattenverstärkten Thermoplasten (GMT) meist mit PP-Matrix, Stäbchengranulate mit Langglas fasern oder SMC heute noch Stand der Technik. Für die Zukunft zeichnet sich allerdings ein Wandel für einige Verarbeitungstechnologien ab. Aufwendige Zwischenschritte werden entfallen, der Verarbeiter wird mehr zum Werkstoff- Designer (Compoundeur), Rohstoffhersteller liefern ihm Vorprodukte. Für Standard-Spritzgieß- oder Extrusionsprozesse werden sich allerdings in absehbarer Zeit keine grundsätzlichen Änderungen im Verfahrensablauf ergeben.

Helmut Schüle, H. Bille, Rudolf Emmerich, Bernhard Hegemann, Lars Ziegler, Jan Diemert, Dieter Gittel, Stefan Göttke, Axel Kauffmann, Mark Knoblauch-Xander, Andreas Rohr, Stefan Tröster

6. Gestalten, Fügen, Berechnungsansätze und Simulation EDV-unterstützter Konstruktionen und Auslegung von Kunststoffbauteilen

Der Entwicklungsprozess hin zu einem Kunststoffbauteil ist komplex. Die Einbindung aller Beteiligter (Abteilungen in der eigenen Firma, Kunden, Lieferanten, Institute, Partner, Behörden), die hohen Anforderungen an technische, wirtschaftliche (Kosten), umweltliche und soziale Lösungen, eingezwängt in ein fast immer engstes Zeitkorsett, bedingen ein ganzheitliches Produkt-Engineering (siehe Bild 4-209).

Martin Keuerleber, Peter Eyerer, Helmut Schüle, Andreas Radtke, Otto Altmann, Wieland P. Loh

Phase 3: Analyze

Kapitel 1. Einführung in Polymer Engineering

Kunststoffe sind hoch molekulare organische Verbindungen, die entweder durch Abwandeln hochmolekularer Naturstoffe oder durch chemische Aneinanderlagerungen niedermolekularer Grundbausteine, sog. Monomere, durch verschiedenartige chemische Reaktionen entstehen. Die Vielfalt erklärt sich aus der großen Zahl von Möglichkeiten bei der Auswahl monomerer Bausteine und den verschiedenen Arten ihrer Aneinanderlagerung zu hochmolekularen Ketten (linear, verzweigt, vernetzt). Forschung und Technik erschließen vereinzelt noch neue synthetische Kunststoffe, die Zahl der chemischen Modifikationen bestehender Kunststoffe durch Copolymerisationen oder Mischen (blending) überwiegt jedoch zwischenzeitlich bei weitem.

Peter Eyerer, Jörg Woidasky

Kapitel 2. Synthetische Kunststoffe

Nach dem einleitenden Überblick über das Sortiment der anwendungstechnisch und wirtschaftlich wichtigen Kunststoffe, ihrer Ausgangsprodukte, typischen Eigenschaften und Verarbeitung, werden in den folgenden Kapiteln die einzelnen Kunststoffsorten anhand der jeweils charakteristischen Typen vorgestellt. Wie Bild 1–4 zeigt, steht von diesen — gemessen an seiner Produktionsmenge — als bedeutendster, synthetisch hergestellter Thermoplast, das zu den Polyolefinen zählende Polyethylen an erster Stelle.

Ana Rodräguez, Andreas Eipper, Axel Stieneker, Benjamin Sandoz, Christian Kohlert, Christian Schade, Christian Ulrich, David Liebing, Dieter Gittel, Frank Henning, Guntmar Rüb, Heinrich Hähnsen, Heinz-Jürgen Dern, Helmut Schüle, Ingo Fischer, Jörg Woidasky, Jan Diemert, Johannes Eschl, Jürgen Hauk, Kai Uwe Tönnes, Karsten Kretschmer, Klaus Kurz, Ludwig Ober, Martin Keuerleber, Nina Woicke, Peter Elsner, Rainer Protte, Sigrid Schlünken, Simon Geier, Stefan Ganslmeier, Sven Robert Raisch, Ulrich Göschel, Walter Held, Wolfgang Lutz

2. Membranen — Strukturen, Werkstoffe und Herstellung

Ingenieuren, die an der Auslegung eines Membranprozesses arbeiten, steht ein etablierter Markt mit sehr breitem Angebot an selektiven und beständigen Membranen einer Vielzahl spezialisierter Anbieter zur Verfügung. Das Umsatzvolumen von Membranen und Modulen überstieg im Jahr 2000 5 Milliarden €. Es sind jährliche Zuwachsraten von 8 – 12 % zu erwarten [17].

9. Aktorentwurf

Während in den beiden vorangegangenen Kapiteln mit den Grundlagen der Regelungstechnik sowie der Kinematik Themen mit eher strukturierendem Charakter behandelt wurden, wird in diesem und den folgenden Kapiteln der Entwurf einzelner Komponenten diskutiert. Die Aktoren stellen dabei die wichtigste Komponente jedes haptischen Systems da, da deren Auswahl bzw. Konstruktion maßgeblich zu dem haptischen Eindruck des Systems beiträgt. Das Kapitel behandelt die bei haptischen Systemen häufig eingesetzten Aktoren entsprechend ihren physikalischen Wirkprinzipien gegliedert. Für jeden Aktortyp werden die wichtigsten physikalischen Grundlagen vermittelt, Beispiele für ihre Auslegung gegeben und eine oder mehrere Anwendungen diskutiert. Andere, selten für haptische Systeme genutzte Aktorprinzipien werden mit kurzen Beispielen im Abschnitt 9.6 ”Sonderformen” behandelt, bzw. in der Übersicht über die physikalischen Wirkprinzipien in Abschnitt 9.1 eingeordnet. Die Erfahrung zeigt, dass es für haptische Anwendungen geeignete Antriebe selten ”von der Stange” gibt. Sie stellen immer besondere Anforderungen, sei es in der Drehzahl, Leistungsdichte oder Geometrie. Dies bedingt, dass auch reine Anwender von Aktuatoren über die Möglichkeiten der Modifikation bestehender Antriebe, aber auch die physikalischen Grenzen eines Antriebsprinzips informiert sein sollten. Dieses Kapitel richtet sich daher sowohl an die Anwender als Leser, die lediglich einen geeigneten Aktor auswählen wollen, sowie die Hardwareingenieure, die einen spezifischen Aktor für ein haptisches Gerät selbst entwerfen wollen.

Thorsten A. Kern, Marc Matysek, Stephanie Sindlinger

Sustainable Design of Geopolymers - Evaluation of Raw Materials by the Integration of Economic and Environmental Aspects in the Early Phases of Material Development

Materials, defined as solids with a function, are basic modules for products in our everyday living and work environment. The development of products facing a complex qualification profile, which includes besides other technical, but also economic and ecological aspects. The two later aspects are not sufficient included in material development, especially from a Life cycle point of view, to provide them for the phase of product development.

In this project, Life Cycle Thinking is integrated in the development phase of materials right from the beginning, in order to identify technical, economic, and ecological benefits and drawbacks of developed geopolymers in comparison to traditional materials (functional unit). In the following contribution, the authors focus on the first of three steps, the evaluation of raw materials, which include the screening, and classification of raw materials.

M. Weil, U. Jeske, K. Dombrowski, A. Buchwald

Kapitel 1. Einführung in Polymer Engineering

Peter Eyerer

De. Technologiedesign über einen bionischen Ansatz — das Medium Luft als Metapher und Allegorie. Ein Selbstverständnis für den Ingenieur?

Axel Thallemer

6. Gestaltungsempfehlungen

In diesem Kapitel werden Gestaltungsempfehlungen für das IP-Management in vertikalen Innovationspartnerschaften vorgestellt, die sich aus den empirischen Ergebnissen und der Analyse der Literatur herleiten. Dies erfolgt in mehreren Schritten. Im ersten Schritt werden die Gestaltungsempfehlungen in einem Modell zusammengefasst, um den Gesamtzusammenhang zu verdeutlichen und die Gestaltungsempfehlungen in den Kontext des Kooperationsmanagements einzuordnen. Im zweiten Schritt werden die Gestaltungsempfehlungen für erfolgskritische Prozesse des IP-Managements in Kooperationen näher erläutert.

Daniel Gredel

4. Gaskraftwerke

Der Anteil gasgefeuerter Kraftwerke an der deutschen Bruttostromerzeugung beträgt aktuell etwa 14%. Die installierte Kapazität beträgt ca. 26,5GW, was einem Anteil von 16% an der gesamten installierten Kraftwerksleistung entspricht. Nach dem Netzentwicklungsplan (NEP) 2013 [1] wird der Kapazitätszubau bis zum Jahr 2015 knapp 1,4GW (heute in Bau befindliche Kraftwerke) betragen. Diesem Zubau steht eine Stilllegung veralteter Anlagen von 140MW gegenüber.

Der vergleichbare Anteil von Gaskraftwerken an der EU-weiten Stromerzeugung beträgt ca. 23%. Innerhalb der EU ist die Gasverstromung in Großbritannien, Niederlande, Irland und Italien mit Anteilen von über 40% besonders ausgeprägt. Weitere Länder mit einem relativ hohen Gasverstromungsanteil von über 30% sind Portugal, Belgien und Spanien. In den einschlägigen Energieprojektionenwird davon ausgegangen, dass der Einsatz von Gaskraftwerken EU-weit zunehmen wird (vgl. Kap. 2). Gasgefeuerte Kraftwerke stellen gesicherte Leistung zur Verfügung und werden heute vorzugsweise zur Mittel- und Spitzenlasterzeugung eingesetzt. Im Vergleich zu bestehenden Kohlekraftwerken weisen sie in der Regel bessere Flexibilitätseigenschaften auf, die insbesondere vor dem Hintergrund der Zunahme volatiler Stromerzeugung immer wichtiger werden. Ein weiterer Vorteil sind die im Vergleich zu Kohlekraftwerken deutlich niedrigeren spezifischen Investitionen. Nachteilig sind die relativ hohen und volatilen Brennstoffkosten. In aktuellen Energieprojektionen wird davon ausgegangen, dass diese zukünftig weiter steigen werden (vgl. Kap. 2).

Peter Markewitz, Richard Bongartz, Klaus Biß

10. Elektrochemische Speicher

Wieder aufladbare Batterien, die als Sekundärbatterien bezeichnet werden (im Gegensatz zu nicht aufladbaren Batterien, den sogenannten Primärbatterien), bestehen aus einer oder mehreren elektrochemischen Zellen. In diesen laufen reversible elektrochemische Reaktionen ab, welche beim Wechsel von Lade- und Entladeprozessen umgekehrt werden. Die Einzelzellen bestehen aus einer Kombination von zwei Elektroden (Kathode und Anode) aus verschiedenen Materialien, einem ionenleitenden Elektrolyten, der den Ladungstransport ermöglicht, und einem Separator. Während des Ladevorgangs wird die zu speichernde elektrische Energie in chemisches Potenzial umgewandelt, welches reversibel als Entladestrom (Gleichstrom) wieder abgegeben werden kann. Für den netzgekoppelten Betrieb von Batteriesystemen sind Stromrichter erforderlich, die beim Laden den Netz- Wechselstrom in Gleichstrom und beim Entladen den Gleichstrom aus der Batterie in Wechselstrom umwandeln.

Peter Stenzel, Johannes Fleer, Jochen Linssen

12. Turbine

Nach dem Verdichter ist bzw. sind die Turbine(n) vom Bauvolumen her die zweitgrößte Turbomaschine im Triebwerk. Sie liefern die Energie für den Antrieb von Fan und Verdichter(n), für die elektrische, pneumatische und hydraulische Versorgung des Flugzeuges und auch für die Triebwerke selbst, sowie für deren Hilfsgeräte. Ihre Energieproduktion ist so groß, dass alle dann noch verbleibende Restenergie zum Flugzeugantrieb als Strahl- oder Wellenleistung genutzt werden kann. Turbinen sind die thermo-mechanisch am höchsten belasteten Triebwerksbauteile. Aufbauend auf den Thermischen Turbomaschinen des Kap. 8 wird dann anhand von Zahlenwertbeispielen gezeigt, wie im Rahmen einer Vorauslegung eine vergleichsweise einfache Mehrwellenturbine berechnet werden kann. Spezielle grundlegende Gesichtspunkte bezüglich der Profil- und Schaufelgestaltung, der Mehrwelligkeit und auch die einer Gegenläufigkeit werden diskutiert, ebenso wie die Wahl der Materialien, der hier – aufgrund der Kombination aus einer hohen Fliehkraftbelastung (der relativ schweren Schaufeln) und einer sehr heißen und schadstoffhaltigen Betriebsatmosphäre – ein besonders breit gefächerter und ausführlicherer Bereich gewidmet wird. Die heißen Bereiche der Turbine und ihrer Umgebung verlangen zusätzlich ausgeklügelte Kühlungskonzepte, die hier ebenfalls beschrieben werden. Die Leistungsmöglichkeiten von Turbinen werden, wie auch schon bei den Verdichtern, durch ihr so genanntes Kennfeld beschrieben und begrenzt, wobei das Turbinenkennfeld eine Besonderheit aufweist, die das Verdichterkennfeld nicht kennt, nämlich die Durchsatz- und die Leistungsgrenze, was mit der transsonischen Turbinendurchströmung erklärt werden kann. In diesem Zusammenhang werden dann auch das Entstehen und der Aufbau eines Kennfeldes erklärt, das in Teilen, bei den so genannten reduzierten Kennfeldgrößen, auf der Machschen Ähnlichkeit basiert. Gegenüber dem Verdichterkennfeld kommen weitere reduzierte Größen hinzu, wie die reduzierte Geschwindigkeit, die reduzierte aerodynamische Kraft und die reduzierte spezifische Arbeit.

Willy J.G. Bräunling

22. MAKOS – Ein Projekt zur Umsetzung der Abiturstandards Mathematik in Hessen

Ziel des Projektes MAKOS ist die Entwicklung und Erprobung von Handreichungen mit differenzierenden und technologiegestützten Elementen zur Umsetzung des neuen Kerncurriculums Mathematik für die gymnasiale Oberstufe in Hessen. MAKOS baut auf Forschungsergebnissen und Konzepten zu „gutem Unterricht“ ganz im Sinne von Werner Blum auf, insbesondere auch auf Konzepten erfolgreicher Modellprojekte im Bereich Binnendifferenzierung (MABIKOM) und Technologieeinsatz (CAliMERO). Diese Vorerfahrungen, der theoretische Hintergrund und die Konzeption des Projekts werden im Beitrag vorgestellt. Exemplarisch werden Elemente des zugrundeliegenden Unterrichtkonzepts zur offenen Differenzierung in der Oberstufe veranschaulicht.

Ulrike Roder, Regina Bruder

10. Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung

Von Daten direkt zu hochkomplexen Produkten

Die Generative Fertigung bzw. Additive Fertigung wird populärwissenschaftlich häufig als 3D-Drucken bezeichnet. Sie ist eine vergleichsweise junge Gruppe von Fertigungsverfahren mit einzigartigen Eigenschaften und Möglichkeiten gegenüber konventionellen Fertigungstechnologien. Die Fraunhofer-Allianz Generative Fertigung koordiniert aktuell 17 Fraunhofer- Institute, die sich mit der Generativen Fertigung befassen. Sie bildet die gesamte Prozesskette ab: Entwicklung, Anwendung und Umsetzung generativer Fertigungsverfahren und Prozesse sowie die dazugehörigen Materialien. Der Bericht bietet einen Überblick über die Technologien, Anwendungsfälle, besonderen Möglichkeiten und weiteren Ziele der angewandten Forschung im Bereich der Generativen Fertigung unter dem Dach der Fraunhofer-Gesellschaft. Speziell erwähnt werden der mesoskopische Leichtbau, biomimetische Strukturen, Hochleistungswerkzeuge für die Blechwarmumformung, keramische Bauteile, druckbare Biomaterialien, großformatige Bauteile aus Kunststoffen, die Integration sensorisch-diagnostischer und aktorisch-therapeutischer Funktionen in Implantate und dreidimensionale Multimaterialbauteile

Dr. Bernhard Müller

14. Kognitive Systeme und Robotik

Intelligente Datennutzung für autonome Systeme

Kognitive Systeme können komplexe Prozesse überwachen, analysieren und gewinnen daraus auch die Fähigkeit, in ungeplanten oder unbekannten Situationen richtig zu entscheiden. Fraunhofer-Experten setzen Verfahren des maschinellen Lernens ein, um neue kognitive Funktionen für Roboter und Automatisierungslösungen zu nutzen. Dazu statten sie Systeme mit Technologien aus, die von menschlichen Fähigkeiten inspiriert sind bzw. diese imitieren und optimieren. Der Bericht beschreibt diese Technologien, erläutert aktuelle Anwendungsbeispiele und entwirft Szenarien für zukünftige Anwendungsfelder.

Prof. Dr. Christian Bauckhage, Prof. Dr. Thomas Bauernhansl, Prof. Dr. Jürgen Beyerer, Prof. Dr. Jochen Garcke

10. Thermische Energiespeicher

Thermische Energiespeicher

können auf dem Weg zu einer regenerativen und effizienten Energieversorgung von

großer Bedeutung

sein. Zumal der Wärme- und Kältesektor mit einem Anteil von ca. 50 % noch vor dem Transport- und Elektrizitätssektor den größten Teil des Endenergieverbrauchs in Europa ausmacht.

Die verwendeten Technologien können in drei grundlegende Systeme unterteilt werden. Das wohl bekannteste Beispiel ist die Speicherung

sensibler Wärme

, wie sie als Pufferspeicher in Heizungsanlagen Verwendung findet. Zudem kann thermische Energie in sogenannten

Latentwärmespeichern

oder in

thermochemischen Speichern

erhalten werden. Die Eigenschaften dieser drei Technologien werden nachfolgend ausführlich beschrieben.

Unter dem Begriff Thermische Energiespeicher sind sowohl

Wärme

- als auch

Kältespeicher

zu verstehen. Wärme- und Kältespeicher haben ein entgegengesetztes Funktionsprinzip. Während ein Wärmespeicher beim Einspeichern Energie aufnimmt, gibt der Kältespeicher hierbei Energie in Form von Wärme ab. Liegt die gespeicherte Energie in einem Temperaturniveau unter der Umgebungstemperatur vor, wird von einem Kältespeicher gesprochen. Bei einer Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur hingegen handelt es sich um einen Wärmespeicher.

Die verschiedenen

Einsatzgebiete

der Speichertechnologien umfassen Zeiträume von

Kurzzeit

- bis hin zu

saisonalen Speichern

, die von

Niedertemperaturniveau

zur Brauchwassererwärmung bis zu Hochtemperaturspeichern in der

Elektrizitätserzeugung

(solarthermische Kraftwerke) reichen. Des Weiteren wird auch zwischen

mobilen und stationären Anwendungen

für Wärmespeicher unterschieden.

Michael Sterner, Ingo Stadler

8. Chemische Energiespeicher

Die rein

elektrische

Energiespeicherung ist die Stromspeichertechnologie mit der

höchsten Effizienz

, aber mitunter auch mit den höchsten Kosten und kleinsten

Kapazitäten

. Die

elektrochemische

Energiespeicherung erreicht höhere Kapazitäten bei geringeren Kosten – zulasten des Wirkungsgrades. Ähnlich setzt sich das Ganze mit

chemischen Energiespeichern

fort: Batterien (Akkumulatoren) kommen kapazitätsmäßig an ihre Grenzen, wenn es um eine verlustarme Langzeitspeicherung geht. Die chemische Energiespeicherung und -lagerung erfüllt diese Ansprüche vollends. Zwar ist das Einspeichern mit deutlichen Wirkungsgradverlusten verbunden, aber aus heutiger Sicht in Verbindung mit der vorhandenen Gas- und Kraftstoffinfrastruktur die

einzige

nationale

Option

zur

Langzeitspeicherung erneuerbarer Energien

.

Chemische Energiespeicher sind heute das

Rückgrat

der

konventionellen Energieversorgung

. Feste (Holz, Kohle), flüssige (Erdöl) und gasförmige (Erdgas)

Energieträger

stellen selbst „Energiespeicher“ dar und werden über unterschiedliche Technologien gespeichert. Auch in der Energiewende kommt chemischen Energiespeichern eine

tragende Rolle

zu, vor allem in der Funktion als Langzeitspeicherung für den Stromsektor, aber auch als

Brenn- und Kraftstofflieferant

für Mobilität und Wärme. Neben den konventionellen Speichertechnologien wird daher in diesem Kapitel ausführlich auf die Speicherung von erneuerbaren Energien in Form von gasförmigen (

Power-to-Gas

) und flüssigen (

Power-to-Liquid

) Energieträgern für Strom, Wärme, Chemie und als

Stromkraftstoffe

eingegangen.

Michael Sterner, Ingo Stadler

DESIGN

Christian Staudter, Clemens von Hugo, Philipp Bosselmann, Jens-Peter Mollenhauer, Renata Meran, Olin Roenpage, Stephan Lunau

17. Fördermöglichkeiten

Um die Umsetzung geothermischer Projekte zu forcieren, stellen die Bundesländer, Bundesministerien und die Europäische Kommission Fördermittel insbesondere für Forschung und Entwicklung zur Verfügung. Aufgrund der intransparenten Strukturen werden diese vielfach von Unternehmen nicht oder nicht sinnvoll in Anspruch genommen. Gegenstand des Fachbeitrags ist es, die grundsätzlichen Förderstrukturen und Rahmenbedingungen zu erläutern und den Marktakteuren darüber einen systematischen Einstieg in das Thema zu ermöglichen. Zudem werden die Entwicklung der Geothermie‐Förderung analysiert und künftige Schwerpunktthemen der Geothermie‐Förderlandschaft, soweit bekannt, erläutert.

Sonja Stockhausen

12. Turbine

Vieles von dem, was im Kap. 10 zu Verdichtern gesagt wurde, kann in analoger Weise durchaus auch auf Turbinen übertragen werden, wobei es aber zwei signifikante Unterschiede gibt:

Prof. Dr.-Ing. Willy J.G. Bräunling

5. Ergebnisse der empirischen Untersuchung

Im nachfolgenden Kapitel werden die Ergebnisse der empirischen Untersuchung im Detail dargestellt. Abb. 20 zeigt die Struktur im Überblick. Die Darstellung der Codierergebnisse erfolgt zunächst auf Ebene der untersuchten Unternehmen, die entsprechend ähnlicher Eigentums- und Größenverhältnisse in drei Unternehmenscluster zusammengefasst werden: große FU, große Nicht-FU und kleinere FU. So werden zunächst alle Unternehmen übergreifend betrachtet und dann die drei Cluster separat. Anschließend wird die Analyseebene von den teilnehmenden Unternehmen auf die für die Forschungsfrage relevante Ebene abstrahiert. Dazu werden beide Untersuchungsdimensionen mit je zwei Auspräungen dargestellt: Dies sind Familienunternehmen und Nicht-Familienunternehmen in Bezug auf die Eigentümerstruktur. In Bezug auf die Unternehmensgröße sind dies Großunternehmen und kleinere Unternehmen. Diese Ausprägungen werden in Bezug auf die Nutzung von Informationstypen in einzelnen Aktivitäten der FEI detailliert.

Andreas Binder

6. Grenzspieler.

Eine deutsch-tschechische Einrichtung der schulischen und außerschulischen Jugendarbeit

Das sechste Kapitel beinhaltet die pädagogische Ethnographie einer bundesstaatlichen Einrichtung zur Förderung und Vernetzung grenzüberschreitender Jugendarbeit. Die Einrichtung ist bilokal verortet und besteht aus einem Büro in Tschechien und einem in Deutschland. Die ethnographische Beschreibung der spezifischen organisationalen Identitätspraxis orientiert sich an drei fallspezifischen Phänomenen, die sich in vielen Feldern der organisationalen Lebenswelt wiederfinden:

Erstens

existieren in der untersuchten Organisation hinsichtlich des organisationalen Selbstverständnisses und bezüglich der Praxis organisationaler Selbstdarstellung bürospezifische Differenzen des Kooperierens. Ein

zweites

Phänomen zeigt sich in Form des gemeinsamen Spielens. Das Spielerische wirkt als zentraler

modus operandi

des Miteinander-Arbeitens.

Drittens

zeigt sich wiederholt, dass Praktiken der Legitimation sowie der Selbstvergewisserung eine

Grenzüberschreitung-Könnende Organisation

zu sein stets darum bemüht sind, eine programmatisch angelegte Parallelität und Parität herzustellen. Das Ziel der Falldarstellung ist es, die organisationsspezifischen Praxisstrategien und Praxismuster der organisationalen Identität herauszuarbeiten und Vorgänge ihrer Bewahrung oder Modifikation als organisationale

Identitäts

lernprozesse im Kontext kultureller Übersetzungsanforderungen zu rekonstruieren. In der Darstellung der ethnographischen Befunde und Analysen wird organisationales Identitätslernen zunächst heuristisch als die Veränderung von Praxisstrategien und Praxismuster der organisationalen Darstellung und Vergegenwärtigung beschrieben.

Dr. Nicolas Engel

Zur Philosophie des Klebens

Der Leichtbau bedeutet im Betrieb gesteigerte Effizienz und damit Ressourcenschonung. Der damit verbundene Einsatz von Funktionsmaterialien, dem optimalen Werkstoff am richtigen Ort, erfordert die Kombination von zum Teil sehr unterschiedlichen Materialien, bei deren Zusammenfügen klassische Fügeverfahren nicht möglich oder Materialschwächung durch Bohren für beispielsweise gewichtserhöhende Schraub- oder Nietverbindungen prohibitiv sind. Das Fügeverfahren der Wahl ist das Kleben [1]. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über einige aktuelle Aspekte dieser Technologie.

Prof. Dr. rer. nat. Bernd Mayer, Prof. Dr. rer. nat. Andreas Hartwig, Dr. rer. nat. Marc Amkreutz, Dr. rer. nat. Erik Meiß, Prof. Dr.-Ing. Horst-Erich Rikeit

Chapter 6. Elektrolyte und Leitsalze

„Die Chemie macht’s“. Heutige und insbesondere zukünftige hochleistungsfähige Lithium-Ionen-Batterien sind ohne Fortschritte in der Materialentwicklung nicht denkbar. Der Chemie kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Sie ist gefordert, mit innovativen Materialkonzepten die Batterietechnologie hinsichtlich Energiedichte, Leistungsdichte und Lebensdauer weiter zu optimieren und so die Tür zur Elektromobilität und zur stationären Speicherung regenerativer Energien weit aufzustoßen.

Christoph Hartnig, Michael Schmidt

Innovation und Wachstum aus wirtschaftshistorischer Perspektive

Deutschlands Innovationsregime gilt seit Langem als Erfolgsmodell. Die Qualität und die Anwendungsorientierung deutscher Produkte, seit dem ausgehenden 19. Jahrhundert unter dem Label „made in Germany“ subsummiert, generieren bis heute ein Gutteil der Wachstumspotenziale der deutschen Wirtschaft insbesondere auch auf Auslandsmärkten. „Der Spiegel“ bezeichnete die Bundesrepublik deswegen jüngst nicht nur als Modell für emerging markets wie Indien und China, sondern auch für „altindustrielle Weggefährten“ wie die USA und Großbritannien (Schulz 2012).

Prof. Dr. Susanne Hilger

3. Design-Forschung

Besonders aus dem Mund von Studierenden hört man oft den Ruf nach mehr „Praxis“-Bezug der Fachdidaktik. Es ist tatsächlich eine Herausforderung für die Fachdidaktik, die schulpraktische Relevanz ihrer Grundlagenforschung herauszuarbeiten. Andererseits wird sehr praxisnaher fachdidaktischer Forschung und Entwicklung entgegengehalten, ihren Ergebnissen fehle eine systematische empirische Absicherung. Design-Forschung versucht, beiden Forderungen gerecht zu werden: Bearbeitung praxisrelevanter Fragestellungen unter Einhaltung forschungsmethodischer Standards. Nach einer Einführung in den theoretischen Hintergrund der Design-Forschung wird dies an einem Forschungs- und Entwicklungsprojekt veranschaulicht, in dem es gelang, das Lernen der newtonschen Mechanik deutlich zu verbessern.

Prof. Dr. Thomas Wilhelm, Prof. Dr. Martin Hopf

4. Die Zukunft des Glases

Bisher wurden die vielfältigen Einsatzfelder für silicatische Gläser dargestellt und aufgezeigt, dass das Leben in einer Industriegesellschaft ohne den Werkstoff Glas undenkbar ist. In diesem Kapitel soll nun auf ausgesuchte neue Entwicklungsfelder der Glasforschung eingegangen werden. Es wird deutlich werden, dass der traditionelle Werkstoff Glas eine große Zukunft vor sich hat, sei es als Glasfolie, aufwickelbar auf einer Rolle wie eine Kunststofffolie, als extrem hochfestes Glas oder in unzähligen Anwendungen, die unser Leben sicherer, moderner und angenehmer gestalten.

Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld

Kapitel 6. Einbettung des Mentoring in die Organisation

In den bisherigen Kapiteln haben wir das Thema Mentoring als Methode und unter den unterschiedlichen Blickwinkel der Programmleitung und der betroffenen Tandems betrachtet. Im sechsten Kapitel wollen wir nun das methodische Fundament verlassen und einen Helikopterblick wagen um die Vielfalt der Einsatzgebiete von Mentoring aufzuzeigen. In den folgenden sechs Abschnitten diskutieren wir eine Bandbreite von Feldern, in denen Mentoring wirkungsvoll eingesetzt werden kann: Megatrends und Gesellschaft: Veränderungen, mit denen sich die Gesellschaft eines Landes konfrontiert sieht, durch Mentoring begegnen. Als Beispiele werden die Implikationen des Demographischen Wandels analysiert. Megatrends und der Druck der organisationalen Veränderung: Globale Veränderungen, die sich direkt auf die existierende Belegschaft auswirken. Organisationsentwicklung von Unternehmen: Unterstützungsfunktion von Mentoring bei einem Wandel der Unternehmenskultur. Strategische Personalentwicklung: Wie aus der Unternehmensstrategie ein strategisches Personalmanagement und daraus wiederum eine strategische Personalentwicklung mit Mentoring abgeleitet werden kann. Exemplarisch diskutieren wir anhand aktueller Entwicklungen in der Personalentwicklung den Einsatz von Mentoring im Rahmen von Talentmanagement und Wissensmanagement – und wie sein Einsatz die Wirkung der beiden Konzepte im Sinne der Unternehmensziele steigern kann. Operative Verknüpfung des Mentoring mit anderen Methoden der Personalentwicklung: Exemplarisch stellen wir einige Personalentwicklungsmethoden vor, die mit Mentoring verknüpfbar sind. Zum Schluss gehen wir auf den Einsatz von Mentoring im Kontext anderer aktueller Personalthemen ein. Mentoring kann zum Beispiel als Instrumente für das Employer Branding genutzt werden oder die Begleitung von internen Entsendungsprogrammen (Expedriates) unterstützen.

Nele Graf, Frank Edelkraut

3. Einflussfaktoren auf die Entwicklung der Elektromobilität

Unter den aktuellen Rahmenbedingungen ist es Elektrofahrzeugen nicht möglich, gegen technisch ausgereifte und vor allem im Anschaffungspreis günstigere Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor zu bestehen. Doch um energie-, umwelt- und klimapolitische Zielsetzungen auf internationaler und nationaler Ebene erfüllen zu können, bedarf es auch im Verkehrssektor erheblicher Anstrengungen zur Minderung von Emissionen und Verbrauch (

siehe Kapitel 2.4 oder auch Kapitel 3.1.3

). Da die ehrgeizigen Ziele auf lange Sicht nicht einzig durch die Optimierung konventionell motorisierter Fahrzeuge zu erreichen sind, unternehmen Wirtschaft, Wissenschaft und vor allem die Politik erhebliche Anstrengungen, um das Elektroauto konkurrenzfähig zu machen. Welche Faktoren die Elektromobilität in Deutschland künftig beeinflussen werden und welche Rahmenbedingungen zu schaffen sind, soll im Folgenden Kapitel untersucht werden.

Mathias Bertram, Stefan Bongard

3. Bestandteile des Fahrwerks

Der größte Teil des Buches ist den Bestandteilen des Fahrwerks gewidmet. Unter dem Begriff

Bestandteile

sind die Untersysteme des Fahrwerks und dessen Module und Bauteile zu verstehen. In diesem Kapitel werden deren Strukturen aufgezeigt und die einzelnen Untersysteme mit deren Aufgaben, Bedeutung, Ausführungen und Funktionen vorgestellt.

Univ.-Prof. i. R. Dr.-Ing. Bernd Heißing, Prof. Dr.-Ing. Metin Ersoy, Prof. Dr.-Ing. Stefan Gies

Chapter 1. Leichtbau als Treiber von Innovationen

Mobilität ist ein Grundbedürfnis der Menschheit. Dies gilt seit dem Beginn der Menschwerdung in Afrika und der kulturellen Entwicklung in allen Erdteilen und setzt sich kontinuierlich fort.

Horst E. Friedrich, Sivakumara K. Krishnamoorthy

Kapitel 6. Die Leichtbauwerkstoffe für den Fahrzeugbau

Der Werkstoff Stahl hat sich bei der Konstruktion von Automobilen insbesondere aufgrund seiner hervorragenden Kombination von Festigkeit und Duktilität in Verbindung mit einer hohen Verfügbarkeit und relativ günstigen Herstellungskosten bewährt. Jedoch sind die Anforderungen an die Auslegung von Automobilen hinsichtlich Leichtbau, Sicherheit und Umweltschutz in den letzten Jahren stetig gestiegen, wovon auch der Werkstoff Stahl betroffen ist. Impulse hierfür gaben vor allem veränderte gesetzliche Rahmenbedingungen wie die Auflagen zur Reduzierung der CO

2

-Emissionen, erhöhte Energiekosten und damit eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs genauso wie die Erhöhung der Recyclingraten für einen nachhaltigen Ressourceneinsatz. Darüber hinaus stiegen die Komfortansprüche des Kunden genauso wie die Ansprüche an einen hohen Sicherheitsstandard. Diese zum Teil widersprüchlichen Anforderungen können nur über den Lösungsansatz Leichtbaukonzepte erfüllt werden. Eine zentrale Rolle für den wirtschaftlichen Automobilleichtbau spielen dabei insbesondere die höher- bis höchstfesten Stähle.

Hajo Dieringa, Klaus Drechsler, Thomas Evertz, Volker Flaxa, Peter Furrer, Rainer Gadow, Zacharias Georgeou, Rudolf-Hermann Gronebaum, Karl Ulrich Kainer, Norbert Kwiaton, Christian Lesch, Christoph Leyens, Andreas Müller, Manuel Otto, Manfred Peters, Joachim Schöttler, Thomas Schulz, Bianca Springub, Gerhard Ziegmann

2. Strukturen und Eigenschaften

Die Vielfalt an Stoffklassen und Eigenschaften der Werkstoffe ergibt sich aus ihrem strukturellen Aufbau. Einer von mehreren Bestimmungsfaktoren ist die chemische Zusammensetzung. Daneben bestimmen beispielsweise auch der Gefügeaufbau oder Gefügebesonderheiten wie z.B. Porenstrukturen die Eigenschaften und damit mögliche Anwendungen. Schließlich beeinflusst auch noch der Prozess der Herstellung der Werkstoffe und Bauteile deren Eigenschaften.

Marc-Denis Weitze, Christina Berger

4. Werkstoffe für Information und Kommunikation

Die Informations- und Kommunikationstechnologien sind Antrieb für praktisch alle wesentlichen Neuerungen in Produktion und Dienstleistung. Viele Entwicklungen in der Elektronik, bei Speichern und Displays macht die Materialwissenschaft überhaupt erst möglich. Aber auch klassische Medien der Informations- und Kommunikationstechnologie wie Papier als Informationsspeicher und Kupferdraht als Transportweg für elektrischen Strom haben noch nicht ausgedient. Ob Supraleiter, Organische Halbleiter oder Graphen: Gerade in den vergangenen Jahren wurden mehrere Nobelpreise verliehen für die Entwicklung neuer Materialien in diesem Feld.

Marc-Denis Weitze, Christina Berger

4. Technologische Innovationen

Die Welt der Technik

Die moderne Technik ist hervorgegangen aus der Verbindung von handwerklichem Können und naturwissenschaftlicher Methode. Ganz allgemein gesehen handelt es sich bei der Technik um Objekte und Prozesse der physischen Welt, die durch arbeitsteiliges gesellschaftliches Handeln zustande kommen. Es können Produkte hergestellt und Verfahrensweisen angewendet werden, die früher völlig unbekannt waren und es gibt kaum einen Lebensbereich, der nicht durch die moderne Technik geprägt ist

(Friedrich Rapp).

Die Dimensionen der heutigen Technik umfassen die Makrotechnik, die Mikrotechnik und die Nanotechnik. Betrachtet werden der Produktionszyklus, die Basistechnologien

Energie – Material – Information

und technische Systeme bis hin zur Medizintechnik. Zusammen mit den Grundlagen der Ingenieurwissenschaften werden die Innovationen der Technik im 21. Jahrhundert dargestellt.

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Horst Czichos

Kapitel 10. Energiespeicher

In Energieversorgungssystemen kommt der Speicherung von Energie eine zentrale Bedeutung zu. Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien erhöht auf Grund des volatilen bzw. saisonalen Angebots den Bedarf an Energiespeichern innerhalb der Systeme zur Strom- und Wärmebereitstellung. Im Bereich der Mobilität legt der Energiespeicher sogar wesentliche Eigenschaften des Fortbewegungsmittels fest.

Viktor Wesselak, Thomas Schabbach, Thomas Link, Joachim Fischer

1. Rasante Entwicklung

Die Physik der festen Stoffe hat in der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts einen gewaltigen Aufschwung erfahren, wobei viele wichtige Grundlagen hierfür schon in der ersten Hälfte gelegt waren. Ein entscheidender früher Anstoß für diese Entwicklung war die Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen

Röntgen, Wilhelm Conrad

1895 in Würzburg, die anschließend schon bald zur ersten Beobachtung der Beugung von Röntgenstrahlen an Kristallen durch Max von Laue

Laue, Max von

1912 in München geführt hat. William Henry Bragg

Bragg, William Henry

, Professor im englischen Leeds, und sein damals erst 22-jähriger Sohn William Lawrence Bragg

Bragg, William Lawrence

haben dann die systematische Analyse von Kristallstrukturen durch die Beugung von Röntgenstrahlen mit eingeleitet.

Rudolf Huebener

4. Schirmung mittels Nanomaterialien

Bei Radarmaterialien beginnend im X- bzw. Ku-Band (neue Bezeichnung H-, I-, J-Band) sind weitere Effekte zu beachten. Zu den bisher diskutierten EMV-Effekten sind die Radareffekte der linearen und nichtlinearen Extinktion integral zu betrachten.

Ass. Prof.(BG) Dr.-Ing. Frank Gräbner

6. Einblicke in die Praxis adaptiver Projekte

In diesem Kapitel erhalten Sie einen detaillierten Einblick in die Erfolgsrezepte widerstandsfähiger Projekte und Projektorganisationen. Dazu werden in den folgenden elf Interviews erfahrene Projektverantwortliche namhafter deutscher Unternehmen zu Wort kommen und offen über ihre Erfahrungen berichten.

Stephanie Borgert

Kapitel 2. Synthetische Kunststoffe

Nach dem einleitenden Überblick über das Sortiment der anwendungstechnisch und wirtschaftlich wichtigen Kunststoffe, ihrer Ausgangs produkte, typischen Eigenschaften und Verarbeitung, werden in den folgenden Kapiteln die einzelnen Kunststoffsorten anhand der jeweils charakteristischen Typen vorgestellt. Wie Bild 1–4 zeigt, steht von diesen — gemessen an seiner Produktionsmenge — als bedeutendster, synthetisch hergestellter Thermoplast, das zu den Polyolefinen zählende Polyethylen an erster Stelle.

Simon Geier, Harald Schmitz, Ulrich Göschel, Peter Eyerer, Andreas Ostrowicki, Nina Woicke, Christian Ulrich, Wolfgang Lutz, Johannes Eschl, Guntmar Rüb, Martin Keuerleber, Jan Diemert, Jürgen Hauk, Axel Stieneker, Jörg Woidasky, Ingo Fischer, Karsten Kretschmer, Ludwig Ober, Christian Kohlert, Stefan Ganslmeier, Christian Schlade, Helmut Schüle, Klaus Kurz, Kai Uwe Tönnes, Peter Elsner, Rainer Protte, David Liebing, Ana Rodríguez, Sven Robert Raisch, Heinz-Jürgen Dern, Sigrid Schlünken, Rüdiger Bräuning, Alexander König

Kapitel 4. Spezialkunststoffe

In den letzten Jahren gewannen Polymere mit besonderen Eigenschaften zunehmend an Bedeutung. In diesem Kapitel werden unter dem Überbegriff Spezialkunststoffe die zwei Gebiete „Biopolymere“ und „Elektrisch leitfähige Polymere“ behandelt.

Thomas Hirth, Rainer Schweppe, Emilia R. Inone-Kauffmann, Helmut Nägele, Jürgen Pfitzer, Christoph Schrader, Carolin Schäfer, Jan Diemert, Axel Kauffmann, Rudolf Emmerich, Karsten Pinkwart

Kapitel 1. Einführung in Polymer Engineering

Kunststoffe sind hoch molekulare organische Verbindungen, die entweder durch Abwandeln hochmolekularer Naturstoffe oder durch chemische Aneinanderlagerungen niedermolekularer Grundbausteine, sog. Monomere, durch verschiedenartige chemische Reaktionen entstehen. Die Vielfalt der Kunststoffe erklärt sich aus der großen Zahl von Möglichkeiten bei der Auswahl monomerer Bausteine und den verschiedenen Arten ihrer Aneinanderlagerung zu hochmolekularen Ketten (linear, verzweigt, vernetzt). Forschung und Technik erschließen vereinzelt noch neue synthetische, vermehrt natürliche, Kunststoffe, die Zahl der chemischen Modifikationen bestehender Kunststoffe durch Copolymerisationen oder Mischen (blending) überwiegt jedoch bei weitem.

Peter Eyerer, Marc-Andree Wolf

12. Turbine

Vieles von dem, was im Kap. 10 zu Verdichtern gesagt wurde, kann in analoger Weise durchaus auch auf Turbinen übertragen werden, wobei es aber zwei signifikante Unterschiede gibt Das Fluid in Turbinen ist sehr heiß, womit erhebliche Materialprobleme verbunden sind, die in modernen Flugzeugturbinen zur sog. Turbinenschaufelkühlung — durch am Verdichter abgezapfte Luft — geführt haben.Beim Durchströmen einer Turbine nehmen sowohl der statische als auch der Totaldruck ab, wodurch die Strömungsgrenzschichten klein bleiben, sodass die aerodynamische Schaufelauslegung hinsichtlich viskoser Einflüsse unproblematischer wird.

Prof. Dr.-Ing. Willy J. G. Bräunling

Kapitel 28. Schwingungen und Geräusche

Schwingungen und Geräusche beim Bremsen sind komfortmindernde Erscheinungen während des Bremsvorganges. Sie treten häufig in Fahrsituationen auf, bei denen der Fahrzeuggesamtgeräuschpegel besonders niedrig ist, wie etwa beim Abbremsen kurz vor dem Stillstand des Fahrzeuges. Sie entstehen in der Radbremse und äußern sich in Form von verschiedenen Geräuschen und Schwingungen im Fahrzeug. Für die Automobilhersteller ist dies von großer Bedeutung, da Schwingungen und Geräusche häufig Ursachen für Garantiefälle liefern und darüber hinaus die Zufriedenheit der Kunden mit ihrem Fahrzeug wesentlich beeinflussen. Ihre Vermeidung ist ein Beitrag zum emissionsarmen Kraftfahrzeug.

Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Brunner, Dipl.-Ing. Lars Koch

3. Komponenten des Hybridantriebs

Der Verbrennungsmotor liefert die gesamte in einem Hybridfahrzeug umgesetzte Energie (außer beim Plug-in-Hybrid), weshalb seine optimale Auslegung bei Hybridkonzepten eine wesentliche Rolle spielt. Die Leistung, die der Verbrennungsmotor liefern soll, hängt von dem gewählten Hybridkonzept ab. Parallelhybride als Vollhybridvariante haben meist einen stärkeren Elektromotor und können deshalb mit einem relativ kleinen Verbrennungsmotor kombiniert werden, wohingegen beim Mild- oder Mikrohybrid der Antrieb maßgeblich vom Verbrennungsmotor erfolgt. Bei einem seriellen Hybrid wird die vom Verbrennungsmotor abgegebene Bewegungsenergie in der Regel nicht direkt zum Vortrieb verwendet, sondern in elektrische Energie umgewandelt, die gegebenenfalls in der Batterie zwischengespeichert wird und den Elektromotor für den Antrieb versorgt. Die Auslegung des Verbrennungsmotors richtet sich also sehr stark nach dem Einsatzzweck des Fahrzeugs und nach der Antriebsstruktur.

Dr. Notker Amann, Dr.-Ing. Matthias Beck, Dipl.-Ing. Otmar Bitsche, Dipl.-Ing. Pedro Casals, Bernd Cebulski, Dr. Christine Ehret, Dr.-Ing. Jochen Faßnacht, Andreas Greff, Dipl.-Ing. (FH) Franz Gretzmeier, Dr. Günter Gutmann, Dipl.-Ing. Frank Hentschel, Markus van Heyden, Dr.-Ing. Markus G. Kliffken, Dr. Dieter Kraft, Dr. Axel Müller, Roland Norden, Robert Stawiarski, Markus Wagner, Dipl.-Ing. Toni Viscido, Dr. Harald Weiler

4. Anwendungs-Beispiele

In diesem Kapitel sind unterschiedlichste Robotergreiferlösungen dargestellt, bei denen die generativen Fertigungsverfahren mit ihrem Leichtbaupotenzial und der Funktonsintegration entscheidend zur schnellen und effizienten Umsetzung von der Idee zur Lösung beigetragen haben. Alle diese Lösungen sind heute im Mehrschichtbetrieb im Industrieeinsatz. Besonders die Firma robomotion kann auf mehrere Jahre Praxiseinsatz von Greifern zurückblicken, welche mit generativen Verfahren hergestellt wurden. Eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung spielte das Fraunhofer Institut IPA, welches die Grundlagen für die jeweiligen gemeinsamen Entwicklungen lieferte. Aber auch innovativer Maschinenbau und Endkunden der Firma robomotion waren der Schlüssel für den Erfolg dieser neuen Greiferbauart. Inzwischen gibt es mehrere Firmen die derartige Dienstleistungen und Greifer anbieten. In einem wachsenden Markt, wie dem der Automatisierungskomponenten, werden im Zukunft die generativen Verfahren ein große Rolle spielen.

Jannis Breuninger, Ralf Becker, Andreas Wolf, Steve Rommel, Alexander Verl

Einsatz nachwachsender Rohstoffe in der Produktion und Konsequenzen für die Planung

Die Produktion nachwachsender Rohstoffe für die Energiegewinnung hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Doch auch die stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe erlangt aufgrund beschränkter Ressourcen für petrochemische Erzeugnisse steigende Bedeutung. Daraus ergeben sich einerseits Nutzungskonkurrenzen, andererseits fehlen häufig geeignete Methoden zur Produktionsplanung für die industrielle Verwertung dieser Rohstoffe. Eine besondere Herausforderung ist die Entwicklung und Anwendung von Methoden zur Verbesserung des effizienten Einsatzes erneuerbarer Rohstoffe in Kuppelproduktionsprozessen, also Prozessen, bei denen mehrere Erzeugnisse gleichzeitig entstehen, insbesondere wenn eingehende Materialien hinsichtlich ihrer stofflichen Eigenschaften verändert werden. Resultierende Konsequenzen für die Produktionsplanung werden in diesem Beitrag anhand von drei Fallbeispielen vorgestellt: Am Beispiel der Lignocellulose werden technisch mögliche Modifikationen erneuerbarer Rohstoffe und ihrer Kuppelprodukte für die Nutzung in industriellen Wertschöpfungsnetzwerken illustriert. Im zweiten Beispiel wird gezeigt, wie das wirtschaftliche Potenzial mittels Fischer-Tropsch-Synthese hergestellter Bio-Olefine bestimmt werden kann. Neben der derzeit viel diskutierten Gewinnung von Kraftstoffen („BtL -Biomass-to-Liquids“) sind auch die Grundchemikalien ein wirtschaftlich interessantes Produkt. Schließlich wird die Beschaffungsplanung eines Weiterveredlers von Agrarrohstoffen für industrielle Produktionsprozesse betrachtet. Schwierigkeiten bei der Produktionsplanung resultieren aus den vielfältigen Unsicherheiten: Neben den schwankenden Preisen der Rohstoffe und Erzeugnisse ist auch mit veränderlichen Quantitäten und Qualitäten der Ernten zu rechnen.

Prof. Dr. Jutta Geldermann

5. Konzeption eines Vorgehensmodells für Teachware in Instruktionssystemen (VOTIS)

In diesem Kapitel wird ein Vorgehensmodell entworfen, das den Entwicklungsprozeß einer Teachware als Teil eines übergeordneten Instruktionssystems beschreibt.767 Es wird als VOTIS (Vorgehensmodell für Teachware in Instruktionssystemen) bezeichnet. VOTIS besteht aus einer Folge von Phasen. Die Aufgaben, die sich in den jeweiligen Phasen den Entwicklern stellen, und die Phasenergebnisse, in Form von Dokumenten, Prototypen u.ä. sind zu erläutern. In den Phasen kommen instruktionstheoretisch fundierte Methoden zum Einsatz. Soweit es der Entwicklung und Integration von Teachware dient, wird die Entwicklungsmethodik durch Konzepte ergänzt, die eher im Sinne von „Daumenregeln“ den Entwicklungsprozeß heuristisch leiten.

Uwe Hoppe

6. Instruktionstheoretisch fundierte Integration von Teachware in Aus- und Weiterbildungskonzepte von Finanzdienstleistungsunternehmen (DELLE-Projekt)

In diesem Kapitel 6 werden der Verlauf und die Ergebnisse des Projektes „DELLE“ beschrieben, das in Kooperation zwischen den Gothaer Versicherungen (im folgenden auch verkürzt: die Gothaer) und der Abteilung Wirtschaftsinformatik I der Georg-August-Universität Göttingen durchgeführt wurde. Der Projektname „DELLLE“ steht als Abkürzung für „Dezentrale Lehr- und Lernsysteme“. Das Projekt wurde in der Gothaer ursprünglich ins Leben gerufen, um ganz allgemein die Einsatzmöglichkeiten von Teachware für dezentrale Instruktionssysteme, die durch weitgehende Bildungsverantwortung und -maßnahmen in den Regional- und Vertriebsdirektionen der Gothaer gekennzeichnet sind, zu untersuchen. Die Aufgabenstellung des Projekts wurde Ende 1994 erweitert, um die Ausbildung von Versicherungsfachleuten in der Gothaer (im folgenden: VF-Ausbildung) neu zu gestalten. Dabei sollte die am Markt verfügbare Teachware „Commedia“, eine umfangreiche Courseware, die den Lehrstoff der VF-Ausbildung beinhaltet, beschafft und in das Ausbildungskonzept integriert werden.

Uwe Hoppe

Zum Nutzen eines konfliktsensiblen Ansatzes in der wissenschaftlichen Projektbegleitung

Sonderprogramme mit denen Maßnahmen gegen Rechtsextremismus und Fremdenfeindlichkeit für Demokratie und Vielfalt gefördert werden, sind seit nunmehr 20 Jahren zu einem zentralen Bestandteil politischer Interventionsstrategien geworden. Viele dieser Programme werden mittlerweile evaluiert, wobei häufig keine systematische Verbindung mit der Grundlagenforschung hergestellt wird. Gerade deshalb ist die Frage aufzuwerfen, ob nicht eine stärkere Verknüpfung der methodischen Evaluationsexpertise mit der wissenschaftlichen Forschung über das Themenfeld Rechtsextremismus, Jugend und Prävention sowohl für die geförderten Projekte wie auch für die Auftraggeber und die Fachöffentlichkeit gewinnbringend sein könnte.

Kerstin Sischka

4. Regionale Politik- und Innovationsfähigkeit am Fallbeispiel der Emilia-Romagna

Im folgenden wird anhand des ausgewählten Fallbeispiels der Emilia-Romagna der Frage nachgegangen, ob und unter Einfluß welcher Faktoren die Region in der Lage war bzw. ist, spezifische, eigenständige Politiken auszubilden und dabei Innovationskraft für das regionale und ggf. auch das nationale System zu entfalten und insofern Innovationsprozesse zu fördern oder zu begünstigen. Regionale Innovations- bzw. Modernisierungskompetenz setzt die Nutzung, Erhaltung, Entwicklung und Vergrößerung von Handlungsspielräumen, insbesondere die Fähigkeit zur Ressourcenallokation und — noch wichtiger — zur Ressourcenmobilisierung voraus.

Alexander Grasse

7. Fahrwerk

Automobile sind Fahrzeuge, deren Bewegung auf einer vorgegebenen Oberfläche, in der Regel einer Fahrbahn, vom Fahrer in Längs- und Querrichtung sowie um die Hochachse (Gierachse) in bestimmten, vom Straßenverlauf oder physikalisch vorgegebenen Grenzen, frei bestimmt werden kann. Hierbei sind die Quer- und Gierbewegung eng miteinander gekoppelt.

Prof. Dr.-Ing., Dr.-Ing. E.h. Hans-Hermann Braess, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert

6. Aufbau

In der Anfangszeit des Automobils wurde die Karosserie – dem Beispiel des Kutschenbaus folgend – auf einem Rahmengestell befestigt. Diese Bauweise findet man heute nur noch bei Lastkraftwagen und großen Off-Road-Fahrzeugen. Im Bereich der Personenwagen hat sich die selbsttragende Karosserie durchgesetzt. Sie wurde 1935 von Opel erstmalig mit dem Modell Olympia in der Großserie eingeführt. Die Innovation bestand darin, dass die Karosserie für sich komplett vorgefertigt wurde. Anschließend wurden die restlichen Komponenten wie Motor, Kupplung, Getriebe, Vorder- und Hinterachse sowie der Auspuffanlage direkt an der Karosserie befestigt und zum Fahrzeug komplettiert

.

Prof. Dr.-Ing., Dr.-Ing. E.h. Hans-Hermann Braess, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert

Kurzfassung

Die Organische Elektronik ist eine Zukunftstechnologie, die ein globales Marktvolumen von mehreren hundert Milliarden Euro verspricht. Beleuchtung, Displays, Photovoltaik, gedruckte Elektronik, Sensoren und Batterien sind tatsächliche bzw. geplante Anwendungsfelder. Entsprechend groβ ist die Konkurrenz bei der Entwicklung marktfähiger Produkte, besonders in Asien und den USA. In Deutschland wurden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet der Organischen Elektronik in den letzten Jahren gezielt gefördert, sodass die Position Deutschlands im globalen Wettbewerb noch als im Ganzen gut zu bezeichnen ist. Um diese Position in Zukunft zu halten und möglichst zu verbessern, müssen neben dem Erhalt der Fördermittel die Akteure allgemein verbindliche Prioritäten hinsichtlich der Anwendungsziele entwickeln. Das vorliegende Papier mündet in Leitlinien in Form von acatech Empfehlungen, die zur weiteren Koordinierung der Anstrengungen und damit zu einer Stärkung Deutschlands auf dem Gebiet der Organischen Elektronik führen sollen.

acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften

3. Forschung, Entwicklung und Umsetzung in Produkte

Die technologischen Herausforderungen der Organischen Elektronik sind insbesondere Verbesserungen in den drei Dimensionen Effizienz, Lebensdauer und Kosten der Devices. Effizienzsteigerungen sind beispielsweise durch neue, verbesserte Materialien sowie alternative Stapelungen der verschiedenen Materialschichten im Device zu erwarten. Für eine Erhöhung der Lebensdauer stehen abgesehen von stabileren Materialien z. B. neue, wirksamere Verkapselungs-materialien und -technologien auf der Forschungsagenda. Eine Kostensenkung ist insbesondere durch neuartige Herstellungsverfahren und Anlagenkonzepte zu erwarten, die eine günstigere Materialsynthese, höhere Materialausbeute sowie einen höheren Durchsatz ermöglichen und gleichzeitig den Ausschuss minimieren. Darüber hinaus werden Funktionserweiterungen z. B. in Form flexibler oder transparenter Devices angestrebt, für die in erster Linie geeignete Substrate und Materialien zur Verkapselung entwickelt werden müssen.

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2. Die Organische Elektronik in Deutschland

Die Organische Elektronik in Deutschland hat in den vergangenen Jahren an Bedeutung stark zugenommen. Wachsendes Interesse der Öffentlichkeit sowie steigende Aktivitäten der Unternehmen und Verbände in der Organischen Elektronik können als Indikatoren einer bevorstehenden Marktdurchdringung interpretiert werden. Die Aufmerksamkeit, die die OLED-Technologie durch Fernsehgeräte, Videobrillen und mobile Anwendungen auf der Internationalen Funkausstellung IFA 2010 geerntet hat, zeigt, welche Begeisterung diese neue Technologie wecken kann. Mit der Organischen Elektronik werden Hoffnungen auf neue technologische und umweltbewusste Anwendungen und Chancen für einen neuen Industriesektor in Deutschland verbunden.

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4. Nachwuchsförderung

Die Organische Elektronik ist ein verhältnismäßig junges Technologiefeld, dessen Anwendungen auf der Schwelle zur Marktreife stehen. Die vielfach prognostizierten, starken Marktzuwächse werfen die Frage auf, ob Deutschland für diese Entwicklung personell gewappnet ist oder aber mittel-bis langfristig ein personeller Engpass zu erwarten ist. Wenn auch derzeit noch kein Mangel an qualifizierten Fachkräften im Bereich der Organischen Elektronik zu beklagen ist, gilt es frühzeitig zu klären, ob heutige Aus- und Weiterbildungsmöglichkeiten in diesem Bereich auch zukünftig den Bedarf vonseiten der Wissenschaft sowie der Wirtschaft decken können. Experten der Organischen Elektronik sind sich einig, dass schon heute Anstrengungen in der Nachwuchsförderung erforderlich sind, um hier den Bedarf von morgen zu decken. Welche spezifischen Anforderungen muss der wissenschaftliche Nachwuchs erfüllen, um auf zukünftige Entwicklungsaufgaben der Organischen Elektronik optimal vorbereitet zu sein? Inwieweit sind bestehende Ausbildungsangebote in der Lage, die geforderten Kompetenzen zu vermitteln? Im Folgenden werden Antworten auf diese Fragen gegeben.

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3. Bestandteile des Fahrwerks

Der größte Teil des Buches ist den Bestandteilen des Fahrwerks gewidmet. Unter dem Begriff

Bestandteile

sind die Untersysteme des Fahrwerks und dessen Module und Bauteile zu verstehen. In diesem Kapitel werden deren Struktur aufgezeigt und die einzelnen Untersysteme mit deren Aufgaben, Bedeutung, Ausführungen und Funktionen vorgestellt.

Bernd Heißing, Metin Ersoy, Stefan Gies

4. Schirmung mittels Nanomaterialien

Bei Radarmaterialien beginnend im X- bzw. Ku-Band (neue Bezeichnung H-, I-, J-Band) sind weitere Effekte zu beachten. Zu den bisher diskutierten EMV-Effekten sind die Radareffekte der linearen und nichtlinearen Extinktion integral zu betrachten.

Frank Gräbner

1. Einleitung

Der Strafverfolgte erhält eine „Bewährung“ und der Betonklotz eine „Bewehrung“. In jedem Fall gilt sie der Stabilisierung des „Innenlebens“ des entsprechenden Körpers.

Hansgerd Kämpfe

Kapitel 1. Zur Zielsetzung der Studie und ihrem Projektdesign

Materialwissenschaften, Materialentwicklung und Werkstofftechniken werden weithin als Fundament für die allgemeine Technikentwicklung gesehen, da sie Basisinnovationen und die Anwendung von neuen Technologien in nahezu allen Bereichen moderner Volkswirtschaften überhaupt erst ermöglichen. In diesem einleitenden Kapitel wird zunächst auf die Rolle der öffentlichen Forschungsförderung im Bereich der Materialforschung und Werkstofftechnik eingegangen. Anschließend wird die Bedeutung des Begriffs „Technologietransfer“ erläutert. Die in den weiteren Kapiteln ausführlich dargestellte Studie beruht in ihren Kernelementen auf eigenen empirischen Erhebungen und Recherchen. Ausgangspunkt der Studie, deren Zielsetzung und konzeptionelles Design skizziert wird, sind dabei Transfervorhaben und -projekte, die sich an neun verschiedenen Forschungseinrichtungen aus der Fraunhofer-Gesellschaft, der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren sowie der Technischen Universitäten der Herausforderung stellten, Transfervorhaben im Feld neuer Materialien erfolgreich umzusetzen.

Peter Hocke, Klaus-Rainer Bräutigam, Torsten Fleischer, Anna Schleisiek

Kapitel 10. Schlussfolgerungen und Empfehlungen

In diesem Kapitel werden Beobachtungen und Schlussfolgerungen aus dem Forschungsprozess zusammenfassend dargestellt und Empfehlungen für eine „gute Praxis“ von Materialforschungsprojekten gegeben. Dabei wird unterschieden zwischen Empfehlungen für Forscherteams, für Forschungseinrichtungen, für die Forschungspolitik sowie für das Innovationsmanagement. Das Berücksichtigen dieser Hinweise ist nicht gleichzusetzen mit einer Erfolgsgarantie. Es kann aber dazu dienen, Aufmerksamkeit für klassische Herausforderungen im Materialinnovationsprozess zu wecken, geeignete Formen des Umgangs mit ihnen zu benennen und zu nutzen sowie erkannte Fehler zu vermeiden.

Klaus-Rainer Bräutigam, Torsten Fleischer, Alexander Gerybadze, Daniel Gredel, Christopher Gresse, Joachim Hemer, Peter Hocke, Hans-Willy Hohn, Anna Schleisiek

Kapitel 7. Fallstudien zum Management von Werkstoff-Innovationsprojekten

Um den Prozess des Wissenstransfers und des Projektmanagements in Werkstoff-Innovationsprojekten eingehend zu untersuchen, wurden zwei Werkstoff-Innovationsprojekte ausgewählt, die in einem explorativen Vorgehen über etwa drei Jahre begleitet und beobachtet wurden. In den Fallstudien erfolgt eine Beschreibung der Werkstoff-Innovation, des relevanten Marktkontexts und der beteiligten Akteure sowie deren Rolle und Aktivitäten innerhalb der Kooperation. Das Projektmanagement der Kooperationen wird abschließend analysiert und bewertet.

Alexander Gerybadze, Daniel Gredel, Christopher Gresse

Kapitel 2. Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung im Bereich des Managements von Werkstoff-Innovationsprojekten

In diesem Kapitel werden die Bedeutung neuer Werkstoffe für den Standort Deutschland skizziert und wichtige Grundlagen für die Folgekapitel des Buches gelegt. So werden wichtige Begrifflichkeiten geklärt, der Innovationsprozess neuer Werkstoffe vorgestellt und das sektorübergreifende Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe detailliert aufgearbeitet. Weiterhin werden die Rolle neuer Werkstoffe für komplexe Produkte und Systeme thematisiert und die Besonderheiten des Projekt- und Kostenmanagements sowie des Managements verteilter Teams bei Werkstoff-Innovationsprojekten betrachtet. Abschließend gehen mehrere Teilkapitel auf die Anforderungen an einen erfolgreichen Wissenstransfer, die typischen Konflikte und Barrieren in Werkstoff-Innovationsprojekten zwischen der öffentlichen Forschung und der Industrie sowie das Management des geistigen Eigentums in diesen Projekten ein.

Alexander Gerybadze, Daniel Gredel, Christopher Gresse

Kapitel 4. Anwendungsfelder

Die Transfervorhaben, die bei InnoMat begleitet und analysiert wurden, verteilen sich auf drei Forschungsorganisationen, denen die insgesamt neun Materialforschungsteams zuzuordnen sind: die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren, die Fraunhofer-Gesellschaft und Technische Universitäten. Bei diesen analysierten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten standen „Materialinnovationen“ und „Prozessinnovationen“ im Vordergrund. Neben der inhaltlichen Ausrichtung der Projekte auf diese Schwerpunkte war für die Auswahl der Projekte von Bedeutung, dass sie eine starke Transferorientierung aufwiesen und dass die jeweiligen Forscher bereit waren, über die Entstehung und den Verlauf ihres Transferprojekts im Rahmen von Interviews und Workshops detailliert Auskunft zu geben. Dieses Kapitel enthält eine kurze technische Beschreibung der neun untersuchten Transferprojekte und beschreibt deren Transferverlauf.

Klaus-Rainer Bräutigam, Torsten Fleischer, Peter Hocke

> Einleitung

Rund 40 Prozent aller Fahrzeuge fahren elektrisch. Ein Zustand, der aus heutiger Sicht noch in weiter Ferne liegt, war vor über 100 Jahren bereits Realität. Um 1900, einige Jahre nach der Erfindung des Automobils, wurden Fahrzeuge durch unterschiedliche Antriebskonzepte angetrieben. Die drei wichtigsten waren Dampfantrieb, Elektroantrieb und der Benzinmotor. Durch die überlegene Energiedichte und eine kostengünstige sowie scheinbar unendliche Verfügbarkeit des Energieträgers Öl entwickelte sich der Verbrennungsmotor zum dominanten Antriebskonzept. Der Einsatz von Elektrofahrzeugen beschränkte sich im Verlauf des 20. Jahrhunderts auf wenige Nischenanwendungen. Der verbrennungsmotorbasierte Antriebsstrang ist dem Elektroantrieb auch heute noch technisch und ökonomisch überlegen. Die Randbedingungen ändern sich jedoch. Die Verknappung des fossilen Brennstoffs Öl und die stetige Verschärfung der CO

2

-Emissionsziele in Verbindung mit einer starken Zunahme individueller Mobilität im asiatischen Raum und vielen weiteren Regionen der Welt stellen den Verbrennungsmotors als die dominante Antriebstechnologie in Frage. Trotz des Optimierungspotentials, welches auch nach über 120-jähriger Entwicklung noch im Verbrennungsmotor liegt, ist diese Technologie immer mit lokalen Schadstoff- und Lärmemissionen verbunden. Die Notwendigkeit der Reduktion von Treibhausgasen verbunden mit einem steigenden Urbanisierungsgrad wird in Zukunft einen Technologiewechsel vom Verbrennungsmotor zum elektrischen Antrieb attraktiv machen. Dieser Technologiewechsel bedeutet jedoch weit mehr als das Austauschen des Antriebsstranges, Elektromobilität ist ein komplexes Themengebiet mit unterschiedlichen Dimensionen.

Dieter Spath, Bernd Pischetsrieder

> Elektromobilität — Elemente, Herausforderungen, Potenziale

Begrenzte Ressourcen, die CO2-Debatte und der Schutz unserer Umwelt sind beherrschende Themen in der öffentlichen Diskussion. Es ist mittlerweile Konsens, dass der effiziente Umgang mit Energie eine der vordringlichsten Herausforderungen der Zukunft darstellt.

Holger Hanselka, Michael JÖckel

> Neue Materialien FÜr Die ElektromobilitÄt: Potenzial und Stellschrauben

Der folgende Beitrag ist ein Blick in die Herzkammer der Elektromobilität, die Batterieforschung. Er gibt zunächst einen kurzen Überblick in die Wirkungsweise elektrochemischer Zellen und beleuchtet dann Stand und Potenzial der Materialentwicklung, sind doch die Stellschrauben auf diesem Sektor entscheidend für zukünftige Innovationen.

Joachim Maier

Prozessketten in Natur und Wirtschaft

Bionik – Interdisziplinarität und Vernetzung als Grundlage für innovative bioinspirierte Materialien und Technologien

Bionik ist ein Kunstwort aus den Begriffen Biologie und Technik, das erstmals 1960 von Jack Steele verwendet wurde („bionics“). Bionik hat in den letzten zehn Jahren sowohl im Forschungs- als auch im Anwendungsbereich einen großen Aufschwung erlebt. Dies spiegelt sich neben einer Vielzahl von bionischen Forschungs- und Entwicklungsprojekten auch in der Tatsache wider, dass der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) seit 2007 Richtlinien zu verschiedenen bionischen Themenbereichen erarbeitet. In der in Vorbereitung befindlichen Rahmenrichtlinie wird Bionik wie folgt definiert: „Bionik verbindet Biologie und Technik mit dem Ziel durch Abstraktion, Übertragung und Anwendung von Erkenntnissen, die durch interdisziplinäre Zusammenarbeit an biologischen Vorbildern gewonnenen werden, technische Fragestellungen zu lüsen“ (VDI 6220: Bionik Rahmenrichtlinie). Hierbei handelt es sich nicht um eine direkte Übertragung aus der Biologie in die Technik, sondern um ein kreatives Umsetzen von Anregungen aus der Biologie in die Technik. Bionik ist ein durch die Natur angeregtes „Neuerfinden“, das in der Regel über mehrere Abstraktions- und Modifikationsschritte abläuft. Bionik ist hochgradig interdisziplinär und basiert auf der Zusammenarbeit von Fachleuten aus unterschiedlichen Forschungsrichtungen (Speck, T., Speck, O. 2008a und Speck, T., Speck, O. 2008b).

Professor Dr. Thomas Speck, Dr. Rainer Erb

Kompetenzmanagement bei der Durchsetzung von Werkstoff-Innovationen: Eine Analyse von Kooperationsprojekten zwischen Industrie und öffentlicher Forschung

Innovationen bei Werkstoffen und Materialien sind für viele Schlüsselindustrien der Weltwirtschaft von herausragender Bedeutung. Werkstoff-Innovationen nehmen auch im deutschen Innovationssystem eine wichtige Rolle ein und sind insbesondere im Fahrzeugbau, dem Maschinenbau und der chemischen Industrie ein wettbewerbsrelevanter Faktor (Portella 2008:21; BMBF 2003:4). Auch auf europäischer Ebene spiegelt sich die Wichtigkeit neuer Werkstoffe in deren starken Berücksichtigung im siebten Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union wider.

Alexander Gerybadze, Daniel Gredel, Christopher Gresse

4. Durchführung von Projekten im Bestand

Die Planungs- und Bauprozesse im Bestand sind von großer Heterogenität geprägt. Dies wird bereits allein durch unterschiedliche Bauzeit, Konstruktion und Nutzung der Gebäude hervorgerufen und durch die neuen Anforderungen aus Modernisierung und ggf. Zuführung einer neuen Nutzung weitergehend verstärkt.

Bert Bielefeld, Mathias Wirths

Wegbereiter für Innovationen im Land des Drachen

Aufbau eines Customer Technical Service Centers von SCHOTT in China

SCHOTT ist ein internationaler Technologiekonzern, der seine Kernaufgabe in der nachhaltigen Verbesserung der Lebens- und Arbeitsbedingungen der Menschen sieht. Dafür werden seit nunmehr 125 Jahren Spezialwerkstoffe, Komponenten und Systeme entwickelt. Der Firmensitz der SCHOTT AG ist in Mainz, Deutschland. Mit mehr als 17 000 Mitarbeitern in Produktions- und Vertriebsstätten in über 40 Ländern ist das Unternehmen in allen wichtigen Märkten weltweit und kundennah vertreten. Der Jahresumsatz des Konzerns lag im Geschäftsjahr 2007/08 bei 2,2 Milliarden EUR, davon über 75 Prozent außerhalb Deutschlands. Hauptmärkte sind die Branchen Pharmazie, Hausgeräteindustrie, Solarenergie, Elektronik, Optik und Automotive. Zur Produktpalette zählen z. B. Spezialglasröhren und pharmazeutische Primärverpackungen wie Fläschchen und Ampullen, Ceran® Glaskeramik-Kochflächen, transparente Glaskeramiken für Öfen und Kamine sowie Spezialglasscheiben für Herde und Mikrowellengeräte. Angeboten werden auch Materialien und Komponenten für Optik und Halbleiterindustrie (siehe unten) sowie zum Schutz sensibler Elektronik, Brandschutzgläser und entspiegelte Flachgläser für die Architektur sowie Komponenten für Beleuchtungsanwendungen, basierend auf den Technologien Faseroptik und LED. Die SCHOTT Solar AG stellt zudem Komponenten für Photovoltaikanwendungen und Solarkraftwerke her.

Johannes Hain, José Zimmer

3. Praktikerporträts

Wie vielfältig die beruflichen Möglichkeiten von MINT-Absolventen sind, zeigen die nachfolgenden Praktikerporträts. Aus sämtlichen Branchen und in den verschiedensten Positionen berichten die Praktiker über ihr Studium, die unterschiedlichsten Karrierewege und ihre Erfahrungen im Berufsleben.

Kamilla Herber, Regine Kramer, Bernd Voigt

1. Einleitung

Serviceorientierte Architekturen (SOA) sollen es ermöglichen, wandlungsfähige bzw. „agile“ [HaSc2006, 276] Architekturen für Informationssysteme (IS) zu realisieren, sodass diese leicht an neue Anforderungen angepasst werden können [Niss2008; ScWi2008, 6; SiHu2005, 71 ff.]. In SOA werden so genannte Services einer Vielzahl von Teilnehmern zur Nutzung bereitgestellt. Services kapseln wiederverwendbare Funktionen. Sie sollen lose gekoppelt sein und je nach Bedarf zu beliebigen Anwendungen zusammengestellt werden können.

René Fiege

Innovationsmanagement der REHAU-Unternehmensgruppe

Die Wirtschaftsorganisation vieler Branchen befindet sich seit Jahren in einem grundlegenden Wandel. Hersteller von Endprodukten (Original Equipment Manufacturer/OEM) wie die Automobilindustrie konzentrieren sich verstärkt auf wenige Kernfähigkeiten. Sie übertragen vermehrt ausgewählte Entwicklungs-, Fertigungs- und Beschaffungstätigkeiten auf ihre direkten Zulieferer (First-Tier-Lieferanten). In diesem Zusammenhang findet oftmals eine Konzentration auf wenige direkte Kernlieferanten statt, die wiederum das Management der nachfolgenden Lieferantenebenen (Sub-Tier-Lieferanten) übernehmen.

Rainer Schulz, Michael Asenkerschbaumer

Kapitel 7. Ausgewählte Spezialgebiete des Business-to-Business-Marketing

Die Nachfrage auf Business-to-Business-Märkten ist eine abgeleitete Nachfrage

Nachfrage

abgeleitete

(vgl. Kap. 1). Da die vermarkteten Leistungen also immer mindestens eine weitere Marktstufe durchlaufen, bevor sie in die Endverwendung gelangen, kann es für einen Anbieter sinnvoll sein, seine Marketingaktivitäten auch auf andere Marktstufen als die direkt nachfolgende zu richten.

Mehrstufiges Marketing

Marketing, mehrstufiges

bedeutet also, seine absatzpolitischen Maßnahmen auf eine oder mehrere den unmittelbaren Abnehmern nachfolgende Marktstufe(n) („Kunden des Kunden“) auszurichten, z. B.

Prof.Dr. Michael Kleinaltenkamp, Dr. Samy Saab

Nachhaltige Markenentwicklung im B2B-Bereich am Beispiel eines familiengeführten Polymerspezialisten

Unternehmen, die international den Wandel ihrer Branche aktiv mitgestalten wollen, sind mehr denn je auf eine erfolgreiche Markenpolitik angewiesen. Mit Hilfe einer starken Marke bietet sich die Chance, sich in zunehmend unübersichtlicheren Märkten vom Wettbewerb abzusetzen. Der Polymerspezialist

REHAU

hat dieses Chancenpotenzial für seinen künftigen Erfolg entdeckt und erkannt, dass es insbesondere für B2B-Unternehmen immer wichtiger wird, den Mehrwert der eigenen Produkte und Systemlösungen gerade im Vergleich zu globalen Commodity-Anbietern überzeugend darzustellen.

Veit Wagner

2. Membranen — Strukturen, Werkstoffe und Herstellung

Ingenieuren, die an der Auslegung eines Membranprozesses arbeiten, steht ein etablierter Markt mit sehr breitem Angebot an selektiven und beständigen Membranen einer Vielzahl spezialisierter Anbieter zur Verfügung. Das Umsatzvolumen von Membranen und Module überstieg im Jahr 2000 5 Milliarden €. Es sind jährliche Zuwachsraten von 8–12% zu erwarten [17].

Prof. Dr. Thomas Melin, Robert Rautenbach

22. Schwingungen und Geräusche

Schwingungen und Geräusche beim Bremsen sind komfortmindernde Erscheinungen während des Bremsvorganges. Sie treten häufig in Fahrsituationen auf, bei denen der Fahrzeuggesamtgeräuschpegel besonders niedrig ist, wie etwa beim Abbremsen kurz vor dem Stillstand des Fahrzeuges. Sie entstehen in der Radbremse und äußern sich in Form von verschiedenen Geräuschen und Schwingungen im Fahrzeug. Für die Automobilhersteller ist dies von großer Bedeutung, da Schwingungen und Geräusche häufig Ursachen für Garantiefälle liefern und darüber hinaus die Zufriedenheit der Kunden mit ihrem Fahrzeug wesentlich beeinflussen. Ihre Vermeidung ist ein Beitrag zum emissionsarmen Kraftfahrzeug.

Bert Breuer, Karlheinz H. Bill

Investieren in die Technologie von morgen — das Beispiel der Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle hat das Potenzial, die Strukturen einer ganzen Branche zu revolutionieren. Obgleich langfristig auch die Automobilkonzerne auf den mobilen Einsatz dieser neuen Technologie setzen und dadurch schon heute eine Katalysatorfunktion für die Entwicklung der Technologie leisten, ist hier die Rede von der Energieversorgungsbranche. Nach Einschätzung von Experten wird der Marktdurchbruch der Brennstoffzelle neben den portablen Anwendungen wie z. B. in Notebooks oder Handys zuerst bei stationären Anwendungen erfolgen.

Andreas Ballhausen, Roland Diethelm, Rüdiger Spielkamp, Christoph Studinka

5. Mikrorobotik

Das als Untermenge der „Mikromechatronik“ speziell betrachtete Feld der Mikrorobotik zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass es eine konsequente Weiterentwicklung des mikromechanischen Ursprungs der Mikrosystemtechnik darstellt. Dieses heute im Vergleich zu den anderen Gebieten noch eher visionär zu nennende Arbeitsgebiet ist damit einerseits Querschnittstechnologie, zum anderen aber auch Bindeglied zu Disziplinen wie den Informations- und Kommunikationstechnologien oder der Bionik. Andere, industrienahe Aspekte der Mechatronik bzw. Mikromechatronik, wie z.B. der Einsatz der Mikrosystemtechnik im Automobil wurden daher hier bewusst weitgehend ausgeklammert.

Herbert Reichl

4. Mikrooptik

Der Jahrtausendwechsel markiert nach Ansicht vieler Experten den Beginn des Zeitalters der Photonik, in dem optische Technologien den Innovationstreiber für die nächsten Jahre darstellen werden. Dies mag übertrieben erscheinen, boomt doch die Photonik schon seit vielen Jahren. Es kann aber als sicher gelten, dass in den nächsten Jahren optische Technologien eine Reihe von heute noch der Elektronik vorbehaltenen Aufgaben übernehmen werden.

Wolfgang Karthe

6. Fachliche Empfehlungen und Leitthemen

Als zentrales Ergebnis der „Berliner Kamingespräche zur Mikrosystemtechnik“ lässt sich die fachliche Empfehlung zu einer Schwerpunktbildung festhalten. Basierend auf der Definition von fünf technisch und wirtschaftlich relevanten Anwendungsfeldern kann die inhaltliche Vielfalt der Mikrosystemtechnik strukturiert werden. Telekommunikation, Haustechnik, Handel und Logistik, Automobiltechnik und die Life Sciences stellen Gebiete dar, deren wirtschaftlich erfolgreiche Weiterentwicklung ohne Mikrosysteme nicht denkbar ist. Aus diesen Anwendungsfeldern lassen sich eine Reihe von Aufgaben für die Mikrosystemtechnik ableiten und zu zentralen Leitthemen zusammenfassen, die z.T. im Detail im Rahmen der Kamingespräche beleuchtet wurden: symbiontische Mikrosysteme,photonische Mikrosysteme,mechatronische Mikrosysteme,human-orientierte Mikrosysteme undubiquitäre Mikrosysteme.

Günter R. Fuhr, Wolfgang Karthe, Herbert Reichl

22. Schwingungen und Geräusche

Schwingungen und Geräusche beim Bremsen sind komfortmindernde Erscheinungen während des Bremsvorganges. Sie treten häufig in Fahrsituationen auf, bei denen der Fahrzeuggesamtgeräuschpegel besonders niedrig ist, wie etwa beim Abbremsen kurz vor dem Stillstand des Fahrzeuges. Sie entstehen in der Radbremse und äußern sich in Form von verschiedenen Geräuschen und Schwingungen im Fahrzeug. Für die Automobilhersteller ist dies von großer Bedeutung, da Schwingungen und Geräusche häufig Ursachen für Garantiefälle liefern und darüber hinaus die Zufriedenheit der Kunden mit ihrem Fahrzeug wesentlich beeinflussen. Ihre Vermeidung ist ein Beitrag zum emissionsarmen Kraftfahrzeug.

Bert Breuer, Prof. Dr.-Ing. Karlheinz H. Bill

2. Erfolgskonzepte für berufliche Weiterbildung

Auch wenn die gesamtwirtschaftliche Dynamik angesichts der wirtschaftlichen Stagnation in der Bundesrepublik Deutschland zur Zeit alles andere als ausgeprägt ist, hat sich doch die Dynamik im Wandel der Märkte unvermindert fortgesetzt, ja sogar noch an Geschwindigkeit gewonnen. Gerade dann, wenn scheinbar nichts mehr beim Alten bleibt, wenn fest geglaubte Konstanten zu Variablen werden, sind es die lernenden Unternehmen, die sich nachhaltig behaupten werden. Mehr denn je kommt es dabei, getreu dem Motto „Business is people“, auf die Menschen an, die diese Unternehmen verantwortlich führen und auf die Kompetenz und Qualität von deren Mitarbeitern.

Ursula Ernst-Auch

Materialwissenschaft ist Goldes wert! Empfehlungen für die Forschungs- und Technologiepolitik

Das letzte Drittel des 20. Jahrhunderts wird als Schlüsselperiode, nicht nur für die Materialwissenschaft, in die Technikgeschichte eingehen. Sowohl das äußere Umfeld — die Globalisierung von Politik und Industrie — als auch die Produkte und Ihre Produktion — Economy of Scale bei gleichzeitiger Individualisierung — haben sich grundsätzlich gewandelt.

Christian J. Langenbach

Ausbildung für bilingualen Unterricht in der ersten Phase der Lehrerausbildung

Hans-Ludwig Krechel décrit les compétences exigées pour l’enseignement dans les filières bilingues ou classes européennes. Les enseignants doivent maîtriser parfaitement non seulement la langue étrangère dans laquelle ils comptent enseigner, mais aussi la culture et la civilisation des pays correspondants. Ils doivent aussi maîtriser la didactique des langues et celle de leurs disciplines respectives. Dans ces conditions, la formation que reçoivent actuellement les futurs enseignants est loin de les préparer au travail dans les filières bilingues.

Hans-Ludwig Krechel

Kapitel 8. Potenzial für die Automobilindustrie

Der Nanokosmos wird die Makrosysteme revolutionieren. Von diesem Trend wird auch die führende Industriebranehe Deutschlands, der Automobilbau, erheblich profitieren. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig, eine große Zahl von ihnen lässt sich unter dem Begriff Nachhaltigkeit zusammenfassen. Dazu zählen die gesellschaftlich hoch eingeschätzten Bedürfnisse nach Ökologie und Sicherheit. Aber auch zusätzliche Komfortansprüche haben Auswirkung auf die Entwicklung. Konkrete Einsatzchancen werden von Fachleuten für den Antriebsstrang, für Leichtbau, Energiekonversion, Schadstoffreduktion, Fahrdynamik, Klimatisierung, Umfeldüberwachung, Kommunikation, Verschleißminderung und Recyclebarkeit erwartet.

Klaus Jopp

7. Fahrwerk

Automobile sind Fahrzeuge, deren Bewegung auf einer vorgegebenen Oberfläche, in der Regel einer Fahrbahn in einem Straßennetz, vom Fahrer in Längsund Querrichtung sowie um die Hochachse (Gierachse) in bestimmten, vom Straßenverlauf oder physikalisch vorgegebenen Grenzen, frei bestimmt werden kann. Hierbei sind Quer- und Gierbewegung eng mit einander gekoppelt.

Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

Leitlinien und Empfehlungen der Beiräte an die Landesregierung von Baden-Württemberg und an die Bayerische Staatsregierung

Die beiden Beiräte nutzen die Ergebnisse der Expertenanhörung und legen nachfolgend einen Katalog von Leitlinien und Empfehlungen als Referenz für die politische Diskussion vor. Neben grundsätzlichen Aussagen sollen darin vor allem auch Handlungsoptionen und -notwendigkeiten für die Standorte Bayern und Baden-Württemberg identifiziert werden.

Innovationsbeirat der Landesregierung von Baden-Württemberg, Wissenschaftlich-Technischen Beirat der Bayerischen Staatsregierung

1. Herausforderungen der Energieversorgung am Beginn des dritten Jahrtausends

Ziel dieses Beitrags ist es, die Herausforderungen denen wir im Energiebereich gegenüber stehen aufzuzeigen und auf die Bedeutung von Forschung und Entwicklung zur Bewältigung dieser Herausforderungen hinzuweisen.

Alfred Voß

5. Zell- und Stackkonzepte

Die bisherigen Aussagen konnten ohne allzu viele Voraussetzungen über die Brennstoffzelle oder über den Stack erreicht werden. Brennstoffzelle und Stack wurden so bei allen Systembetrachtungen als „black box“ betrachtet, die lediglich bei einem bestimmten thermodynamischen Zustand eine bestimmtes Maß an Arbeit und Wärme liefert und dazu eine bestimmte Brennstoffmenge einer bestimmten Qualität benötigt. Die Verknüpfung von Verbrennungsreaktion und elektrischen Größen konnte allein aus thermodynamischen Beziehungen gewonnen werden. Lediglich für die Planungsstudie mussten Annahmen hinsichtlich dem mit der elektrischen Leistung verbundenen Bedarf an Bauvolumen getroffen werden. Betrachtungen zur Zell- und Stackstruktur, zu ihrer Geometrie und ihren Einflussgrößen waren daher für die bisherigen Untersuchungen nicht notwendig. Neben der Betrachtung der material- und elektrotechnischen Aspekten lässt sich aber jeder Stack auch als verfahrenstechnischer Apparat darstellen. In diesem Abschnitt sollen daher die Brennstoffzellen und -stacks unter dem Blickwinkel der apparatetechnischen Auslegung betrachtet werden. Diese prozesstechnische Betrachtung schließt aber naturgemäß material- und die elektrotechnische Anforderungen ein.

Professor Dipl.-Ing. Dr.techn. Wolfgang Winkler

15. Technologiesprünge durch Kooperation und Interdisziplinarität

Wie wird die Produktion der Zukunft aussehen? Welchen Stellenwert besitzt die Technologie? Sind Technologiewissen und Technologiefähigkeit notwendige Kernkompetenzen produzierender Unternehmen? Diese und ähnliche Fragen beschreibt ein Standort-Portfolio, in dem Technologiewissen generiert und Technologiefähigkeit diskutiert wird.

Prof. Dr.-Ing. Fritz Klocke

Bedeutung der Medienpädagogik aus der Sicht der Erziehungswissenschaft

Die Schwierigkeit dieses Themas liegt darin, dass sowohl hinsichtlich der Erziehungswissenschaft als auch der Medienpädagogik sehr divergierende Auffassungen vertreten werden. Da es die Erziehungswissenschaft und die Medienpädagogik nicht gibt, werde ich meine systemtheoretische Auffassung von Erziehungswissenschaft und von Medienpädagogik darlegen, um zu zeigen, wie aus dieser Sicht Medienpädagogik ihre spezifische Bedeutung erhält.

Dieter Spanhel

Kapitel 15. System und Organisation

(2001) geben in ihrem Buch „Self-organisation in biological systems“ dankens- (und ausnahms-) weise eine klare Definition über das, wovon ein Buch handelt: „Self-organization is a process in which pattern at the global level of a system emerges solely from numerous interactions among the lower-level components of the systems. Moreover, the rules specifying interactions among the system’s components are executed using only local information, without reference to the global pattern.“

Prof. Dr. Werner Nachtigall

Ambition Driven Strategy™ — Strategieentwicklung in Zeiten rasanten Wandels

Stillstand bei der Strategischen Planung? Der Eindruck könnte entstehen. Portfolios verschiedener Art, eindimensionale Punktschätzungen und extrapolierte Wachstumsraten — vielerorts begegnet man den neuen Anforderungen eines immer rasanteren Wandels unverändert mit traditionellen Werkzeugen. Den Folgen dieses Stillstands begegnen wir täglich:der Umsetzungsgrad von Strategien ist gering;viele Mitarbeiter bringen sich nicht mehr persönlich in den Geschäfts-Planungsprozess ein, sondern erachten diesen als notwendiges Übel eines administrativen Planungsapparates, höchstens noch als Kampfstätte um interne Ressourcen;Strategien fuhren nicht zu durchgreifenden Veränderungen des Unternehmens. Vor dem Hintergrund einer wachsenden Dynamik des Umfelds macht sich Angst vor der Zukunft breit: „Wo sind die Innovationen und Wachstumsträger der Zukunft?“

Dr. Thorsten Gerhard, Hubertus M. Mühlhäuser

1. Erfolgskonzepte für berufliche Weiterbildung

„Das Kompetenzzentrum für Bildung und Beratung in Banking und Finance“, so lautet das Leitbild der Bankakademie e. V., der renommierten Weiterbildungsinstitution seit über 40 Jahren. 1957 in Frankfurt am Main gegründet, seit 1966 von den Verbänden des deutschen Kreditgewerbes getragen, hat sich die Institution mit ihren verschiedenen Geschäftsfeldern zur führenden Weiterbildungseinrichtung für Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus den verschiedenen Sparten der Bank- und Finanzindustrie, aber auch der Unternehmen banknaher Bereiche entwickelt. Ziel der Bankakademie ist es, die berufliche Qualifikation in der Bankenlandschaft zu verbessern und deren Mitarbeiter auf die Übernahme mittlerer und gehobener Fach- und Führungsaufgaben vorzubereiten. Außerdem ist es ihr Anspruch in Bezug auf eigene Produkte, den sich permanent ändernden Anforderungen der Kreditwirtschaft gerecht zu werden.

Ines Bothe-Fehl, Ursula Ernst-Auch

3. Energiewandlung — Methoden der Strom- und Wärmeerzeugung

Der Einsatz primärer Energieträger durch den Menschen ist sehr eng mit der Nutzung des Feuers verknüpft. Anfänglich war diese „Nutzung“ wohl eher zufällig, z.B. durch Beobachtung der Wirkung von Bränden infolge von Blitzschlag. Erst mit der Fähigkeit des Feuermachens wurde dem Menschen dessen bewusste Nutzung möglich. Dabei standen Licht und Wärme im Vordergrund. Beide Nutzungsformen und Begleiterscheinungen der Verbrennung fassen phänomenologisch den Energietransfer durch Emission von thermischer Strahlungsenergie in unterschiedlichen spektralen Bereichen zusammen. Die Bereitstellung der Nutzenergie erfolgte direkt durch offenes Feuer. End- und Nutzenergie sind dabei identisch. Sie werden direkt aus der Primärenergie gewandelt, wenn man von der Sammlung des Holzes (Primärenergieträger) absieht.

Prof. Dr. Eckhard Rebhan

15. Solares Bauen heute — auf dem Weg zu zukunftsfähigen Wohn- und Bürogebäuden

Knapp 30% des Endenergieverbrauchs fällt in Deutschland im Gebäudebereich an (Abb. 15.1). Effizienz in der Ressourcennutzung und der Einsatz von solaren Techniken sind der Schlüssel dafür, diesen Energieverbrauch ohne Qualitätsverlust für die Nutzer entscheidend zu senken. Der Einsatz entsprechender Technologien wird es — über einen stetigen Transformationsprozess — ermöglichen, eine zukunftsfähige Gebäudestruktur zu realisieren und fortzuschreiben.

Joachim Luther

11. Turbine

Vieles von dem, was im Kap. 9 zu Verdichtern gesagt wurde, kann in analoger Weise durchaus auch auf Turbinen übertragen werden, wobei es aber zwei signifikante Unterschiede gibtDas Fluid in Turbinen ist sehr heiß, womit erhebliche Materialprobleme verbunden sind, die in modernen Flugzeugturbinen zur sog. Turbinenschaufelkühlung — durch am Verdichter abgezapfte Luft — geführt haben.Beim Durchströmen einer Turbine nehmen sowohl der statische als auch der Totaldruck ab, wodurch die Strömungsgrenzschichten klein bleiben, so dass die aerodynamische Schaufelauslegung unproblematischer wird.

Prof. Dr.-Ing. Willy J. G. Bräunling

D.IV. Implementierung von Standardsoftware-Lösungen

Aufgaben und Rollen der Beratung als wesentlicher Bestandteil der SAP als Solution ProviderUnternehmen unterschiedlicher Größe, z. B. multinationale Ölkonzerne sowie kleine Maschinenbauunternehmen, entscheiden sich für die Nutzung einer Standardsoftware wie der SAP Produktfamilie. Dazu bekommen sie von dem Softwarehersteller eine CD zugeschickt, die den kompletten Programm-Code enthält. Innerhalb eines Tages ist das System auf der Hardware des Kunden installiert.

H. Gabriel, S. Lohnert

Gasturbinenschiffsantriebe im Wandel der Zeit

Development of Marine Propulsion with Gas Turbines over the Years

Knowing the advantages and disadvantages of the gas turbine is helpful in unter-standing its history: low specific weight and space requirement, easy handling, high power output and power transients on the one hand, and high demands on fuel quality and consumption, aerodynamic quality and materials on the other. The use of gas turbines for marine propulsion started in 1924 with the successful application of turbochargers. The experience thus gained was extremely helpful in developing the first gas turbines in power stations and airplanes in 1939. After World War II gas turbines became popular as propulsion plant for airplanes. While they were seldom used in merchant ships, the navy made greater use of their advantages. It all began with the commissioning of a gunboat in 1947 and a tanker in 1951 in England. In the decades to come gas turbines were used in different combinations with diesel and steam propulsion plants. In the early seventies their utilization increased for powering fast merchant ships; this development, however, came to a halt due to rising fuel prices. As a result of the demand for fast ships and high power output and thanks to major improvements of the gas tubine cycle the gas turbine is again increasingly being deployed for marine propulsion.

Prof.Dr.-Ing. Hans-Jürgen Sponholz

7. Fahrwerk

Automobile sind Fahrzeuge, deren Bewegung auf einer vorgegebenen Oberfläche, in der Regel einer Fahrbahn in einem Straßennetz, vom Fahrer in Längs- und Querrichtung sowie um die Hochachse (Gierachse) innerhalb vom Straßenverlauf oder von den physikalisch vorgegebenen Grenzen frei bestimmt werden kann. Hierbei sind Quer- und Gierbewegung eng mit einander gekoppelt.

Prof. Dr. Dr. E.h. Hans-Hermann Braess, Prof. Dr. Ulrich Seiffert

7. Stofftransport

Der Stofftransport durch Abdichtungen kann mit Hilfe mathematischer Modelle beschrieben werden. Die Modellierung wird jedoch nur dann sinnvolle Ergebnisse liefern, wenn einmal die wesentlichen physikalischen Prozesse durch das Modell erfasst werden, wenn weiterhin die in das Modell eingehenden Stofftransportparameter und die für den Stofftransport relevanten Eigenschaften der Abdichtungsmaterialien hinreichend genau bekannt sind und wenn schließlich die Randbedingungen oberhalb und unterhalb der Dichtung, unter denen die Schadstoffe einwirken, angegeben werden können. Gerade beim letzten Punkt zeigen sich oft Schwierigkeiten, da zumeist eine komplexe, sich zeitlich verändernde Kontaminationssituation mit einem Gemisch mehrerer Schadstoffe gegeben ist. Andererseits wird die Bedeutung der Auswirkung der Wechselwirkung verschiedener Substanzen untereinander auf den Stofftransport gelegentlich überschätzt, und es genügt in der Regel sich am Verhalten weniger Leitsubstanzen zu orientieren.

Dr.rer.nat. Werner Müller

E.IV. Implementierung von Standardsoftware-Lösungen

Aufgaben und Rollen der Beratung als wesentlicher Bestandteil der SAP als Solution Provider

H. Gabriel, S. Lohnert

Lebenslanges Lernen in der handwerklichen Aus- und Weiterbildung

In unserer Expertise „Förderung der Bereitschaft, der Fähigkeit und der Chancenstruktur lebenslangen Lernens im Handwerk“ haben wir im Frühjahr 1999 zwei konkrete Programme für die Erforschung, Entwicklung und Erprobung der Bedingungen lebenslangen Lernens im handwerklichen Aus- und Weiterbildungssystem entworfen.

Martin Twardy, Karl Wilbers

7. Fahrwerk

Automobile sind Fahrzeuge, deren Bewegung auf einer vorgegebenen Oberfläche, in der Regel einer Fahrbahn in einem Straßennetz, vom Fahrer in Längs- und Querrichtung sowie um die Hochachse (Gierachse) innerhalb vom Straßenverlauf oder von den physikalisch vorgegebenen Grenzen, frei bestimmt werden kann. Hierbei sind Quer- und Gierbewegung eng mit einander gekoppelt.

Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

4. Ambition Driven Strategy™ — Strategieentwicklung in Zeiten rasanten Wandels

Stillstand bei der Strategischen Planung? Der Eindruck könnte entstehen. Portfolios verschiedener Art, eindimensionale Punktschätzungen und extrapolierte Wachstumsraten — vielerorts begegnet man den neuen Anforderungen eines immer rasanteren Wandels unverändert mit traditionellen Werkzeugen. Den Folgen dieses Stillstands begegnen wir täglich: der Umsetzungsgrad von Strategien ist gering;viele Mitarbeiter bringen sich nicht mehr persönlich in den Planungsprozeß ein, sondern erachten diesen als notwendiges Übel eines administrativen Planungsapparates, höchstens noch als Kampfstätte um interne Ressourcen;Strategien führen nicht zu durchgreifenden Veränderungen des Unternehmens. Vor dem Hintergrund einer wachsenden Dynamik des Umfelds macht sich Angst vor der Zukunft breit: „Wo sind die Innovationen und Wachstumsträger der Zukunft?“

Martin Hellweg, Dr. Marc-Milo Lube

6. Materialwissenschaften im gesellschaftlichen Kontext

Die im Memorandum vorgenommenen Analysen in den genannten thematischen Schwerpunkten wurden auf aktuelle Problemfelder im Spannungsbereich zwischen den Materialwissenschaften und ihrem gesellschaftlichen und politischen Umfeld bezogen, um auf diese Weise begründete Perspektiven und Handlungsempfehlungen zur Gestaltung der weiteren Zukunft in diesem Bereich zu formulieren. Die Empfehlungen richten sich an die beteiligten Akteure in Politik, in Verbänden und in den Materialwissenschaften in Forschung und Lehre. Sie sind, wie gesagt, aus der Innenperspektive der Materialwissenschaften entstanden (vgl. Abschn. 2.4).

Professor. Dr.-Ing. Helmuth Harig, Dr.-Ing. Christian J. Langenbach

7. Technikfolgenbeurteilung und Materialentwicklung — ein Ausblick

Das vorliegende Memorandum hat Konsequenzen für die Durchführung weiterer Studien zu gesellschaftlichen Aspekten und Folgen der Materialforschung und -entwicklung; darüber hinaus erlaubt es Schlußfolgerungen für die Konzeption von Technikfolgenbeurteilung. Diese seien im folgenden kurz angesprochen.

Professor. Dr.-Ing. Helmuth Harig, Dr.-Ing. Christian J. Langenbach

3. Stand und Entwicklung ausgewählter Materialklassen

Nach der Darstellung der gesellschaftlichen Bedeutung von Materialentwicklungen und der Beurteilung ihrer Auswirkungen sollen im dritten Kapitel die aktuellen Entwicklungen ausgewählter, wesentlicher Materialien dargestellt werden. Spekulativen Prognosen über exotische Materialien wird dabei kein Raum gegeben. Im Vordergrund stehen bis auf wenige Ausnahmen Werkstoffe für strukturelle Anwendungen in der Technik.

Professor. Dr.-Ing. Helmuth Harig, Dr.-Ing. Christian J. Langenbach

4. Ausgewählte Beispiele materialwissenschaftlicher Entwicklungen

Im vorangegangenen Kapitel wurden umfassend die aktuelle Forschungssituation, die erkennbaren Forschungsrichtungen, und die erwartbaren weiteren Entwicklungen in den Materialwissenschaften dargestellt. Dies erfolgte bisher im wesentlichen aus der Innenperspektive der Materialforschung heraus. Gesellschaftliche Rahmenbedingungen materialwissenschaftlicher Forschung wurden nicht eigens thematisiert. Sie traten in der Forschung nur im Hintergrund auf, etwa wenn die Problemlösekapazität bestimmter Entwicklungen analysiert wurde, wofür von der Existenz eines einschlägigen gesellschaftlichen Problems und der Nachfrage nach einer Problemlösung einfach ausgegangen wurde.

Professor. Dr.-Ing. Helmuth Harig, Dr.-Ing. Christian J. Langenbach

2. Technikfolgenbeurteilung und Materialwissenschaften

In den vergangenen Jahren sind mehrere Studien zu gesellschaftlichen Bedingungen und Folgen von Materialforschung und -entwicklung und zur Situation der Materialwissenschaften erschienen (vgl. dazu Abschn. 2.3). Das Gebiet der Materialforschung und -entwicklung scheint als Gegenstand von Technikfolgenbeurteilung etabliert zu sein (Socher 1997). Das politische und gesellschaftliche Interesse an Technikfolgenbeurteilungen in diesem Feld ist wohl vor allem den Sorgen um die Innovationsfähigkeit von gesellschaftlichen Bereichen geschuldet, weniger dem Interesse an einer „Frühwarnung vor technikbedingten Gefahren“, wie dies in der älteren TA-Diskussion in der Regel der Fall war. In diesem „Prozeß“ wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Reflexion stellt das vorliegende Memorandum eine Stellungnahme aus den Materialwissenschaften selbst dar.

Professor. Dr.-Ing. Helmuth Harig, Dr.-Ing. Christian J. Langenbach

1. Einführung

Die Materialwissenschaft mit ihren Ideen zu Neuen Materialien1,2 und zur Erweiterung des Einsatzspektrums von vorhandenen traditionellen Materialien ist eines der technischen Gebiete für die Sicherung von Innovationen im 21. Jahrhundert. Die gesellschaftliche und finanzielle Förderung dieses Gebietes muß auch zukünftig zu den wichtigen Förderschwerpunkten zählen, und das nicht nur aufgrund der herausgehobenen Stellung in praktisch allen Produktionsbereichen. Die Erfolge in der Halbleitertechnik beispielsweise basieren nicht unwesentlich auf den innovativen Forschungsergebnissen der Materialwissenschaften und zeigen, daß dem Nutzer im allgemeinen nicht klar ist, wie maßgeblich die Materialforschung an den Erfolgen beteiligt ist.

Professor. Dr.-Ing. Helmuth Harig, Dr.-Ing. Christian J. Langenbach

3. Materialwissenschaften im gesellschaftlichen Kontext

Die im Memorandum vorgenommenen Analysen in den genannten thematischen Schwerpunkten wurden auf aktuelle Problemfelder im Spannungsbereich zwischen den Materialwissenschaften und ihrem gesellschaftlichen und politischen Umfeld bezogen, um auf diese Weise begründete Perspektiven und Handlungsempfehlungen zur Gestaltung der weiteren Zukunft in diesem Bereich zu formulieren. Die Empfehlungen richten sich an die beteiligten Akteure in Politik, in Verbänden und in den Materialwissenschaften in Forschung und Lehre. Sie sind, wie gesagt, aus der Innenperspektive der Materialwissenschaften heraus entstanden.

Professor. Dr.-Ing. Helmuth Harig, Dr.-Ing. Christian J. Langenbach

4. Ausblick

Das vorliegende Memorandum hat Konsequenzen für die Durchführung weiterer Studien zu gesellschaftlichen Aspekten und Folgen der Materialforschung und -entwicklung; darüber hinaus erlaubt es Schlußfolgerungen für die Konzeption von Technikfolgenbeurteilung. Diese seien im folgenden kurz angesprochen.

Professor. Dr.-Ing. Helmuth Harig, Dr.-Ing. Christian J. Langenbach

2. Neue Materialien — Trends und Entwicklungen

Standen konventionelle Materialien wie Stein, Bronze und Eisen Pate für die Bezeichnung ganzer Epochen, so treten heute die Ergebnisse der Weiterentwicklung traditioneller Materialien und das Potential Neuer Materialien in den Systemhintergrund und werden damit trotz ihrer grundlegenden Bedeutung für technische Innovationen zu einer eher unsichtbaren Dimension. Neue Materialien haben finden technischen und wirtschaftlichen Fortschritt zwar eine herausgehobene Bedeutung, aber oft keine selbständige Rolle mehr. Besondere Betonung erfahren in jüngster Zeit einerseits die traditionellen Werkstoffe aus pflanzlichen Substanzen, die zukünftig aus vielerlei Gründen vermehrte Anwendung finden werden, wenn ihre Erzeugung ökologisch vertretbar erfolgt, andererseits die nanostrukturierten Werkstoffe, deren Entwicklung zum Teil erst den Bereich der Grundlagenforschung verlassen hat. Daneben sind ohne künftige Arbeiten in den Gebieten der hochauflösenden Materialcharakterisierungen sowie der Modellierung und Simulation nicht nur von Bauteilen, sondern auch von Materialstrukturen bis herunter in submikroskopische Größenordnungen, wesentliche Teile der Materialentwicklung nicht mehr denkbar.

Professor. Dr.-Ing. Helmuth Harig, Dr.-Ing. Christian J. Langenbach

9. Mathematische Methoden

Das Wunschbild eines jeden Werkstoffwissenschaftlers besteht darin, das Materialverhalten unter den jeweiligen Anwendungsbedingungen zu prognostizieren. Der Wandel in der modernen Werkstoffwissenschaft, vom Experiment zur theoretischen Beschreibung, kommt dieser Vorstellung entgegen. Die hierbei erwachsenden Probleme sind zum einen die Unkenntnis der ablaufenden Reaktionen and andererseits nur wenige Informationen über die wirkenden Energien und deren Verteilung.

Prof.Dr.rer.nat.Dr.Ing.habil. Rainer Schmitt

7. Biomaterialien

Biomaterialien unterstützen bzw. ersetzen Zell- oder Gewebsfunktionen im Menschen. Die Voraussetzung für eine medizinische Anwendung ist die Biokompatibilität, die die „Funktionsfähigkeit eines Materials mit angemessener Gewebsreaktion bei einer spezifischen Anwendung im Körper“charakterisiert [7.10]. Die Implantation solcher „Fremdkörper“in lebendes Gewebe setzt voraus, daß der Werkstoff nicht von den Körperflüssigkeiten oder von körpereigenen Abwehrstoffen geschädigt und in seiner Struktur verändert wird, so daß die Materialanforderungen vom Implantationsort und der gewünschten Funktionalität abhängen.

Prof.Dr.rer.nat.Dr.Ing.habil. Rainer Schmitt

2. Verfahrenstechnische Entwicklungsprozesse

Inhalt dieses Kapitels ist die Beschreibung dreier Projekte des Projektbereichs Verfahrenstechnische Entwicklungsprozesse, der die wesentlichen technischen Beiträge anwen- dungsseitig leisten soll. Er befaßt sich mit zwei unterschiedlichen Aufgabenstellungen.

Prof.Dr.-Ing. Manfred Nagl, Dr. Bernhard Westfechtel

1. Einleitung

Nach [1.1, 1.2] werden frühere Epochen der Menschheit nicht zufällig durch den jeweils bevorzugt verwendeten Werkstoff benannt. Werkstoffe bilden somit einen Gradmesser für das technische Niveau und den Fortschritt. Nach wie vor ist nach [1.3] Stahl der wichtigste Konstruktionswerkstoff schlechthin, was Abb. 1.1 nachhaltig unterstreicht. Danach werden pro Jahr weltweit 700 Mio. Tonnen Rohstahl produziert. Diese Menge ist seit 20 Jahren konstant geblieben. Die westdeutsche Produktion beträgt seit 1964 rund 40 Mio. Tonnen pro Jahr. Dieser Tatbestand könnte als eine Sättigung der Stahlproduktion gewertet und damit als nahes Ende des Stahls gesehen werden. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß das Innovationspotential von Stahl bei weitem nicht erschöpft ist. Nach [1.4] werden in modernen Stählen mehr als ein Dutzend Legierungselemente eingesetzt. Wegen der daraus resultierenden Komplexität ist eine große Zahl möglicher Stahllegierungen auf Eisenbasis überhaupt noch nicht erprobt. Die seit 20 Jahren konstante Stahlproduktion ist deshalb mit Sicherheit kein Anzeichen für ein jähes Ende des Konstruktionswerkstoffes Stahl, sondern erklärt sich nach [1.4] dadurch, daß die Verweilzeiten von Stahlsorten sehr kurz sind, weshalb derzeit die Hälfte der genormten Stähle noch keine 5 Jahre erhältlich sind.

em. Professor Dr E.h. Dr.-Ing. Manfred Flemming, Professor Dr.-Ing Gerhard Ziegmann, Dipl.-Ing (FH) Siegfried Roth

Bionik des Verpackungsmanagements und der Verpackung

Bewährte Naturstrategien und zivilisatorische Herausforderung

Wer macht sich schon Gedanken über die technischen Leistungen von Kokosnüssen, wenn er Kokosmilch trinkt oder das Kokosmark ißt? Straußeneierhüllen werden hierzulande oft als dekoratives Zubehör verwendet. Welche höchst wirksamen physikalischchemischen Mechanismen sich in der Struktur der Schale befinden und verpackungstechnisch genutzt werden können, ist kaum von Interesse. Vergleichbare konstruktive, physikalisch-chemische und planerische Meisterleistungen — Resultate eines Jahrmillionen langen Optimierungsexperimentes — bietet die Natur in vielen Produkten, Verfahren und Organisationsabläufen. Sie zu erkennen, zu analysieren, zu bewerten und in geeignete technische Anwendungen zu übertragen, ist das Ziel bionischer, angewandter Analogieforschung und Entwicklung.

Udo Küppers

4. Konkrete Technikvorausschau und Zielbildungen in Japan

Dieses Kapitel führt die theoretischen Betrachtungen des zweiten Kapitels mit den in Kapitel 3 beschriebenen japanischen Technikvorausschau-Studien zusammen. Zuerst (Kapitel 4.1) wird verdeutlicht, wie die Auswahl der Themen in der ersten japanischen Studie inhaltlich vorgenommen wurde (Beispiel-Tabellen). Im Teil 4.2 werden die Themen aus der ersten japanischen Delphi-Studie dargestellt, die aus damaliger Sicht als besonders wichtig für die Zukunft des Landes eingeschätzt wurden. Im Kapitel 4.3 werden einzelne Beispiele aus der ersten Studie vertiefend beschrieben. Methodisch sinnvoll wäre sicherlich die historische Untersuchung aller Thesen daraufhin, ob sie realisiert worden sind, warum und mit welchen Mitteln. Das wäre jedoch ein größeres Forschungsprojekt als diese Arbeit und ist deshalb nicht mögliche1, so daß nur fragmentarisch belegt werden kann, wie einzelne Entwicklungen verlaufen sind. Damit wird gleichzeitig eine Auswertungsmöglichkeit der Technikvorausschau-Studien vorgestellt.

Dr. Kerstin Cuhls

III. Elemente und Konzeption einer reproduktiven Wirtschaft

Ein vielversprechender Weg, auf dem die Industriegesellschaft sich der Notwendigkeit bewußt wird, ihre Ökonomie reproduktiv umzugestalten, ist die an Bedeutung gewinnende Diskussion um eine nachhaltige Entwicklung (“sustainable development”). Wenngleich auch von diesem Konzept bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht einmal der erwartete “Placeboeffekt” (Haber 1993, 98) ausgeht, so trägt es doch eine bislang unerreichte Chance mit sich: die Chance, einen Prozeß des ökologischen Wandels industrieller Ökonomien praktisch in Gang zu setzen. Worin genau liegt diese Chance?

Sabine Hofmeister

Kapitel 4. Wärmeschutz

Alle Gebäude zum kurz- oder längerzeitigen Aufenthalt nutzt der Mensch als „dritte Haut“, um sich vor den äußeren Klimabedingungen zu schützen, zumindest aber, um sich vom Außenklima soweit als möglich abzukoppeln. Während der Heizperiode ist unter diesem quasi stationären Zustand — außen kalt und innen warm - ein guter Wärmeschutz bei Wohnungen und anderen Aufenthaltsräumen von großer Bedeutung für die Gesundheit und das Wohlbefinden der Nutzer. Mit besserem Wärmeschutz der Gebäudehüllflächen wird der Außenklimaeinfluß niedriger und der Aufwand, um die Wohnraumtemperaturen im Komfortbereich zu halten, geringer. Bewirtschaftungs- und Instandhaltungskosten sinken zudem; auch wird der Wohnwert der Bauten angehoben. Eine thermisch optimale Behaglichkeit kann gewährleistet werden, wenn der Mittelwert aus Lufttemperatur und mittlerer Raumoberflächentemperatur sämtlicher Raumbegrenzungsflächen 20 °C beträgt, wobei die Raumoberflächentemperatur möglichst nahe 20 °C sein sollte. Je größer die Dämmwerte der Außenbauteile sind, desto höher werden bei gleicher Lufttemperatur die Innenraumoberflächentemperaturen im Winter. Allerdings verhindern Gestehungskosten oder auch Platzmangel maximalen Wärmeschutz, da verstärkte Dämmung entweder aufwendigeres Material oder größere Wandstärken erfordert.

Friedrich W. Grimme

Recherche architecturale der Moderne

Das Delfter Architekturbüro CEPEZED

Das Thema Architektur versus Technik spielt auf eine un-eingestandene Einschätzung von Architekten an, An-sprüche des Technologiewandels an die Architektur-Entwicklung nicht gerade aktiv und voller Neugier zu begleiten — sondern eher defensiv, notgedrungen, ‚in Kauf zu nehmen‘. Dieser abwartenden Haltung setzt das Delfter Architekturbüro CEPEZED ein waches, offensives Interesse an den Entwicklungs- und Gestaltungsmöglichkeiten der Technik entgegen. Für Michiel Cohen und Jan Pesman, Partner des Büros, ist Technologiewandel nicht nur Ausdruck sozialer Veränderungen, sondern einer der bestimmenden Zukunftsfaktoren der gesellschaftlichen Entwicklung — und eine Architektur, die, wie sie meinen, nicht aktiv ihre Zukunftsfaktoren reflektiere, habe selbst keine Zukunft. Dieses nach vorn gewendete Interesse ist nicht dergestalt ausgeprägt, daß es nicht auch traditionelle Bezugspunkte respektierte.

Reinhart Wustlich

10. Tabellarischer Anhang

Im folgenden tabellarischen Anhang befinden sich nähere Informationen zu den ausgewerteten Modellversuchen (MV), die dort systematisch nach ihren inhaltlichen und formalen Aspekten aufgeschlüsselt wurden. Die Numerierung und die Anordnung der Versuche in der tabellarischen Übersicht ergaben sich aus den jeweils zugehörigen Förderkennziffern (FKZ). Die Evaluation wurde für die Bereiche der schulischen bzw. außerschulischen Umweltbildung (MV 1–33), im Sektor der beruflichen Bildung / Wirtschafts-Modellversuche (MV 54–69), in der beruflichen Bildung / Modellversuche an berufsbildenden Schulen (MV 34–53) und der Hochschule (MV 70–80) durchgeführt. Im Text dieses Gutachtens findet sich dieselbe mit den Tabellen übereinstimmende Numerierung, so daß eine komprimierte Übersicht aller Daten auf einen Blick möglich wird.

Gerhard De Haan, Dieter Jungk, Konrad Kutt, Gerd Michelsen, Christoph Nitschke, Ursula Schnurpel, Hansjörg Seybold

3. Neue innovative Werkstoffkonzepte

Gradientenwerkstoffe bestehen aus verschiedenen, stufenlos ineinander überge-henden Zonen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Im Idealfall können sie gleichzeitig Vertreter aller konventionellen Werkstoffklassen in kontinuierlichen Dichteoder Korngrößenverteilungen enthalten. Sie verfügen dann an jeder Stelle ihrer Oberfläche oder ihres Volumens genau über die Merkmale, die an diesem Punkt gefragt sind, Damit sind sie sehr bauteilnah und optimal an die beabsichtigte Anwendung angepaßt. Unnötiger Aufwand, der mit der durchgängigen Implementierung nicht überall benötigter Eigenschaften verbunden wäre, erübrigt sich. Die Vermeidung von abrupten Übergängen zwischen den zugrundeliegenden Basismaterialien führt gleichzeitig zur Minimierung von Schwachstellen im Bauteilvolumen.

Dr. rer. nat. Thomas Kretschmer, Dipl.-Phys. Jürgen Kohlhoff

7. Perspektiven der Photovoltaik

In diesem Kapitel werden Überlegungen angestellt, welche Entwicklungsmöglichkeiten in der Photovoltaik zur Zeit gesehen werden. Dabei wird zum einen auf die Entwicklung neuer Materiahen und die Modifizierimg und Weiterentwicklung bekannter Halbleiter eingegangen, zum anderen werden alternative, kostengünstige Herstellungsverfahren angesprochen. Die Auswahl und die Darstellungsweise ist in diesem Kapitel naturgemäß besonders subjektiv.

Professor Dr. H.-J. Lewerenz, Dr. H. Jungblut

VII. Dielektrische Keramiken

Gemeinsames Merkmal der verschiedenen Typen von Dielektrika ist ein hoher spezifischer Widerstand. Alle anderen Eigenschaften und Anforderungen richten sich nach dem Einsatzgebiet und können sehr unterschiedlich sein.

Rainer Waser, Detlef Hennings, Tudor Baiatu

C. Die Kernkompetenzenperspektive als „Derivat“ des „Resource-Based-View“

In der neueren Literatur zum strategischen Management erlebt die Fokussierung auf sog. „distinctive capabilities“333 eine Renaissance.334 Die Idee, daß einzigartigen Fähigkeiten und Kompetenzen eine wettbewerbsentscheidende Relevanz zukommt, propagierten zwar SELZNICK und PENROSE bereits Ende der fünfziger Jahre,335 doch wurde sie in den darauffolgenden Jahren aufgrund der Popularität industrieökonomischer Paradigmen336 nicht systematisch weiterverfolgt.337 Erst mit der Analyse unvollkommener bzw. nicht-existenter Faktormärkte im Rahmen des „Resource-Based-View“ rückten die Erfolgspotentiale einzigartiger Fähigkeiten und Kompetenzen wieder in den Mittelpunkt der Strategiediskussion. Bei einer Kompetenz handelt es sich im allgemeinen um eine nicht-tangible, wissensbasierte Ressource, für die aufgrund ihres einzigartigen Charakters keine oder nur sehr unvollständige Faktormärke bestehen. Kompetenzen erweisen als komplexe, auf Lernprozessen basierende, soziale Interaktionsmuster, die sich nur schwer imitieren, transferieren und handeln lassen. Ressourcenbenachteiligten Konkurrenten bleibt danach lediglich die Möglichkeit, strategisch vorteilhafte Kompetenzen durch langwierige Lernprozesse unternehmensintern bzw. im Rahmen von strategischen Allianzen aufzubauen.

Christoph Rasche

7. Zentren für Information und Beratung in Neuen Technologiefeldern

Grundgedanke der Zentren für Information und Beratung ist es, die bestehende öffentliche FuE-Infrastruktur um ein Angebot zu ergänzen, das insbesondere im Vorfeld des Einstiegs in neue Technologiefelder Orientierungswissen und Aufschlußbe-ratung für interessierte Unternehmen verfügbar macht und damit dem Transfer und der Diffusion neuer Techniken dient Dies soll vor allem kleine und mittlere Unternehmen in die Lage versetzen, Hemmschwellen abzubauen, die richtigen Gesprächspartner zu finden sowie Machbarkeit und Erfolgsaussichten neuer Techniken verlässlicher einzuschätzen und zu planen. Entsprechend sind die Zentren als offenes Angebot gestaltet, das unabhängig von konkreten Projekten genutzt werden kann. Nach dem Prinzip “Schlüsseltechnik zum Anfassen” sollen die Zentren dazu beitragen, Wissens- und Anwendungsdefizite der Unternehmen hinsichtlich neuer Technologien zu verringern.

Dr. Heimfrid Wolff, Gerhard Becher, Holger Delpho, Dr. Stefan Kuhlmann, Uwe Kuntze, Johannes Stock

2. Technometrie der Mikrosystemtechnik

In der Vergangenheit sind verschiedene Konzepte zur direkten, in erster Linie quantitativen Messung des Standes der Technik mit Hilfe von Technikindikatoren entwickelt worden. Die unterschiedlichen Methoden sind jedoch zumeist auf die verfolgte Zielsetzung und/oder spezielle Technikbereiche zugeschnitten, sodaß sie nur einen beschränkten Anwendungsbereich besitzen. Bei allen Konzepten bereitet insbesondere die Beschaffung der Informationen bzw. Daten Probleme, da einheitliche und damit vergleichbare Technikstatistiken in der Regel nicht existieren und viele Daten aus Vertraulichkeitsgründen nicht preisgegeben werden.

Dr. Magdala Gronau, Dr. rer. oec. Joachim Hafkesbrink, Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Michael Krause, Dr. rer. nat. Wilfried Mokwa, Dipl.-Phys. Matthias Rospert

5. Zusammenfassung der Ergebnisse: FuE-Optionen für die Mikrosystemtechnik

Die Ergebnisse aus der Technometrie, der Bibliometrie und der Patentrecherche lassen sich zu zwei Kategorien von Aussagensystemen bündeln: (1)Technologiepolitische Handlungsoptionen zur Förderung von Anpassungsentwicklungen der Mikrotechniken im Hinblick auf Anwendungen in der Mikrosystemtechnik (vgl. Kapitel 5.1)(2)Hinweise zur Ableitung einzelwirtschaftlicher FuE-Strategien auf der Basis einer Einschätzung der Technologieattraktivität der Mikrotechniken (vgl. Kapitel 5.2)

Dr. Magdala Gronau, Dr. rer. oec. Joachim Hafkesbrink, Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Michael Krause, Dr. rer. nat. Wilfried Mokwa, Dipl.-Phys. Matthias Rospert
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