Archiv für den Monat Juni 2009

technologiewerte.de – 2 Fragen: Certego GmbH / Hochschulkooperation

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Heute im Kurzinterview: Herr Torsten Hupe, Geschäftsführer der Certego GmbH, zum Thema “Hochschulkooperation”.

Die Certego GmbH ist ein industrielles Spin-Off mit Spezialisierung auf hochsichere Zutrittskontrollsysteme und hat ihren Sitz in Garching bei München.

Frage 1: In welchen Bereichen haben Sie bereits mit Hochschulen zusammengearbeitet beziehungsweise kooperieren Sie aktuell?

Schon im Vorläuferunternehmen der Certego GmbH hatten wir Kontakt mit mehreren in- und ausländischen Universitäten. Da für uns wichtige Aussagen bezüglich unserer Technologie aus Wirtschaftskreisen nicht ausreichend zufriedenstellend zu erhalten waren, haben wir grundsätzliche physikalische Gutachten auf dem Gebiet der Sicherheitsevaluierung in Auftrag gegeben und hierbei mit der Universität Münster, der TH Darmstadt, der Universität Budapest und bereits in einer rudimentären Form mit der TU München zusammengearbeitet. Es handelte sich um eine gewissermaßen einseitige Kooperation in klassischer Gutachtenform: Es gab eine konkrete Aufgabenstellung und wir als Unternehmen fungierten als Geldgeber und die Universitäten mit ihrem Wissen als Leistungserbringer.

In den letzten Monaten hat sich die Zusammenarbeit mit dem Chemiebereich der TU München in Garching hin zu einer 1:1-Beziehung entwickelt. Wir hoffen hierbei auf gemeinsame Projekte.

Stark intensiviert wurde auch die Kooperation mit dem Institut für Produktentwicklung; ebenfalls an der TU München. Die Universität bringt ihre konzeptionelle Stärke ein und wir unsere Stärke bei der Umsetzung in ein konkretes Produkt. So wissen wir also nicht nur subjektiv, sondern auch objektiv um die Stärke unserer Technologie.

Frage 2: Welche Formen der Zusammenarbeit mit Hochschulen planen Sie beziehungsweise würden Sie sich von den Hochschulen wünschen?

Am Ende des Tage ist eine GmbH gefordert, im Markt Geld zu verdienen. Um dies zu erreichen, tun wir uns mit komplementären Unternehmen zusammen, aber auch gerne in ähnlicher Weise mit Hochschulen.

Aus meiner Sicht könnten die Universitäten ihre Kommunikation verbessern und ihre Forschungsschwerpunkte klarer in der Öffentlichkeit darstellen. Das Finden des richtigen Ansprechpartners ist allzu oft mühsam. Es liegt sicherlich in der Natur der Sache, dass nur selten der kommerzielle, umtriebige Geist in puncto Geschwindigkeit und Verantwortungsübernahme herrscht wie man ihn aus der Wirtschaft kennt.

Externer Link: www.certego.com

Radarsensoren mit Durchblick

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Mediendienst der Universität Stuttgart vom Juni 2009

Fahrerassistenzsystem optimiert die Umgebungserfassung

Schlechtes Wetter, ungünstige Lichtverhältnisse? Radarsensoren behalten fast immer den Durchblick. Für die automatische Abstandseinstellung sind sie schon in Serienfahrzeugen erhältlich. Um allerdings über die reine Komfortfunktion hinaus auch für aktive Sicherheitsfunktionen eingesetzt werden zu können, muss sich ihr „Sehverhalten“ noch bessern. Im Rahmen des Verbundprojekts KRAFAS (Kostenoptimierter Radarsensor für aktive Fahrerassistenzsysteme), das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, arbeiten Wissenschaftler vom Lehrstuhl für Systemtheorie und Signalverarbeitung der Universität Stuttgart an der Umgebungserfassung von Radarsensoren.

Die Umgebungserfassung, das räumliche und zeitliche Abtasten der Umgebung des Fahrzeugs, spielt in modernen Fahrerassistenzsystemen eine zentrale Rolle. Um andere Fahrzeuge, Fußgänger, die Straße, Verkehrsschilder und vieles mehr zu erkennen, kommen verschiedene Sensoren wie etwa Kamera, Ultraschall, Laser und Radar zum Einsatz. Der Radartechnik kommt dabei eine besonders wichtige Bedeutung zu, denn aus der Laufzeit des Radarsignals kann der Abstand zu Gegenständen aller Art bestimmt werden; und mittels des sogenannten Doppler-Effekts lässt sich die relative Geschwindigkeit präzise bestimmen, mit der sich diese relativ zum Fahrzeug bewegen.

Sollen Radarsensoren in Zukunft nicht nur als reine Komfortsysteme, sondern auch als aktive Fahrsicherheitssysteme Einsatz finden, die in kritischen Situationen beispielsweise einen Bremsvorgang einleiten oder zur Unfallvermeidung in Verbindung mit weiterer Sensorik gar eine Vollbremsung vornehmen, müssen hohe Anforderungen an deren Zuverlässigkeit gestellt werden. Professor Bin Yang und sein Team am Lehrstuhl für Systemtheorie und Signalverarbeitung der Universität Stuttgart arbeiten im Rahmen des BMBF-Projekts KRAFAS an der Verbesserung der Trennfähigkeit von Zielen bei Radarsensoren.

Bisher sind Radarsysteme nicht tauglich für aktive Fahrsicherheitssysteme, da sie eng benachbarte Ziele im gleichen Winkelbereich nicht getrennt erfassen können, sondern als ein Ziel „wahrnehmen“. So „sehen“ zum Beispiel die hinter den vorderen Stoßfängern angebrachten Radarsensoren in einer „Gassensituation“, wenn sich also vor dem Auto in gleicher Entfernung je ein Fahrzeug auf der linken und der rechten Spur befindet, ein großes Fahrzeug auf der mittleren, eigenen Spur, anstelle der zwei Fahrzeuge. Eine falsche Bremsentscheidung wäre die Folge – undenkbar für ein aktiv in das Fahrgeschehen eingreifendes System, das zu mehr Sicherheit verhelfen soll.

Genau hier setzt die Arbeit der Stuttgarter Wissenschaftler an. Um die Winkeltrennfähigkeit der Radarsensoren deutlich zu verbessern, setzen sie auf moderne Sensorgruppensignalverarbeitung. Die Auswertung der aus der Umgebung aufgenommenen Signale und deren Laufzeitdifferenz übernimmt bei diesem hochauflösenden Verfahren eine ganze Gruppe von Sensoren statt nur eines Sensors – und zwei Ziele bleiben zwei Ziele. Das Stuttgarter Teilprojekt endet in diesem Jahr. Die Ergebnisse können dann von der Autoindustrie genutzt werden.

Externer Link: www.uni-stuttgart.de

Durchbruch in den Nanowissenschaften

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Pressemitteilung der Universität Regensburg vom 18.06.2009

Regensburger Physiker messen erstmals Ladungszustand einzelner Atome

In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern von IBM erzielten Forscher der Universitäten Regensburg und Utrecht einen Durchbruch auf dem Gebiet der Nanotechnologie. Sie konnten zum ersten Mal den Ladungszustand von einzelnen Atomen direkt mittels Rasterkraftmikroskopie (RKM) messen. Die Präzision, mit der sie dabei zwischen ungeladenen bzw. positiv oder negativ geladenen Atomen unterscheiden konnten, betrug eine einzelne Elektronenladung bei einer nanometergenauen räumlichen Auflösung. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung von Nanostrukturen und Bausteinen auf atomarer und molekularer Skala in Anwendungsbereichen wie etwa der molekularen Elektronik, der Katalyse oder der Photovoltaik.

Die Arbeit von Jascha Repp und Franz Giessibl von der Universität Regensburg, Peter Liljeroth von der Universität Utrecht und von Leo Gross, Fabian Mohn und Gerhard Meyer vom IBM Forschungslabor Zürich ist in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Science erschienen. Sie berichten darin, wie sie einzelne, unterschiedlich geladene Gold- und Silberatome abbilden und deren Ladungszustand aufgrund kleinster Unterschiede in der Kraft zwischen der Spitze eines Rasterkraftmikroskops und diesen Atomen exakt bestimmen konnten.

Für ihre Experimente verwendeten die Forscher eine Kombination aus Rastertunnel- (RTM) und Rasterkraftmikroskop (RKM), betrieben im Ultrahochvakuum und bei tiefen Temperaturen (5 Kelvin), um die für diese Messungen notwendige Stabilität zu erreichen. Ein RKM misst mittels einer atomar feinen Spitze, die auf einem schwingenden Federbalken angebracht ist, die Kräfte, die zwischen dieser Spitze und den Atomen auftreten. In der vorliegenden Arbeit verwendeten die Forscher einen so genannten qPlus Kraftsensor, bei dem die Spitze auf einem Zinken einer Stimmgabel, wie man sie in mechanischen Uhrwerken von Armbanduhren findet, angebracht ist, während der andere Zinken fixiert ist. Die Stimmgabel wird mechanisch angeregt und schwingt mit einer Amplitude von 0.02 Nanometer. Dies entspricht nur etwa einem Zehntel des Durchmessers eines Atoms. Wird die RKM-Spitze nun sehr nah über der Probe, etwa über einem einzelnen Atom, platziert, verändert sich die Resonanzfrequenz der Stimmgabel aufgrund der Kräfte, die zwischen Probe und Spitze auftreten.

Mit dieser Methode und unter extrem stabilen Bedingungen konnten die Forscher nun die minimalen Unterschiede in der Kraft messen, die zwischen Spitze und einzelnen, unterschiedlich geladenen Atomen herrscht. Die Kraftdifferenz zwischen einem neutralen Goldatom und einem Goldatom mit einem zusätzlichen Elektron, beträgt nur etwa 11 Pikonewton, gemessen bei einer minimalen Distanz zwischen Spitze und Probe von ungefähr einem halben Nanometer. Die Messgenauigkeit dieser Experimente liegt im Bereich von 1 Pikonewton, was der Gravitationskraft entspricht, die zwei Menschen in einem Abstand von mehr als einem halben Kilometer aufeinander ausüben. Die Forscher bestimmten zudem, wie sich die Kraft mit der zwischen Spitze und Probe angelegten Spannung veränderte. Dies erlaubte die Unterscheidung, ob das entsprechende Atom negativ oder positiv geladen war.

Dieser Durchbruch ist ein weiterer wichtiger Fortschritt auf dem Gebiet der Nanoforschung. Im Gegensatz zum RTM, das auf elektrisch leitfähige Proben angewiesen ist, kann das RKM auch für nichtleitende Proben verwendet werden. In der molekularen Elektronik, in der die Verwendung von Molekülen als funktionale Bausteine in zukünftigen Schaltkreisen und Prozessoren erforscht wird, werden nichtleitende Trägersubstanzen benötigt. Deshalb würde bei solchen Experimenten bevorzugt die Rasterkraftmikroskopie zum Einsatz kommen.

Schon 2008 gelang es Wissenschaftlern der Universität Regensburg in Zusammenarbeit mit dem IBM Almaden Research Center in Kalifornien, mit einem qPlus-RKM erstmals die Kraft zu messen, die benötigt wird, um ein Atom auf einer Oberfläche zu verschieben. Dies bahnte den Weg für die aktuellen Experimente.

Nanotechnologie an der Universität Regensburg und bei IBM:

IBM ist seit der Erfindung des Rastertunnelmikroskops im Jahr 1981 durch Gerd Binnig und Heinrich Rohrer am Zürcher Labor Pionier auf dem Gebiet der Nanowissenschaft. Für diese bahnbrechende Erfindung, dank derer einzelne Atome abgebildet und später auch manipuliert werden konnten, erhielten Binnig und Rohrer 1986 den Nobelpreis für Physik. Das RTM wird generell als das Instrument angesehen, das das Tor zum Nanokosmos öffnete. Das Rasterkraftmikroskop, das eng mit dem RTM verwandt ist, wurde 1986 von Binnig erfunden. Die Physik der Nanostrukturen ist ein Schwerpunkt der physikalischen Fakultät an der Universität Regensburg. Sowohl experimentelle als auch theoretische Physiker forschen in Regensburg innerhalb des Sonderforschungsbereichs 689 „Spinphänomene in reduzierten Dimensionen“ und des neu eingerichteten Graduiertenkollegs 1570 „Elektronische Eigenschaften von Nanostrukturen auf Kohlenstoff-Basis” auf dem faszinierenden und zukunftsträchtigen Gebiet der Nanophysik.

Literatur:

Die wissenschaftliche Arbeit von L. Gross, F. Mohn, P. Liljeroth, J. Repp, F. J. Giessibl, und G. Meyer mit dem Titel „Measuring the Charge State of an Adatom with Noncontact Atomic Force Microscopy” erschien in Science, Vol. 324, Nr. 5933, S. 1428 – 1431 (12. Juni 2009).

Siehe auch das Science Perspective von E. Meyer, T. Glatzel mit dem Titel „Novel Probes for Molecular Electronics“, erschienen in Science, Vol. 324, Nr. 5933, S. 1397 – 1397 (12. Juni 2009).

Externer Link: www.uni-regensburg.de

Dentaler Schnappschuss

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Mediendienst der Fraunhofer-Gesellschaft vom Juni 2009

Zahntechniker können Ersatzzähne bislang nur mit einem Gebiss-abdruck herstellen. Die Silikonvorlage für dieses Gipsmodell fertigt der Zahnarzt an – für den Patienten ein unangenehmes Prozedere. Künftig liefert ein 3D-Digitalisierer die Konturen der Zähne – ohne Gipsmodell.

Wenn der Zahn schmerzt, ist der Gang zum Zahnarzt unvermeidlich. Für den Patienten beginnt oft ein zeitaufwendiger Behandlungsmarathon. Ist der Zahn nicht mehr zu retten und Zahnersatz nötig, muss der Arzt zunächst einen Silikonabdruck für das Dentallabor anfertigen. Während der Patient mit einer provisorischen Reparatur nach Hause geschickt wird, modellieren Labortechniker einen Gipsabdruck und scannen das Modell anschließend mit Hilfe von Digitalkameras. Aus den geometrischen Messdaten stellt eine Fertigungsanlage den passenden Zahnersatz her.

Der umständliche Weg über den Zahnabdruck, die Gipsform und das Modellscanning im Labor könnte bald der Vergangenheit angehören: »Die dreidimensionalen Koordinaten der Zahnoberfläche lassen sich messtechnisch auch direkt im Mund des Patienten ermitteln«, sagt der Leiter der Gruppe 3-D-Messtechnik am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena, Dr. Peter Kühmstedt.

Im Auftrag des Griesheimer Dentalunternehmens Hint-Els entwickelte ein Expertenteam des Fraunhofer-Instituts ein optisches Digitalisierungssystem, das den Mundraum scannt und über eine Kameraoptik dreidimensionale Daten der Zähne aufnimmt. Aus mehreren Daten-sätzen entsteht ein Gesamtbild des einzelnen Zahns. Nach einer Rund-umvermessung lässt sich sogar der komplette Kieferbogen als virtuelles Computerbild darstellen. Die Messbedingungen im engen Mundraum sind ungünstig. Um exakte Ergebnisse zu erhalten, nutzen die Wissenschaftler Streifenprojektionen, bei denen ein Projektor Lichtstreifen auf den zu vermessenden Zahnbereich wirft. Aus den phasenverschobenen Bildern ermittelt die Auswertesoftware schließlich die geometrischen Konturdaten des Zahnes. Dabei liefern zwei Kameraoptiken dem Sensorchip Bildinformationen aus unterschiedlichen Mess-perspektiven. Nach dem pixelgenauen Vergleich verschiedener Kamerabilder erkennt das Auswertungsprogramm Bildfehler und rechnet diese aus dem Gesamtbild heraus.

Schwierig wird es, wenn sich der Patient während der Aufnahme im Mundraum bewegt. Die Wissenschaftler setzen deshalb auf Schnelligkeit: »Die Aufnahme einer Bildsequenz pro Messposition erfolgt in weniger als 200 Millisekunden«, sagt Kühmstedt.

Externer Link: www.fraunhofer.de

technologiewerte.de – 2 Fragen: newCOMer GmbH / Hochschulkooperation

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Heute im Kurzinterview: Herr Carl Spitzenberger jun., Gründer und Geschäftsführer der newCOMer GmbH, zum Thema “Hochschulkooperation”.

Die newCOMer GmbH ist Spezialist für Internet-Software-Systeme mit Sitz in Viechtach / Bayerischer Wald und einer Tochter im Raum Nashville / Tennessee.

Frage 1: In welchen Bereichen haben Sie bereits mit Hochschulen zusammengearbeitet beziehungsweise kooperieren Sie aktuell?

Carl Spitzenberger jun.: “Als niederbayerisches Unternehmen kooperieren wir freilich gerne mit den niederbayerischen Hochschulen: der Universität Passau und der FH Deggendorf. Für uns ist es wichtig, Kontakte sowohl zu deren Studierenden als auch zu deren Professoren zu knüpfen und zu pflegen; so habe ich schon an beiden Hochschulen über die Praxis der Softwareentwicklung referiert und die newCOMer GmbH hat sich am Stipendienprogramm des Forschungscampus Informatik der Universität Passau beteiligt. Auch gab es bereits erste Kontakte mit Passauer Informatik-Lehrstühlen im Bereich Datenbanktechnologie sowie im Bereich RFID. Bei der Entwicklung eines finanzmathematischen Softwaremoduls haben wir mit einem Passauer Lehrstuhl der wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät ein Projekt realisiert, bei dem der Lehrstuhl die benötigten Formeln erstellt hat und wir diese dann softwaretechnisch implementiert haben.”

Frage 2: Welche Formen der Zusammenarbeit mit Hochschulen planen Sie beziehungsweise würden Sie sich von den Hochschulen wünschen?

Carl Spitzenberger jun.: “Ich erinnere mich an ein spannendes Vortragsformat der FH Deggendorf, in dem Professoren und Professionals neueste Softwaretechnologien vorgestellt haben. Derartige Fachvorträge, die Unternehmer ansprechen und am besten abends angesetzt sind, erscheinen mir sehr wünschenswert.”
 
Externer Link: www.newcomer.de