Alle Beiträge von Balu

Radarsensoren vereinfachen Entfernungsmessung

Radarsensoren vereinfachen Entfernungsmessung

Teile passen auf Chip und werden auf Silizium-Germanium-Basis gebaut

Moderne Chiptechnologie macht Radar äußerst kompakt (Foto: fhr.fraunhofer.de)
Moderne Chiptechnologie macht Radar äußerst kompakt (Foto: fhr.fraunhofer.de)

Wachtberg (pte002/01.04.2016/06:05) –

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR http://fhr.fraunhofer.de haben neue Radarsensoren entwickelt, die hochpräzise
Entfernungsmessungen für die zerstörungsfreie Fabrikations- und
Qualitätskontrolle auch unter Null-Sicht-Bedingungen ermöglichen.

Kompaktes Hochfrequenzteil

Mit einer anwendungsbezogenen Messgenauigkeit von bis
zu unter 100 Mikrometern liefern sie auch bei der Entwicklung von Rauch,
Nebel oder Staub und bei hohen Temperaturen exakte Ergebnisse – und das
bei Bandgeschwindigkeiten von 20 Metern pro Sekunde und mehr. Die neuen
Radarsensoren passen auf einen einzelnen Chip und werden in günstiger
Silizium-Germanium-Technologie gefertigt. Das öffnet die Pforte zu
komplexen mehrkanaligen Systemen und ebnet den Weg zu einer völlig neuen
Generation von Messsystemen.

Abhängig vom Einsatzbereich, der Messgeschwindigkeit
und der Messfrequenz liegen die Baugrößen zwischen 5 x 5 x 10
Kubikzentimetern bis Schuhkarton-Größe. Um diesen Grad der
Miniaturisierung zu erreichen, setzen die Forscher auf
Silizium-Germanium-Technologie. Durch den Einsatz von Halbleitern findet
der komplette Hochfrequenzteil des ganzen Radars hochintegriert auf
einer Fläche von nur 2 x 2 Quadratmillimetern Platz. Die Stromzufuhr und
der Datenabgriff erfolgen über eine USB-, alternativ auch über eine
Ethernet-Schnittstelle.

Installation ohne Fachkenntnis

Die Installation der Sensoren via USB erfolgt über Plug
& Play. Und da auch die Auswertung und Aufbereitung der Daten mit
einer Software ausgeführt wird, sind weder für Installation noch für die
Bedienung spezielle Radar-Fachkenntnisse nötig. Gegenwärtig werden die
ausgeklügelten FHR-Radare bereits erfolgreich in Stahlwerken bei
Warmwalzprozessen genutzt, um die Breite der Brammen zu kontrollieren
und den Fertigungsprozess zu steuern.

Die Geräteversionen mit 30 GHz, 60 GHz, 80 GHz, 94 GHz
oder 240 GHz können überall in der Fertigung oder Produktkontrolle
eingesetzt werden, wo Prozesse mit zerstörungsfreier Prüfung verbessert
und aufwendige Schutzmaßnahmen wie bei der Röntgenprüfung umgangen
werden sollen. Das Fraunhofer FHR passt das System an die
Aufgabenstellung und Vor-Ort-Bedingungen im Betrieb an und erschließt
damit vielfältige Einsatzfelder wie die Strukturanalyse von Materialien,
Dichtemessungen sowie Messung von Dichteverschiebungen,
Vibrationsanalysen, 3D-Vermessungen von Gebäuden und Objekten, Analysen
von in oder hinter Wänden verborgenen Strukturen, Feuchtigkeitsmessungen
oder das Personentracking.

Diabetes geschlechtsspezifisch behandeln

Diabetes geschlechtsspezifisch behandeln

Berlin – Bluthochdruck, Übergewicht oder ein gestörter Fettstoffwechsel sind bekannte Risikofaktoren für die Entstehung eines Diabetes Typ 2. Weniger bekannt ist die Rolle des biologischen Geschlechts. Dabei haben Forscher herausgefunden, dass biologische wie psychosoziale Unterschiede bei Männern und Frauen die Diagnose und Therapie des Diabetes beeinflussen. Stress und schlechte Bildung erhöhen beispielsweise bei Frauen das Risiko eines Diabetes Typ 2 deutlich stärker als bei Männern. Wie Diabetologen Menschen mit Diabetes Typ 1 und Typ 2 geschlechtsspezifisch behandeln, erklärt Professor Dr. med. Alexandra Kautzky-Willer von der Medizinischen Universität Wien im nächsten Experten-Chat am 29. August 2013. Fragen können der Expertin für Gendermedizin bei Diabetes und Übergewicht ab sofort unter www.diabetesde.org/experten-chat gestellt werden.

Frauen mit Diabetes leiden doppelt so häufig an Depressionen wie Männer, auch Essstörungen treten bei ihnen häufiger auf. Unterschiede zwischen Männern und Frauen zeigen sich deutlich beim Zeitpunkt der Diagnose des Diabetes Typ 2: Männer erfahren meist früher von der Stoffwechselkrankheit, während Frauen häufig nach der Menopause ihre Diagnose erhalten. Beim insulinpflichtigen Diabetes Typ 1 ist es umgekehrt. Mädchen erkranken meist im Kindesalter, männliche Jugendliche eher in der Pubertät. Abhängig vom Geschlecht könne auch sein, wie sich ein Diabetes Typ 2 ankündigt. „Frauen weisen öfter eine gestörte Glukosetoleranz auf, Männer hingegen erhöhte Nüchtern-Blutzuckerspiegel“, so Kautzky-Willer.

Diabetologen vermuten, dass unter anderem Gene, Sexualhormone, die Fettmasse und deren Verteilung, die Gesellsch aft, Kultur oder Geschlechterrollen für diese Unterschiede verantwortlich sind. „Diese Faktoren können Ärzte auch bei der Diabetes-Diagnose helfen,“ so die diabetesDE-Chat-Expertin Kautzky-Willer. Bei Männern sei beispielsweise Übergewicht und Insulinresistenz oft mit einem niedrigen Testosteronspiegel verknüpft. Bei Frauen lohne es sich, männliche Geschlechtshormone zu untersuchen. Denn hohe Androgenspiegel haben auch ein erhöhtes Diabetesrisiko zur Folge. Die Expertin empfiehlt bei der Diagnose auch, ein Augenmerk auf den Sozialstatus und die Work-Life-Balance zu legen. „Denn schlechte Bildung und Stress begünstigen vor allem bei Frauen Übergewicht und Diabetes Typ 2.“

„In der Diabetes-Therapie stehen uns eine Reihe Substanzen zur Verfügung, die Diabetologen auch abhängig von geschlechtsspezifischen Unterschieden einsetzen soll ten,“ rät Kautzky-Willer. Erste Studien geben hierzu Anhaltspunkte. Welche Faktoren bei der Diagnose zu berücksichtigen sind und welche Therapie jungen adipösen Frauen oder etwa leicht übergewichtigen Männern mit erhöhtem Risiko für Herz-Kreislauferkrankungen eher hilft, erklärt Professor Kautzky-Willer im nächsten Experten-Chat von diabetesDE – Deutsche Diabetes-Hilfe am 29. August 2013. Protokolle der letzten Sprechstunden können Sie hier abrufen.

< span style=’font-size:10.0pt;font-family:"Verdana","sans-serif"‘>Eine bestmögliche Versorgung, Schulung und Beratung von Menschen mit Diabetes fordert auch diabetesDE – Deutsche Diabetes-Hilfe in der Kampagne „Diabetes STOPPEN – jetzt!“. Weitere Informationen zur Kampagne unter www.diabetes-stoppen.de

Strommarktdesign 2050 – Wie könnte es aussehen?

Strommarktdesign 2050 – Wie könnte es aussehen?
 
 
 Berlin. Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien und der Wegfall von Erzeugungskapazitäten aufgrund des Ausstiegs aus der Kernenergie in Deutschland stellen das bestehende Strommarktdesign, inkl. Förderinstrumente und Strompreis-bildungsmechanismen, zunehmend in Frage. Angesichts dieser Situation debattierte der Arbeitskreis Zukunftsenergien des Forum für Zukunftsenergien e.V. am 21. November 2012 darüber, wie das Strommarktdesign im Jahr 2050 aussehen könnte.
 
 
 Dr. Christian Growitsch (Direktor Anwendungsforschung und Mitglied der Geschäftsleitung, Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln) geht davon aus, dass der Strommarkt 2050 kein Energy only -Markt mehr sein wird. Seiner Ansicht nach wäre dieser hinsichtlich der erforderlichen Versorgungssicherheit zu riskant. Die Alternative sieht er in einem so genannten Versorgungssicherheitsmarkt, dessen Vorteile er wie folgt erläuterte: Die Versorgungssicherheit könne mittels Versorgungssicherheitsverträgen effizient und marktkonform erreicht werden, da Versorgungssicherheitsverträge als ein wettbewerbliches Instrument einzustufen seien. Der Spotmarkt bleibe weitgehend unbeeinflusst und Anreize zur Ausübung von Marktmacht in Knappheitssituationen würden reduziert. Zu beachten sei allerdings, dass der Versorgungssicherheitsmarkt eine umfassende und komplex zu implementierende Veränderung des Strommarktes bein halte.

Im Anschluss stellte Dr. Felix Chr. Matthes (Forschungskoordinator Energie- und Klimapolitik, Öko-Institut e.V.) seine Vorstellungen vom Strommarktdesign im Jahr 2050 vor. Er führte aus, dass das aktuelle Strommarktdesign mit einem Energy only-Markt als zentralem Element im Kontext bestimmter historischer bzw. politischer Situationen entstanden sei und das unbestreitbare und langfristig noch stärker notwendige Potenzial eines effizienten Koordinationsmechanismus für den Betrieb von Stromerzeugungsanlagen besitze.

Mit Blick auf die anstehenden erforderlichen Investitionen sei das derzeitige Marktdesign sowohl für das konventionelle als auch das erneuerbare Segment des Stromsystems wenig geeignet. Eine daher anzustrebende Reform des Strommarktdesigns müsse beide Segmente adressieren und mit einer klaren Vision für die zukünftigen Strukturen des Strommarktes verbunden sein.

Dazu gehörten ein Strommengenelement als Mechanismus der Optimierung des Anlagenbetriebes für konventionelle und erneuerbare Energien sowie Kapazitätsmarktelemente als Voraussetzungen für die Investitionsfinanzierung im Bereich konventioneller und regenerativer Kraftwerke. Hinsichtlich erster Reformschritte im konventionellen Segment sprach sich Dr. Matthes für die Einführung eines fokussierten Kapazitätsmarktes und im Erneuerbare Energien-Segment für eine Ausdifferenzierung des bisherigen Einheitsmodells und die Einbeziehung von Preissignalen aus dem Strommengen-Markt aus.

Dr. Maren Hille (Geschäftsbereichsleiterin Erzeugung, BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.) plädierte als Vertreterin der Stromwirtschaft für eine Lösung der komplexen Sachlage unter Berücksichtigung des europäischen Binnenmarktes, da die Gewährleistung der Versorgungssicherheit keine rein nationale Aufgabe mehr bilde. Sie empfahl, angesichts des in Deutschland stark steigenden Anteils erneuerbarer Energien den Fokus nicht allein auf die weitere Erhöhung der regenerativen Stromproduktion zu legen, sondern auf die Entwicklung eines klugen Zusammenspiels von konventionellen Back-up Kraftwerken und erneuerbaren Energien. Außerdem müsse der europäische CO2-Emissionszertifikatehandel als zentrales Leitsystem zur Erreichung der Klimaschutzziele gestärkt werden.

Wilfried Köplin (Leiter Konzern-Energiepolitik, Bayer AG sowie Kurator des Forum für Zukunftsenergien e.V.) äußerte sich aus der Sicht der energieintensiven Verbraucher. Seiner Auffassung nach ist ein neues Strommarktdesign bereits kurzfristig notwendig, da ansonsten die Energiewende nicht erfolgreich realisiert werden könne. Dabei müssten Markteingriffe durch Regulierung auf ein Minimum reduziert werden. Außerdem sprach er sich gegen Dauersubventionen aus, weil diese jegliche Kreativität und kostenbewusstes Handeln verhinderten. Stattdessen müssten künftig Einspeisungen von EE-Anlagen, konventionellen Kraftwerken und von Speichern sowie verbraucherseitige Maßnahmen zur Systemstabilisierung optimal  zusammengeführt werden. Diese Aufgaben sollten – so sein Vorschlag – die Bilanzkreisverantwortlichen übernehmen. Ergänzend sollte der  Zubau von Anlagen zur Umwandlung erneuerbarer Energien durch eine Markte inführungsprämie gesteuert und ein System stabilisierendes Verbrauchsverhalten durch eine Systemstabilisierungsprämie angereizt werden.

Auf der Grundlage der Vorträge debattierten die Bundestagsabgeordneten Rolf Hempelmann (SPD), Judith Skudelny (FDP) und Oliver Krischer (Bündnis 90 / Die Grünen) das Thema.

Die Vorträge von Dr. Growitsch, Dr. Matthes, Dr. Hille und Herrn Köplin stehen in den nächsten Tagen auf der Homepage des Forum für Zukunftsenergien zum Download bereit.

Das Forum für Zukunftsenergien e.V. bedankt sich herzlich bei der Deutsche Bank AG für die Gastfreundschaft.

Die nächste Sitzung des Arbeitskreises Zukunftsenergien findet am 30. Januar 2013 statt.

Über das Forum für Zukunftsenergien e.V.

Das Forum für Zukunftsenergien ist die einzige branchenneutrale und parteipolitisch unabhängige Institution der Energiewirtschaft im vorparlamentarischen Raum in Deutschland. Der eingetragene Verein setzt sich für erneuerbare und nicht-erneuerbare Energien sowie rationelle und sparsame Energieverwendung ein. Ziel ist die Förderung einer sicheren, preisgünstigen, ressourcen- und umweltschonenden Energieversorgung. Dem Verband gehören ca. 250 Mitglieder aus der Industrie, der Energiewirtschaft, Verbänden, Forschungs- und Dienstleistungseinrichtungen sowie Persönlichkeiten aus Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung an.

Zuckerhirse: Alternative Energiepflanze

(aid) – Alternativen zu Mais als Energiepflanze gibt es viele. Ob diese jedoch wirtschaftlich konkurrenzfähig sind, hängt von den jeweiligen Standortbedingungen ab. Das Angebot an alternativen Energiepflanzen reicht von vertrauten Kulturarten wie Gras und Luzerne über Getreide – auch als Sortenmischungen – und Sonnenblumen bis hin zu weniger bekannten Nutzpflanzen wie Zuckerhirse, Topinambur, Sudangras oder Durchwachsene Silphie. Jede dieser Kulturen besitzt individuelle Vorteile gegenüber dem Mais: So kann man beispielsweise mit Sonnenblumen trotz weniger intensivem Anbauverfahren ähnliche Erträge wie mit Silomais erzielen. Sonnenblumen sind vergleichsweise anspruchslos und tragen zur optischen Verbesserung des Landschaftsbildes bei. Ein Sonnenblumen- oder ein Sonnenblumen-Mais-Mischbestand kommt bei der Bevölkerung weit besser an als eine Mais-Monokultur. Zunehmend wird auch Grünlandaufwuchs verwertet. Die Kombination "erster und zweiter Schnitt für die Kuh, dritter und vierter Schnitt für die Biogasanlage" hat sich in der Praxis bewährt.
aid

Müssen wir demnächst die Rinder taufen?

Lernverhalten von Färsen untersucht  –  Rinder hören auf eigenen Namen

Rinder sind in der Lage, auf individuelle Namen zu reagieren und diese auch über längere Zeiträume zu behalten. Das ist das Ergebnis einer Studie, durchgeführt von der bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft in Grub. Moderne Haltungssysteme stellen mit ihren automatisierten Abläufen hohe Anforderungen an das Lernverhalten von Rindern. Das macht spezifische Kenntnisse zur Konditionierbarkeit der Tiere erforderlich.

Den Färsen wurden „ihre“ dreisilbigen Namen an der Kraftfutterstation über Lautsprecher vorgespielt. Die sechs Fleckvieh-Färsen der Versuchsgruppe im Alter zwischen zwei und drei Jahren lernten zunächst ihren Namen mit einer Belohnungs-Futtergabe an der Futterstation zu verknüpfen. Danach wurden die Namen maximal dreimal gerufen. Erst dann bekamen Marion, Hermine, Franziska, Leonor, Stefanie und Annabell eine Kraftfuttergabe. Sie sollten ausschließlich auf den Ruf ihres eigenen Namens reagieren. Völlig fremde Namen, die keinem Tier aus der Gruppe zugeordnet waren, sollten die Färsen ignorieren und die Kraftfutterstation nicht aufsuchen. Die letzte Testphase prüfte nach vierwöchiger Pause das Erinnerungsvermögen der Färsen.

Die Ergebnisse sind eindeutig: Der Lernerfolg der Tiere stieg im Laufe der Untersuchungen stetig an und betrug beim Erinnerungstest vier Wochen später 93 Prozent. Die Studie zeigt, dass Rinder in der Lage sind, ein individuelles akustisches Signal mit einer  Belohnungsration an der Kraftfutterstation zu verknüpfen. Sie erinnern sich auch nach einer mehrwöchigen Pause daran.

Akustische Signale zum „Rufen“ der Tiere könnten künftig beispielsweise zur Optimierung des Kuhverkehrs oder zur Verringerung von Auseinandersetzungen zwischen den Tieren vor Kraftfutterstationen oder automatischen Melksystemen eingesetzt werden.
Claudia Wester (aid)

Ultraschall kann Röntgen ersetzen

Knochenbruch: Ultraschall kann Röntgen ersetzen
Bei Unterarmbrüchen bietet Ultraschall ähnlich viel Einblick wie ein Röntgenbild
 
Ultraschall: Moderne Geräte ersetzen Röntgen (Foto: pixelio.de, Dieter Schütz)

Bonn (pte013/18.12.2012/13:15) – An Unterarmbrüchen konnten Mediziner von der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin (DEGUM) http://www.degum.de belegen, dass Ultraschall ebenso geeignet ist wie ein Röntgenbild, wenn es um die Abbildung von Knochenbrüchen am Unterarm geht. Denn Röntgenstrahlung ist immer potentiell schädlich – insbesondere bei Kindern und Jugendlichen. "Die Gefährdung von Kindern und Jugendlichen durch ionisierende Strahlung ist im Vergleich zum Erwachsenen erhöht", sagt Rainer Wunsch, Leiter der Abteilung Pädiatrische Radiologie, Sonografie und Magnetresonanztomografie an der Vestischen Kinder- und Jugendklinik Datteln und stellvertretende Leiter der DEGUM-Sektion Pädiatrie, gegenüber pressetext.

Vorteil: Ultraschall erkennt Blutungen

"Um die Strahlenexposition im Kindesalter bei den häufigen vorkommenden Unterarmfrakturen so niedrig wie möglich zu halten, sollte die Indikation zum Röntgen nur dann gestellt werden, wenn keine gleich guten alternativen Untersuchungsmethoden in Frage kommen", so Wunsch. Denn die durch Röntgenstrahlen verursachten Schäden im Körper häufen sich im Laufe des Lebens an. Nur könne Ultraschall noch nicht bei allen Körperregionen die Röntgenbestrahlung ablösen, ergänzt der Mediziner. Dennoch biete die Technik ein großes Potenzial, wenn es von einem qualifizierten Ultraschallmediziner durchgeführt werde. "Bei Kleinkindern mit Kopfverletzung nutzen wir immer den Ultraschall", erklärt Wunsch. Denn ein weiterer Vorteil von Ultraschall: Man kann Blutungen erkennen – was beim Röntgen nicht möglich ist.

Bei Unterarmbrüchen könnten die Mediziner getrost Ultraschall statt Röntgen verwenden. Denn: "Unsere Untersuchung bestätigt, dass Ultraschall bei metaphysären Unterarmbrüchen, bei denen sich die Knochen nicht verschoben haben, eine geeignete und sichere Alternative zur Röntgendiagnostik darstellt", erklärt Kolja Eckert, ein Mitautor der Studie zu Ultraschallnutzung bei Unterarmbrüchen. Die Ultraschalluntersuchung bei Kindern und Jugendlichen biete gegenüber dem Röntgen zudem auch andere Vorteile: "Die Untersuchung kann direkt vom Erstuntersucher durchgeführt werden. Das Kind muss zur Diagnose nicht zu einem andern Arzt", erklärt Eckert. Das Ultraschallbild macht zudem auch Knorpel und Weichteilgewebe sichtbar.

Antibiotika der neuen Generation auf dem Weg

Marburg (pte/06.04.2005/15:50) – Forscher der Philipps-Universität
Marburg haben einen Schlüssel zur Generierung zahlreicher neuer
Peptidantibiotika gefunden. Den Biochemikern Martin Hahn und Torsten
Stachelhaus http://www.chemie.uni-marburg.de ist es gelungen, das
Zusammenspiel der Enzyme aufzuklären, die an der Antibiotikabildung in
Mikroorganismen beteiligt sind, und es sogar zu steuern. Dadurch hat
sich die Möglichkeit eröffnet, auf schnellem Wege zahlreiche neuartige
Peptidantibiotika zu erzeugen, die dann als Wirkstoffkandidaten für die
Verwendung beim Menschen untersucht werden können, berichtet die
Universität Marburg http://www.uni-marburg.de .

"Ziel ist es die Mikroorganismen mit ihren eigenen Waffen zu schlagen
und ihre eigenen Maschinerien zur Erzeugung neuartiger Medikamente
auszunutzen", erklärt Hahn. Peptidantibiotika werden von vielen
Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen als Produkte des
Sekundärstoffwechsels erzeugt. Sie verfügen über ein breites
Wirkungsspektrum in der Medizin und gelten als Zukunftswaffe gegen
zahlreiche Erreger. Die Marburger Forscher waren besonders am
Entstehungsprozess dieser interessiert. Während normalerweise die
Biosynthese von Proteinen an speziellen Zellorganellen, den Ribosomen,
erfolgt, werden Peptidantibiotika dagegen an so genannten
nichtribosomalen Peptidsynthetasen gebildet.

Gegenüber der "normalen" ribosomalen Proteinbiosynthese steht der
nichtribosomalen Synthese ein größerer Vorrat an Bauteilen zur
Verfügung. Die Forscher vergleichen das Syntheseprinzip mit einem
Montageband, bei dem mehrere hintereinander geschaltete Montageplätze
(katalytische Enzyme) dafür sorgen, dass jeweils ein bestimmtes Bauteil
(Aminosäure) ausgewählt, bearbeitet und in das wachsende Produkt
(Peptidantibiotikum) eingebaut wird. In den meisten Mikroorganismen
erfolgt der Zusammenbau der Peptidantibiotika sogar gleich an mehreren
Montagebändern. Das bedeutet, dass also mehrere Peptidsynthetasen auf
geordnete Weise in einem so genannten Biosynthesekomplex
zusammenwirken. Den Forschern ist nun gelungen, die strukturelle Basis
dieser Interaktion zwischen verschiedenen Synthetasen innerhalb eines
Komplexes aufzuklären. Dadurch wächst die Vielfalt der Produkte,
berichten die Forscher.

Internet gegen TV

Musik ist Lieblingsbeschäftigung im Web

London (pte/21.06.2005/13:56) – Das Internet nimmt bei der
Mediennutzung der europäischen Jugend einen immer wichtigeren Platz
ein. Die zunehmende Nutzung des Internet geht auf Kosten anderer
Medien, vor allem aber auf Kosten des Fernsehens. Das geht aus einer
heute, Dienstag, veröffentlichten Erhebung der European Interactive
Advertising Association (EIAA) http://www.eiaa.net hervor. Demnach
geben beinahe die Hälfte (46 Prozent) der befragten 15- bis 24-Jährigen
in acht europäischen Ländern an, wegen dem Internet weniger fern zu
sehen. Am wenigsten schadet das Internet dem Radio.

Nur 22 Prozent geben an, das Radio wegen dem Internet zu
vernachlässigen. 34 Prozent telefoniert weniger. Knapp ein Drittel
lesen weniger Zeitungen und Bücher. 15- bis 24-Jährige widmen knapp ein
Viertel (24 Prozent) ihrer Mediennutzung dem Internet. Damit ist das
Web nach wie vor auf dem dritten Platz hinter dem Fernsehen (31 Prozent
der Medienzeit) und dem Radio (27 Prozent). Das Internet nimmt bei den
15- bis 24-Jährigen auch einen deutlich wichtigeren Platz ein: Der
Durchschnittseuropäer (aller Altersklassen) verbringt nur ein Fünftel
seiner Medienzeit im Internet

Musik dominiert die Online-Aktivitäten der 15- bis 24-Jährigen klar.
Ein Viertel kauft Musik nun online anstatt wie früher in Plattenläden.
47 Prozent sind dazu bereit, für einen Musik-Downloadservice zu
bezahlen. Über die Hälfte gibt an, online lieber Musik zu hören als
anderswo.

Games sind eine ebenfalls sehr populäre Online-Beschäftigung. Ein
Viertel der 15- bis 24-Jährigen ist bereit für einen
Online-Gamingservice zu bezahlen. 40 Prozent geben an, in den
vergangenen sieben Tagen eine Game-Website besucht zu haben. 17 Prozent
haben schon einmal ein Spiel online erworben.

Kommunikation ist für 15- bis 24-Jährige in Europa ebenfalls eine sehr
wichtige Aktivität im Internet. 58 Prozent bevorzugen Chats, um mit
Freunden online zu kommunizieren. Über ein Drittel gibt an, durch das
Internet weniger zu telefonieren. Über ein Viertel meint, nun weniger
Text-Nachrichten zu verschicken.

Die "EIAA Pan-European Media Consumption"-Studie wird im Auftrag der
EIAA vom Marktforscher Millward Brown http://www.millwardbrown.com
durchgeführt. Für die Studie wurden Ende 2004 in acht europäischen
Ländern 7.000 Menschen befragt.

Realistische Computergrafiken

Realistische
Computergrafiken: Technologie aus Saarbrücken kam in kürzester Zeit zu Walt
Disney

Naturgetreu am Computer zu
simulieren, wie Licht einen Raum durchdringt, ist nicht nur für Animationsfilme
wie „Toy Story“ oder „Cars“ entscheidend. Auch die Automobilindustrie will
virtuelle Prototypen möglichst realistisch am Bildschirm designen. Spezielle
Rechenverfahren sollen dies sicherstellen, erfordern jedoch einen hohen
Aufwand. Saarbrücker Informatiker haben nun einen neuen Ansatz entwickelt, der
so vielversprechend ist, dass er in Rekordzeit von Unternehmen übernommen wurde
– unter anderem von Pixar, einem renommierten Spezial-Unternehmen der
Filmindustrie aus dem Hause Walt Disney.

Bei der Produktion von computergenerierten Filmen ist es wichtig, die
Beleuchtung in einem Raum realistisch darzustellen. Funktioniert dies nicht,
ist der Eindruck einer dreidimensionalen Anmutung schnell zerstört. Die
digitalen Lichtexperten der Filmindustrie setzen dazu auf spezielle
Rechenverfahren, die bisher aber noch einen großen Rechenaufwand erforderten,
was die Produktionskosten in die Höhe getrieben hat. Doch nicht nur die
Filmbranche, auch die Autoindustrie investiert viel, um Lichtverhältnisse für
ein per Computer generiertes Bild möglichst realitätsgetreu darzustellen.
Komplette Rechenzentren werden genutzt, um realistische Bilder der
hoch-komplexen Automodelle schon im Entstehungsprozess in Echtzeit berechnen
und darstellen zu können. Nur so können die Verantwortlichen das Design und
andere Produkteigenschaften schon frühzeitig bewerten und noch während der
Planung optimieren. „Es werden ja kaum noch reale Prototypen angefertigt. Daher
wollen die Designer sicher sein, dass die Karosserie auf dem Bildschirm genauso
aussieht wie später am realen Wagen“, erklärt Philipp Slusallek, Professor für
Computergrafik an der Universität des Saarlandes. Er ist auch
wissenschaftlicher Direktor am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche
Intelligenz (DFKI) und am Intel Visual Computing Institute der Saar-Uni.

Bisherige Rechenverfahren konnten jedoch nicht alle Beleuchtungseffekte
effizient berechnen. Das sogenannte „Monte-Carlo Path-Tracing-Verfahren“ konnte
sehr gut für den direkten Lichteinfall und die indirekte Beleuchtung durch
Lichtreflexion an den Oberflächen in einem Raum eingesetzt werden. Es versagte
jedoch bei der Beleuchtung rund um transparente Gegenstände wie beispielsweise
den halbtransparenten Schatten von gläsernen Gegenständen oder der Beleuchtung
über spiegelnden Oberflächen (sogenannte Kaustiken). Genau das war die Stärke
des sogenannten Photon-Mapping, das aber wiederum bei der direkten Beleuchtung
von Oberflächen enttäuschte. Da jedoch beide Verfahren mathematisch
inkompatibel waren (Monte-Carlo-Integration gegenüber Dichteschätzverfahren),
konnte man sie nicht zusammenführen und musste sie unabhängig voneinander für
das jeweilige Bild berechnen. Diese Doppelarbeit verursachte hohe Kosten bei
computeranimierten Filmen wie „Der Hobbit: Eine unerwartete Reise“, bei denen
bis zu 48 Bilder pro Sekunde berechnet werden müssen – bei einer Gesamtdauer
von rund 160 Minuten.

Zusammen mit Iliyan Georgiev, Doktorand an der Saarbrücker Graduate School of
Computer Science, Jaroslav Krivanek von der Karls-Universität in Prag und
Thomas Davidovic vom Intel Visual Computing Institute hat Professor Slusallek
Ende 2012 einen neuen mathematischen Ansatz entwickelt, der beide Verfahren auf
geschickte Art miteinander kombiniert. Die Forscher formulierten Photon-Mapping
mathematisch als einen Monte-Carlo-Prozess und konnten es damit direkt in das
Monte-Carlo Path-Tracing-Verfahren integrieren. Pro Pixel eines Bildes
entscheidet das neue Verfahren jetzt automatisch (über sogenanntes
Multiple-Importance-Sampling), welche der beiden Strategien am besten geeignet
ist, die Beleuchtung an dieser Stelle zu berechnen. Slusallek und seine
Kollegen wiesen zudem nach, dass das neue Rechenverfahren das korrekte Ergebnis
liefert und dieses viel schneller berechnen kann. Das auf den Namen „Vertex
Connection and Merging“ getaufte und mit VCM abgekürzte Verfahren wurde 2012
nicht nur auf der für Computergrafik international wichtigsten Konferenz, der
„Siggraph“, weltweit anerkannt, sondern erhielt auch aus der Wirtschaft einen
besonderen Ritterschlag. „Wir wissen von vier Firmen, die VCM teilweise bereits
wenige Monate nach der Veröffentlichung unseres Papers in ihre kommerziellen
Produkte integriert haben“, so Slusallek. Jüngstes Beispiel sei die gerade
vorgestellte, neue Version der Software Renderman aus dem Hause Pixar. „Das ist
seit Jahrzehnten das wichtigste Werkzeug der Filmindustrie. Dass darin VCM
arbeitet, darauf sind wir sehr stolz“, sagt Slusallek. Das kalifornische
Unternehmen Pixar, bekannt für Filme wie „Toy Story“, „Oben“, „Findet Nemo“,
„Die Monster AG“, gehört zum Medienkonzern Walt Disney Company. Seinen Namen
erhielt es ursprünglich von Apple-Mitgründer Steve Jobs. Das Unternehmen hat
bereits zwölf Oscars für seine Filme erhalten.

In ihrer neuesten Publikation, die ebenfalls von der gerade im kanadischen
Vancouver stattfindenden Konferenz „Siggraph“ akzeptiert wurde, zeigt die
Forschergruppe um Philipp Slusallek, dass sich das neue VCM-Verfahren sehr
effizient auf hoch-parallelen Grafikprozessoren implementieren lässt. Diese
Forschungsarbeiten wurden unter anderem durch den US-amerikanischen
Halbleiterkonzern Intel finanziert, auf deren Siggraph-Stand sie jetzt auch
erstmals der Öffentlichkeit präsentiert werden.

Weitere Informationen:
https://graphics.cg.uni-saarland.de/2012/vertex-connection-and-merging/

Nature: 3D-Druck jetzt auch mit Glas möglich

dreidimensionales Drucken ermöglicht
das Herstellen äußerst kleiner und komplexer Strukturen auch in kleiner
Serie. Durch ein am Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
entwickeltes Verfahren lässt sich erstmals auch Glas für diese Technik
nutzen. Aufgrund seiner Eigenschaften wie Transparenz,
Hitzebeständigkeit und Säureresistenz eröffnen sich mit der Verwendung
von Glas im 3D-Druck vielfältige neue Anwendungsmöglichkeiten für die
Fertigung und Forschung, zum Beispiel in der Optik, der Datenübertragung
und Biotechnologie. Das Verfahren wird nun im Fachmagazin Nature
veröffentlicht und auch auf der Hannover Messe vorgestellt.

Glas ist einer der ältesten Werkstoffe der
Menschheit. Jetzt lässt sich das schon im alten Ägypten und antiken Rom
verwendete Material auch mit der Fertigungstechnik des 21. Jahrhunderts
verarbeiten. Ein interdisziplinäres Team am KIT um den
Maschinenbauingenieur Dr. Bastian E. Rapp hat ein Verfahren entwickelt,
mit dem sich Glas für die additive Fertigungstechnik nutzen lässt. Die
Forscher mischen Nanopartikel hochreinen Quarzglases mit einer kleinen
Menge flüssigen Kunststoffs und lassen diese Mischung durch Licht –
mittels Stereolithografie – an bestimmten Stellen aushärten. Das flüssig
gebliebene Material wird in einem Lösungsmittelbad herausgewaschen, so
bleibt nur die gewünschte, ausgehärtete Struktur bestehen. Der in dieser
Glasstruktur noch eingemischte Kunststoff wird anschließend durch
Erhitzen entfernt. „Die Form ähnelt zunächst einem Sandkuchen, sie ist
zwar geformt, aber instabil, deshalb wird das Glas in einem letzten
Schritt gesintert, also so weit erhitzt, dass die Glaspartikel
miteinander verschmelzen“, erklärt Rapp. Er forscht am KIT am Institut
für Mikrostrukturtechnik und leitet eine Arbeitsgruppe, der Chemiker,
Elektrotechniker und Biologen angehören. Unter dem Titel
„Three-Dimensional Printing of Transparent Fused Silica Glass“ stellen
die Wissenschaftler das Verfahren in der Fachpublikation Nature vor.

Die verschiedenen Techniken des 3D-Drucks
eigneten sich bislang zwar für die Verwendung von Kunststoffen oder
Metallen, nicht jedoch für Glas. Wurde Glas bisher, zum Beispiel durch
Schmelzen und Applizieren mittels einer Düse, zu Strukturen verarbeitet,
wurde die Oberfläche sehr rau, das Material war porös und enthielt
Hohlräume. „Wir stellen eine neue Methode vor, die eine Innovation in
der Materialprozessierung bedeutet. Das Material des gefertigten Stücks
ist hochreines Quarzglas mit seinen entsprechenden chemischen und
physikalischen Eigenschaften“, so Rapp. Die von den Wissenschaftlern am
KIT gefertigten gläsernen Strukturen weisen Auflösungen im Bereich
weniger Mikrometer auf – ein Mikrometer entspricht einem Tausendstel
Millimeter. „Die Abmessung der Strukturen kann aber im Bereich mehrerer
Zentimeter liegen“, betont Rapp.

Einsetzen ließe sich 3D-geformtes Glas zum
Beispiel in der Datentechnik. „Die übernächste Generation von Computern
wird mit Licht rechnen, das erfordert komplizierte Prozessorstrukturen,
mit Hilfe der 3D-Technik könnten beispielsweise kleine, komplexe
Strukturen aus einer Vielzahl kleinster, unterschiedlich ausgerichteter
optischer Komponenten hergestellt werden“, erläutert der
Maschinenbauingenieur. Für die biologische und medizinische Technik
ließen sich kleinste Analyse-Systeme aus Miniatur-Glasröhrchen fertigen.
Zudem könnten 3D-geformte Mikrostrukturen aus Glas in
unterschiedlichsten Anwendungsgebieten der Optik zum Einsatz kommen, vom
Brillenglas mit besonderen Anforderungen bis zur Linse der
Laptop-Kamera.

Die Entwicklung der Forscher um
Nachwuchsgruppenleiter Bastian E. Rapp ist ein Ergebnis im Zuge der
Nachwuchsförderung „NanoMatFutur“, mit der das Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF) die Entwicklung von Werkstoffinnovationen
für Industrie und Gesellschaft unterstützt. Die Arbeit der von Rapp
geleiteten Forschergruppe wird vom BMBF seit 2014 für insgesamt vier
Jahre mit rund 2,8 Millionen Euro gefördert. „Unsere Forschung
profitiert sehr vom interdisziplinären Miteinander verschiedener
Institute am KIT, so sind neben dem Institut für Mikrostrukturtechnik
unter anderem Kollegen vom Institut für Nukleare Entsorgung und vom
Institut für Angewandte Materialien an dem Projekt beteiligt“, sagt
Rapp.  

Videos und mehr Informationen zur aktuellen Veröffentlichung sowie dem Vorgängerprojekt finden Sie unter: http://www.pkm.kit.edu/liquidglass.php

Die nun vorgestellte Technologie ist auch
eines der Themen auf dem Stand des KIT auf der Hannover Messe vom 24.
bis 28. April 2017 (Halle 2, B16 – „Research and Technology“). Weitere
Informationen: http://www.kit.edu/kit/pi_2017_043_hannover-messe-innovative-technologien-fuer-energiewende-e-mobilitaet-und-materialwissenschaften.php

Frederik Kotz, Karl Arnold, Werner Bauer,
Dieter Schild, Nico Keller, Kai Sachsenheimer, Tobias M. Nargang,
Christiane Richter, Dorothea Helmer, Bastian E. Rapp: Three-Dimensional
Printing of Transparent Fused Silica Glass. Nature,
DOI:10.1038/nature22061