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VIELFALTIGE EINSATZMGGLICHKEITEN
So vielfaltig wie die Verwendungsm dglichkeiten fur Roboter sind auch die Chancen fur Absolventen. Denn Roboterforscher hegen eine ganz eigene Vision der Zukunftswelt: eine W elt mit M aschinen-Sklaven zu bauen, die uns alle Arbeiten abnehm en.
Andere Schlusselqualifikationen, die fur die Branche von grofcem Nutzen sein konnen, sind Auslandserfahrung und Fremdsprachenkenntnisse - denn Robotik ist ein ’Internatio nales Geschaft. Die Wachstumsmarkte liegen besonders in Osteuropa und in Asien - alien voran China. „Dort stehen die Unternehm.en in Sachen Robotik und Automation erst am Anfangihrer Entwicklung und haben einen dementsprechend groften Nachholbedarf", so Stefan Sagert vom Verband deutscher Maschinenund Anlagenbau. Weltweit sind derzeit rund eine Million Industrieroboter im Einsatz -Tendenz steigend.
Ein Konzern, der sich auf dem weltweiten Parkett bewegt, ist die ABB AG. Mit der ABB Automation GmbH, Untemehmensbereich Robotics, wurde eine Einheit gegrUndet, die robotergestutzte Automationslbsungen, -pro- dukte und -systeme liefert, die unteranderem in der Automobil-, der KonsumgUter-, der Kunst- stoff-, der metallverarbeitenden und derGieftereiindustrie genutzt werden. Ober 115.000 ABB-Roboter sind weltweit im Einsatz.
Fur Hochschulabsolventen bietet die ABB ein speziellesTraineeprogramm: In 18 Monaten durchladTen die Berufseinsteiger jeweils drei Monate langverschiedene Stationen und erhalten dadurch eine interdisziplinare Ausbildung. „DieTrainees konnen wahlen, ob sie innerhalb eines Bereichs wechseln oderauch mal in einen ganz anderen Bereich hineinschauen wollen", erklart Human Resources (HR)-Koordinator Marc Naumann. So kann ein jungerMitarbeiteraus dem Bereich Robotik auch eine Station im Bereich Antriebe belegen - oder sogar fur drei Monate nach China gehen, wo es ebenfalls eine grofte ABB-Lan- desgesellschaft gibt.
Auch bei Siemens sind Hochschulabsolven ten gefragt. Der Untemehmensbereich Auto mation and Drives bietet unterschiedliche Wege des Einstiegs fur Interessenten an der Automation: zum einen den Direkteinstieg und zum anderen ein Traineeprogramm, das Sie mens Graduate Program (SGP), welches sich an Absolventen mit uberdurchschnittlichen Leistungen und Qualifikationen wendet. Hierbei durchlaufen dieTeilnehmerdrei Stationen a acht Monate, eine Station fOhrt auf jeden Fall ins Ausland. „Sie sollen einen Geschaftsbereich von moglichst vielen Seiten kennen lernen“ , erlautert Waltraud Gerstacker aus der Abteilung Human Resources Recruiting. Die Trainees des SGP bekommen einen Mentoran
die Hand und arbeiten zunachst an kleinen Projekten mit. So lernen sie die Produkte und die dahinter stehende Software kennen.
Siemens Automation and Drives entwickelt und vermarktet Produkte, Systeme und Komplettlosungen aus der Automatisierungswelt fiirdieunterschiedlichsten Branchen,sozum Beispiel fur die Automobilindustrie, f£ir Chemie- und Pharmaunternehmen, fur die Nahrungsund Genussmittelbranche sowie die Prozessindustrie. Fiir Hochschulabsolventen bieten sich daher vielfSltige Einsatzmoglichkeiten, sei es im Engineering, in derProduktentwicklung, im Vertrieb oderauch im Bereich Business Development, also der Unternehmensentwicklung - je nach Interessenslage und Studienfachrichtung.
9.Beantworten Sie folgende Fragen zum Text.
•Womit beschaftigt sich das Konzern ABB A G ?
•in welchen Industriezweigen werden seine Automationsprodukte genutzt?
•Was bietet die ABB fQr Hochschulabsolventen?
•Was sieht das Traineeprogramm voraus?
•Was bietet der Automationsbereich bei Siemens fur die Hochschulabsolventen?
•An welche Absolventen wendet sich sein Traineeprogramm?
•In welchen Industriezweigen konnen die Absolventen dann eingesetzt werden?
10. Besprechen Sie, welche Informationen neu oder bemerkenswert fiir Sie waren.
SCHWERPUNKT: NANOTECHNOLOGIEN UND -MATERIALIEN
Utopien vo n R obotern, die uns die A rbeit a bn e h m e n , scheinen langsam Realitat z u w e rd e n . B is c h e rn o c h reine Spekulation sind je d o ch w in zig e Nanoroboter, die sich im Blutkreis b ew e ge n,
sch w im m e n d K rebszellen aufstobern und vernichten konnen . Die
Fortschritte in anderen Bereichen w erden nicht m ind e r groG> sein.
1.Lesen Sie die Informationstexte aufmerksam durch und beantworten Sie die darauffolgenden Fragen.
1.MIT DEM U-BOOT DURCH DEN KORPER
Mit einem winzigen U -Boot durch menschliche Adern gleiten, auf der Suche nach T u -
morzellen, um sie mit einer Laserkanone zu zerstoren? 1965 hat Richard Fleischer mit
seinem Film „Die fantastische Reise" genau diese Science-Fiction-Geschichte gezeigt.
Heute, 40 Jahre spater, scheint es, als ob aus Fiktion Realitat wurde - dank der Nano-
technologie.
Naturlich sehen die Nano-U -Boote nicht aus wie ihre miiitarischen Pendants. Funktionen
wie Sender, Batterien, Propeller aus der herkommlichen Technologie seien nicht auf
N ano -Ebene zu intergieren, erklart Prof. Dr. Wolfgang Heckl, Professor fur Experimental-
physik an der Ludwig-Maximilians-Universitat MQnchen. Wirkliche Nano -U -Boote be-
stehen z.B . aus Chitin und transportieren pharmazeutische Wirkstoffe quer durch den
Korper zu erkrankten Zellen. Damit nicht Fresszellen Giber die Chitin-U-Boote herfallen,
ist die Hulle mit Tentakeln aus Nanopartikeln umgeben, sodass die Immunpolizei den
Eindringling nicht dingfest machen kann.
„Die Nanotechnik wird praktisch alle Krankheiten besiegen", prophezeit der amerikani-
sche Biochemiker Robert Freitas in seinem Buch „Nanomedicine"
2. TECHNOLOGIE FOR EIN NEUES ZEITALTER:
DIE NANO-TECHNIK EROBERT DEN MIKROKOSMOS
W ie ein rohes Ei packt der Greifer das Atom. Ein eleganter Schwenk um die eigene A ch -
se und der atomare Bauklotz rastet auf dem Forderband ein. Der Motor aus 3600 Ato-
men, der das Band aus langen Molektilgirlanden antreibt, verrichtet seine Arbeit ebenso
lautlos wie unsichtbar. Sieht so die Fabrik der Zukunft aus? Ja, glaubt Eric D rexler, W issenschaftler am Institute for M olecular Manufacturing (IMM) im kalifornischen Palo Alto.
NANOTECHNOLOG IE
Nanotechnologie befasst sich mit extremer Miniaturisierung bis auf die Ebene der MolekQle und Atome. Der Begriff „Nano" ist dem Nanometer entlehnt, das wiederum das Langenmaft ist.i welches einem Millionstel Millimeter entspricht. Atome sind nur zehnmal kleiner. Erst mit der Erfindung des Rastertunnelmikroskops 1981 hat sich diese Welt den Wissenschaftlern eroffnet. Seitdem konnen Atome nicht nur sichtbar gemacht, sondern sogar „herumgeschubst" werden.
Der Am erikaner gilt als Visionar in Sachen Nanotechnologie. W inzige |
Roboterarm chen, |
|
Mini-Motoren und Kugellager, die nur aus wenigen |
tausend Atom en |
bestehen, sollen |
sich selbst millionenfach duplizieren und dann alles |
herstellen, w as das H erz begehrt: |
|
Mobel, Raketen oder saftige Steaks. Dass seine Visionen einmal Wirklichkeit werden,
davon ist Drexler uberzeugt. Doch bislang sind die bunten Bilder von |
Nanom aschinen, |
die Drexler auf seinen Vortragen zeigt, reine Phantasien in Form von |
Com putersim ula- |
tionen - C om puter A id ed Speculation, wie Kritiker ironisch m einen. In Deutschland wird die Nanotechnologie jedoch sehr viel pragm atischer betrieben.
Text 1: Welche Bedeutung kann die Nanotechnologie fQr die Medizin haben? Auf welche Weise kann das Nano-U-Boot einige Krankheiten besiegen?
Text 2: Woraus konnen winzige Nanoroboter bestehen? Was sind derzeit diese Nanomaschinen?
2.Lesen Sie den Informationstext und stellen Sie einen Plan zusammen.
DER TRAUM VON DER NANOTECH
Die Nanotechnologie hat wohl die groliten Chancen, zu einer bestim m enden Schlus-
seltechnologie der kom m enden Jahrzehnte zu |
werden. |
In ihr verschw im m en |
die G ren - |
zen der klassischen W issenschaftsdisziplinen: |
Physik, |
Chem ie, Biologie und |
Ingenieur- |
wissenschaften m ussen eng miteinander kom m unizieren. Die Bedeutung der Nanotech nologie liegt vor allem darin, dass sie ungeheuer breit einsetzbar ist: Sie wird in der
Com putertechnik genauso ihre A nw endung finden wie bei der Produktion von Medika-
menten oder bei ressourcenschonenden Entwicklungen.
Die Grundlage dafiir schufen der deutsche Physiker G erd Binnig und sein Schweizer Kollege Heinrich Rohrer, wofiir beide 1976 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden. Sie erfanden das Rastertunnelmikroskop, bei dem eine feine Spitze die Oberflache der zu untersuchenden Probe zellenweise abtastet. W enig spater entdeckten sie, dass man
damit nicht nur einzelne Atom e sichtbar m achen, sondern auch gezielt bewegen kann.
Dies schuf die technische G rundlage, urn den Tra u m des am erikanischen Physikers
R ichard Feynm an zu verwirklichen, der schon in den 50-er Jahren die Frage gestellt hatte, wie klein M aschinen nach den physikalischen Gesetzen uberhaupt werden konnen. Sein Ergebnis: Auch in M olekulgrolle sind Maschinen moglich. Und tatsachlich m acht es
die Natur bei einzelligen Lebewesen sogar vor.
W a s bringt nun die Nutzung der Nanotechnik? Die Moglichkeiten sind im einzelnen
noch gar nicht abzusehen. Sie reichen von M aschinen, eventuell sogar Robotern, die in unseren Adern nach Blutgerinnseln suchen und sie auflbsen, bis zu Hochstleistungsspeichern fur Com puter.
Schon heute ist die Nanotechnologie ein Milliardengeschaft, weil Nanoprodukte in fast alien Bereichen der Industrie eine Rolle spielen. Kratzfeste Brillenglaser, winzige
Schaltelemente fur Mikrochips, effektive Katalisatoren - die A nw endungen sind unuberschaubar. Man nimmt einzelne Atom e, Molekule oder kleine Partikel und baut daraus
wie bei einem H aus aus Ziegelsteinen die gewunschte Struktur. Dieses Prinzip macht sich die Nanotechnologie zunutze, die sich mit Strukturen bis herunter zu einem N ano meter (millionstel Millimeter) beschaftigt.
3.Stellen Sie Kernfragen zum Textplan und lassen Sie Ihre Kommilitonen die Fragen beantworten.
ZUSATZLICHER STOFF
4.Lesen Sie einen der Zusatztexte und informieren Sie Ihre Kommilitonen iiber das Gelesene.
AUF DER EBENE DER АТОМЕ |
COMPUTERTECHNIK OHNE GRENZEN |
Ihre ersten Erfolge feiert die Nanotechnologie bei der Behandlung von Oberflachen, etwa in der Mikrostrukturierung. Da ist z.B. der weit bekannte Lotus-Effekt. Die Blatter der Lotusblume sind auf Nanoebene so strukturiert, dass Wasser bei Regen mit hoher Geschwindigkeit abperlt und dabei den Schmutz mitreilit. Dieser Effekt ist inzwischen auf Produkte Qbertragen worden. Farben fur Hausfassaden, die bei jedem Regenguss gewaschen werden, sind bereits im Handel. Derzeit kommen in Deutschland be reits Dachziegel auf den Markt.die durch diese winzigen Strukturen nicht mehr schmutzig wer den. Ebenfalls Keramiken fur Bad und W C, die besonders leicht zu reinigen sind.
Diese Beispiele zeigen, dass die Nanotechnolo gie nicht auf einzelne Anwendungsbereiche beschrankt ist, sondern disziplinubergreifend jede technologische Entwicklung beruhrt. Undzwar
nicht in ferner Zukunft, |
sondern bereits heute. |
So stehen auch etwa |
OLED-Displays (organi- |
sche Leuchtdioden) Oder schmutzabweisende Kleidung kurz vor der Markteinftihrung.
Die Computertechnik etwa wird sich durch Nanotechnologie voilig verandern. Digital betrachtet, kann ein Zustand eines Bits nur Null oder Eins sein. Wird aus einer atomaren Struktur ein einziges Atom entfernt (was schon gemacht wurde), entsteht das kleinste Loch der Welt. Ein atomares Bit: Da, wo das Atom fehlt, ist der Zustand Null, da,wo es nicht fehlt, -Eins. Das ist die hochste Speicherdichte, die moglich ist, ein atomarer Speicher. Speichermedien in Millimetergrolie konnten mehr Daten aufnehmen als die derzeit groliten Festplatten.
Auf der Flache einer kleinen Kreditkarte, so schilderte es vor kurzem der deutsche Nanotechniker Harald Fuchs, lieBe sich beispielweise die Informationsmenge unterbringen, die ausreicht, ein Jahr lang ununterbrochen Spielfilme im Fernsehen auszustrahlen.
Diese Art von Nanotechnologie steht noch voilig am Anfang, zeigt aber, wohin die Reise im Bereich der Informationstechnik geht.
WARMEDAMMUNG DER ZUKUNFT |
FORSCHER-QUALIFIKATIONEN |
Ein letztes Nano-Beispiel aus dem Bereich der Warmedammung: Jeder kennt Aerogele. Es gibt sie beim Backer unter dem Namen „Baiser“ Das ist gezuckertes, aufgeschaumtes und gebackenes Eiklar. Wer es in die Hand nimmt, spurt,wie die Finger warm werden. Das liegt daran, dass die Luft im Baiser in mikroskopisch feine Blaschen eingeschlossen ist. Sie kann nicht zirkulieren, keine Warme tauschen. Baiser ist daher ein guter Warmeisolator. Das hat Forscher auf die Idee gebracht, nicht Eiklar, sondern Glas aufzuschaumen. Zwei Doppelglasscheiben mit Schaumglas dazwischen ergeben ein Fensterglas mit hervorragenden Warmedammwerten.
Brauchen Nanoforscher besondere Qualifikationen? Da es sich bei der Nanotechnologie nicht urn etwas voilig Neues handelt, kann man auch nichts studieren mit dem Abschluss „Nanotechno logie'' Der Unterschied liegt nur in der GrolJenordnung. Damithangt dann aberzusammen, dass ganz andere physikalische Probleme auftauchen als sie bisher fur Verfahren in sichtbaren Grdlienordnungen gelten, wie z.B. die Viskositat Oder die Oberflachenspannung, die im Nanobereich keine Randsondern Hauptprobleme sind.
Die Wissenschaftler, die sich mit nanotechnologischen Aufgaben befassen, sind Naturwissenschaftler (Biologie, Physik, Chemie, Biochemie), Materialwissenschaftler und Ingenieure.
5. Besprechen Sie, welche Informationen neu oder bemerkenswert fur Sie waren.
ZUSATZLICHES LESEN (mit dem Worterbuch)
6.Lesen Sie einen der Zusatztexte und informieren Sie Ihre Kommilitonen iiber das Gelesene.
TECHNISCHE UNIVERSITAT CHEMNITZ:
FORSCHUNGEN MIT PROFIL „NANOWELT“
S C H R 1 T T M A C H E R F O R V IE L E IN D U S T R IE B E R E IC H E P rofiiiinie 1: N eue M aterialien u n d neue W erkstoffe
Die Entwicklung neuer Materialien und neuer Werkstoffe wird heute international als Schlusseltechnologie mit Querschnittscharakter und Schrittmacherfunktion fur viele industrielle Bereiche eingestuft. Die Wirtschaftskraft der hoch entwickelten Industriegesellschaften hangt zunehmend von Erfolgen in der Materialwissenschaft und der Werkstofftechnologie ab.Die Fahigkeit zur Ent wicklung, Herstellung und Anwendung leistungsfahiger Materialien bildet eine der Grundvoraussetzungen fur neue, international wettbewerbsfahige Verfahren und innovative Erzeugnisse Bedeutende Innovationsschube lassen sich nur auf der Basis neuer Materialien erzielen.die gleichzeitig ein Schlussel zu verbesserter Ressourceneffizienz und einem schonenderen Umgang mit der Umwelt sind. Zur Entwicklung solcher Werkstoffe und Materialien sind Kompetenzen in den Naturwissenschaften genauso notwendig wie solche in den Ingenieurswissenschaften.
An der Technischen University Chemnitz werden fur die Zukunft sechs Schwerpunkte in der Materialforschung gesehen. Bei ihrer Auswahl wurden insbesondere folgende Kriterien berucksichtigt: die wissenschaftlich-technische Bedeutung, die bereits vorhandenden Forschungskapazitaten an der T U Chemnitz auf den gewahlten Gebieten und die Vermeidung von Themen, an denen an anderen Hochschulen, insbesondere in Sachsen, intensiv gearbeitet wird.
Die Forschungsaktivitaten in der Profillinie 1 sind gekennzeichnet durch Interdisziplinaritat und Vernetzung von Forschungsvorhaben. Von besonderer Bedeutung ist daruber hinaus die zusatzliche Verzahnung mit der Profillinie 6 der TU Chemnitz "Modellierung, Simulation, Hochleistungsrechnen", um die Materialund Werkstoffforschung durch den intelligenten Einsatz leistungsstarker Rechentechnik weniger kostenintensiv gestalten zu konnen.
Die Forschungen zu neuen Materialien und neuen Werkstoffen konzentrieren sich auf folgende sechs Schwerpunkte:
Dunne Schichten
Die Herstellung und die Untersuchung der Eigenschaften dunner Schichten gehoren traditionell zu den charakterisierenden Forschungsthemen an der T U Chemnitz. Insbe sondere die Miniaturisierung in der Mikroelektronik fordert standig neue Entwicklungen hinsichtlich der Schichttypen, ihrer Abscheidung und Eigenschaftsuntersuchung. Hauptrichtungen der Forschung, die durch enge Kooperationen mit der Forschungsprofillinie 3 der T U Chemnitz gekennzeichnet sind, werden hierbei die Entwicklung von nanophasigen Schichten und Nanokompositschichten, von Leitbahnund Barriereschichten, von funktionellen Schichten, die zuneh mend fiir die Katalyse an Bedeutung gewinnen, sowie die Modifikation von thermischen Spritzschichten sein.
Nanomaterialien
Das Forschungsgebiet der Nanomaterialien erweitert sich standig. Hier besitzt die TU
Verbundwerkstoffe
In Verbundwerkstoffen wird das positive Zusammenwirken der Eigenschaften der Komponenten zum Vorteil des Gesamtwerkstoffs ausgenutzt. Verbundwerkstoffe werden in unterschiedlichen Einsatzgebieten zunehmend Verwendung finden. Auf diesem Gebiet gibt es an der T U Chemnitz eine enge Zusammenarbeit verschiedener Gruppen aus der Fakultat fur Maschinenbau, der Fakultat fur Naturwissenschaften und der Fa kultat fur Mathematik. Diese interfakultare Zusammenarbeit wird auch in Zukunft eine tragende Rolle in diesem Forschungsbereich spielen. Mit den Schwerpunkten faserverstarkte Verbunde und spezielle Verbund werkstoffe (unter anderem Schichtsysteme) werden gemeinsam mit Industriepartnern auch neue Einsatzgebiete fur funktionale Verbundwerkstoffe erschlossen.
Numerische Simulation
Die Modellbildung und Simulation von Materialeigenschaften auf der Basis von Kontinua und ganz besonders auf der Basis realistischer atomarer Strukturen und interatomarer Wechselwirkungen hat sich an der TU Chem nitz zu einem wertvollen Werkzeug entwickelt und nimmt einen immer bedeutenderen Platz bei der Entwicklung neuer Materialien und Werkstoffe ein. Die Voraussetzungen fQr solcherart Untersuchungen, die sehr viel Rechenzeit in Anspruch nehmen, sind an der TU Chemnitz mit ihren fortschrittlichen Computer- Cluster-Entwicklungen gegeben.
Grenzflachen
Bei den immer kleineren Nano-Kristalten Oder Schichtdicken bestimmen die Eigenschaften der Grenzflachen zunehmend die Parameter der fertigen Materialien und Werkstoffe. Die Forschung ist auf zwei Schwerpunkte konzentriert: Studium und Beeinflussung der Eigen schaften der Grenzflachen und selbststrukturierende Materialien auf Oberbzw. Grenz flachen.
In den 6 Schwerpunkten der Forschung in der Materialentwicklung sind die Forschungsaktivitaten von 33 Professuren und luniorprofessuren aus 6 Fakultaten der T U Chemnitz gebundelt.wobei die Fakultaten fQr Naturwissenschaften und fQr Maschinenbau die tragenden Saulen dieser Profillinie sind.
Prof. Dr. Walter Hoyer, Sprecher der Profillinie 1 und Inhaber der Professur ROntgenund Neutronendiffraktometrie
E IN E F R A G E D E R B E N E T Z U N G
P rofessur P hysikalische Chem ie produziert ultradunne M em branen
Eine ultradunne Membran gefallig? -Nichts einfacher als das: Man verteile ein wenig Ol auf eine Wasseroberflache und harte es aus. Dann hebe man die dunne feste Schicht, die sich gebildet hat, als freitragende Membran von der Wasseroberflache ab. Et voila!
Allerdings ist da noch ein Problem: Es gibt, kein aushartbares Ol, das auf einer Wasseroberfla che eine Benetzungsschicht der angestrebten Dicke von einigen hundert Nanometern bildet. Von wenigen Ausnahmen abgesehen bilden organische Flussigkeiten wie eben Ol auf einer Wasseroberflache „Fettaugen" anstelle einer gleichmafligen Schicht.
Grund hierfur sind keine kurzreichweitigen Wechselwirkungen zwischen sich beruhrenden Molekulen (wie zum Beispiel Wasserstoffbruckenbindungen), sondern Wechselwirkungen zwischen den permanenten und induzierten Dipol-Momenten im Ol iiber Langenskalen von einigen hun dert Nanometern. Diese bewirken, dass die attraktiven Krafte der organischen Molekiile untereinander grolier sind als die Wechselwirkungen mit dem unter der Oberflache liegenden Wasser - eine Schichtbildung bleibt aus. Und klassische Tenside, die in anderen Fallen erfolgreich als Benetzungshilfen eingesetzt werden, konnen nur kurzreichweitige Wechselwirkungen beeinflussen. Sie sind daher in dem hier betrachteten Fall ungeeignet, eine Benetzung der Wasser oberflache durch ein Ol zu unterstutzen. Also muss man groftere Objekte, zum Beispiel Partikel, als Benetzungshilfsmittel einsetzen.
Genau darum geht es in dem an der Professur Physikalische Chemie entwickelten Forschungsgebiet: der partikelassistierten Benetzung. Dass Partikel grenzfiachenaktiv sind, ist schon seit langem bekannt und wird in der Technik - zum Beispiel beim Formulieren langzeitstabiler Emulsionen - seit Ober hundert Jahren eingesetzt. Doch als Benetzungshilfsmittel werden Partikel hier erstmalig verwendet.
