Leishmania tarentolae - EAH-Jena

Transcrição

Informationen
Information
Forschungsstatistik ........................................ 2
Vorwort ........................................................ 3
Die Fachhochschule Jena auf einen Blick ............ 4/5
Wichtige Adressen ......................................... 6
Research Statistic ...........................................2
Preface ..........................................................3
The UAS Jena at Glance ..................................4/5
Contact Information ........................................6
Felder von Forschung und Entwicklung ....... 8
Areas of Research and Development ............ 8
Forschung in den Fachbereichen
Research of the Departments
Betriebswirtschaft .......................................... 12
Elektrotechnik und Informationstechnik .............. 23
Grundlagenwissenschaften .............................. 32
Maschinenbau ............................................... 35
Medizintechnik und Biotechnologie ................... 47
SciTec .......................................................... 61
Sozialwesen .................................................. 89
Wirtschaftsingenieurwesen .............................. 102
Business Administration ...................................12
Electrical Engineering and Inform. Technology .........23
Fundamental Sciences .....................................32
Mechanical Engineering ....................................35
Medical Engineering and Biotechnology ...............47
SciTec ...........................................................61
Social Work .....................................................89
Industrial Engineering ........................................102
Forschung in Zahlen und Fakten
Research of facts and figures
Messen ......................................................... 104
Wissenschaftlicher Nachwuchs ........................ 106
“Tag der Forschung 2006” .............................. 110
Wissenschaftliche Veranstaltungen ................... 112
Publikationen .......................................... ....... 120
Preisverleihungen ........................................... 133
Patente ......................................................... 134
Fairs ..............................................................104
Young scientists .............................................106
“Day of the Research 2006” ............................110
Scientific events .............................................112
Publications ....................................................120
Awards .............................................................. 133
Patents ............................................................... 134
Zusatzinformationen
Additional Information
Übersicht über die Projektleiter ........................ 136 List of Project leaders ......................................136
ServiceZentrum Forschung und Transfer ................137 Service Center for Research and Transfer ............... 137
Anfahrtsskizze & Plan des Campusgeländes ......... 138 How to get to FH Jena & Map of campus ............. 138
Impressum
Herausgeber:
Titelbild:
Rektorin der Fachhochschule Jena
Prof. Dr. Gabriele Beibst
ServiceZentrum Forschung und Transfer
Dr. Dirk Schlegel, Evelyn Jahn
Mathias Meyer, Kahla
Druck:
20.10.2007
ISBN-Nr.:
978-3-932886-17-1
Printed in Germany
Copyright © 2007 Fachhochschule Jena
Verlag:
Verlag Fachhochschule Jena
Redaktionsschluss:
31.03.2007
Redaktion/Layout:
Die inhaltlichen Darlegungen der Forschungsprojekte wurden durch die Projektleiter verfasst. Publikationen und Veranstaltungen sind auszugsweise benannt.
Aus Gründen des Vertrauensschutzes wurde auf die Namensnennung der Projektauftraggeber teilweise verzichtet. Ein Nachdruck, auch auszugsweise, ist nur mit
Genehmigung der FH Jena gestattet ([email protected]).
FH Jena Forschungsbericht 2006/2007
Inhaltsverzeichnis / Index
1
Forschungsstatistik
(Quelle: Ref. 2, SZT / jährl. TKM-Statistikmeldung)
Bild 1: Fördermittel für die FH Jena
Bild 2: Drittmittelbeschäftigte (in Personen-Monaten)
2
Forschungsstatistik
Sehr geehrte Damen und Herren,
mit dem vorliegenden Bericht stellen wir Ihnen die 2006 durchgeführten Projekte und Aktivitäten im Bereich Forschung und Entwicklung vor – einem integralen Bestandteil unseres Aufgabenspektrums als Hochschule. Um diese Ergebnisse richtig einordnen zu können, sollten die Veränderungen im Bereich Studium und Lehre nicht unerwähnt bleiben: 2006 wurde die Einführung
und Akkreditierung der gestuften Bachelor- und Masterstudiengänge an unserer Hochschule
weitgehend abgeschlossen. Im Wintersemester 2006/2007 konnten ca. 1200 Studienanfänger
in diesen neuen Studienprogrammen immatrikuliert und die Zahl der Studierenden auf über 4900
gesteigert werden. Auch die Zahl der Absolventen wuchs gegenüber dem Vorjahr um 45 auf
628. Diese Leistungen wurden mit einem gleichbleibenden Personalbestand erreicht. Es ist daher als besonderer
Erfolg zu werten, dass trotz der gestiegenen Anforderungen in der Lehre auch im Bereich der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung auf eine positive Tendenz verwiesen werden kann: die eingeworbenen Drittmittel konnten im Vergleich zum Vorjahr um ca. 45 % auf rund 2,6 Mio. € und damit auf den höchsten Stand seit
Bestehen der Hochschule gesteigert werden. Die Zahl der Projekte stieg ebenfalls auf 141, während die Zahl der
Drittmittelbeschäftigten in etwa konstant blieb. Der Zuwachs bei den Drittmitteln geht vor allem auf eine deutlich
erfolgreichere Beteiligung an Programmen des Bundes zurück. Doch auch die Stabilisierung der Einwerbung von
Mitteln aus der Wirtschaft auf relativ hohem Niveau sollte nicht unerwähnt bleiben. Das sehr gute Ergebnis bei den
Drittmitteln ist darüber hinaus dem Hochschul-Wissenschaftsprogramm (HWP) zu verdanken, aus dem immerhin
fast 600 T€ an die Hochschule flossen.
Zwei sozialwissenschaftliche Projekte, die sich zu einen mit den Auswirkungen des demografischen Wandels auf
die Lebenssituation älterer Menschen und zum anderen mit dem Problem der Evaluation in der sozialen Arbeit
beschäftigen, konnten mit Mitteln der Hochschule unterstützt werden.
Die Einbindung hervorragender FH-Absolventen in die an der Hochschule durchgeführten Projekte ist ein wichtiger Weg zur Entwicklung des Potenzials der aktiven Forschungsgruppen. Mit der Perspektive einer kooperativen
Promotion werden diesen Nachwuchswissenschaftlern neue Karrierechancen eröffnet. Wir freuen uns besonders,
dass 2006 insgesamt 9 Doktoranden mit Mitteln aus dem Innovationsfonds unterstützt werden konnten und drei
kooperative Promotionen mit hervorragendem Ergebnis abgeschlossen wurden. Zwei dieser Arbeiten wurden mit
Preisen der Stiftung für Technologie, Innovation und Forschung Thüringen, die dritte Arbeit mit einem Preis der
Hochschule ausgezeichnet. Diese Preise wie auch der vom Förderkreis der Hochschule neu gestiftete Forschungspreis für eine besonders erfolgreiche Arbeitsgruppe wurden anlässlich des Tages der Forschung überreicht.
In der Konzeption dieser Veranstaltung gab es im vergangenen Jahr eine Neuausrichtung: jeweils eines der sieben
Schwerpunktfelder von Forschung und Entwicklung (Seiten 8 – 10) bildet den thematischen Rahmen. Beim Tag
der Forschung 2006 waren dies die Lebenswissenschaften. Neun Arbeitsgruppen präsentierten ihre Ergebnisse aus
den Bereichen Medizintechnik, Biotechnologie, Pflegewissenschaften und Umwelt.
Der vorliegende Forschungsbericht enthält nicht nur die Darstellung der einzelnen Projekte sondern gibt im Anhang
auch einen Überblick über wissenschaftliche Veröffentlichungen und Patente, über wissenschaftliche Veranstaltungen, die an der Hochschule organisiert wurden und über Messen, auf denen Exponate präsentiert wurden.
Insgesamt, so hoffen wir, wird damit Breite und Bedeutung des wissenschaftlichen Lebens an der FH Jena sichtbar. Obwohl der Berichtszeitraum im Kern das Jahr 2006 betrifft, haben wir uns entschlossen, das Jahr 2007 im
Titel anzufügen, einerseits um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass viele der dargestellten Projekte in diesem
Jahr weitergeführt werden und andererseits bei der Zusammenstellung dieses Berichtes eine Reihe von Informationen eingeflossen sind, die sich bereits auf das Jahr 2007 beziehen.
Abschließend möchte ich allen Professorinnen und Professoren, Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, Studierenden
der FH Jena, allen Kooperationspartnern, deren Arbeit, Initiative und Engagement die substanzielle Basis des vorliegenden Berichts bilden, ganz herzlich danken. Forschung und Entwicklung führen nur selten zu einem Ziel, das
nicht gleichzeitig auch Ausgangspunkt neuer Ideen und Projekte ist. In diesem Sinne hoffe ich, dass der vorliegende Bericht auch dazu anregt, sich mit neuen Vorhaben in den Kreis der forschenden Kolleginnen und Kollegen
einzureihen beziehungsweise als Partner aus Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Institutionen die Kooperation mit Forschungsgruppen der FH Jena zu suchen.
Prof. Dr. rer. nat. habil. M. Meyer
Prorektor für Forschung und Entwicklung
Vorwort
3
University of Applied Sciences Jena 2006
Profile
You find us in the middle of Europe: the city of Jena is situated in Thuringia, the “Green Heart” of Germany. The
traditional old university town is a well-known center of high technology and, moreover, it is situated in a unique,
charming landscape. About 100,000 people, among them 25,000 students, live here.
The University of Applied Sciences Jena has about 4,900 students. It was founded on 1st October 1991 as one of
the first institutions of higher education of its kind in the new German Bundesländer. Short periods of studying and
a practical orientation complement perfectly well the education at traditional universities and technical universities.
During a period of eight semesters students can obtain a diploma degree in 21 different programs. Bachelor and
Master programs are also offered. According to the so-called “Bologna Process”, until 2008 the University of Applied
Sciences Jena will have changed all programms to the to-level bachelor’s and master’s degree programms.
Programs of study
PhD-students (Inter-university co-operation)
Professors
Permanent staff
Graduates
Project financed staff
Projects of Research and Development
Third-party funds
21
12
127
173
628
62
141
2,6 Million Euro
Departments
There are 8 Departments at the University of Applied Sciences Jena:
- Business Administration
- Electrical Engineering and Information Technology
- Fundamental Sciences
- Industrial Engineering
- SciTec (Precision - Optics - Materials - Environment)
- Mechanical Engineering
- Medical Engineering and Biotechnology
- Social Work
Areas of Research and Development
Research and development activities at the University of Applied Sciences Jena deliver innovative, applicationoriented and inter-disciplinary results. They reflect the wide range of interests and expertise of the professors and
employees in engineering/natural sciences, social sciences, and business management.
The Projects are carried out in close co-operation with industry, small and medium sized enterprises, institutes and
public services. Thereby substantial support for the development of the region is provided. Our students are directly
involved in many research projects.
The Areas of research and development are:
- Life Sciences
- Precision Engineering - Optics
- Information Processing - Simulation
- Automation and Mechatronics
- Materials and their Processing
- Social Science
- Start-ups / Industrial Management
4
Contact:
Contact:
Vice President for Research and Development
Prof. Dr. rer. nat. habil. Michael Meyer
Phone: +49 (0) 36 41 / 20 51 03
Fax: + 49 (0) 36 41 / 20 51 05
e-mail: [email protected]
Homepage: http://www.fh-jena.de
Service Center for Research and Transfer
Dr. Dirk Schlegel
Phone: +49 (0) 36 41 / 20 51 25
Fax: +49 (0) 36 41 / 20 51 26
e-mail: [email protected]
Homepage: http://www.fh-jena.de/forschung
The University of Applied Sciences Jena at a Glance
Die Fachhochschule Jena im Jahr 2006
Gründungsjahr
1991
Fachbereiche
8
Studiengänge
21
Studenten
4915
Absolventen
628
Kooperative Promotionen
12
Professoren
127
Mitarbeiter
173
Drittmittelbeschäftigte
62
Drittmittelvolumen (Forschung und Entwicklung)
2,6 Millionen Euro
Forschungsprojekte
141
Studienangebot Wintersemester 2007/2008
Augenoptik/Optometrie (Bachelor)
Scientific Instrumentation (Master)
Biotechnologie (Bachelor)
Soziale Arbeit (Bachelor/Master)
Business Administration (Bachelor)
System Design (Master)
Elektrotechnik/Automatisierungstechnik (Bachelor)
Technische Informatik (Bachelor)
Feinwerktechnik/Precision Engineering (Bachelor)
Werkstofftechnik (Bachelor)
General Management (Master)
Werkstofftechnik/Materials Engineering (Master)
Kommunikations- und Medientechnik (Bachelor)
Wirtschaftsingenieurwesen - Industrie (Bachelor)
Laser- und Optotechnologien (Bachelor/Master)
Wirtschaftsingenieurwesen - Informationstechnik
(Bachelor)
Maschinenbau (Bachelor/Master)
(in englischer Sprache)
Mechatronik (Bachelor/Master)
Wirtschaftsingenieurwesen - Studium Plus
(Bachelor)
Medizintechnik (Bachelor/Master)
Wirtschaftsingenieurwesen (Master)
Optometrie/Vision Science (Master)
Fernstudiengang Pflege/Pflegeleitung (Bachelor)
Pharma-Biotechnologie (Master)
Fernstudiengang Pflegewissenschaft/
Pflegemanagement (Master)
Physikalische Technik (Bachelor)
Prozessintegrierter Umweltschutz (Bachelor)
Die Fachhochschule Jena auf einen Blick
5
6
Rektorin
Kanzler
Prof. Dr. oec. Gabriele Beibst
Dr. rer. nat. Theodor Peschke
Telefon: (0 36 41) 20 51 00
Fax: (0 36 41) 20 51 01
E-Mail: [email protected]
Telefon: (0 36 41) 20 52 00
Fax: (0 36 41) 20 52 01
Prorektor für Studium und Lehre
Prof. Dr.-Ing. Thomas Reuter
Telefon: (0 36 41) 20 51 03
Fax: (0 36 41) 20 51 05
Telefon: (0 36 41) 20 51 03
Fax: (0 36 41) 20 51 05
Öffentlichkeitsarbeit
Dr. rer. nat. Dirk Schlegel
Sigrid Neef
Telefon: (0 36 41) 20 51 25
Fax: (0 36 41) 20 51 26
Telefon: (0 36 41) 20 51 30
Fax: (0 36 41) 20 51 31
Dekan Fachbereich Betriebswirtschaft
Dekan Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Prof. Dr. rer. pol. Hans Klaus
Prof. Dr.-Ing. Peter Dittrich
Telefon: (0 36 41) 20 55 50
Fax: (0 36 41) 20 55 51
Telefon: (0 36 41) 20 57 00
Fax: (0 36 41) 20 57 01
Dekan Fachbereich Grundlagenwissenschaften
Dekan Fachbereich Maschinenbau
Prof. Dr. rer. nat. Bernd Fritz
Prof. Dr.-Ing. Bruno Spessert
Telefon: (0 36 41) 20 55 00
Fax: (0 36 41) 20 55 01
Telefon: (0 36 41) 20 53 00
Fax: (0 36 41) 20 53 01
Dekan Fachbereich Medizintechnik und Biotechnologie
Dekan Fachbereich SciTec
Prof. Dr.-Ing. Andreas Voß
Prof. Dr. rer. nat. Andreas Schleicher
Telefon: (0 36 41) 20 56 00
Fax: (0 36 41) 20 56 01
Telefon: (0 36 41) 20 53 50
Fax: (0 36 41) 20 53 51
Dekanin Fachbereich Sozialwesen
Dekan Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen
Prof. Dr. phil. habil. Heike Ludwig
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jacobs
Telefon: (0 36 41) 20 58 00
Fax: (0 36 41) 20 58 01
Telefon: (0 36 41) 20 59 00
Fax: (0 36 41) 20 59 01
Wichtige Adressen
Georg-Streiter-Institut für Pflegewissenschaft
Institut im FB Sozialwesen der FH Jena
An-Institut der Fachhochschule Jena
Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und
Werkstoffprüfung GmbH (IFW)
Prof. Dr. phil. Stephan Dorschner
Prof. Dr.-Ing. habil. G. Köhler
Telefon: (0 36 41) 20 58 50
Fax: (0 36 41) 20 58 51
Otto-Schott-Str. 13, 07745 Jena
Telefon: (0 36 41) 20 41 00
Fax: (0 36 41) 20 41 10
Steinbeis-Transferzentrum
Diagnosesysteme in Technik und Umwelt
Technologietransferstelle für Kommunikationssysteme
der Automatisierungstechnik TefKA
Prof. Dr.-Ing. habil. Dirk Heinze
Prof. Dr.-Ing. Jörg Müller
Telefon: (0 36 41) 20 53 08
Fax: (0 36 41) 20 53 01
Telefon: (0 36 41) 20 57 02
Fax: (0 36 41) 20 57 01
Senatsausschuss für Forschung
Prof. Dr.-Ing. Jörg Müller
Fachbereich Elektrotechnik/Informationstechnik
Prof. Dr. rer. nat. habil. Karl-Heinz Feller
Fachbereich Medizintechnik/Biotechnologie
Michael Richter
Student Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen
Prof. Dr.-Ing. Jochen Hause
Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen
Johannes Rötger
Mitarbeiter Hochschulbibliothek
Prof. Dr. rer. soc. Ulrich Lakemann
Fachbereich Sozialwesen
Holger Schoele
Mitarbeiter Fachbereich SciTec
Olaf Merzenich
Student Fachbereich Sozialwesen
Postanschrift
Besucheranschrift
Fachhochschule Jena
Fachhochschule Jena
Postfach 10 03 14
07703 Jena
Carl-Zeiss-Promenade 2
07745 Jena
Wichtige Adressen
7
Felder von Forschung und Entwicklung an der Fachhochschule Jena (I)
Lebenswissenschaften / Life Sciences
Medizintechnik - Neue diagnostische und therapeutische Verfahren
Pflege
Pharma - Biotechnologie
Augenoptik
Umwelttechnik - Umweltverträglichkeit
Entwicklung und Optimierung einer sensitiven Rezeptoroberfläche für Chiparrays auf der Basis fluoreszierender Sondenmoleküle .............................................................................................................................
Mikroanalytik / Mikrofluidik .......................................................................................................................
SPME-GC-MS-Untersuchungen zu Duftstoffprofilen im Bienenstock und von Bienenprodukten ......................
Barrierefunktion des Dickdarmepithels und Translokation von Mikroorganismen ..........................................
Molekularpathologie von Fibrinogen-Defekten ............................................................................................
Kultivierung von Leishmania tarentolae in einer kontinuierlichen Prozessführung .........................................
Einfluss von pflanzlichen Wirkstoffen auf die primär hämostatische Funktion von Thrombozyten und Leukozyten und auf die Barrierefunktion von Epithelien ......................................................................................
Diagnostik der Koronaren Herzkrankheit (KHK) in Ruhe ..............................................................................
Ambulantes Diagnosesystem zur nichtinvasiven und frühzeitigen Erkennung arteriosklerotischer Gefäßveränderungen ..................................................................................................................................................
Ermittlung von Sehleistungsparametern und Evaluation von sehleistungsvebessernden Korrektionsmaßnahmen im Bereich Sport- und Funktionaloptometrie ..................................................................................
Optimierung der Abbildung des Pflegeprozesses in der Pflegepraxis und der Pflegedokumentation ................
Entwicklung und Evaluation von „Palliative Care-Angeboten“ für Menschen mit Demenz und ihre
Angehörigen ............................................................................................................................................
47
49
51
53
54
55
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60
73
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91
Präzisionsmechanik - Optik
Angewandte Optik
Lasermaterialbearbeitung
Fertigungssteuerung und Qualitätssicherung
Mechanische Schwingungen und Technische Akustik
Entwicklung eines Lasertherapiesystem mit Body Navigation System .........................................................
Akustische Optimierung eines Rasentraktors .............................................................................................
Akustische Optimierung eines Dreizylinder-Industriedieselmotors ................................................................
Dynamische Verformungsmessung beim Widerstandspunktschweißen mittels angepasster faseroptischer
Sensorkonstruktion ...................................................................................................................................
Optische Lithographie zur Strukturierung von Resistfilmen auf Funktionsflächen optischer Lichtleitfasern ...
Untersuchungen zur Politur von Werkzeugformeinsätzen aus Quarzglas mittels Laserstrahlung .....................
Entwicklung von innovativen Prozesslösungen für das Präzisionsspritzgießen von optischen Komponenten
(SpropKom) ..............................................................................................................................................
Ultrapräzisionsbearbeitung von optischen Oberflächen mit Slow-Tool-Servo ................................................
Adaptiver Echtzeit-Phoropter ....................................................................................................................
8
Felder von Forschung und Entwicklung
35
44
45
61
62
64
66
68
71
Felder von Forschung und Entwicklung an der Fachhochschule Jena (II)
Informationsverarbeitung - Simulation
Simulation mechanischer, elektrischer und thermischer Felder und Systeme
Simulation betrieblicher Abläufe
Mikroprozessortechnik und Elektronikdesign
Elektromagnetische Verträglichkeit
Multimedia in der Lehre
Dynamische Audiosignalbearbeitung mit dem digital programmierbaren Verstärkerschaltkreis PGA2310 .......
Eine Erklärung des numerischen Wertes der Feinstrukturkonstante .............................................................
Entwicklung von stochastischen Modellen für nichtreguläre Zerlegungen der Ebene und deren Charakterisierung durch spezifische Eigenschaften ........................................................................................................
Theoretische Untersuchung des Gleitverhaltens von Schiebern und deren Kontaktelementen an einem Werkzeug ........................................................................................................................................................
24
33
34
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Automatisierungstechnik - Mechatronik
Entwurf und Testung mechatronischer Systeme
Regelungs- und Steuerungstechnik
Aktorik
Messtechnik - Sensorik
Kommunikationstechnik
Aufbau und Steuerung von Mehrkoordinatenantrieben ................................................................................
Entwicklung und Anwendung evolutionärer Suchstrategien zur Optimierung automatisierungstechnischer
Systeme ...................................................................................................................................................
Komplexe Ansteuerung und Regelung von Piezoaktorsystemen ....................................................................
Konzeption und Entwicklung intelligenter lernfähiger Softwareregler mittels maschineller Intelligenz ............
Messung der Umfangstemperatur zylindrischer Körper ................................................................................
Eissensor für Windkraftanlagen – Feldversuch ............................................................................................
Taupunktsensorik für Mauerwerksfeuchte ..................................................................................................
Experimentelle Modalanalyse einer Vakuumtischplatte ................................................................................
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30
32
40
41
46
Werkstoffe und Fertigungstechnik
Keramik
Kunststoffe
Hochtemperaturwerkstoffe
Verarbeitungsverfahren, Maschinen und Fertigungsautomatisierung
Pulverentfernung an einem zylinderförmigen Gehäuse .................................................................................
Entwicklung eines gerätegestützten Verfahrens zur Diagnostik, Prävention und Therapie humaner Wirbelsäulenerkrankungen unter Anwendung des Prinzips der differentiellen Achsotonie .......................................
Erste Ermittlungen und Untersuchungen zum Spanen duro- und thermoplastischer Kunststoffe mit ein-, mehrund vielschneidigen Werkzeugen ................................................................................................................
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39
42
9
Felder von Forschung und Entwicklung an der Fachhochschule Jena (III)
Untersuchungen zum Einfluss von Dotierungen und Dispersoiden auf Rekristallisationsverhalten, mechanische
Hochtemperatureigenschaften und Verarbeitbarkeit von Iridium ....................................................................
Hochschmelzende Edelmetalle und Refraktärmetalle mit technische relevanten Zeitstandfestigkeiten bis 3000 °C .....
Entwicklung von Superlegierungen auf Platinbasis .......................................................................................
Ferroelektrische Composites .......................................................................................................................
Analyse und Charakterisierung von physikalischen Veränderungen des Gefüges und der Oberfläche von
β-Tricalciumphosphat .................................................................................................................................
Röntgenographische Untersuchungen an Materialien für bleifreie piezoelektrische Werkstoffe .......................
FANIMAT Nano Shape: Herstellung und prozessoptimierte Formgebung von nanoskaligen oxidischen
Funktionskeramikpulvern ............................................................................................................................
Grundlagenuntersuchungen zur Defektchemie von nichtmetallisch-anorganischen Oxiden mit Perowskitstruktur ......
Phasenbeziehungen, Struktur und magnetische Eigenschaften von substituierten Hexaferriten: Optimierte
Dauermagnetwerkstoffe .............................................................................................................................
Neue reaktionskontrollierte Keramik zur Integration passiver Komponenten in leistungselektronische Module .........
Multilayer-Ferritinduktivitäten für Hochfrequenzanwendungen ......................................................................
75
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85
86
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88
Sozialwissenschaft
Kinder- und Jugendhilfeforschung
Soziale Ungleichheit
Älter werden im Wohngebiet. Herausforderungen des demografischen Wandels für die Wohn- und Lebenssituation älterer Menschen in verschiedenen Wohngebieten der Städte Jena und Weimar. ........................... 93
Wahrnehmung von Bedrohung. Europa und die Islamische Welt .................................................................... 95
Bedarf und Implementation von Evaluation in Arbeitsfeldern von Sozialarbeitern und Sozialpädagogen in Thüringen .. 97
Wissenschaftliche Begleituntersuchung des Modellprojektes zur politischen Bildung mit Grundschülern
„Findet Demo!“ Kinder (er)leben Demokratie ............................................................................................... 98
„Frühpädagogik in der Simulationsgesellschaft“ – Zum Ansatz der „Regulativen Bild- und Filmtherapie“ der
Forschungsgruppe „Bildkommunikation“ für die Frühpädagogik .................................................................... 99
Strategien und Methoden konsensorientierter Streiterledigungsformen / Mediation ....................................... 101
Gründung und Führung von Unternehmen
Regionenmarketing
International Entrepreneurship
Analyse der Aktivitäten der Fachhochschule Jena zum Thema „Unternehmensgründung – Entrepreneurship“ .... 12
Evaluierung innovativer interkultureller Lehrformen .................................................................................... 13
Verbundvorhaben Thüringer Gründer Netzwerk, Teilvorhaben: Konzeption und Evaluierung eines ganzheitlichen, modularen Ausbildungsprogramms für Gründer an der FH Jena und am Campus Jena ......................... 15
University Based Incubator Support Programmes ....................................................................................... 17
Erfolg und Misserfolg innovativer Unternehmensgründungen: Eine prozessorientierte Analyse psychologischer
und ökonomischer Faktoren ...................................................................................................................... 18
Nutzwertanalyse der außeruniversitären öffentlichen Forschung in Thüringen .............................................. 19
Entwicklung der Absolventenbörse STAFFfitter .......................................................................................... 21
A. Ruppe Sohn - ein erfolgreicher Kleinwagenproduzent der Kaiserzeit ......................................................... 46
Online-Folien-Druck – Internet-Abwicklung von Design- und Bestellprozessen für Drucksachen ...................... 102
10
Betriebswirtschaft
.........................................................................................................................................
Elektrotechnik und Informationstechnik
Grundlagenwissenschaften
Maschinenbau
...............................................................
...........................................................................................................
.....................................................................................................................................................
Medizintechnik und Biotechnologie
...........................................................................
23
32
35
47
.............................
61
..........................................................................................................................................................
89
SciTec - Präzision - Optik - Materialien - Umwelt
Sozialwesen
12
Wirtschaftsingenieurwesen
.....................................................................................................
102
11
Analyse der Aktivitäten der Fachhochschule Jena zum Thema
„Unternehmensgründung – Entrepreneurship“
Projektleiter:
Prof. Dr. oec. B. Ahrens
Laufzeit:
September 2006 – August 2008
Entrepreneurship at the University of Applied
Sciences Jena (from 1998 to 2006)
During a relatively short period of nine years a lot
of new ideas were brought forward to the thematic
Entrepreneurship in collaboration with other universities of Thuringia. With the slogan “Entrepreneurs are needed by the country” the ideas about
corporate foundations were distributed among the
students and the staff members. Definitively, technology orientated Start-Ups were supported by the
EXIST SEED program. The institutionalisation took
place depending on the financing which was divided
into four phases and now results in the “Thüringer
Gründer Netzwerk”.
Motivation
Im Zusammenhang mit dem Alumni–Programm des FB
Betriebswirtschaft ergab sich für den Autor die Inspiration, die Bindung unserer Absolventen nicht nur durch
Treffen mit wissenschaftlichen und geselligen Inhalten zu gestalten, sondern auch „ihre“ Bildungsstätte
durch geschichtliche Entwicklungsdarstellungen in Erinnerung zu rufen. Insbesondere sollen die ehemaligen
Studenten und Studentinnen angesprochen werden,
die sich zur Gründung oder Fortführung eines Unternehmens entschlossen haben und sich dafür von ihrer
Fachhochschule wesentliche Impulse mitgenommen
haben.
Projektinhalte und -ziele
Neben einer kurzen Auseinandersetzung mit den Begriffen „Unternehmensgründung und Entrepreneurship“ geht es also um einen Baustein für die Gesamtdarstellung der geschichtlichen Entwicklung im relativ
jungen Jenaer Fachhochschul–Lebenszyklus. Dabei
werden in einem ersten Schritt die Startdaten für die
Vermittlung der Unternehmensgründungsidee für Studierende und Mitarbeiter und in einem zweiten Schritt,
in zeitlicher Reihenfolge nach Jahresabschnitten ge-
12
FB Betriebswirtschaft
ordnet, die Aktivitäten der FH Jena erfasst. Das Ergebnis soll eine Zeittafel bzw. Chronik im engeren Sinne
sein und dient als inhaltliches Gerüst für weitere Untersuchungen.
Da es schon eine ganze Reihe von Veröffentlichungen
über Ereignisse und Einzelprojekte zum genannten
Thema gibt, gilt es in diesem Projekt z.B. Zusammenhänge zwischen Finanzierungsmöglichkeiten und der
Intensität der Aktivitäten, der inhaltlichen Vielfalt der
Angebote, der Gründungsaktivitäten, der Kooperationen und der institutionalisierten Strukturentwicklung
aufzuzeigen.
So ist bei der Einbeziehung des Unternehmensgründungsgedankens in die bestehenden bzw. neu erarbeiteten Curricula kein oder nur ein geringfügiger, meist
Sachmittel betreffender zusätzlicher finanzieller Aufwand erforderlich gewesen. Eine Professorenstelle,
wie an anderen deutschen Hochschulen, wurde nicht
ausgeschrieben, so dass die vorhandenen Professorinnen und Professoren z.B. aus den FBen Betriebswirtschaft und Medizintechnik sich dieser Problematik
in mehr oder weniger ausgeprägter Form annahmen.
Eine ganz andere finanzielle Dimension nahm der Aufbau der „Gründerlabore“ im FB Medizintechnik an.
Aber hier ging und geht es vordergründig nicht um die
Erzeugung von Motivationen zur Unternehmensgründung getreu dem Motto „Unternehmer braucht das
Land“, sondern um die Verifizierung konkreter technologieorientierter Geschäftsideen, also um Machbarkeitsstudien.
Die technologische Lösung und der eventuell erforderliche patentrechtliche Schutz reichen nicht aus, um
den Auftritt auf dem Markt zu wagen. Ein gut aufgestelltes kaufmännisches Konzept, der Bussines-Plan,
ist immer dann erforderlich, wenn sich der Gründer
selbst und vor allem die Geldgeber überzeugen will,
dass seine Geschäftsidee zum wirtschaftlichen Erfolg
führt. Auch diese Phase der Unternehmensgründung
wird durch die aufgestellten Institutionen unterstützt
und führt eventuell zu Gründungen mit Hilfe des EXIST
SEED-Programms.
Die Analyse soll sich insgesamt über 10 Jahre erstrecken (1998 – 2007), so dass die Ergebnisse in übersichtlicher Form 2008 vorliegen sollen. Angedacht ist
auch, Schlussfolgerungen über das weitere Vorgehen
an der FH Jena bezüglich der Unternehmensgründungsproblematik zu ziehen.
Evaluierung innovativer interkultureller Lehrformen
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. pol. G. Buerke
Prof. Dr. rer. pol. H. Assfalg
Dr. oec. L. Ephrosi
Mitarbeiter:
Dipl.-Betriebswirtin (FH) A. Thomas
Dipl.-Ing. (FH) P. Mimietz
• Intensive
Vorbereitung durch Professoren auf beiden
Seiten zwingend
• Unterschiedliche Herangehensweise der amerikanischen (eher angeleitet) und deutschen Studenten
(eher selbstständig)
• Organisatorische Probleme durch divergierende Vorlesungszeiten, 6 Stunden Zeitverschiebung und unterschiedliche Bewertungssysteme
Forschungspartner:
Universidad Pontificia de Salamanca (Spanien)
Ball State University Muncie, Indiana (USA)
Wright State University Dayton, Ohio (USA)
Laufzeit und Fördermittelgeber:
im Jahr 2006; gefördert mit Mitteln des BMBF und TKM (Co-Finanzierung)
Teilprojekt III
Evaluating Innovative Intercultural
Teaching Methods
To enhance its attractivity, especially to develop outstanding master programs, the Department of Business Administration explores various teaching and
learning concepts, regarding their separate as well
as their combined effects: Transatlantic projects assisted by video-conferencing, Outdoor Training, Internet Learning, and Business Trips.
All these concepts are not quite new. Nevertheless
they are used in business education only rarely and
independently.
Zur Verbesserung der Lehre, zur Erhöhung der Attraktivität sowie zur Entwicklung hochkarätiger Master- und
EMBA-Programme erforscht der Fachbereich Betriebswirtschaft unterschiedliche Lernkonzepte und -plattformen, die für sich gesehen allgemein bekannt sind,
aber in der Betriebswirtschaftslehre extrem selten und
in den konkreten Ausprägungen bislang allenfalls vereinzelt eingesetzt werden. In dem Forschungsprojekt
gibt es 4 Teilprojekte (I, II, III, IV), die sowohl hinsichtlich der Erreichung der beiden Oberziele als auch in der
Konkurrenz untereinander (Input-/Output-Relation) wie
auch in der geeigneten Ausprägung hinterfragt werden
sollen.
Bild 1 und 2: Jena-Team während einer Videokonferenz
Teilprojekte:
II. Outdoor Training
in mono- und interkulturellen Teams
Diese bisher schon im Fachbereich genutzte Methode lässt sich besonders wirksam auch in einem internationalen bzw. interkulturellen Umfeld einsetzen.
I. Video-Conferencing in Verbindung
mit bilateraler Projektarbeit
In diesem Pilotprojekt untersuchten im WS 2006 studentische Teams von Ball State University (USA) und
FH Jena gemeinsam den Eintritt einer konkreten USFirma in den deutschen Markt. Erste Erkenntnisse:
III. Internet-Learning Course
„Doing International Business“
Das Projekt zielt auf die Erhöhung der Masterfähigkeit
der Fachhochschule Jena, Fachbereich Betriebswirtschaft. Es baut auf einem eigenständigen Lernansatz (gesellschaftliche Wissensentwicklung) des
13
spanischen Kollegen, Prof. Dr. Javier Nó Sanchez von
der Universidad Pontificia de Salamanca auf und beruht auf 4 Säulen:
interkulturell
international
interdisziplinär
interaktiv
Bild 3: Salamanca-Team
IV. Ausblick: Joint Course on “German Competitiveness in a Global Economy“
In diesem für Juni 2008 geplanten gemeinsamen Kurs
mit Ball State University und Wright State University
sollen amerikanische und deutsche Studenten mit ihren Professoren an Beispielen erfolgreicher deutscher
Firmen Gründe für deren globale Wettbewerbsfähigkeit analysieren. Dazu werden sie zwischen München
und Berlin Unternehmen unterschiedlicher Größe besichtigen, mit Managern diskutieren und Vorträge von
Professoren hören.
Bild 4: Jena-Team
14
Verbundvorhaben Thüringer Gründer Netzwerk, Teilvorhaben: Konzeption und Evaluierung eines
ganzheitlichen, modularen Ausbildungsprogramms für Gründer an der FH Jena und am Campus Jena
Projektleiter:
Prof. Dr. oec. G. Beibst
Mitarbeiter:
Dipl.-Volkswirt A. Lautenschläger
Forschungspartner:
IHK Ostthüringen zu Gera,
Universität Erfurt, Fachhochschule
Erfurt, Technische Universität Ilmenau,
Friedrich-Schiller-Universität Jena, Fachhochschule Nordhausen, Fachhochschule
Schmalkalden, Bauhaus Universität Weimar
Juli 2005 bis Juni 2007; gefördert mit
Mitteln des TKM
www.thueringer-gruender-netzwerk.de
www.fh-jena.de/TGN
Conceptual Design and Evaluation of an Integrated
Modular Entrepreneurship Program
The research project focuses on the conceptual design and evaluation of an integrated modular entrepreneurship program for students of FH Jena as well
as FSU Jena. Based on the previous works of the
GET UP Thuringian Start-Up Network both universities together develop a curriculum by the use of
existing facultative courses as well as the creation of
new modules. The project also includes the specification of necessary framework, the implementation
of several modules as well as evaluation and modification.
Seit 1999 wurden im Rahmen des GET UP Thüringer
Gründer Netzwerkes an den Hochschulen in Thüringen
verschiedene Projekte durchgeführt, wobei es insgesamt darum ging, Studieninhalte neu auszurichten und
mit dem Fokus unternehmerische Selbstständigkeit
zu gestalten. Dazu wurden Lehrveranstaltungen konzipiert und gründungsrelevante Inhalte in bestehende
Curricula integriert.
Die aktuellen Anstrengungen der FH Jena zielen darauf ab, das gemeinsame Netzwerk zu stabilisieren, die
in der Vergangenheit entwickelten Maßnahmen und
Aktivitäten weiterhin anzubieten sowie bestehende
Potenziale zur Weiterentwicklung und Verbesserung
der Strukturen konsequent zu nutzen. Dabei liegt die
Schwerpunktsetzung der Aktivitäten auf der Vorgründungsphase: Studenten, Mitarbeiter und Professoren
der Hochschulen sollen sensibilisiert und motiviert
werden, Ideen für eine eigene Unternehmensgründung
zu entwickeln und umzusetzen; Gründungswillige erhalten notwendiges Know-how und werden damit in-
tensiv auf die Unternehmensgründung vorbereitet.
Am Standort Jena arbeiten sowohl die FSU als auch
die FH Jena an der Umgestaltung und Neuausrichtung
ihrer Lehrinhalte, wobei auch eine Reihe fakultativer
Veranstaltungen entstanden. Zu diesen gehören beispielsweise die Ferienakademie und das Gründerseminar der FSU und der Kreativitätsworkshop und das
Assessment Center der FH Jena. Obwohl diese Veranstaltungen gegenseitig beworben wurden, bestand
bisher kein Gesamtkonzept für eine ganzheitliche
Gründerausbildung. Diese Lücke wird nun durch ein
modulares Programm geschlossen, in welches sowohl
die bestehenden fakultativen Veranstaltungen integriert werden, als auch noch fehlende Elemente einer
Gründerausbildung Aufnahme finden.
Entsprechend allgemein akzeptierten Anforderungen
und Kriterien an eine Gründerausbildung wird das Programm die folgenden Module beinhalten:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Entrepreneurship – Von der Idee zum Unternehmen
Kreativität und Ideenfindung
Entwicklung von Geschäftsmodellen
Ferienakademie zum Gründungsmanagement
Businessplan Seminar
Soft Skills Training
Unternehmensplanspiele (TOPSIM Startup!)
Assessmentcenter für Gründer
Weiterbildungstage für Gründer
Der Vorteil des Programms für beide Hochschulen liegt
in der gegenseitigen Vermittlung von gründungsinteressierten Teilnehmern, der gemeinsamen Vermarktung und Öffentlichkeitsarbeit sowie der Herstellung
von mehr Transparenz bei der Ausbildung von Gründern. Durch die gezielte Abstimmung und Verzahnung
der Module werden dem Gründungsinteressierten ein
optimiertes und transparentes Ausbildungs-, Schulungs- und Betreuungsmodell für den gesamten Campus Jena angeboten.
Um frühzeitig die Interessen und Wünsche der Studierenden zu berücksichtigen, wurde die Konzeption mittels einer Befragung evaluiert. Dazu erfolgte im März
2006 an der Fachhochschule Jena während einer
15
2-tägigen Informationscampagne über das Thüringer
Gründer Netzwerk eine Befragung zufällig ausgewählter Studierender. Hierbei wurden den Befragungsteilnehmern eine Übersicht zu den einzelnen Modulen sowie ein einseitiger Fragebogen vorgelegt. Insgesamt
beteiligten sich 153 Personen, die als Passanten im
Eingangsbereich der Hochschule angesprochen wurden. Nach eigenen Angaben waren darunter 141 Studierende, die gleichmäßig allen Fachbereichen der
Fachhochschule Jena angehörten.
staltung angeboten werden sollte. Da eine Terminkollision mit anderen Lehrveranstaltungen jedoch vermieden werden sollte, ist während der Vorlesungszeit als
günstigster Zeitpunkt der späte Abend zu wählen. Dies
eröffnet gleichzeitig Unternehmern und angestellten
Berufstätigen die Möglichkeit des Besuchs einzelner
Module als Weiterbildungsangebot. Angebote, die sich
an Studierende richten und während der Semesterferien durchgeführt werden sollen, können vorzugsweise
auch am Vormittag oder am Wochenende angeboten
werden.
Aufgrund der Befragung wird folgendes Fazit einschließlich Schlussfolgerungen für die weitere Ent- (6) Die Erhebung von Teilnahmegebühren schreckt
wicklung des Gründer-Ausbildungsprogramms am eine nicht zu vernachlässigende Zahl von Interessenten
Campus Jena getroffen:
ab. Denkbar wäre daher die Einführung von Gebühren
(1) Die Mehrzahl der Teilnehmer wird nur
einzelne Module besuchen. 79% der Befragten äußerte ein Interesse an den Einzelveranstaltungen. Es gibt nur wenige
Interessenten, die an allen angebotenen
Veranstaltungen teilnehmen möchten.
Das Konzept eines modularen Aufbaus
mit freiwillig wählbaren Bausteinen geht
daher in die richtige Richtung.
(2) Der am häufigsten genannte Grund,
weshalb eine Teilnahme nicht in Frage
kommt, ist die fehlende Zeit. Fehlendes
Interesse an der Gründerthematik spielt
eine nicht zu vernachlässigende Rolle Bild 1: Interesse an einzelnen Modulen (n=100)
unter denjenigen, die das Gesamtprogramm ablehnen. Das Interesse an einzelnen Modulen für Veranstaltungen, die von großem und mehr allgeist jedoch als hoch zu bewerten. Diese Tatsache wür- meinem Interesse sind (z.B. Kreativität, Soft-Skills).
de auch dafür sprechen, Teile des Programms in die Andere Veranstaltungen, die eher zur Sensibilisierung
Curricula zu integrieren und als Pflichtveranstaltungen der Zielgruppe dienen (z.B. Entrepreneurship – Eine Einanzubieten, oder zumindest im Studium anerkannte führung), sollten kostenlos angeboten werden. 62%
Leistungsscheine zu vergeben.
der Befragten würden eventuell für die dargestellten
Lehrangebote zahlen, d.h. wenn bestimmte Rahmen(3) Das größte Verlangen besteht nach den Modulen bedingungen stimmen, wie z.B. die Qualität und der
„Kreativität – Ideenfindung“, „Entwicklung von Ge- Nutzen des jeweiligen Lehrangebotes.
schäftsmodellen“ und „Trainig von Soft Skills“. Module zur Vermittlung funktionaler Bereichsaufgaben, wie (7) Fast die Hälfte der zufällig ausgewählten und bedie Ferienakademie, oder zur Sensibilisierung (Entre- fragten Personen hinterließ ihre Kontaktadresse und
preneurship – Einführung), stoßen nicht auf so starkes wünscht sich weitere Informationen. Der so entstanallgemeines Interesse. Dabei ist zu beachten, dass sich dene Adressenpool kann genutzt werden, um die andie Ferienakademie auch nur an wirklich Gründungsin- gebotenen Module mit gezielter Ansprache zu bewerteressierte richtet.
ben.
(4) Aufgrund des vergleichsweise geringen Interesses
am Modul „Entrepreneurship – Eine Einführung“, aber
dessen relativ große Bedeutung für die Gründungsförderung und bei der Etablierung einer Gründerkultur,
wird vorgeschlagen, diese Veranstaltung zusätzlich im
Curriculum zu verankern.
(5) Studierende in ihrer Gesamtheit präferieren keinen
bestimmten Zeitpunkt, zu dem eine freiwillige Veran-
16
University Based Incubator Support Programmes
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.- Betriebswirtin (FH) A. Thomas
Forschungspartner:
Bergen University College
(Western Norway)
build! Gründerzentrum Kärnten GmbH
(Klagenfurt)
März 2005 bis Juni 2006; gefördert mit Mitteln der EU im Rahmen der RFO
”ENABLing European Entrepreneurship“ (ENABLE)
www.incubatorsupport.net
University Based Incubator Support Programmes
This project addresses the qualification problem in university-based start-ups through a joint activity to develop an education package for the university-based
incubator start-ups. The participating universities have
developed separate parts of the package. The packages have been tested in the incubator. In addition the
modules developed by a partner institution from another country will be adjusted to local standards and
implemented in the total education package for the incubators. The co-operation results in the joint development of a new education package for university-based
incubator start-ups.
Für Unternehmensgründer, die Unterstützung und Hilfestellung in der Startphase ihres Vorhabens benötigen,
dienen Gründerzentren sowie Technologie- und Innovationsparks als sinnvolle Anlaufstelle. Diese fungieren als
sogenannte Inkubatoren, indem sie neben der Bereitstellung von Büroräumen und der Vermittlung von wichtigen
Geschäftskontakten auch Weiterbildungsmaßnahmen
anbieten. Da auch die FH Jena im weiteren Sinn als Inkubator zu betrachten ist, hat sie sich im April 2005 im
Rahmen des EU-Projektes “University Based Incubator
Support Programmes“ mit zwei Partnern zusammengeschlossen. Gemeinsam mit dem Bergen University College (Norwegen) und der build! Gründerzentrum Kärnten
GmbH (Klagenfurt, Österreich) wurde dabei ein umfassendes Aus- und Weiterbildungsprogramm für Gründer
entwickelt.
Im Mittelpunkt des Vorhabens stand zunächst der Erfahrungsaustausch zwischen den beteiligten Regionen sowie
darauf aufbauend die regionale Konzeption und Erarbeitung einzelner Module zur Qualifizierung von Gründern.
Insgesamt wurden von jedem Projektpartner zwei Module
mit einem Umfang von jeweils 7,5 ECTS angefertigt, eva-
luiert und im Projektzeitraum getestet. Die einzelnen Module und das Gesamtprogramm stellen sich wie folgt dar:
Modul 1: „Opportunity Discovery and Business Modelling” (Fachhochschule Jena)
Modul 2: „Product Development” (Bergen University College)
Modul 3: „Advanced Module - BizKick” of Entrepreneurship-Education (build! Gründerzentrum Kärnten GmbH)
Modul 4: „Marketing for Technology-based Start-ups”
(Fachhochschule Jena)
Modul 5: „Financing of Technology-based Start-ups”
(Bergen University College)
Modul 6: „Basic Module” (build! Gründerzentrum Kärnten
GmbH)
Die FH Jena brachte hierbei insbesondere ihre Erfahrungen in den Bereichen Kreativität und Marketing ein
und konnte diese weiterentwickeln und ausbauen. Im Ergebnis entstanden unter anderem ein zweitägiger Workshop zu Kreativität und Ideenfindung und ein Workshop
zur Entwicklung von Geschäftsideen. Während sich ersterer allgemein den Fragestellungen „Bin ich kreativ?“,
„Kann man Kreativität trainieren?“ und „Wie kommen Problemlösungen zustande?“ widmet, ist es Ziel des zweiten
Workshops, Wissen und Fähigkeiten zum Finden eigener
Geschäftsideen zu vermitteln. Dabei werden amüsante
und lehrreiche Beispiele präsentiert, zahlreiche Übungen
durchgeführt und einzelne Kreativitätstechniken gezielt
eingesetzt, um Lösungen für reale Probleme zu finden.
Als ein besonderes Highlight wurde im Sommersemester
2006 ein Patentverwertungsworkshop durchgeführt, der
ebenfalls ein Element des ersten Moduls darstellt.
Als ein Teil des zweiten von der FH Jena konzipierten
Moduls wurde ein einfaches Unternehmensplanspiel mit
dem Namen „KIBA Tycoon“ entwickelt. Inhalt und Ziel
ist es, die Wirkung der wichtigsten Marketinginstrumente
praxisnah zu vermitteln.
Zum Abschluss des Projektes fand am 09./10.06.2006
eine Tagung im österreichischen Villach statt. Dieses
Treffen diente dazu, die Ergebnisse einer breiten Öffentlichkeit vorzustellen und deren weitere Verwertung zu
diskutieren. Zudem wurde das Treffen genutzt, um die
Weichen für eine weitere Zusammenarbeit der Projektpartner zu stellen. Dazu unterzeichneten die Rektorinnen
der Fachhochschule Jena, Frau Prof. Dr. Gabriele Beibst,
und des Bergen University College (Bergen / Norwegen),
Frau Prof. Eli Bergsvik, eine Rahmenvereinbarung zur
weiteren Zusammenarbeit.
Die ausführliche Beschreibung der erarbeiteten Module
und verwendeten Materialien kann auf der Projekthomepage nachgelesen werden. Die von der FH Jena konzipierten Module werden seit Dezember 2006 im Rahmen
des Thüringer Gründer Netzwerks angeboten und sind
auch Teil des Jenaer Ausbildungsprogramms für Gründer.
17
Erfolg und Misserfolg innovativer Unternehmensgründungen:
Eine prozessorientierte Analyse psychologischer und ökonomischer Faktoren
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Volkswirt A. Lautenschläger
Forschungspartner:
Friedrich-Schiller-Universität Jena
September 2006 bis August 2008;
gefördert mit Mitteln des TKM
www.wiwi.uni-jena.de/mikro/
res-startup.html
Success and Failure of Innovative Company Startups: A process-oriented analysis of psychologigal
and economic determinants
The research project focuses on new firm foundations as an important vehicle for commercializing
new technological knowledge. The main research
question we attempt to answer refers to the conditions and determinants for success and failure of
newly founded firms. Broadly categorizing we want
to distinguish here individual characteristics of the
firm founder(s) such as motivation, risk attitude,
flexibility etc. and technological as well as economic
determinants such as technological opportunities,
resource availability, competitive situation, etc. Furthermore, the influence and impact of the political
and institutional framework in general will be considered. Consequently we pursue an interdisciplinary
approach with psychology and economics merging.
Untersuchungsgegenstand des Forschungsvorhabens sind neu gegründete, innovative Unternehmen
aus Hochschulen, Forschungseinrichtungen und forschungsintensiven Unternehmen und deren Erfolgsfaktoren bzw. Misserfolgsursachen. Sowohl von wissenschaftlicher als auch von politischer Seite wird immer
wieder auf ein hier bestehendes Erkenntnisdefizit hingewiesen. Das Projekt nimmt diese Kritik auf und stellt
sich mit der folgenden zentralen Fragestellung einem
grundlegenden innovationsökonomischen und -politischen Problem:
Wie und in welchem Maße kann das Scheitern oder
der Erfolg einer innovativen Neu- bzw. Ausgründung
durch personenbezogene Eigenschaften des Gründers,
die vorherrschenden ökonomischen Bedingungen, deren Zusammenspiel im Zeitablauf, sowie durch die
18
institutionellen Gegebenheiten zum Zeitpunkt der
Gründung erklärt werden?
In einem ersten Schritt tragen die Projektbeteiligten bereits vorhandene Forschungsergebnisse zu Misserfolgsund Erfolgsfaktoren von Unternehmensgründungen
zusammen. Aus dieser Zusammenstellung werden für
wissensbasierte Unternehmensgründungen relevante,
kritische Erfolgs- und Misserfolgsfaktoren abgeleitet.
Hierzu wird als analytischer Rahmen ein systemischer
Ansatz gewählt, der technologischen und innovativen
Fortschritt aus dem Zusammenwirken verschiedener
Akteure aus Wirtschaft, Forschung und Politik erklärt.
Ziel der Betrachtung sind alle Gründungen, welche
die Umsetzung von Forschungsergebnissen in neue
Produkte und Prozessinnovationen zum Gegenstand
haben. Im zweiten Schritt werden die gewonnenen
Erkenntnisse und aufgestellten Hypothesen in einer
empirischen Analyse vertieft. Aufgrund umfangreicher
Vorarbeiten zur GET UP Initiative und der bestehenden
Vernetzung der Thüringer Hochschulen im Rahmen
der Gründungsförderung wurde die Technologieregion
Jena-Schmalkalden-Ilmenau als Ausgangspunkt der
Untersuchung gewählt. Die empirische Analyse beinhaltet Befragungen der örtlichen Unternehmen, der
örtlichen Forschungsinstitute und Hochschulen und
der darin tätigen Mitarbeiter.
Die Ergebnisse der Arbeit sollen zum einen einen Beitrag
zur Theoriebildung liefern und die Rolle von Hochschulen in Lehre, Forschung, Beratung für die Gründungsund Entwicklungsphase neu gegründeter Unternehmen
näher beleuchten. Zum anderen dienen die Ergebnisse
der Erarbeitung von umsetzungsorientierten Empfehlungen für die Curriculums-Gestaltung der Aus- und
Weiterbildung sowie der Gründungsberatung im Hinblick auf nicht-technologische Kompetenzen. Zusätzlich werden Informationen für Gründungsberater bereitgestellt und Warnsignale identifiziert, unter welchen
Bedingungen Unternehmensgründungen aus der Wissenschaft nicht erfolgreich sind. Des weiteren sollen
die Ergebnisse herangezogen werden bei der Bewertung aktueller sowie der Gestaltung von zukünftigen
Fördermaßnahmen für wissensbasierte Gründungen.
Adressaten hierfür sind Ministerien und Förderinstitutionen der öffentlichen Hand.
Das Projekt wird von Prof. Dr. Uwe Cantner (FSU Jena,
Lehrstuhl für Mikroökonomie) geleitet und in Kooperation mit Prof. Dr. Rainer Silbereisen (FSU Jena, Lehrstuhl für Entwicklungspsychologie) sowie Frau Prof.
Dr. Gabriele Beibst (FH Jena) durchgeführt.
Nutzwertanalyse der außeruniversitären öffentlichen Forschung in Thüringen
sigen öffentlichen Forschungseinrichtungen als maßgebliche Träger
der Wissensproduktion einen fundamentalen Einfluss.
Mitarbeiter:
Eine Analyse der VoraussetzunDipl.-Betriebswirtin (FH) A. Gerlach
gen, unter denen öffentliche ForForschungspartner:
schungseinrichtungen regionale
Wright State University, Dayton Ohio
Wachstumsimpulse für InnovaInstitut für Photonische Technologien, Jena
Jenoptik AG, Jena
tionen, Wertschöpfung und damit
Arbeitsplätze erzeugen, ist nur
bei einer Berücksichtigung unterDezember 2005 bis Mai 2007; gefördert mit
Mitteln des TKM, des Instituts für Photonische
schiedlicher Arten, Formen und
Technologien, Jena und der Jenoptik AG, Jena
Transmissionskanäle des Wissensv.l.: Th. Sauer, A. Gerlach, M.-W. Stoetzer
und Technologietransfers sinnvoll.
Die dazu notwendige detaillierte empirische Analyse
wird mittels persönlicher Interviews der beteiligten
The economic relevance of government spending on Wissenschaftler in den öffentlichen Forschungseinrichpublic research institutions is of constant concern. tungen erfolgen. Eine entsprechende Untersuchung
This is due to the fact that the outcomes of public wurde im Rahmen des Forschungsprojektes „Wissensfunding for research are difficult to measure contrary produktion und Wettbewerbsfähigkeit von Regionen“
to the economic cost of such public expenditures. im Jahr 2004 für die Hochschulen am Standort Jena
The research project examines the economic impact bereits durchgeführt (siehe Gerlach/Sauer/Stoetzer
on income and employment and the relevance for in- 2005). Die bereits vorliegenden empirischen Ergebnovation of government-funded research institutions nisse für die Hochschulen werden unter drei Aspekin the state of Thuringia.
ten erweitert. Zum einen wird es darum gehen, die
öffentlichen Forschungseinrichtungen außerhalb der
Hochschulen in die Untersuchung einzubeziehen. DaMotivation
rüber hinaus sollen die Partner des Wissenstransfers
Das Projekt soll den Nutzen der außeruniversitären For- in Form der Unternehmen untersucht werden. Dadurch
schung in Thüringen erkennbarer und messbarer ma- wird es möglich, den Wissens- und Technologietranschen. Diese Problemstellung ergibt sich, weil im Ver- fer zwischen Hochschulen, anderen öffentlichen Forgleich zu den leicht erfassbaren volkswirtschaftlichen schungseinrichtungen und Unternehmen zu analysieKosten der Nutzen öffentlicher Forschung schwierig ren, um ein komplettes Bild des Wissenstransfers zu
zu ermitteln ist und daher leicht unterschätzt wird.
gewinnen. Schließlich soll die Untersuchung regional
erweitert werden, indem öffentliche ForschungseinProjektinhalt
richtungen in ganz Thüringen in die Untersuchung aufIn dem Projekt wird die Bedeutung von öffentlichen genommen werden.
Forschungseinrichtungen für die regionale Wirtschaftsentwicklung im Freistaat Thüringen und am Standort Forschungsziele
Jena untersucht. Die Analyse geht von der Erkenntnis Folgende Forschungsfragen stehen im Mittelpunkt:
aus, dass diese Einrichtungen sowohl auf der Nach- • Welche kurzfristigen Wirkungen haben öffentliche
frage- als auch auf der Angebotsseite wichtige DeForschungseinrichtungen für Einkommen und Beterminanten der regionalen Wirtschaftsentwicklung
schäftigung einer Region?
darstellen. Auf der Nachfrageseite steht der Einfluss
der direkten und indirekten Ausgaben von öffentlichen • Welche eher mittel- und langfristig wirkenden BezieWissenschaftseinrichtungen im Mittelpunkt. Diese
hungen zwischen öffentlichen ForschungseinrichAusgaben sind für die Region Nachfrage und genetungen, den Hochschulen und den Unternehmen in
rieren in der jeweiligen Region Einkommen. Wichtiger
einer Region sind identifizierbar?
sind aber die mittel- und langfristigen Auswirkungen
für das regionale Wirtschaftswachstum. Dieses bildet • Worauf basieren diese Beziehungen zu Unternehdie Angebotsseite einer Region ab. Bei den auf der
men, wodurch sind sie zustande gekommen und
Angebotsseite relevanten Produktionsfaktoren wird
welche Intentionen stehen dahinter?
im Rahmen der Neuen Wachstumstheorie dem Faktor
Wissen eine zentrale Rolle zugesprochen. Auf das ver- • Inwieweit sind die Vorstellungen der drei Partner –
fügbare Wissen in einer Region haben die ortsansäsHochschulen, öffentliche Forschungseinrichtungen
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. pol. Th. Sauer
Prof. Dr. rer. oec. M.-W. Stoetzer
19
und Unternehmen – zu den Zielen und Zwecken des Transferpartner in fast 59 % der Fälle im Ausland.
Wissenstransfers miteinander vereinbar und welche
Vorteile und Hemmnisse lassen sich identifizieren? Die regionale Nähe der Transferpartner wird in der Literatur auf die Notwendigkeit von persönlichen Face• Welche regional- und wirtschaftspolitischen Maß- to-Face Kontakten zurückgeführt. Soweit nicht-kodifinahmen sind vor diesem Hintergrund auch kurzfri- zierbares Wissen – d.h. tacit knowledge – transferiert
stig geeignet, den Wissens- und Technologietrans- werden soll, ist der persönliche Kontakt unabdingbar.
Sind außerdem häufige persönliche Kontakte notwenfer zu fördern?
dig, so hat dies auf Grund der Mobilitätskosten einen
Einfluss auf die regionale Verteilung der TransferpartProjektergebnisse
Die bisher vorliegenden Resultate beziehen sich auf ner: Diese werden dann mit größerer Wahrscheinlichdie Umfrage unter den Wissenschaftlern an den Insti- keit in geringer räumlicher Entfernung zum eigenen
tuten in Jena, in deren Rahmen 123 persönliche In- Standort liegen.
terviews realisiert werden konnten. Hinsichtlich der
Bedeutung der 15 in der Literatur und in den Pretests
Häufigkeit der
Universitäten
Institute
identifizierten Transferarten zeigt sich, dass die geNotwendigkeit
%
%
meinsamen Forschungs- und Publikationsprojekte eivon Face-to-Face
nen Schwerpunkt der Transferaktivitäten darstellen.
Kontakten
Neben den weniger wichtigen unternehmensorien0
1,9
2,5
tierten Transferarten (d.h. eigene Unternehmensgrün- Keine
dung, Geschäftsführertätigkeit und Betreuung von
1
3,8
5,0
Spin-offs) sind aber eine Reihe von anderen Transfer2
11,5
7,6
arten von Bedeutung. Hierzu zählen die Forschungs3
22,4
23,5
und Entwicklungsaufträge genau so, wie persönliche
4
30,1
37,0
nicht vertragsgebundene Transferaktivitäten, Weiterbildungsangebote und die Betreuung von studenti- Ständige
5
30,1
24,4
schen Abschlussarbeiten. Allgemein ist zu konstatie100,0
100,0
ren, dass eine breite Palette von Transferarten existiert
und von den Wissenschaftlern genutzt wird. Um die Tabelle 1: Intensität der persönlichen Kontakte
relative Bedeutung dieser Transferkanäle zu ermitteln,
wurde in den Interviews nach der jeweils wichtigsten Tabelle 1 gibt die Häufigkeiten hinsichtlich der NotwenTransferart gefragt. Für 27,9 % aller Befragten sind digkeit von Face-to-Face Kontakten im Rahmen der
dies wiederum die gemeinsamen Forschungs- und verschiedenen Transferaktivitäten wieder. Lediglich
Publikationsprojekte und an zweiter Stelle liegen mit 2,5 % (bei den Universitäten 1,9 %) der Wissenschaft10,7 % die Forschungs- und Entwicklungsaufträge. ler halten überhaupt keine Face-to-Face Kontakte für
Dies bedeutet aber auch, dass für den Rest von über notwendig. Dagegen sind für 24,4 % der Befragten
60 % aller Wissenschaftler andere der insgesamt 15 ständige, d.h. permanente, persönliche Kontakte undie jeweils wichtigste Transferart darstellen. Dies unabdingbar. Insgesamt ist festzustellen, dass häufige
terstreicht, dass zur Erfassung der Transferaktivitäten bzw. ständige persönliche Kontakte (Werte von 4 und
und – im nächsten Schritt – Identifizierung der Auswir- 5 auf der Intensitätsskala) für über 60 % notwendig
kungen des Transfers es notwendig ist, alle verschie- sind, während lediglich um die 7 % der Wissenschaftdenen Transferformen einzubeziehen. Die regionale ler aussagen, dass keine oder sehr wenige Face-toVerteilung des Transfers verdeutlicht einen stark aus- Face Begegnungen erforderlich sind (Werte von 0
geprägten regionalen Bezug. Bei den Forschungs- und und 1 auf der Intensitätsskala).
Entwicklungsaufträgen erfolgen 37,5 % mit Partnern
aus der Region Jena (definiert als Stadt Jena und die Weitere deskriptive Auswertungen und induktive
angrenzenden Landkreise), 8,5 % beziehen sich auf statistische Analysen des Datensatzes werden es
den Rest Thüringens, 32,5 % auf das übrige Deutsch- ermöglichen, eine Reihe der oben formulierten Forland und bei 21,6 % befinden sich die Transferpartner schungsfragen näher zu beleuchten und rigoroseren
im Rest der Welt. Für eine ganze Reihe von Transfer- Hypothesentests zu unterwerfen.
kanälen gilt, dass sie ganz überwiegend mit Unternehmen und Einrichtungen der Region Jena stattfinden.
Bei den Praktika, den Doktorarbeiten, den studentischen Abschlussarbeiten und den Ausbildungsaktivitäten liegen in annähernd 80 % bis etwas über 90
% die Transferpartner in Jena. Lediglich in Bezug auf
den Austausch von Wissenschaftlern ergibt sich ein
deutlich abweichendes Muster: Hier befinden sich die
20
Entwicklung der Absolventenbörse STAFFfitter
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. pol. K. Watzka
Mitarbeiter:
S. Erhardt (Diplomandin)
Forschungspartner:
i.b.s. human & technical resources, Jena
Februar 2006 bis Mai 2011
www.stafffitter.de
www.STAFFfitter.de is an internet-based platform
for the academic labour market. It allows companies
to recruit and select graduates in a very efficient
way. On the other hand graduates get the chance
to present their detailed competency profiles in an
innovative way to potential employers.
Diese werden nachfolgend aus Sicht der unterschiedlichen Interessengruppen dargestellt:
Unternehmenssicht:
1. Personalsuchende Unternehmen erhalten Zugriff auf
Bewerberprofile, die sehr ausführlich und mit hoher
Aussagekraft für betriebliche Personalabteilungen aufbereitet sind. Denn neben den klassischen Lebenslaufdaten und der Auflistung der Fachkompetenzen enthält
der STAFFfitter auch eine neu entwickelte Kompetenzmatrix mit neun Kompetenzfeldern, mit deren Hilfe die
Bewerber ihr überfachliches Kompetenzprofil detailliert
herausarbeiten können. Zudem enthalten die Eingabemasken für die Bewerber auch detaillierte Fragen zur
gewünschten Tätigkeit und Fragen zur Selbsteinschätzung. In der Gesamtschau werden damit Informationen
über Bewerber bereitgestellt, die bei herkömmlichen
Prozessabläufen in betrieblichen Personalabteilungen
üblicherweise erst im Rahmen von Einstellungsinterviews erhoben werden. Insofern stellt der STAFFfitter
für Unternehmen nicht nur ein effizientes Rekrutierungsinstrument dar, sondern deckt auch Funktionen
der Personalselektion ab. Die Funktionsfelder Personalbeschaffung und Personalauswahl werden also stärker
verzahnt. In einer weiteren Ausbaustufe ist geplant,
den Bewerbern die Möglichkeit zu geben, sich zusätzlich auch mit Videosequenzen von etwa 90 Sekunden
Dauer zu präsentieren. Das verschafft rekrutierenden
Unternehmen schon in der Rekrutierungsphase einen
visuellen Eindruck, der üblicherweise erst im Rahmen
der Einstellungsgespräche möglich ist.
Ziel des Kooperationsprojekts ist die Entwicklung und
der laufende Betrieb einer Absolventenbörse im Internet primär für Hochschulabsolventen. Auf Initiative
des Projektleiters wurde im Februar 2006 zur langfristigen Fundierung der Zusammenarbeit ein Kooperationsvertrag über 5 Jahre zwischen der Fachhochschule
Jena, vertreten durch die Rektorin, und dem Unternehmen i.b.s. human & technical resources aus Jena,
vertreten durch die Inhaber Anke und Thomas Mahlau
abgeschlossen. Der Forschungspartner i.b.s. beschäftigt sich in seinen Kerngeschäftsfeldern hauptsächlich
mit arbeitsmarktbezogenen Beratungs- und Trainingsprojekten und mit der Entwicklung personalwirtschaftlicher Software. Über einen Zeitraum von 3 Jahren ist
der Zugang zur Absolventenbörse den Studierenden
der Fachhochschule Jena weitgehend exklusiv vorbehalten. Zentraler Pilotbereich ist der Fachbereich Betriebswirtschaft, jedoch steht auch Absolventen anderer Fachbereiche der Zugang offen.
Ebenfalls in einer weiteren Ausbaustufe ist geplant,
einzelne, von den Bewerbern angegebene KompetenIn einer projektbezogenen Arbeitsteilung zeichnet zen in einem Zertifizierungsverfahren einer Prüfung zu
die Fachhochschule Jena primär für die inhaltliche unterziehen. Dies bietet sich insbesondere für SprachKonzeption der Absolventenbörse und i.b.s. für die kompetenzen, IT- und Medienkompetenzen, aber auch
Programmierung und den technischen Betrieb ver- für Präsentationskompetenzen oder Teamkompetenantwortlich. Die Kommunikation des Instruments an zen an. Personalsuchende Unternehmen erhalten auf
Studierende und Unternehmen wird in enger Abstim- diesem Wege verlässlichere Daten über die Bewerber
mung betrieben. Seit Ende 2006 ist die erste Version und werden insoweit von eigener Selektionsarbeit entdieses Instruments funktionsfähig und unter dem Por- lastet.
talnamen „STAFFfitter“ im Internet präsent (www.
stafffitter.de).
2. Die im STAFFfitter enthaltenen AbsolventenproWas sind nun die neuen Ansätze, die die Konzeption file sollen flächendeckend auch an kleinere, regional
des STAFFfitter von anderen Absolventenbörsen ab- agierende und damit auch eher unbekannte Unternehheben?
men kommuniziert werden. Gerade diese Gruppe von
21
Unternehmen hat einerseits das Problem, mangels Bekanntheitsgrad kaum Initiativbewerbungen von Hochschulabsolventen zu erhalten. Andererseits ist ihnen
aus Kostengründen eine intensive und flächendeckende Kommunikation am Arbeitsmarkt nicht möglich. Im
Ergebnis haben diese Unternehmen einen gravierenden Wettbewerbsnachteil aufgrund des systematisch
schlechteren Zugriffs auf akademisch ausgebildete
Personalpotenziale. Der STAFFfitter schafft stärkere
Transparenz über das akademische Arbeitskräfteangebot und gleicht so den Nachteil ein Stück weit aus.
solventenbörse wird parallel ein regionalisiertes und
personalisiertes Netzwerk mit betrieblichen Personalabteilungen aufgebaut. Dies soll dem STAFFfitter bei
Unternehmen der Region einen Aufmerksamkeitsvorsprung vor anderen Jobportalen sichern.
Sicht der Fachhochschule und des Freistaates Thüringen:
1. Die Hochschule verfügt über einen weiteren wichtigen Baustein eines Career-Services für Studierende
und damit über ein wichtiges Attraktivitätsmerkmal im
Wettbewerb um künftige Studieninteressierte.
2. Der Abwanderung von akademischem Potenzial aus
dem Freistaat Thüringen wird entgegengewirkt, indem
verstärkt auch Beschäftigungschancen in regionalen
und kleineren Unternehmen für die Absolventen transparent gemacht werden.
Bild 1: Erstmalige Aktivierung der Internetpräsenz der
Absolventenbörse STAFFfitter durch die Rektorin, Prof.
Dr. Gabriele Beibst, dem Projektleiter, Prof. Dr. Klaus
Watzka, und dem Inhaber von i.b.s., Thomas Mahlau
(von links)
Bewerbersicht:
1. In die Maskenstruktur des STAFFfitter sind ausführliche schriftliche Hinweise integriert, die das Ziel
haben, die Absolventen bei der Anfertigung ihres Bewerberprofils zu unterstützen und die Reflektionstiefe
über die eigenen Kompetenzen zu steigern. Im Ergebnis entstehen aussagekräftigere und damit chancenreichere Bewerbungen. Es werden also Elemente von
Bewerbung und Bewerbungstraining miteinander verzahnt.
2. Die unter der Unternehmenssicht bereits angesprochenen Zusatzfunktionalitäten differenzieren die eige- Bild 2: STAFFfitter-Plakat als Teil der FH-internen
ne Bewerbung in qualitativer Hinsicht von Bewerbun- Kommunikationsstrategie
gen anderer Hochschulabsolventen und steigern so die
Arbeitsmarktchancen.
3. Die flächendeckende und aktive Kommunikation
des STAFFfitter an eine große Zahl von Unternehmen
verschafft den Absolventen eine Präsenz am Arbeitsmarkt, die aus Zeit- und Kostengründen über eigene
Initiativbewerbungen nicht realisierbar wäre.
4. Neben der flächendeckenden, eher bundesweit
und anonym ausgerichteten Kommunikation der Ab-
22
Aufbau und Steuerung von Mehrkoordinatenantrieben
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. P. Dittrich
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) D. Radeck
Dipl.-Ing. (FH) S. Fröhlich (Diplomand)
Januar 2004 bis Dezember 2007; gefördert
durch die Stiftung Industrieforschung
www.fh-jena.de/~dittrich/
Multi-Coordinate Drives
The used planar induction motors move in three degrees of freedom (Cartesian coordinates x, y and
orientation). They can work with fixed secondary
as well with fixed primary parts. The control unit
includes the generation of the desired path, the cascaded control loops, the transformations and the
power electronic.
Motivation
Die untersuchten Mehrkoordinatenantriebe arbeiten
mit Planarmotoren, die als in sich geschlossene Einheit ohne mechanische Übertragungsglieder Bewegungen in den drei Koordinaten der Ebene x, y (Translation) und  (Orientierung) erzeugen. Damit wird es
möglich, die mechanische Struktur von Mehrkoordinatenantrieben wesentlich zu vereinfachen.
Die Auslegung erfolgt so, dass einmal die passiven Sekundärteile und zum anderen die aktiven Primärteile
bewegt werden.
Bild 1: Planarmotor mit fixierten Induktoren
Messung der Orientierung - Variante 2: Zwei Kontrastsensoren zählen die Striche am Umfang des Sekundärteils. Der Drehwinkel ist dabei unbegrenzt.
Zum bewegten Sekundärteil sind keinerlei Zuleitungen
notwendig.
Planarmotoren mit bewegten Induktoren
Der Motorkopf des dritten Prototyps von 2006 in Bild
2 hat einen Durchmesser von 210 mm, eine Masse
von 2,3 kg und erreicht mit zwei parallel arbeitenden
Induktoren Vorschubkräfte von 70 N. Zwei optische
2D-Navigationssensoren (Maus-Sensoren) bestimmen
die Position. Der Bewegungsbereich wird nur durch die
Zuleitungen und die Ausdehnung des Sekundärteils
begrenzt.
Aufbau der Antriebe
Die Planarmotoren enthalten vier einseitige und separat steuerbare Induktionsmotoren sowie vier Luftlager.
Die Primärteile der Induktionsmotoren (Induktoren) besitzen zwei Phasen und jeweils ein Polpaar. Dieser einfache Aufbau ermöglicht kleine Baugrößen.
Die Sekundärteile bestehen aus unstrukturiertem Stahl
mit einer Kupferauflage. Sie benötigen keine elektrischen Zuleitungen.
Bild 2: Planarmotor mit bewegten Induktoren
Planarmotoren mit fixierten Induktoren
In Bild 1 ist der Versuchsaufbau dargestellt. Das kreisförmige Sekundärteil wird durch die Luftlager beweglich über den Induktoren gehalten. Die x,y-Position
wird durch zwei Laser-Triangulationssensoren in einem Bereich von jeweils 30 mm bestimmt.
Messung der Orientierung - Variante 1: Ein dritter Laser-Triangulationssensor misst in Verbindung mit einem Hebel mit hoher Auflösung in einem begrenzten
Bereich.
Steuerung
Die Steuerung enthält die Generierung der Sollwerte
im feststehenden Koordinatensystem, die Regelung in
Kaskadenstruktur, die notwendigen Koordinatentransformationen und die Leistungsendstufen.
Untersuchungsstand
Die Funktion wurde für beide Ausführungen nachgewiesen. Die Systeme werden weiter optimiert.
FB Elektrotechnik und Informationstechnik
23
Dynamische Audiosignalbearbeitung mit dem digital programmierbaren
Verstärkerschaltkreis PGA2310
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. habil. H. Kahnt
Mitarbeiter:
Th. Fischer (Diplomand)
J. Lohfing (Diplomand)
F. Krüger (Diplomand)
tronischen Beschallungsanlagen und ein Kompressor/
Noise Gate für Audiosignale entwickelt. In beiden Geräten wird ein PGA 2310 von einem Mikrocontroller
der MSP 430 Familie gesteuert. Daraus ergibt sich ein
sehr ähnlicher modularer Aufbau, wie er in dem Blockschaltbild (Bild 3) ersichtlich ist.
Laufzeit:
Januar 2006 bis Dezember 2006
The digitally-controlled analog volume controller
PGA 2310 has been successfully applied to dynamic audio signal processing. Cost effective software
solutions for controlling the signal dynamics are realized using an MSP 430 microcontroller. Two applications, a Sound Pressure Limiter and a Compressor/Noise Gate, demonstrate good performance for
dynamic audio signal processing.
Mit Hilfe eines PGA2310 (Texas Instruments) lässt
sich eine Bedämpfung bzw. Verstärkung von analogen Audiosignalen im Bereich von -95,5 bis +31,5
dB in Schritten zu 0,5 dB über ein serielles digitales
Interface einstellen. Mit seinen technischen Daten,
wie einem Dynamikbereich von 120 dB, THD + SNR
<0,0004 bei 1 kHz, einer Signalamplitude bis 12 V,
ist dieser Schaltkreis üblichen spannungsgesteuerten
Verstärkern (VCA) deutlich überlegen. Als weiterer
Vorteil kommt hinzu, dass ein einmal gesetzter Verstärkungswert ohne Modulation durch Rauschanteile
erhalten bleibt, bis ein neuer Wert gesetzt wird.
Dieser Schaltkreis ist vom Hersteller nicht für dynamische Signalbearbeitung vorgesehen, obwohl die
Übertragung eines neuen Verstärkungswertes mit einer Folgefrequenz von bis zu 75 kHz problemlos ist.
Hintergrund ist die Tatsache, dass ein neuer Verstärkungswert erst übernommen wird, wenn das Audiosignal zwei Nulldurchgänge passiert hat. Ein Deaktivieren dieses Mechanismus führt zu Schaltgeräuschen
und sollte daher nicht benutzt werden.
Aus diesem Grund scheidet eine Anwendung als Modulator oder Limiter/Kompressor mit einer sehr kurzen
Ansprechzeit aus, wie sie z. B. für die Bearbeitung von
perkussiven Sounds mit dem Ziel der Klangformung
erforderlich ist. Aber für Summenkompressoren oder
für Effektivwert gesteuerte Pegelbegrenzer erschien
ein Einsatz prinzipiell vorteilhaft und möglich.
Bild 1: Kompressor/Noise Gate mit PGA 2310 zur Dynamikbearbeitung
Bild 2: Schallpegellimiter mit PGA 2310 als aktivem
Stellglied
Im Falle des Schallpegellimiters wird das Gerät in den
Signalweg zwischen Mischpult und Endstufen eingeschleift und erhält seine Steuergröße über ein Messmikrofon im Saal. Das Mikrofonsignal wird über ein Wichtungsfilter in seinen Effektivwert gewandelt, der vom
Mikrocontroller mit einem vorgegebenen Maximalwert
verglichen wird. Im Falle einer Überschreitung wird
über den PGA das Signal entsprechend gedämpft.
Beim Kompressor/Noise Gate wird das Audiosignal
am Eingang mit einem Schwellwert verglichen und bei
dessen Überschreitung geringer verstärkt und somit
ein Kompressionseffekt erzeugt. Beim Unterschreiten
eines Minimalwertes wird das Ausgangssignal stark
Als Beispiel für derartige Anwendungen wurden ein bedämpft, was der Funktion eines Noise Gates entSchallpegelbegrenzer für Veranstaltungen mit elek- spricht.
24
Die für das dynamische Verhalten charakteristischen
zeitlichen Verläufe der Verstärkung des PGA 2310
werden vom Prozessor aus den Einstellwerten der Eingabeelemente für die entsprechenden Parameter berechnet.
Damit ist eine universell einsetzbare Struktur realisiert
worden, die sich leicht auf andere Anwendungen anpassen lässt. Eine Ergänzung um ein Display erweitert
das System, z. B. in einem Pegelmesser für Schallsignale und entsprechende elektrische Audiosignale.
Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass der digital
programmierbare Verstärker PGA 2310 in Kombination mit einem Mikrocontroller der MSP 430 Familie
für viele Anwendungen der Dynamiksteuerung von
Audiosignalen eine einfache und kostengünstige Lösung ermöglicht. Es lassen sich die Vorteile der digitalen Steuerung nutzen, ohne das Audiosignal selbst
zu digitalisieren. Insbesondere ist die Steuerung des
Dynamikverhaltens durch die Software von Vorteil, da
sich diese leicht an unterschiedliche Anwendungen
Bild 3: Dynamikbearbeitung von Audiosignalen, vereinanpassen lässt.
fachtes Blockschaltbild
Beide Geräte wurden als Prototypen aufgebaut und
befinden sich im Praxistest im Tonstudio bzw. bei der
Beschallung von Veranstaltungen. Die daraus gewonnen Erkenntnisse werden bereits in Nachfolgeprojekten umgesetzt.
25
Entwicklung und Anwendung evolutionärer Suchstrategien zur Optimierung
automatisierungstechnischer Systeme
EA für die Struktur- und Parameteroptimierung komplexer
Systeme unter Gegebenheiten, welche die Einsetzbarkeit
spezieller effizienter Verfahren nicht gewährleisten.
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. K.-D. Morgeneier
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) U. Fohry
Forschungspartner:
Technische Universität Ilmenau
Fakultät für Informatik und Automatisierung
Fachgebiet Systemanalyse
Oktober 2005 bis September 2008;
U. Fohry
Development and application of evolutionary computation for optimization of systems used in automation
Evolutionary computation is used for optimization of
fuzzy systems and neural networks. Improvement of
convergence is reached by implementation of deterministical methods.
Einführung
Leistungsfähige Rechentechnik ermöglicht zunehmend
den praktischen Einsatz von Algorithmen, die teilweise
sehr rechenintensiv sind, sich aber durch eine allgemeine Anwendbarkeit auszeichnen. In dieser Arbeit werden
Methoden der Computational Intelligence (CI) als Entwurfwerkzeuge für automatisierungstechnische Aufgaben betrachtet, weiterentwickelt und angewendet. Bild 1 zeigt
die Hauptkomponenten der CI, die in ihrem Zusammenwirken neue methodische Ansätze entstehen lassen. Recherchen zeigen, dass gerade in Verbindung mit evolutionären
Algorithmen (EA) noch Bedarf für anwendungsorientierte
Forschung besteht. Diese Arbeit soll im Gesamtziel einen
Beitrag zur Erhöhung der praktischen Anwendbarkeit dieser hybriden evolutionären Methoden leisten.
Anwendung evolutionärer Algorithmen in Fuzzy-Systemen und künstlichen neuronalen Netzen
Gestützt auf die in früheren Projekten gesammelten
Erfahrungen konzentriert sich diese Arbeit auf die Einbindung evolutionärer Suchverfahren in Fuzzy-Systeme und künstliche neuronale Netze (KNN). Vorarbeiten
beziehen sich dabei auf die Anpassung der Zugehörigkeitsfunktionen von Fuzzy-Systemen und der Struktur
vorwärts gerichteter KNN. In Fortsetzung dessen beschäftigen sich im Berichtszeitraum getätigte Arbeiten
mit Methoden der evolutionären Regelbasissuche sowie
der Evolution künstlicher neuronaler Netze beliebiger Topologie. Existierende Ansätze dazu sind beispielsweise in
den Beiträgen [1,2] zu finden. Die Bereitstellung der Algorithmen erfolgt mit Hilfe der CAE-Software MATLAB®. Die
Erprobung geschieht im ersten Schritt anhand simulierter
Testprobleme. Zur Realisierung eines laborpraktischen
Beispiels im zweiten Schritt dient der mobile Kleinstroboter KHEPERA®. Dieser stellt dabei einen autonomen
Agenten dar, welcher aufgrund seines evolutionär veränderbaren Kontrollsystems durch Interaktion in seiner
Umgebung ein bestimmtes Verhalten erlernt. Der Erfolg
bzw. Misserfolg dieser Interaktionen wird durch das Kritikermodul mit Hilfe einer aufgabenspezifischen Gütefunktion quantifiziert. Bild 2 zeigt das Prinzip.
Bild 2: Prinzip der evolutionsbasierten Lernens am Beispiel des mobilen Roboters
Eine typische Benchmarkaufgabe der Verhaltensevolution
mobiler Roboter stellt die Umgebungsexploration unter
Vermeidung von Kollisionen dar. Die Umgebung ist dabei
Bild 1: Hauptkomponenten der CI
ein dem lernenden System unbekannter Hindernisparkur.
EA bezeichnen eine Zusammenfassung diverser Verfahren, Das Lernziel des Roboters, in N Zeitschritten soweit wie
deren Funktionsweise an das Evolutionsprinzip der Natur möglich geradeaus zu fahren ohne dabei mit Hindernissen
angelehnt ist. Sie sind geeignet zum Lösen restringierter zu kollidieren, kann beispielsweise durch die Gütefunktion
Optimierungsprobleme, wobei die Zielfunktion mathemaN
tisch nicht gegeben sein und keinen speziellen Anforde(vL ( k ) + vR ( k ))− vL ( k ) − vR ( k )
Q=
k =0
rungen genügen muss. Dies erlaubt die Anwendung von
∑(
26
)
implementiert werden. Dabei stellen vL(k), vR(k) die aktu- Dabei dienen die während des Suchprozesses getätigellen Geschwindigkeiten des linken und rechten Fahrmo- ten Güteermittlungen als Trainingsdaten in überwachten
tors dar. Im Fall einer Kollision wird die Summation abge- Lernprozessen.
brochen. Bei der Erprobung dieser Lernaufgabe werden
nach einer evolutionären Regelbasissuche bereits mit 8
Regeln zu je 9 Konklusionsmöglichkeiten akzeptable Ergebnisse erzielt. Die gleiche Lernaufgabe kann mit einem
rekurrenten Vier-Neuronen-Netz gelöst werden.
Die Evolution von Fuzzy-Systemen ist vor allem dadurch
motiviert, dass aufgrund der Transparenz dieser Systeme
eine Implementierung von A-priori-Wissen in Form von
Initiallösungen sowie eine Interpretation des Lernergebnisses ermöglicht wird. Nachteilig ist die relativ große Anzahl zu optimierender Parameter, welche exponentiell von
der Anzahl der Systemeingänge abhängt. Dem Vorteil der
wenigen Parameter steht bei kleinen rekurrenten KNN der
Nachteil der schweren Analysier- und Konstruierbarkeit
gegenüber.
Konvergenzverbessernde Maßnahmen
Die evolutionsbasierte Optimierung automatisierungstechnischer Systeme erfordert zur Ermittlung der Güte
einer vom EA vorgeschlagenen Lösung den Test des zu
optimierenden Systems in einer simulierten oder realen
Umgebung. Aufgrund dieser relativ aufwendigen Güteermittlung wird für diese Aufgaben die praktische Einsetzbarkeit evolutionärer Algorithmen maßgebend von der
benötigten Anzahl der Güteermittlungen bestimmt. EA
weisen als parallel organisierte globale Suchverfahren eine
hohe Robustheit und Effizienz beim Auffinden optimaler
Bereiche im mathematisch unbestimmten Suchraum auf.
Die genaue Ortung der Optima erfordert jedoch im Vergleich zu lokalen Such- und Optimierungsstrategien eine
deutlich höhere Anzahl an Güteermittlungen. Bild 3 verdeutlicht diesen Sachverhalt am konvexen Einzugsbereich
eines lokalen Minimums der Gütelandschaft. In diesem
Beispiel werden für das Auffinden des Minimums mit einer bestimmten Genauigkeit bei einer Evolutionsstrategie
110, bei dem heuristischen Suchverfahren Hooke-Jeeves
40 und beim Gradientenverfahren 12 Funktionswertberechnungen benötigt.
Ein vielversprechender Ansatz, diesen Konvergenzproblemen entgegenzuwirken, ist die Einbindung lokaler deterministischer Verfahren in den Evolutionslauf. Um die
Anwendbarkeit des resultierenden Verfahrens nicht einzuschränken, kommen dabei direkt auf die Zielfunktionswerte operierende Suchverfahren in Betracht. Wichtige
Verfahren aus dieser Kategorie werden aufbereitet und in
einer MATLAB®-Toolbox bereitgestellt. Aus eigenen Versuchen und existierenden Arbeiten, z. B. [3], erweisen
sich besonders das Rosenbrock- und das Hooke-JeevesVerfahren für die Implementierung in EA brauchbar. Bisherige Ergebnisse zeigen signifikante Effektivitätssteigerungen der evolutionären Suche.
Ein weiterer in dieser Arbeit verfolgter Ansatz, um insbesondere bei Anwendungen mit zeitintensiven Güteermittlungen Effektivitätssteigerungen zu erzielen, ist die
Nutzung von Suchlandschaftsmodellen im Evolutionslauf.
Bild 3: Güteermittlungen im Bereich eines lokalen
Minimums
Zur Approximation erweisen sich vorwärts gerichtete KNN, speziell dreischichtige Multilayer-Perceptrons,
als geeignet. Die so gebildeten Suchlandschaftsmodelle stellen zweimal stetig differenzierbare Schätzfunktionen Q̂(x ) dar, so dass in den modellbasierten Optimierungsschritten die Anwendung schnell konvergierender
Verfahren, welche ∇Q̂(x ) und ∇ 2 Q̂(x ) explizit nutzen, ermöglicht wird.
Fazit und Ausblick
In Fortsetzung bisheriger Arbeiten werden EA zur Optimierung von Fuzzy-Systemen und KNN untersucht.
Kennzeichnend für diese Anwendungen ist eine relativ
zeitintensive Güteermittlung, so dass sich inhärente Konvergenzprobleme der EA besonders nachteilig auswirken.
Bisherige Erkenntnisse zeigen, dass die Einbeziehung lokaler Suchverfahren, Suchlandschaftsapproximationen
und gradientenbasierter Optimierung zu signifikanten
Konvergenzverbesserungen führen.
Der Schwerpunkt der weiteren Arbeit liegt in der Weiterentwicklung der verbesserten Methoden mit dem Ziel,
diese in einem Drittmittelprojekt einzusetzen.
Literatur:
[1] Hoffmann F., Schauten D.:
Strukturelle Evolution von Fuzzy-Reglern am Beispiel des inversen Rotationspendels, Proceedings 15. Workshop Computational Intelligence, Dortmund 2005
[2] Pasemann, Hülse, Zahedi:
Evolved Neurodynamics for Robot Control, European Symposium on Artificial Neural Networks 2003
[3] Jacob, W.:
Auf dem Weg zum industrietauglichen evolutionären Algorithmus, Proceedings 15. Workshop Computational Intelligence, Dortmund 2005
27
Komplexe Ansteuerung und Regelung von Piezoaktorsystemen
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. K.-D. Morgeneier
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) M. Fischer
Dipl.-Ing. (FH) A. Große
Forschungspartner:
piezosystem Jena GmbH
Oktober 2006 bis März 2008, gefördert
mit Mitteln des BMWi im Rahmen des
PROgramms „Förderung der Erhöhung der
INNOvationskompetenz mittelständischer
Unternehmen“ (PRO INNO II)
Innovative control of piezo actuator systems
In the field of precise positioning the development of
innovative control concepts for piezo actuators are a
field of actual research. In this project the control of
piezo actuators is improved by optimizing with global
optimization strategies. Furthermore approaches of
advanced control strategies based on modelling will
be applied in the future.
Einführung und Problemstellung
Die Entwicklung innovativer Ansteuerungs- und Regelungskonzepte für Piezoaktoren (Bild 1) gewinnt immer
mehr an Bedeutung. Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit dieser Thematik, wobei die speziellen Anforderungen der Aktorausführungen der piezosystem
Jena GmbH berücksichtigt werden.
Die Regelung der Aktoren der Piezosystem Jena GmbH
erfolgt derzeit über eine PID- Regelung, welche analog
oder digital ausgeführt werden kann. Der Regler wird
dabei nach bekannten Einstellregeln (Handverfahren)
und Erfahrungswerten bzw. heuristisch eingestellt. Daher ergeben sich folgende offensichtliche Probleme:
unzureichend Regelgüte
Anregung von Resonanzen
• hoher Einstellaufwand der Regelung
• nur für einen Lastfall relativ gut eingestellte Regelung (aufgrund lastabhängiger Dynamik)
•
•
Zielsetzung
Die Zielsetzung des Projektes ist folgendes:
1. Robustes, automatisches simultanes Einstellen des
PID- Reglers und spezifischer Filter,
2. Entwicklung und Untersuchung alternativer Regelstrategien zur Berücksichtigung von:
• statischen und dynamischen Nichtlinearitäten,
• Hysterese- und Drifterscheinungen,
• Laständerungen,
• Resonanzen und Verkopplungen bei Mehrachssystemen.
Lösungsansatz
Im Rahmen des ersten Projektteiles erfolgt derzeit die
Optimierung des PID-Reglers in Verbindung mit diversen anderen Filterparametern (Tiefpass, Notch-filter
und Slew-Rate) über einen globalen Optimierungsalgorithmus (z.B. Evolutionsstrategie).
Aufgrund der Nichtlinearitäten erfolgt die Optimierung
anhand einer Sollwerttrajektorie, welche aus amplitudenmodulierten Sprüngen und Rampen unterschiedlichen Anstiegs besteht. Das System soll dieser Trajektorie optimal folgen (Tracking). Entscheidend für die
Optimierung ist die Formulierung des gewünschten
Verhaltens in einer Gütefunktion. Im gegebenen Fall
wird unter anderem das Verlassen eines Bereiches um
den Sollwert durch die Regelgröße bewertet (Bild 2).
Bild 1: Piezoaktorsystem (oben: Aktor; unten: dig.
Piezocontroller), Quelle: http://www.piezojena.de
Bild 2: Sollwerttrajektorie (blau) mit Toleranzband (rot)
28
Weiterhin muss sichergestellt werden, dass das System nicht im Bereich von Resonanzen angeregt wird,
um es nicht zu zerstören. Dazu werden entsprechende
Grenzen eingerichtet, bei deren Verletzung der jeweilige
Optimierungslauf abgebrochen wird. Für die vorstehenden Aufgaben wurden universelle Tools in MATLAB®
erstellt. Der derzeitige Stand der Arbeiten belegt die
Tauglichkeit der Optimierung. Vorteile sind vor allem
in der zeitsparenden parameteroptimalen Einstellung
komplexer Strukturen (Regler+Filter) zu sehen.
Im Bild 3 sind beispielhaft Optimierungsläufe des Piezoaktorsystems dargestellt. Der Verlauf im oberen Diagramm entstand durch eine ungünstige Einstellung der
entsprechenden Parameter, während im unteren Diagramm ein optimierter Verlauf zu sehen ist.
Ausblick
Weiterführend soll im zweiten Teil der Projektbearbeitung die Regelgüte über andere Regelungsstrategien,
welche auf Basis eines zu erstellenden Aktormodells
arbeiten, verbessert werden. Hierzu ist es nach derzeitigem Erkenntnisstand nötig, die Hysterese des
Aktors zu modellieren. Diese Aufgabenstellung ist
momentan Gegenstand aktiver Forschung. Erste Recherchen und Untersuchungen sind vielversprechend.
Mit Hilfe eines kombinierten Modells der Hysterese
und der Dynamik können dann modellbasierte Strategien erprobt werden, die inhärent eine wesentlich
bessere Modellgüte erwarten lassen. Eine große Herausforderung ist die für die praktische Anwendung
notwendige Kombination verbesserter Regelstrategien mit robusten Eigenschaften.
Bild 3: Ausschnitt der Sollwerttrajektorie während der
Optimierung mit Istverlauf (grün) und Fehlerbewertung
(schwarz)
29
Konzeption und Entwicklung eines umfassenden Steuer- und Regelsystems zur Realisierung
von multifunktionellen homogenen Mehrkomponentenenergieverwendungssystemen
Teilprojekt: Konzeption und Entwicklung intelligenter lernfähiger Softwareregler mittels
maschineller Intelligenz
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. J. Müller
Mitarbeiter:
Dipl.-Wiss. Th. Hilbert
Dipl.-Ing.(FH) Th. Forner
Forschungspartner:
DESOTRON Design Software Elektronik
GmbH, Sömmerda
Kirchhoff Datensysteme Services GmbH &
Co.KG, Erfurt
gefördert mit Mitteln des BMWi im Rahmen
des PROgramms „Förderung der Erhöhung
der INNOvationskompetenz mittelständischer Unternehmen“ (PRO INNO II)
v.l.: Th. Hilbert, J. Müller, Th. Forner
The topic of this project is the design and development of a comprehensive control system to realise
a multi-functional homogeneous multicomponentenergy-efficiency-system for modern and comfortable detached houses using computational intelligence.
Bei der Konzeption und Entwicklung eines übergeordneten Regelungs- und Steuerungssystems soll geklärt
werden, wie einzelne Teilsysteme im Gebäude so als
Gesamtheit behandelt werden können, dass eine effektive Energieerzeugung, -nutzung und -einsparung
erreicht werden kann.
Um Synergieeffekte nutzen und antagonistische Wirkungen ausschließen zu können, ist eine Verknüpfung
der Teilsysteme analog des vorhergehenden LISTIG1-Projektes nötig. Das
universelle parametrierbare Regelungs- und Steuerungssystem muss
dazu den gleichzeitigen Anschluss
mehrerer Energieerzeugungs- und
-verwendungsgeräte
ermöglichen
und diese Geräte intelligent und automatisch aufeinander abstimmen.
Für den Nutzer steht dabei einfachste Bedienung (z.B.
mittels Fernsehgerät oder PDA) bei effizientester Energieverwendung im Vordergrund!
Ein intelligenter und lernfähiger Regler (Einsatz von
z. B. Neuronalen Netzen und adaptive Fuzzysysteme /
Neurofuzzy) realisiert über XML-Schnittstellen im Gebäudebussystem die Koordinierung von Solarenergie,
Wärmepumpen, Wärmetauschern, Brennstoffzellen,
Blockheizkraftwerken mit Heizungssystemen, Lüftungsgeräten, Klimaanlagen usw. Dabei wird untersucht, welche Effekte durch welche Zusatzinformationen aus den benachbarten Teilsystemen erreichbar
sind. Hierzu werden einzelne ausgewählte gebäudetechnische Anlagentypen in allgemeingültige Teilmodelle überführt. Aus ihnen wird ein Gesamtmodell
abgeleitet, aus dem diejenigen Parameter analysiert
werden, deren Sollwertvorgaben von variablen Einsatz-
Bild 1: Blockschaltbild, Steuer- und Regelkreise mit Beeinflussung durch maschinelle Intelligenz
30
bedingungen abhängig sind. Da Parameter mit komplexen Abhängigkeiten (Störgrößen) nur sehr schwer mit
optimalen Sollwertvorgaben zu versehen sind, sollen
diese durch ein wissensbasiertes System automatisch
generiert werden. Mit diesen Parametern wird vorab
geprüft, welche Methode wissensbasierter Systeme
am zweckmäßigsten ist, um optimale Ergebnisse zu
liefern. Die gewählte Methode wird anschließend in die
entsprechende maschinelle Intelligenz involviert und in
Form einer Führungsregelung / -steuerung (übergeordnetes Regelungs- und Steuerungssystem , siehe Bild 1)
praktisch umgesetzt.
Die Entwicklung des übergeordneten Regelungs- und
Steuerungssystems und die Tests der maschinellen Intelligenz werden an einem Simulationssystem durchgeführt. Das dazu benötigte Gesamtmodell eines Gebäudes wird in einer Aggregationshierarchie aus den
einzelnen Teilmodellen aufgebaut. Hierfür wird das
vom Solar Institut Jülich für den Bereich Heizungsund Klimatechnik in der Simulationsumgebung Simulink® unter Matlab® entwickelte und validierte Carnot
Blockset adaptiert. Zweck der Adaption ist die Erstellung eines Gebäudemodells, dessen thermische und
energetische Verhaltensweisen einem realfiktiven Ge-
bäude entsprechen. Bild 2 zeigt solch ein Gebäudemodell. Die Simulationen umfassen mindestens einen
jahreszeitlichen Zyklus, der durch die Klimadaten der
klimatologischen Messstation der Fachhochschule
Jena bestimmt wird. Verwendet werden Wetterdaten
aus den Jahren 2004 bis 2005. Diese Daten dienen
u.a. der Berechnung des solaren Energiegewinns, der
witterungsbedingten Einflüsse auf das Gebäude oder
der Temperatur am Ausgang der Solarkollektoren.
Bauliche und interne Parameter des Simulationsgebäudes, wie Anzahl und Geometrie der Räume, der Wände und der Fenster, interne Wärmequellen, Regel- und
Steuerungssysteme etc., sind für die beabsichtigte
Entwicklung und die Testreihen beliebig veränderbar.
Am Gebäudemodell werden außerdem die Messungen
zur Analyse der Parameterkorrelationen durchgeführt.
Infolge der gewonnenen Messergebnisse können die
durch die maschinelle Intelligenz getätigten Optimierungen beurteilt werden. Ausschlaggebend für die Beurteilung sind hauptsächlich der benötigte Energiebedarf der Heizungsanlage, die genutzte Solarenergie im
Vergleich zum maximal möglichen Solarenergiegewinn
sowie die Konstanz der Raumtemperaturen (Regelabweichung).
1
LAN-integriertes Steuerungssystem für intelligente Gebäudeautomatisierung (siehe Forschungsbericht 2004)
Bild 2: Gebäudemodell in Simulink®
31
Messung der Umfangstemperatur zylindrischer Körper
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. habil. O. R. Hofmann
Mitarbeiter:
A. Juckenburg, Fachbereich Maschinenbau, FH Jena
Forschungspartner:
JSJ Jodeit GmbH Jena
Glaswerk Brandt-Erbisdorf
Different infrared mirrors and their arrangement have
been designed and tested to measure the peripheral temperatures in only one picture of an infrared
camera.
1. Das Problem
In der urformenden Industrie und anderen Industriezweigen werden zylinderförmige Körper als Rohlinge
oder Endprodukte hergestellt. Das betrifft stabförmige
Körper mit rundem, ovalem und mehreckigem Querschnitt mit im Vergleich zum Umfang kleiner (scheibenförmig), gleicher (bolzenförmig) und großer Mantellänge, weiterhin Rohre, Rohrstücke, becherförmige
Gegenstände, Flaschen, Tiegel, Ringe etc.
Strahlungsthermometer oder Infrarotkamera entweder
punktuell oder rasternd und aus verschiedenen Richtungen. Die Zielstellung der von uns verfolgten Bearbeitung war es, mit Hilfe einer IR-Wärmebildkamera
mit nur einer IR-Aufnahme den gesamten Umfang oder
zumindest ein Großteil des äußeren und ggf. inneren
Umfangs des Produkts abzubilden und somit die Umfangstemperaturverteilung zu messen.
3. Spezielle IR-Spiegel
Die Lösung der Aufgabe beinhaltet eine Anordnung
von IR-Spiegeln, die die von den Mantelflächen eines
Körpers ausgehende Wärmestrahlung in radialer Richtung aufnimmt und in axiale Richtung reflektiert. In
dieser axialen Richtung befindet sich entweder das
Messinstrument (IR-Kamera) oder ein Umlenkspiegel,
der die IR-Strahlung unverfälscht zum Messinstrument
leiten.
Für den Fall, dass das Objekt kein schwarzer Körper
ist, sind die reflektierenden Winkel der Spiegel speziell zu bemessen und es werden Referenzflächen und
Abschirmungen verwendet. Zur Messung unendlicher
Rohre und Stränge kann die Spiegelanordnung aus
mehreren Teilen bestehen.
4. Labor- und Praxiserprobung
Im Labor wurden die Einflussgrößen auf die Bildung
des Messsignals untersucht. Hierzu zählten die Geometrie und das Reflexionsvermögen der Spiegel, die
IR-Umgebungseinflüsse und Fragen der Positionierung des Objektes. In der Glasindustrie bestehen die
schwierigsten Bedingungen zur Erprobung der Messvorrichtung, andererseits wären am Rohrzug und am
Strang bzw. Tropfen der Hohlglasformgebung wichtige
Effekte messbar. Als erste Tests wurden im Bereich
150 – 680 °C Messungen der Glasrohr-UmfangstempeBild 1: IR-Spiegel zur Messung der Umfangstemperatur- ratur am Danner-Rohrzug unter Produktionsbedingunverteilung
gen durchgeführt und die Wirkung einer elektrischen
Formenheizung auf die T-Homogenität ausgemessen.
Unter Umfangstemperatur ist zu verstehen die Oberflächentemperaturverteilung auf der äußeren Umhüllungsfläche und (wenn vorhanden) auf der inneren
Mantelfläche dieser Körper.
Vielfach ist die Kenntnis dieser Temperaturen wegen
der Produktionstechnik, der Technologie, der Prozesssteuerung oder der Produktqualität der Stahl- oder
Plast-Erzeugnisse von Bedeutung. Die Herstellung von
Glasrohren und Glasflaschen wird wegen der starken Abhängigkeit der Viskosität η(T) unmittelbar von
der Umfangstemperatur beeinflusst. Deren örtliche
Schwankung erzeugt signifikante Wanddickendifferenzen.
2. Aufgabenstellung
Bild 2: IR-Kamera, Hohlspiegel und Umlenkspiegel im
Üblicherweise erfolgt die T-Messung mit Pyrometer, Industrieeinsatz am Glas-Rohrzug (Danner-Verfahren)
32
FB Grundlagenwissenschaften
Eine Erklärung des numerischen Wertes der Feinstrukturkonstante
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. P. Wilde
Dr. rer. nat. E. Schönfeld
Laufzeit:
April 2006 - fortlaufend
An Explanation of the Numerical Value of the
Fine-Structure Constant
Based on a novel model of the macroscopically resting electron, electrodynamics and quantum mechanics, a theoretical relation for the fine-structure constant α has been derived. It was found
. The numerical
value of the reciprocal of the fine-structure constant α is
obtained to be 137.03599965131050(75). This value deviates
from the QED value, the best available at present, by 0.6· ,
i.e. the agreement is perfect. The ratio of the rest mass
of the electron and its quantum mechanical part, m0 / mm ,
was calculated to be 1.0052632738057623(18) using a nonrelativistic Hamiltonian function. According to the present
result α is a real constant in time and space. Relativistic
quantum electrodynamics of a point particle in the fourdimensional space and non-relativistic wave electrodynamics for a macroscopically resting electron with an internal
energy flux in the ordinary (3+1)-dimensional space time
were found to complete each other in the sense of waveparticle dualism.
Die so genannte Feinstrukturkonstante
wurde 1916
von Sommerfeld eingeführt. Sie ist eine dimensionslose Konstante und spielt in weiten Bereichen der Physik eine große
Rolle, z. B. in der Elektrodynamik, der Spektrometrie oder der
Elementarteilchen-Physik. Pauli nannte 1948 die physikalische Erklärung der Feinstrukturkonstante eine der wichtigsten Aufgaben der modernen Atomphysik. Es gibt eine Reihe
von Arbeiten, die den numerischen Wert der Feinstrukturkonstante näherungsweise bestimmen. Aber es gibt bis heute
keine allgemein akzeptierte Erklärung dieser enigmatischen
und faszinierenden Konstante.
Die Feinstrukturkonstante spielt unter den Fundamentalkonstanten der Physik eine führende Rolle und ihr numerischer
Wert wurde in der Vergangenheit mit verschiedenen, voneinander unabhängigen Methoden mit sehr guten Ergebnissen
gemessen. Ein Wert mit einer bemerkenswert geringen Unschärfe konnte durch Vergleiche des anomalen magnetischen
Moments mit den mit Hilfe der Quanten-Elektrodynamik berechneten Werten 2001 durch Kinoshita erhalten werden. Ein
von der Quanten-Elektrodynamik unabhängiger theoretischer
Zusammenhang für die Feinstrukturkonstante könnte einen
wertvollen Einblick in die Struktur der Materie liefern und ist
somit äußerst wünschenswert.
Ausgehend von einem neuen Modell für ein makroskopisch ruhendes Elektron wird die innere Dynamik des Elektrons durch
zwei miteinander untrennbare Prozesse charakterisiert. Diese
sind erstens die 1930 von Schrödinger eingeführte Zitterbewegung, die eine innere, mit Lichtgeschwindigkeit ausgeführte Bewegung beschreibt. Die Zitterbewegung erzeugt die
Ladung, den Spin sowie das magnetische Moment des Elektrons. Der zweite Prozess ist die 1951 von Brandmüller eingeführte Hyperzitterbewegung, mit der er das anomale magnetische Moment des Elektrons zu beschreiben versuchte.
Diese Bewegung ist diejenige, die durch das vom sich bewegenden Elektron erzeugte elektrische Feld verursacht wird.
Die gesamte Eigenenergie des Elektrons setzt sich innerhalb
der Feldtheorie zusammen aus drei beitragenden Komponenten, nämlich der Energie des Materiefeldes, die die Wechselwirkung mit dem elektromagnetischen Feld beinhaltet, der
Energie des elektromagnetischen Feldes des Elektrons im gesamten Raum sowie der potentiellen Energie des Elektrons in
seinem eigenen elektromagnetischem Feld.
Die Feldgleichungen für das Elektron, das als quantenmechanisches Mikrosystem im (3+1)-dimensionalen MinkowskiRaum betrachtet wird, werden aus der Maxwell-Theorie hergeleitet. Die Gleichungen für die Eigenenergie des Elektrons
werden hergeleitet aus dem Beitrag, den das elektrische Feld
auf das makroskopisch ruhende Teilchen beiträgt, sowie aus
dem Beitrag der Selbstinteraktion der Ladung mit dem von ihr
erzeugten elektrischen Feld.
Das magnetische Moment des Elektrons setzt sich zusammen aus dem Anteil, den das sich mit Lichtgeschwindigkeit
bewegende Elektron verursacht, aus einem weiteren Anteil,
der durch die diamagnetische Suszeptibilität gemäß der Lamor-Präzession verursacht wird sowie durch das anomale
magnetische Moment, welches durch die vom sich im polarisierten Vakuum bewegenden Elektron hervorgerufene paramagnetische Permeabilität erzeugt wird.
Die analytisch hergeleitete Gleichung kann als rein theoretische Formel zur Berechnung des numerischen Wertes der
Feinstrukturkonstante angesehen werden. Die einzige benötigte physikalische Eingangsgröße ist das anomale magnetische Moment. Für dieses wurde der von Gabrielse et al.
2006 experimentell erhaltene Wert a e = 0.00115965218085(76)
verwendet. Der von uns berechnete Kehrwert der Feinstrukturkonstante ist 1/α = 137.03599965131050(75) und der daraus berechnete Wert für das Verhältnis der observierten
Restmasse des Elektrons zu seinem quantenmechanischem Anteil ist m0 / mm = 1.0052632738057623(18). Die Standardabweichung der letzten zwei angegebenen Stellen ist in Klammern
gesetzt. Die Unsicherheit für das eingegebene anomale magnetische Moment verursacht eine Standardabweichung in
α von 0.75·10 -12. Der von Gabrielse et al. 2006 experimentell
erhaltene Wert für den Kehrwert von α ist 137.035999710.
Der von uns berechnete Wert weicht von dem von Gabrielse
et al. experimentell erhaltenen Wert um 0.6·  ab, wobei 
die von Gabrielse et al. angegebene Standardabweichung für
ihren Wert ist. Dies bedeutet, dass hier eine exzellente Übereinstimmung des experimentell erhaltenen und des von uns
theoretisch hergeleiteten Wertes vorhanden ist.
33
Entwicklung von stochastischen Modellen für nichtreguläre Zerlegungen der Ebene
und deren Charakterisierung durch spezifische Eigenschaften
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. V. Weiß
Forschungspartner:
Prof. Dr. J. Mecke, PD Dr. W. Nagel,
Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Stochastik
Prof. Dr. Joachim Ohser, Fachhochschule Darmstadt
A new stochastic model for crack structures
A new model of random tessellations is developed.
It is a characteristic property of these tessellations,
that they describe the consecutive generation of
cracks on a surface. Thus potential applications are
drying soil, ceramic surfaces and coated metals. Further properties and characteristics of these tessellations are investigated. Statistical tests of goodness
of fit are performed on images of real structures.
Ein Ziel in den Material-, Bio- und Geowissenschaften ist die Herleitung von Zusammenhängen zwischen
physikalischen und biologischen Eigenschaften der
zu untersuchenden Objekte und deren geometrischer
Struktur. Bei der Auswertung von Bildern verwendet
man dazu Modelle aus der stochastischen Geometrie.
Im Rahmen dieses Projektes werden mosaikartige
Strukturen betrachtet, die durch Zerlegungen der Ebene oder des Raumes in nichtüberlappende, zumeist
konvexe Gebiete entstehen. Anwendungen dafür findet man unter anderem in mikroskopischen Bildern
von Metallschliffen, bei Zellstrukturen biologischer
Gewebe und bei Riss-Strukturen auf Keramiken oder
beschichteten Oberflächen, siehe Bild 1.
Eine Aufgabe dieses Projektes besteht in der Entwicklung von stochastischen Modellen, die komplex und
flexibel genug sind, um eine gute Approximation realer
Strukturen zu ermöglichen. Sie sollen außerdem übersichtlich und für Anwender handhabbar sein. Andererseits soll es möglich sein, Eigenschaften dieser Modelle theoretisch zu untersuchen und exakte Formeln für
Charakteristika herzuleiten.
Momentan werden im Rahmen des Projektes Modelle
für Riss- und Bruchstrukturen untersucht.
Für die bereits existierenden physikalischen Modelle
lassen sich theoretische Resultate häufig nur schwer
ableiten.
Es ist gelungen, ein Modell zu entwickeln, welches
die Eigenschaft hat, dass sich bei wiederholter Entstehung weiterer Risslinien mit passender Reskalierung
die Charakteristika des Mosaiks nicht ändern. Diese
Stabilitätseigenschaft ist ein Merkmal, welches weitere theoretische Untersuchungen möglich macht. So
wurden für die Zellen, Kanten und Knoten solcher Mosaikstrukturen quantitative Größen, wie Mittelwerte
und Verteilungen, berechnet.
Durch statistische Auswertungen von Bilddaten realer
Strukturen wird die Anpassung des Modells getestet.
Das entwickelte Modell wird konstruktiv beschrieben,
Bild 2 zeigt eine Simulation.
Bild 2: Simulation eines Mosaiks zur Beschreibung von
Riss- und Bruchstrukturen
Bild 1: Mikroskopische Aufnahme von Rissen in einer
Titannitridbeschichtung auf Stahl
34
Entwicklung eines Lasertherapiesystem mit Body Navigation System
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. habil. J. Grabow
Forschungspartner:
CRM-Target GmbH, Eckart Rase Medizintechnik Heuchelheim,
Medizinische Fachfortbildung Güthe
ten Krankheitsbilder die entsprechende Therapieform
mit allen notwendigen medizinischen Parametern aus.
Bild- und Grafikinformationen navigieren den Therapeuten an die relevanten Akupunkturpunkte.
Ergebnisse
Im Projektzeitraum wurde ein portables Lasertherapiesystem mit zwei Laserapplikatoren (Punkt- und Flächenapplikator) entwickelt. Die Realisierung der Hardwarebasis erfolgte durch zwei unabhängige Embedded
Systeme. Das erste System dient ausschließlich zur
Steuerung und Überwachung der Laserapplikatoren.
Lasertherapy with body navigation System
Weiterhin werden mit diesem System die medizinisch
A new therapy with so called lasertherapy is a pain- notwendigen Behandlungsfrequenzen und Modulatifree procedure with practically no side-effects, used onsformen bereitgestellt. Das zweite System beinhaltet
on multiple acupuncture points with high power den- und steuert die navigierende Behandlungsbibliothek,
sity, according to traditional Chinese acupuncture, den Akupunkturatlas mit allen Bild-, Grafik- und Textsimultaneously on body, skull or ear, thus stimula- informationen sowie landesspezifische Einstellungen.
ting these points. Therapy with laser needles leads Aus Gründen der Einfehlersicherheit erfolgt zwischen
in a very high percentage to a long term healing ef- den beiden Embedded Systemen und den Applikatoren
fect in various illnesses. In this paper the practical ein ständiger Datenabgleich.
procedure and the new equipment are introduced.
In Verbindung mit einem 10,4“ Touchscreen wurde zusätzlich eine bedienerfreundliche Benutzerschnittstelle
für das medizinische Personal realisiert.
Motivation
Unterschiedliche Detaillösungen führten im ProjektBei der Laserakupunktur handelt sich um eine schmerz- zeitraum zu einer umfangreichen Patentanmeldung.
und praktisch nebenwirkungsfreie Methode, bei der Zur Zeit wird das Lasertherapiesystem nach der Medimultiple Akupunkturpunkte mit hoher Laserleistungs- zinprodukterichtlinie 93/42EWG klassifiziert.
dichte nach den Regeln der chinesischen Akupunkturlehre simultan am Körper, Schädel oder Ohr stimuliert
werden können. Es hat sich gezeigt, dass die Lasertherapie in einem hohen Prozentsatz zu einer langanhaltenden Verbesserung verschiedener Krankheitssymptome führt.
Eingesetzt wird die Laserakupunktur vor allem zur Behandlung von Schmerzen, wie z. B. bei Migräne oder
Gelenkproblemen.
Bei der klassischen Akupunkturbehandlung werden
durch verschiedene Techniken (unterschiedlich tiefes
Einstechen) über 361 verschiedene Akupunkturpunkte
angeregt oder gedämpft. Die Auswahl der Akupunkturpunkte erfolgt meist indikationsbedingt anhand
eines Akupunkturatlasses. Dabei tritt oft das Problem
auf, dass der Therapeut die anatomisch beschriebene
Punktlokalisation am Körper nur schwer nachvollziehen kann.
Bild 1: Portables Lasertherapiesystem mit Punkt- und
Flächen-Laserapplikator
Entwicklungsziel
Ziel der Entwicklung ist ein Lasertherapiesystem, welches dem auch anatomisch ungeübten Therapeuten
eine erfolgreiche Laserakupunktur ermöglichen soll.
Dazu wird der klassische Akupunkturatlas digitalisiert und um Punktbeschreibungen, Zeichnungen und
Körperfotos erweitert. Eine indikationsgesteuerte Behandlungsbibliothek wählt anhand der diagnostizier-
Laufzeit:
2006 bis 2007
FB Maschinenbau
35
Theoretische Untersuchung des Gleitverhaltens von Schiebern und deren Kontaktelementen
an einem Werkzeug
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. Th. Heiderich
Prof. Dr.-Ing. habil. D. Heinze
Aufgabe
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) St. von Dosky
Forschungspartner:
Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH, Lichtenfels
Laufzeit:
Juli 2006 bis September 2006
Theoretical Investigations for describing the
sliding behavior of the components of an Injection
Moulding Tool
In combination with the development of an injection
moulding tool for making lamp housings some investigations were made for predicting the sliding ways of
the parts of the tool during plastic injection. The target
was to estimate the gap sizes inside the tool for avoiding burrs at the plastic housing. A very detailed FEM
analasys of the whole moulding tool was made with
some special sliding algorithms implemented for complex surfaces.
Im durchgeführten Projekt sollte theoretisch untersucht werden, ob an einem komplexen Lampengehäuse für ein Kraftfahrzeug Grate beim Kunststoff-Spitzguss entstehen können. Dazu wurde das dreidimensionale Konstruktionsmodell
des gefertigten ca. 10 Tonnen schweren Werkzeugs in eine
FEM-Software eingelesen. Die eigentliche Abformeinheit
besteht aus 7 Einzelteilen mit komplizierten Oberflächen, die
sich beim Einspritzen mit einem Druck des flüssigen Kunststoffs von ca. 800 bar minimal gegeneinander verschieben
können. Das Werkzeug wird mit einer hydraulisch erzeugten
Zuhaltekraft von 1300 Tonnen verschlossen. Weiterhin war
bekannt, dass der verwendete Kunststoff in Spalten kriecht,
die breiter als 40 Mikrometer sind. Alle Teile und Schieber
des Werkzeugs sind zwar im Modell genau eingepasst montiert, können aber aufgrund ihrer geschliffenen Oberflächen
aufeinander gleiten. Um dieses Gleiten und damit die Bildung
von signifikanten Spalten zu simulieren, wurde das Modell
in bis zu 600.000 einzelne Elemente diskretisiert (Bild 1).
Besonderer Wert wurde auf eine hochwertige Modellierung
der Material- und Oberflächeneigenschaften gelegt. Dazu
wurden spezielle Lösungsalgorithmen implementiert.
Ergebnisse
Einführung
36
den zwischen die Schieber fließen. Die dabei mögliche Gratbildung muss jedoch zwingend verhindert werden.
Im Entwicklungsprozess von Spritzgusswerkzeugen für
Kunststoffe ist die Simulation des Fließverhaltens des eingespritzten Materials mittlerweile Stand der Technik. So
kann der Entwickler relativ gut planen, an welchen Orten
der Kunststoff eingespritzt werden muss, um das Werkzeug
lunkerfrei in kurzer Zeit zu füllen. Auch können zum Ab- und
Entformen notwendige Kulissenschieber in der Werkzeugkonstruktion platziert und deren Einfluss auf das Spritzergebnis vorbestimmt werden. Vor allem bei großen, geometrisch
komplizierten Werkzeugen mit vielen Schiebern, die vor allem
bei der Herstellung von Kunststoffteilen mit Freiformflächen
notwendig sind, kann der flüssige Kunststoff unter Umstän-
Die durchgeführten Untersuchungen ergaben einige interessante und praxisrelevante Erkenntnisse. Es ist mittlerweile trotz erheblichen numerischen Aufwandes möglich, an
großen, komplexen Werkzeugen im Entwicklungsprozess
Aussagen zum Gleiten der Einzelteile des Werkzeuges beim
Spritzvorgang zu treffen. Im konkreten Fall wurden im Bereich des zu spritzenden Produkts maximale Gleitwege von
ca. 20 Mikrometern errechnet (Bild 2). Dieses Ergebnis bedeutet, dass bei optimaler Fertigung und Montage der Einzelteile des Werkzeugs am Kunststoff-Lampengehäuse beim
Spritzguss keine Grate entstehen. An einem Schieber wurde jedoch eine zu hohe Materialspannung errechnet, die im
Dauerbetrieb zur Deformation geführt hätte. Hier wurde die
Werkzeugkonstruktion entsprechend angepasst.
Bild 1: FEM-Modell, Darstellung ohne Verschlussdeckel
Bild 2: errechnete Gleitwege
FB Maschinenbau
Pulverentfernung an einem zylinderförmigen Gehäuse
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. M. Möhwald
Dipl.-Ing. (FH) A. Riess
Forschungspartner:
Pulako GmbH, Caaschwitz
Laufzeit:
April 2006 bis Dezember 2006
v. l.: Möhwald, von Dosky, Heinze, Riess, Kühn
Device for removing coating-powder from a
housing part
In the current project a device was developed and
assembled, that made possible selective removing of
particles during a powder-coating process at a housing part. A special CFD software was used, in order
to examine the behavior of particle-loaden gas flows.
In the project all steps from the idea identification to
the realization a production-suited device were successfully gone through by the partners.
Problemstellung
In der Industrie werden viele Oberflächen und Teile
pulverbeschichtet, die den Witterungsbedingungen
ausgesetzt sind. Dabei wird auf leitende Körper in einem elektrischen Feld pulverförmiger Kunststoff durch
Spritzdüsen aufgetragen und anschließend bei hohen
Temperaturen in einem Ofen eingebrannt. Diese Art
der Oberflächenveredlung ist sehr dekorativ und bietet
gleichzeitig einen langen Korrosionsschutz.
Vom Projektpartner werden seit einiger Zeit Gehäuse
aus Blech mit schwarzem Kunststoff beschichtet. Die
Schwierigkeit des Prozesses besteht darin, dass bei
einigen dieser Gehäuseteile an den Außenflächen eine
hochwertige Beschichtung realisiert werden muss,
während im Inneren keine Kunststoffpartikel verbleiben dürfen. Gleichzeitig existieren am Gehäuse verschiedene Gewinde-Schraubbuchsen, von denen nur
die Stirnfläche beschichtet werden darf. Setzen sich
in den Gewindegängen Partikel ab, können später die
Deckelschrauben nicht mehr montiert werden. Bisher
werden die betreffenden Gehäuseteile während des
Bepulverns durch eine Abdeckung verschlossen. Nach
Entfernen der Abdeckung wird das Innenvolumen mittels Staubsauger kurzzeitig mit einem leichten Unterdruck beaufschlagt, bevor die Teile in den Brennofen
einlaufen. Die Gewindegänge der Buchsen wurden
nach dem Einbrennen manuell freigeschnitten. Der
zeitliche Aufwand für diese Arbeitsgänge war im Laufe
der Zeit derart gestiegen, dass eine für die Firma wirtschaftliche Beschichtung kaum noch möglich war.
Lösungsansatz
Im Forschungs-Kooperationsprojekt wurde nach einer
Möglichkeit gesucht, selektiv bestimmte Oberflächen
der betreffenden Gehäuseteile vom noch nicht eingebrannten Kunststoffpulver zu reinigen. Es wurde ein
Brainstorming durchgeführt, um möglichst viele Ideen
zum selektiven Partikelabtransport zu sammeln. Diese Ideen wurden zu alternativen Konzepten erweitert,
die mit dem Kooperationspartner evaluiert wurden.
Besonders wichtig waren in diesem Zusammenhang
die produktionstechnischen Randbedingungen. Die
tragfähigste Idee war, durch gleichzeitiges Ausblasen
und Absaugen die Kunststoffpartikel zu entfernen.
Durch den Einsatz einer druckluftbetriebenen Saugdüse, die über einen Saugschlauch an eine Vorrichtung
gekoppelt ist, wird ein Industriestaubsauger ersetzt.
Gleichzeitig wird über Ausblasdüsen Druckluft in das
Gehäuseteil eingebracht. Eine entsprechend realisierte
Massenbilanz verhindert, dass durch eventuelle Druckunterschiede Partikel erneut abgelagert werden.
Realisierung
Zu Beginn der Untersuchungen wurde zunächst im
Laborversuch mit Druckluft diejenige Strömungsgeschwindigkeit parallel zur Oberfläche ermittelt, bei der
die Partikel mit Sicherheit weggerissen werden. Nun
konnte die Absaugvorrichtung konstruiert werden.
Währenddessen wurde mit einer speziellen Computational Fluid Dynamics-Software die Partikelströmung
in der konkreten Geometrie nachgebildet (Bilder 1
und 2). Besondere Aufmerksamkeit fand dabei die Modellierung der Kunststoffpartikel, für die spezielle Algorithmen implementiert wurden.
FB Maschinenbau
37
Modifikationen des Prototyps konnte eine produktionstaugliche Vorrichtung gebaut und erfolgreich getestet
werden (Bild 3). Vorteile dieser Vorrichtung, die beim
Kooperationspartner im Serienbetrieb verwendet wird,
sind der geringe Druckluftverbrauch, die Rückgewinnung des abgesaugten Pulvers und die zuverlässige
und selektive Reinigung der Oberflächen.
Bild 1: Simulation Partikelströmung im Gehäuse
Bild 3: Gebaute und erprobte Absaugvorrichtung
Bild 2: Strömungssimulation in Gewindebuchse
Die Konstruktion der Vorrichtung wurde so ausgeführt,
dass an sämtlichen zu reinigenden Oberflächen die
Strömungsgeschwindigkeit nie den Wert unterschreitet, bei dem sich die Partikel nicht mehr ablösen. Die
Gewindebuchsen werden im Durchluftverfahren und
das Innenvolumen im Umluftverfahren gereinigt. Dabei
kommen spezielle Strömungskörper zum Einsatz, die
im Bereich der Gewindegänge die Gasgeschwindigkeit
stark erhöhen, um durch lokale Turbulenzen ebenfalls
alle Partikel aus dem Grund des V-förmigen Gewindegangs zu entfernen. Diese Körper wurden ebenfalls
modelliert und optimiert.
Danach konnte auf Wunsch des Kooperationspartners
ein Prototyp aufgebaut und zunächst labortechnisch
untersucht werden. Die Steuerung des Absaugvorganges, der sequenziell zunächst für die Gewindebuchsen und danach für das Innenvolumen durchgeführt
wird, erfolgt durch eine eigens entwickelte Mikrocontrollerschaltung. Nach mehreren auch ergonomischen
38
FB Maschinenbau
Entwicklung eines gerätegestützten Verfahrens zur Diagnostik, Prävention und Therapie
humaner Wirbelsäulenerkrankungen unter Anwendung des Prinzips der differentiellen Achsotonie
Besonders im Lendenwirbelsäulenbereich führt eine geschwächte Muskulatur häufig zu chronischen Rückenschmerzen. Der betroffene Patient
vermeidet in Folge der Schmerzen
meist Bewegung und Belastung, was
weiterhin zur Rückbildung der Muskulatur beiträgt.
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) S. von Dosky
Dipl.-Phys. B. Kühn
Forschungspartner:
Vital-X GmbH, Jena
seit 2003 fortlaufend; gefördert durch das
BMWi im Rahmen des PROgramms „INNOvationskompetenz“ (PRO INNO)
Lumbar Spine Training Device
At the current project a fully automated device for
selective training of an enfeebled lumbar spine was
developed. It enables complex training programms
using an audio-visual feedback system. The device
is equipped with four linear axes based on pneumatic cylinders, force and position sensors.
Zielstellung
In diesem Forschungskooperationsprojekt wurde ein
Verfahren zur Diagnostik, Prävention und Therapie
humaner Lendenwirbelsäulenerkrankungen entwickelt
und in einem Trainingsgerät umgesetzt. Mit diesem Gerät ist es nunmehr möglich, die autochthone Rückenmuskulatur zu stimulieren. Dies ist mit konventionellen
Trainingsmethoden und Trainingsgeräten sowohl im
Fitness- als auch im Rehabilitationsbereich nicht möglich. Diese Muskulatur hat aber eine entscheidende
Bedeutung bei der Stützung der Wirbelsäule.
Bild 1: Designentwurf des Gerätes
Bild 2: Prototyp des Trainingsgerätes
Realisierung
Das Gerätesystem bietet die Möglichkeit, die die Wirbelsäule unmittelbar umgebende, tiefer liegende (autochthone) Muskulatur nach dem Prinzip der differentiellen
Achsotonie gezielt zu trainieren. Hierzu lässt es Bewegungen in drei Freiheitsgraden zu: Vor-, Rückbeuge,
Seitneige und Rotation. Diese Bewegungen sind überlagerbar, d. h. können gleichzeitig ausgeführt werden.
Ein spezielles Widerstandssystem ermöglicht in Verbindung mit der Software das gezielte Auslösen der
Kontraktionsformen der Muskulatur wie isometrisch,
isodynamisch und isotonisch. Eine Stehsitz Position
unterstützt das realitätsnahe Training, wobei weitere wirbelsäulen-stabilisierende Muskulatur angesprochen wird. Großer Wert wurde auf die Dynamik des
Systems gelegt. Jeder mögliche Bewegungsausschlag
ist innerhalb von 2 Sekunden erreichbar.
Der Patient erhält über einen Monitor während des
Trainings ein Biofeedback über seinen Trainingszustand. Während des Trainings setzt er kontinuierlich
und spielerisch einfache visuelle Bewegungsmuster in
eine Bewegung seines Oberkörpers um.
Gegenwärtig erfolgt eine Überarbeitung des Gesamtsystems sowie die Optimierung unter Kostengesichtspunkten.
Das Trainingssystem wird durch die Partner auf der
Hannovermesse 2007 vorgestellt werden.
FB Maschinenbau
39
Eissensor für Windkraftanlagen – Feldversuch
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Oktober 2005 bis Juni 2006; gefördert mit Mitteln des TKM im Rahmen des
Hochschulwissenschaftsprogrammes
Ice Sensor for Wind Turbines – Field Test
In the current project a sensor system for ice detection on
technical surfaces was redesigned and tested. The target
was to capture the state of icing at rotor blades of wind
turbines onto a rough climate site during winter months.
Five different types of ice sensors were installed and the
measuring data were aquired. At the same time the sensor surfaces were optically controled by cameras. The
collected data and pictures were charted and evaluated.
den Messdaten der Eissensoren untereinander als auch gegen den tatsächlichen optisch erkennbaren Vereisungszustand der Rotorblätter möglich waren. Weiterhin konnte ein
visueller Vergleich der unterschiedlichen Vereisungsbilder
von Gondeltraverse und Rotorblatt erfolgen.
In Auswertung der Messdaten lässt sich schlussfolgern,
dass der Eissensor der FH Jena gut geeignet ist, um die
Eisdichte an der Traverse zu ermitteln. Das Messsystem ist
sehr empfindlich gegenüber dünnen Niederschlagsbelägen,
verschiedene Niederschlagsarten, wie etwa Schnee, Raureif und Blankeis, können unterschieden werden.
Nachteilig ist, dass stärkere Eisakkumulationen nicht mehr
differenzierbar sind. Außerdem sind die Vereisungsbedingungen an Traverse und Rotorblatt derart unterschiedlich,
dass ein Eissensor zwingend am Rotorblatt montiert werden muss, um die Stillstandszeiten der Anlage durch detektiertes Eis zu minimieren. Da dieser Einbauort einerseits
dauerhaft rotiert, müsste ein autarkes, drahtloses Messsystem umgesetzt werden. Gleichzeitig ist die Frage des Blitzschutzes am untersuchten Messsystem bisher ungeklärt.
Fazit
Einleitung
Das durchgeführte Projekt schließt an eine Arbeit aus dem
vorigen Jahr an, welches die Entwicklung eines Eissensors
für Windkraftanlagen beinhaltete. Das CCC-Prinzip (Condensate Controlled Capacitance nach Heinze) sollte hier in
einem anderen Kontext als einfache und robuste Messmethode verwendet werden, um sicher die Eisbildung an Windkraftanlagen zu detektieren und die Anlage bei Vereisung der
Rotorblätter gegebenenfalls auszuschalten. Durchgeführte
Laborversuche unter Verwendung einer Klimakammer lieferten vielversprechende Messergebnisse.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Eissensor der FH Jena eine einfache und zuverlässige Möglichkeit
der Eisdetektion an technischen Anlagen unter rauen Klimabedingungen darstellt. Für die besondere Situation der
zwingend notwendigen Eiserfassung unmittelbar an Rotorblättern einer Windkraftanlage müssen zur Schaffung eines
marktfähigen Produkts weitere Entwicklungsschritte unternommen werden.
Feldversuch
Im hier präsentierten Projekt wurde ein praxistauglicher Eissensor konstruiert und aufgebaut sowie in einem mehrmonatigen Feldversuch getestet. Dieser Aufbau wurde auf einer
Windkraftanlage auf dem Kamm des Erzgebirges im Windpark Jöhstadt installiert. Zeitgleich fand ein weiterer Feldversuch an dieser Anlage statt, bei dem zwei verschiedene
kommerzielle Eissensoren und eine weitere Eigenentwicklung Bild 1: Anordnung der Eissensoren, vereist
untersucht wurden. Weiterhin wurden eine kompakte Wetterstation und ein Sichtweitenmessgerät (Bildmitte im Bild
1) montiert. Zusätzlich befanden sich an den Blättern und
der Gondel der Windkraftanlage Kameras zur Observation
der tatsächlichen Vereisung. Die Messdaten wurden über eigens installierte Wandlerelemente und Signalleitungen in den
Turmfuß der Anlage übertragen und dort von zwei Computern aufgezeichnet. Über mehrere Monate wurden in einem
Intervall von 20 Sekunden die aktuellen Messdaten erfasst.
Datenbewertung
Für die Auswertung der Daten bestand der Vorteil der Ge- Bild 2: kurzer Schneefall in der Mittagszeit und am Abend;
samtanordnung darin, dass Korrelationen sowohl zwischen roter Graph - Temperatur, blauer Graph - Eissignal
40
FB Maschinenbau
Produkte für das Bauwesen und die Bauwerksdiagnostik (Bausys)
Teilvorhaben: Taupunktsensorik für Mauerwerksfeuchte
Einfluss von Salzbelastungen
Natürliche wie anthropogene Ursachen führen zu teilweise erheblichen
Mitarbeiter:
Salzbelastungen durch Chloride, CarDipl.-Ing. M. Möhwald
Dipl.-Phys. B. Kühn
bonate, Sulfate, Nitrate u.a. In WasDipl.-Ing. (FH) S. von Dosky
ser lösliche Substanzen führen i.d.R.
zu einer Dampfdruckerniedrigung.
Forschungspartner:
Diese ist umso größer, je höher die
CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH, Erfurt
Konzentration der Verunreinigung ist
und kann mehr als 50 % betragen.
Laufzeit:
Dieses Phänomen beschränkt sich
Juni 2004 bis März 2006
nicht auf den Gegenstand der Messung, sondern kann ebenso als systematischer Fehler am Taupunktsensor auftreten. Befinden sich auf
Dew point sensors for masonry moisture
der Sensoroberfläche Verunreinigungen, gehen diese
In the current project theoretical investigations to bei Kondensatbildung in Lösung und bewirken eine
determine the equilibrium relative humidity (ERH) in Taupunktverschiebung. Weitere Ausführungen zu diemineral building materials and to the influence of salt ser Problematik sind bei Heinze1 zu finden.
charges were made by using dew point sensors. The
target was to measure and evaluate the electrical Betauungsfühler HSFK
parameters of the condensation sensor HSFK in the Der am CiS entwickelte Betauungsfühler HSFK besteht
aus einem hybrid integrierten Streufeldkondensator
temperature range between -10 to 80 °C.
als Sensorelement und einem spannungsprogrammierbaren Oszillator sowie einer integrierten Temperaturmessdiode. An fünf Mustern wurden Untersuchungen
Theoretische Vorbemerkungen
Die Bestimmung der Feuchte in Baustoffen war bereits sowohl zu den elektrischen Eigenschaften als auch zum
Gegenstand mehrerer Forschungsvorhaben im Fach- Betauungsverhalten unter verschiedenen Bedingungen
gebiet. Im Forschungsbericht 2005 wurde u.a. die durchgeführt. Im Klimaprüfschrank wurden Temperagemeinsam mit IL Metronic Sensortechnik GmbH in turen von -10 bis 80 °C und Taupunkte von 0 bis 20 °C
realisiert. Die einzelnen Sensoren wurden zur TempeIlmenau entwickelte Profilsonde vorgestellt.
Feuchtemessverfahren in mineralischen Baustoffen auf rierung zusätzlich auf ein Peltierelement aufgebracht.
Basis der Ausgleichsfeuchte gewinnen zunehmend an Die Versuche zur Betauung ergaben einen sehr deutAkzeptanz. Der Zusammenhang zur Materialfeuchte lichen Frequenzsprung von ca. 100 kHz in einem sehr
wird über die Sorptionsisothermen vermittelt. Bei der kleinen Temperaturbereich von +/-0,1 K. Der Einfluss
Annahme, dass die Messung zerstörungsarm in einem von Verunreinigungen auf das Betauungsverhalten war
Bohrloch von nur 10 mm Durchmesser stattfindet, erheblich. Eine signifikante Streuung zwischen den unkonnte aus theoretischen Betrachtungen Folgendes tersuchten Sensoren konnte nicht festgestellt werden.
abgeleitet werden:
Projektleiter:
Die zur Einstellung des Gleichgewichtes benötigte
Wassermenge ist sehr klein.
• Der durch Wasserverlust verursachte Fehler ist
vernachlässigbar.
• Die Grenzschicht für den Austauschprozess ist
sehr dünn.
• Das Gleichgewicht sollte sich relativ schnell einstellen.
•
Eine sehr genaue Messung der Ausgleichsfeuchte ist
über die Bestimmung des Taupunktes möglich. Diese
Variante wurde im Projekt untersucht.
1 Heinze 1980, Einheitliche mathematische Beschreibung
von Gasfeuchtemessverfahren
Bild 1: Betauungsfühler im Klimaprüfschrank
FB Maschinenbau
41
Erste Ermittlungen und Untersuchungen zum Spanen duro- und thermoplastischer
Kunststoffe mit ein-, mehrund vielschneidigen Werkzeugen
Projektleiter:
Prof. Dr.- Ing. habil. K. Lochmann
Dipl.-Ing. (FH) K. Hädrich
Forschungspartner:
Formenbau- und Kunststofftechnik GmbH Triptis
Technische Universität Chemnitz, Fakultät Maschinenwesen
Fachhochschule Jena, Fachbereich Maschinenbau
Januar 2006 bis Dezember 2007; gefördert im Rahmen der Richtlinie zur einzelbetrieblichen Technologieförderung (Forschungsscheck) des Freistaates Thüringen
The aim of the research project is the determining
and the processing for industrial using of guide values, use instructions and machining conditions to
cutting duro- and thermoplastic material with oneand multi-edged tools. For that should be investigated the factors which influence the cutting process
e.g. construction of tools (cutting material, cutting
tool geometry, number of cutting edges), shear
process and chip formation, machining parameters
(feed, cutting speed, cutting depth, tool life, width
of wear mark, …), attainable results of working
and the transferability of theoretical correlations
between the metalcutting an the cutting of duroand thermoplastics.
Die spanende Bearbeitung von Kunststoffen ist von
ständig steigender Bedeutung vor allem für Bereiche
wie Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Optik und Elektronik. Anliegen
sind hier besonders die
• Herstellung anspruchsvoller Teile aus hochwertigen
Mehrkomponenten-Kunststoffen unter den Bedingungen einer Einzel- und Kleinserienfertigung (inkl.
Herstellung kleinster Strukturen),
• Bearbeitung hochgenauer Konturen und Oberflächen (dreidimensional gekrümmte Formen), die z.B.
spritzgießtechnisch nicht herstellbar sind und
• Fertigbearbeitung urformtechnisch gefertigter Teile (z.B. mittels Besäumen, Herstellen bestimmter
Durchbrüche, …)
Im Unterschied zum Spanen metallischer Werkstoffe
sind für die Bearbeitung duro- und thermoplastischer
Kunststoffe derzeit keine wissenschaftlich begründeten Richtwerte für Bearbeitungsparameter, Methoden
und Zusammenhänge zur Berechnung von Kennwerten des Spanungsvorganges o.ä. verfügbar.
Anliegen des hier dargestellten Forschungsprojektes
sind daher u.a. die Erarbeitung vorteilhafter, allgemein
geltender Richtwerte und die Prüfung der Übertragbarkeit derzeit geltender Berechnungsmethoden der Spa-
42
FB Maschinenbau
nungstechnik auf das Spanen typischer Kunststoffe.
Zur Erfassung, Bewertung und Aktualisierung des
Standes der derzeitigen Erkenntnisse beim Spanen
von Kunststoffen ist die Prüfung der Gültigkeit und
ggf. Übertragbarkeit wesentlicher Grundlagen der Metallspanung wie der
• Standzeit-Schnittgeschwindigkeitsbeziehung nach
Taylor FC = ƒ (vC,f, …) und
• Schnittkraftgleichung nach Kienzle FC = ƒ (Werkstoff, Bearb.- Parameter, Schneidengeometrie, …)
vor allem für das Drehen duro- und thermoplastischer
Kunststoffe von besonderem Interesse als Voraussetzung für eine vorgesehene Erweiterung der Erkenntnisse auf das Spanen mit mehrund vielschneidigen
Werkzeugen mit geometrisch bestimmten und nicht
bestimmten Schneiden (Bohren, Fräsen, Schleifen).
Dabei sind beim Drehen typischer Massen- und Konstruktionskunststoffe vor allem untersucht worden:
• die vorhandenen Spanbildungsbedingungen beim
Drehen von PMMA, PVC, PE, PP,
• eine günstige Gestaltung der Schneidkeile (Schneidstoffarten, Schneidengeometrie, …),
• die Bestimmung günstiger Richtwerte für die Bearbeitungsparameter (Schnittgeschwindigkeiten vC,
Vorschübe f, Vorschubgeschwindigkeiten vf, Schnitttiefen ap, Standzeiten T, Standwege L, spezifische
Schnittkräfte kC und kC1.1, …),
• die Gültigkeit und Übertragbarkeit theoretischer Zusammenhänge beim Spanen metallischer Werkstoffe (Beziehungen nach Kienzle und Taylor) auf das
Spanen der oben genannten Kunststoffe und
• das Erreichen vorteilhafter Arbeitsergebnisse (Rauheiten Ra oder Rz, Welligkeiten, …).
Aus den bisher dazu durchgeführten Ermittlungen und
Versuchen können erste Ergebnisse und Erkenntnisse
wie folgt zusammengestellt werden:
1. Wie beim Spanen metallischer Werkstoffe, lassen
sich für das Drehen von Kunststoffen (vorzugsweise mit Hartmetallwerkzeugen) werkstoffspezifisch
günstige Schneidengeometrien (Werte für γ, α, …)
bestimmen.
2. Die Taylor-Standzeitbeziehung T = ƒ (vC, f) für die
Bearbeitung metallischer Werkstoffe ist auch für
das Spanen von Kunststoffen grundsätzlich gültig,
wobei spezifische Werte für m bzw. tan β, … dargestellt werden können. Im Bild 1 ist das Standzeitverhalten beim Drehen von Kunststoffen am Beispiel
von PVC (hart) dargestellt. Damit lassen sich für
die untersuchten Kunststoffe erstmalig (Voraus-)
Berechnungen für günstige Werte von vC, f, T, …,
für erreichbare Rauheiten Ra, Rilligkeiten, … o.ä.
durchführen.
hänge für VB = ƒ (L) und Ra = ƒ (vf) ebenfalls
bekannten Gesetzmäßigkeiten aus der Metallspanung zuordnen.
Bild 1: Typisches Standzeitdiagramm beim Drehen von Bild 3: Verschleißanstieg mit zunehmendem Fräsweg
PVC (hart)
bei unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeiten beim
Stirnfräsen von PA 6 (Hartmetall-Werkzeuge)
3. In Ergänzung und Erweiterung der o. g. Zusammenhänge zu T = ƒ (vC,f) wurden erste Arbeiten zur Bestimmung der spezifischen Schnittkräfte Kc1.1 von
PMMA, PVC, PE und PP als Voraussetzung für die
Berechnung von Komponenten der Spanungskraft
F durchgeführt. Dabei konnte festgestellt werden,
dass die Schnittkraftgleichung nach Kienzle vom
Spanen metallischer Werkstoffe auf die bisher bearbeiteten Kunststoffe übertragen werden kann, vgl.
dazu Bild 2.
Bild 4: Abhängigkeit der Rauheit von der Vorschubgeschwindigkeit vf beim Umfangs-Planschleifen von
PMMA
Bild 2: Schnittkraftverlauf am Beispiel von PMMA mit
HM (Hartmetall)-Werkzeugen
4. Ergänzend zu den Arbeiten beim Drehen wurden
erste Untersuchungen zum
• Verschleißverhalten von Fräswerkzeugen beim
Stirnfräsen von PA6 und PMMA mit HM-Werkzeugen und
• Erreichen spezieller Oberflächenrauheiten beim
Planschleifen im Umfangsschliff durchgeführt.
Wie dazu in den Bildern 3 und 4 erkennbar,
lassen sich die bisher festgestellten Zusammen-
Kurzfassung:
Für die spanende Bearbeitung von Kunststoffen sind
allgemein geltenden Richtwerte und Berechnungsmethoden (z.B. für Komponenten der Spanungskraft,
Standzeiten der Spanungswerkzeuge, …) derzeit nicht
verfügbar. Im Ergebnis der vorliegenden Forschungsergebnisse werden
• erste Richtwerte für das Spanen typischer Plaste
wie PMMA, PVC, PE und PP,
• die Möglichkeit zur Übertragung allgemein geltender Formeln nach Taylor von der Metallspanung auf
die Bearbeitung von Kunststoffen und
• erste Ermittlungen zur Berechnung von Spanungskräften (Gleichung nach Kienzle) beim Drehen
gezeigt.
FB Maschinenbau
43
Akustische Optimierung eines Rasentraktors
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. B. M. Spessert
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. St. Hoffmann
Dipl.-Ing. Ch. Rauch
Dipl.-Ing. R. Schwennicke
Dipl.-Ing. A. Träger
cand.-ing. A. Veiz
Laufzeit:
Oktober 2006 bis April 2008
The noise emission of a very small tractor was investigated. The noise emission could be drastically
reduced by an acoustical optimization of the engine
bonnet. The investigations will be continued.
Bild 1: Traktor im Serienzustand
Im Rahmen der Lehrveranstaltung „Fahrzeugakustik“
des Masterstudienganges Maschinenbau wurde der
Rasentraktor der FH Jena akustisch untersucht und
optimiert. Als akustisch dominant erwies sich der
Motor des Rasentraktors, dessen Geräuschemission
durch die vorhandene Motorhaube praktisch nicht
reduziert wird.
Zur Verringerung der Geräuschemission wurde eine
neue, akustisch günstige Motorhaube hergestellt
und in mehreren Schritten optimiert. Mit Hilfe der
akustisch optimierten Motorhaube konnten der
Fahrerohr-Schalldruckpegel bzw. der Schallleistungspegel des stehenden Traktors um 5 dB(A) bzw.
Bild 2: Traktor mit akustisch optimierter Motor7 db(A) verringert werden.
Fahrerohr-Schalldruckpegel bzw. Schallleistungs- haube
pegel des fahrenden Traktors konnten um 3 dB(A) bzw.
2 dB(A) reduziert werden.
Nach Reduktion des Motorgeräusches dominieren nun
andere Geräuschquellen. Im weiteren Projektfortgang
wird eine Verringerung der Geräuschemission der nun
dominanten Geräuschquellen vorgenommen werden.
Bild 3: Reduktion des Fahrerohrgeräusches durch
die akustisch optimierte Motorhaube
44
FB Maschinenbau
Akustische Optimierung eines Dreizylinder-Industriedieselmotors
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. St. Hoffmann
Dipl.-Ing. A. Träger
cand.-Ing. A. Veiz
Dipl.-Ing. P. Vogt
10 % der Schallleistung. Durch Kapselung von Ölwanne, Ladeluftleitung und Zylinderkopfhaube konnte der
Gesamtschallleistungspegel zwar um über 5 dB(A) reduziert werden; allerdings verursachen Kapselungen
einen erheblichen zusätzlichen Bauaufwand.
Laufzeit:
Januar 2005 bis Dezember 2008
The acoustical behaviour of a small industrial diesel
engine DEUTZ BF3M1011F was investigated. The
investigations were concentrated on the structure
optimization of oil pan and intake pipe to find less
expensive noise reduction measures.
Industriedieselmotoren dominieren häufig die Geräuschemission der von ihnen angetriebenen Geräte.
Ein möglichst niedriger Motor-Schallleistungspegel
verringert den Aufwand für Geräuschreduktionsmaßnahmen am Gerät und ist deshalb für den Einbaukunden, der einen Industriedieselmotor in sein Gerät einbaut, ein wichtiger Vorteil.
Seit Beginn des Jahres 2005 finden akustische Untersuchungen an einem ölgekühlten, aufgeladenen
Dreizylindermotor DEUTZ BF3M1001F statt (Bild 1).
Die akustisch wichtigsten Bauteile des untersuchten
Motors sind die Ölwanne mit einem Geräuschanteil
von über 40 % und die Ladeluftleitung mit einem Geräuschanteil von 27 %. Die der Ladeluftleitung unmittelbar benachbarte Zylinderkopfhaube emittiert weitere
Bild 2: Ladeluftleitung DEUTZ BF3M1011F
oben: Ausgangszustand
unten: optimierter Zustand
Weniger kostenaufwendige Alternativen zu Kapselungen sind Strukturoptimierungen. Für die akustisch
wichtigsten Bauteile „Ladeluftleitung“ und „Ölwanne“ wurden deshalb experimentelle Modalanalysen
und Betriebsschwingungsanalysen durchgeführt; für
die Ladeluftleitung wurden außerdem rechnerische
Modalanalysen durchgeführt und ein Geräuschminderungs-Konzepte entwickelt (Bild 2). Für die Ölwanne
wird ein entsprechendes Geräuschminderungskonzept
z.Zt. erarbeitet.
Bild 1: Industriedieselmotor DEUTZ BF3M1011F
FB Maschinenbau
45
A. Ruppe Sohn – ein erfolgreicher Kleinwagenproduzent der Kaiserzeit
Projektleiter:
Forschungspartner:
Glockenmuseum Apolda
Laufzeit:
September 2005 bis Juni 2008
From 1904 to 1912 the company A. Ruppe & Sohn
(Apolda, Thuringia, Germany) successfully produced
interesting small cars, which were driven by air
cooled engines.
auch wirtschaftlich erfolgreich, beschäftigte 1906
600 Mitarbeiter und konnte ihr 1000. Automobil
verkaufen.
Durch ein zurückgehendes Interesse der Automobilkäufer an Kleinwagen und in Folge des für die deshalb
notwendige Erweiterung und Erneuerung der Produktpalette notwendigen Kapitalbedarfs geriet die Fa. A.
Ruppe & Sohn jedoch in eine wirtschaftliche Krise.
Zwischen 1908 und 1912 verlor die Familie Ruppe
jeglichen Einfluss. Die Fa. A. Ruppe & Sohn wurde in
Apollo-Werke AG umbenannt, und der Bau von Fahrzeugen mit luftgekühlten Motoren wurde aufgegeben zu Gunsten der Produktion von Automobilen mit
konventionellen, wassergekühlten Motoren.
Ziel des Projektes ist die Aufarbeitung und Dokumentation der Geschichte der Fa. A. Ruppe & Sohn.
Das Familienunternehmen A. Ruppe & Sohn produzierte zwischen 1904 und 1912 in Apolda (Thüringen) vor
allem Kleinwagen. Ihre Automobile wurden ausschließlich von luftgekühlten Motoren (an Stelle der auch
damals üblichen wassergekühlten Motoren) angetrieben. Diese luftgekühlten Motoren waren wesentlich weniger aufwendig und weniger störanfällig als
entsprechende Konkurrenzprodukte. Die Automobile der Fa. A. Ruppe & Sohn bewiesen in zahlreichen
Wettfahrten ihre Zuverlässigkeit; deshalb und wegen
der relativ sehr günstigen Anschaffungskosten ihrer Bild 1: luftgekühlter Zweizylinder-Viertakt-V-Motor des
Kleinwagen war die Fa. A. Ruppe & Sohn zunächst „Piccolo“
Experimentelle Modalanalyse einer Vakuumtischplatte
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. Th. Heiderich
Mitarbeiter:
cand.-Ing. A. Veiz
Dipl.-Ing. P. Vogt
Forschungspartner:
Laser Imaging Systems GmbH & Co. KG Jena
Laufzeit:
März 2006 bis Januar 2007
Das Schwingungsverhalten einer Vakuumtischplatte
wurde zunächst mittels experimenteller Modalanalyse
und parallel rechnerisch mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) untersucht. Auf Grund der Ergebnisse der experimentellen Modalanalyse konnte das
FEM-Rechenmodell optimiert werden, so dass das
Schwingungsverhalten der Vakuumtischplatte auch
rechnerisch sehr genau erfasst werden und eine
rechnerische Optimierung der Vakuumtischplatte
bezüglich Schwingungsverhalten, Durchbiegung, Gewicht und Kosten durchgeführt werden konnte.
The vibration behaviour of a vacuum plate was investigated by experimental modal analysis and by
FEM computations. Based on this investigations an
optimization of the plate was performed.
46
FB Maschinenbau
Entwicklung und Optimierung einer sensitiven Rezeptoroberfläche für Chiparrays
auf der Basis fluoreszierender Sondenmoleküle
Detektion die schnelle und exakte Erfassung von
Signalprofilen in der Qualitätskontrolle, Produktkontrolle sowie Produktionssteuerung in der BiotechnoloMitarbeiter:
gie, der Lebensmitteltechnologie und der Medizin. Die
Dr. rer. nat. K. Weber
studentische Hilfskräfte
steigenden Anforderungen in der Sensorik nach Sensitivität und Selektivität macht die Suche nach neuen
Forschungspartner:
Wirtsubstanzen als sensitive Rezeptorschicht notwenTechnische Universität Bergakademie Freiberg
Freie Universität Berlin
dig. Die synthetische Herstellung dieser SondenmoleInstitut für Photonische Technologien, Jena
küle steht dabei immer mehr im Vordergrund. In einem
Teilgebiet des Projektes gilt es in Kooperation mit der
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Organische
2003 bis 2006; gefördert mit Mitteln des BMWi im Rahmen des Programms
„Förderung von innovativen Netzwerken“
Chemie, Arbeitsgruppe Prof. Dr. E. Weber und der FU
Berlin, Institut für Chemie, Dr. R. Ludwig, neuartige
www.fh-jena.de/~feller/chem.htm
fluoreszierende Wirtverbindungen mit potentiellen Bindungseigenschaften für Analytsubstanzen zu synthetisieren. Im Wesentlichen wurden zur weiteren CharakRecognition procedures which develop with simple terisierung fluoreszierende Kronenether und Calixarene
basic modules complex supra-molecular systems ap- zur Verfügung gestellt. Neben der Erfassung der Eipear in a broad variety in the nature. In this con- genfluoreszenz dieser potentiellen Sondenmoleküle
text the host - guest-interaction which mimic such wurde das Wirt-Gast-Verhalten anhand verschiedener
systems are extremely effective for investigation of Modellanalytsubstanzen experimentell erforscht, da
component mixtures and their separation in single keine bekannten Korrelationen zwischen der Wirtmolekülstruktur und Analytsubstanzen vorlagen. Ausgecompounds.
Because of the high variability of the synthesis of hend von fluorophoren/chromophoren Einheiten am zu
such molecules a lot of possibilities to create active untersuchenden Wirtmolekül ist die Eigenfluoreszenz
binding sites are given. So host - guest interactions des Fluoreszenzmarkers als Referenzsignal zu betrachreach from high selective to very unspecific bind- ten. Bei einem derartigen Verfahren wird somit die
ing of guest molecules (analytes) to the host. In the Empfindlichkeit durch die Genauigkeit einer Vergleichspresent work fluorescence labelled host molecules messung gegeben. Änderungen der Fluoreszenzquanwere investigated concerning guest (analyte) inter- tenausbeute hinsichtlich einer Intensitätserhöhung
action. The investigations were done both in solu- oder –erniedrigung der Emission sowie Wellenlängentions and on a PEGA-resin layer. The host molecules verschiebungen sind als Ergebnis einer Komplexierung
were covalent bonded to a PEGA resin with regard to von Wirtmolekül und Analyt möglich. Den sensitivsten
Nachweis stellt dabei eine signifikante Verschiebung
its application as sensor active receptors.
der Wellenlänge dar, da diese unabhängig von Intensitätsschwankungen des Referenzsignals betrachtet
Im Forschungsbereich Optische Sensorik & Fluores- wird.
zenzspektroskopie der Arbeitsgruppe Instrumentelle
Analytik, Prof. Dr. K.-H. Feller, ist die Nutzung der
Fluoreszenzspektroskopie zur optischen Strukturaufklärung integriert. Es bestehen langjährige Erfahrungen in der Nutzung der stationären und zeitaufgelösten Fluoreszenz- und Absorptionsspektroskopie zur
Aufklärung von inter- und intramolekularen Prozessen
komplexer organischer Systeme. In letzter Zeit konzentrierten sich die Arbeiten auf Untersuchungen von
Wirt-Gast-Wechselwirkungen von Molekülen auf ChipArrays. Im Rahmen des Projektes ChemoChips wird
die Entwicklung eines hochempfindlichen, selektiven
Chiparrays für die parallele spezifische molekulare Erkennung angestrebt. Die zu entwickelnden Chip-Array- Bild 1: Modell eines Sensors nach dem Prinzip der moSensoren ermöglichen durch die Ausnutzung selekti- lekularen Erkennung
ver Wirt-Gast-Molekül-Wechselwirkungen (Bild 1) und
deren photometrischer (fluoreszenzspektroskopischer)
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. habil. K.-H. Feller
FB Medizintechnik und Biotechnologie
47
Als Modellsysteme neutraler Analytmoleküle wurden
Monoterpene, Aminosäuren und Alkaloide getestet.
Aufgrund der in unserer Arbeitsgruppe langjährig bestehenden Erfahrungen im Umgang mit bestimmten
Duft- und Aromastoffen, insbesondere Monoterpenen, sollen diese bevorzugt als Analyte für Wirt-GastKomplexierungen in der Gasphase eingesetzt werden.
Monoterpene sind zum einen in der Pflanzenwelt weit
verbreitet. Weiterhin werden sie häufig als Duft-,
Riech- und Gewürzstoffe in der Parfüm-, Kosmetik- und
Lebensmittelindustrie eingesetzt. Somit ist die qualitative und quantitative Überwachung dieser Substanzen
nicht zuletzt für den Verbraucher von entscheidender
Bedeutung. Ein weiteres interessantes Anwendungsfeld stellen die Inhaltsstoffe von Rauschmitteln, beispielsweise Alkaloide, dar. Alkaloide sind in Pflanzen
auftretende basische Naturstoffe, die eine starke Wirkung bevorzugt auf das zentrale Nervensystem entfalten. Zu dieser Gruppe gehören z.B. Atropin, bekannt
als Belladonna-Effekt (pupillenerweiternd) und Kokain,
als zwei Beispiele strukturell ähnlicher Verbindungen.
Das Wirt-Gast-Verhalten der potentiellen Sondenmoleküle wurde zunächst in Lösung untersucht. Beispielhaft
ist das Fluoreszenzverhalten eines Calix[6]aren-Wirtes in Anwesenheit von Atropin in Bild 2 dargestellt.
Im diesem Fall zeigt der an der FU Berlin von Dr. R.
Ludwig synthetisierte Calix[6]aren-Wirt mit Dansyl
als fluorophorem Substituenten an den phenolischen
OH-Gruppen nach Zugabe von Atropin eine drastische
Verschiebung der Fluoreszenzbande um ca. 50 nm mit
gleichzeitiger Erhöhung der Fluoreszenzintensität (bei
450 nm 30-fache Intensitätserhöhung). Bisher war der
fluorimetrische Nachweis des Atropins mit Calixarenen noch nicht beschrieben worden und der Nachweis
einer Komplexbildung, z.B. mit Calix[4]aren-Cyclodextrin-Konjugaten war wenig empfindlich. Neben der direkten Anlagerung und deren hochempfindlicher fluoreszenzspektroskopischer Detektion gelang es, auch
andere Alkaloide (z. B. Scopolamin) über die Verdrängungsreaktion des Atropins am Wirtmolekül indirekt
nachzuweisen. Insofern sind die Anwendungsmöglichkeiten des gefundenen neuen Wirt-Gast-Wechselwirkungsmechanismusses in der Naturstoffanalytik noch
gar nicht in der ganzen Breite absehbar.
In einem weiteren Schritt galt es, die erhaltenen Ergebnisse aus der Lösung in eine PEGA-Hydrogelmatrix, in
Kooperation mit dem IPHT Jena, Abteilung Mikrofluidik, Dr. T. Henkel, zu überführen. Durch die kovalente Anbindung der Wirtsubstanzen an dieses Hydrogel
wird eine irreversible Immobilisierung erreicht. Die
Wirtsubstanz verbleibt in der PEGA-Hydrogelmatrix
und kann zur Analyse sowohl gasförmiger als auch
flüssiger Analytsubstanzen verwendet werden. Am
Beispiel des fluoreszierenden Calix[6]aren-Sondenmoleküls konnte die Wechselwirkung mit dem Analyten
Atropin ebenfalls im Hydrogel gezeigt werden.
48
Bild 2: Fluoreszenzverhalten eines Calix[6]aren-Wirtes
mit Dansyl-Einheit nach Zugabe von Atropin in Acetonitril
Bild 3 zeigt schematisch den Verlauf der Wechselwirkung im Hydrogel. Nach erfolgter Anbindung der passenden Analytmoleküle sind Änderungen im Fluoreszenzverhalten der Wirtmoleküle detektierbar. Somit ist
ein Modell geschaffen worden, das die Funktionsweise
des Sensorsystems auf dem Chiparray demonstriert.
Neben der Entwicklung und Optimierung der sensitiven Rezeptorschicht wird die messtechnische Realisierung im Forschungsbericht im Kapitel Mikroanalytik/
Mikrofluidik vorgestellt.
Bild 3: Modell zur Wechselwirkung zwischen Wirt- und
Analytmolekül im Hydrogel
Die Arbeiten wurden im Rahmen des InnoNet-Projektes
ChemoChips 16IN0217 durch das BMWi gefördert.
Mikroanalytik / Mikrofluidik
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) M. Schimmelpfennig
(3 μl im Durchflussbereich und 11 μl mit Fluid-Kontaktierung). Die gewünschte Konzentration an zu analysierenden Probenmolekülen ist durch die Zudosierung
innerhalb eines Mikromischers in einen Trägerstrom
individuell einstellbar.
Forschungspartner:
Institut für Photonische Technologien, Jena
Technische Universität Ilmenau
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Analytik Jena AG, Quantifoil Microtools Jena
Clondiag chip technologies Jena, Sensovation AG Stockach
2003 bis 2006; gefördert mit Mitteln des BMWi und industrieller Partner
Programm InnoNet - Förderung von innovativen Netzwerken
The aim of the present work is to develop a micro
fluidic system to detect molecules of flavour and
fragrances in trace concentrations via fluorescence
changes due to host-guest molecule interaction.
The inclusion of the analyte molecules to the host is
connected with fluorescence intensity or wavelength
changes. Thereby the multi spectral light is selected
by excitation wavelength filter and focussed onto
the measuring cuvette. The detection is done via a
cooled and extreme sensitive CCD camera.
Bild 1: Aufbau des Messplatzes und Funktion der einzelnen Komponenten
Dafür wurden in die Oberfläche eines Polymers (Topas/COC) Mikrostrukturen eingebracht, die durch ihre
Im Rahmen des ChemoChips-Projektes werden Chip- Form den gewünschten Vermischungseffekt erzielen
Arrays entwickelt, auf denen Komponenten-Profile (Bild 2).
von Substanzgemischen, über die Anlagerung im Sinne einer „Gruppen“-Selektivität an variierten Wirtmolekül-Komplexen, bestimmt werden (siehe Teilbericht
Fluoreszenzspektroskopie).
Die Geruchsmoleküle sollen dabei an fluoreszierende
Wirtmoleküle binden, welche auf einer Hydrogelmatrix
immobilisiert wurden. Die Detektion erfolgt über eine
gekühlte und höchst empfindliche CCD-Kamera.
Dabei wird das multispektrale Licht durch den Anregungswellenlängenfilter selektiert und auf eine Durchfluss-Messzelle fokussiert. Die von dem darin befindlichem Chip-System emittierte Strahlung wird über
einen Emissionswellenlängenfilter selektiert und auf
das programmierbare CCD-Array der Kamera geleitet. Bild 2: Mikromischer (CAD) und Simulationen mit
Im Zentrum des Messplatzes (Bild 1) befindet sich die CFD-Software
Durchfluss-Messzelle, welche im Inneren aus einem
beschichteten Chip besteht, auf den durch Spotten die Der Fluidstrom wird mit Hilfe von extern steuerbaren
Wirtmoleküle mit einer festgelegten Topologie immo- Piezo-Membranpumpen angetrieben. Ein selbst entbilisiert werden. Über dem Chip befindet sich ein Strö- wickeltes LabVIEW-Programm ermöglicht es unter anmungsmäander, welcher das Fluid gezielt so über den derem, ein zeitlich einstellbares Flussraten-Profil abfunktionalisierten Chip mit den Wirtmolekülen leitet, zuarbeiten. Nach erfolgter Messung ist der Austausch
dass alle Bereiche gleichmäßig überströmt werden. von Mäander und Chip durch einen innovativen maDie Durchfluss-Messzelle erzeugt durch das verwen- gnetischen Öffnungsmechanismus leicht und schnell
dete Chip-System nur ein sehr geringes Totvolumen möglich.
49
Die von der Kamera aufgenommenen Bilder werden
nach der eigentlichen Messung durch eine Spot-Erkennungs-Software, welche die optimale und untergrundfreie Aufnahme der Intensitätsprofile bei begrenzter
Pixelzahl sichert, weiter verarbeitet (Bild 3).
Mit Bestimmung der Grundfluoreszenz (ohne Anlagerung) ist eine Korrektur von lokalen störenden Effekten
möglich.
ten Bezug auf die angelagerten Profilkomponenten.
Im Ergebnis erhält man eine Datenmatrix, die relative (Fluoreszenz) Intensitätswerte bei verschiedenen
Wellenlängen der angelagerten Substanzen (und nicht
mehr der Spots) enthält. Erst hier kann der Zusammenhang zwischen der Intensitätsverteilung auf dem Array
und der Konzentration der dazugehörigen Komponente
(oder mehrerer Komponenten) in verwertbare Ergebnisse überführt werden. Diese werden mit Hilfe einer
Diskriminanzanalyse bewertet und KomponentenProfile erstellt, die eine eindeutige Unterscheidung unterschiedlicher Komponenten-Profile ermöglichen. In
Bild 4 ist ein Beispiel einer chemometrischen Trennung
von Komponentengemischen dargestellt. Die Eichung
der pro Spot angelagerten Komponenten erfolgt über
eine Thermodesorption der Komponenten und nachgelagerter Analyse im Gaschromatographen.
Bild 3: Schema des Fluoreszenzmessplatzes mit Messzelle
Durch eine nachgeschaltete Musteranalyse ermöglicht
das Verfahren die parallele Bestimmung einer Vielzahl
von Analyten in Substanzgemischen. Die Anlagerung
ist mit einer Intensitäts- und spektralen Veränderung
der Fluoreszenz von angebrachten Markern verbunden.
Aufgrund der begrenzten Selektivität erfolgt die Anlagerung der zu bestimmenden Komponente an mehreren Wirtmolekülen, d. h. an mehreren Spots.
Hauptproblem der weiteren Datenauswertung hin
zu einer chemometrischen Diskriminanzanalyse
ist die optimale Auswertung und Minimierung der
(zwei-dimensionalen)
Intensitäts-Wellenlängen-Da-
50
Bild 4: Diskriminanzanalyse von 7 verschiedenen aber
ähnlichen Komponentengemischen
Die Arbeiten wurden im Rahmen des InnoNet-Projektes
ChemoChips 16IN0217 durch das BMWi gefördert.
SPME- GC-MS- Untersuchungen zu Duftstoffprofilen im Bienenstock und von Bienenprodukten
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dr. rer. nat. Ch. Bartzsch
Dipl.-Ing. (FH) J. Trompelt
Forschungspartner:
Länderinstitut für Bienenkunde Hohen Neuendorf e. V. (LIB)
Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau Veitshöchheim
Januar 2006 bis November 2006; gefördert mit Mitteln des TKM im Rahmen des
Untersuchungen auf kleinstem Raum gerade zu an.
So zeigte sich bei der Untersuchung der Stockgerüche, dass eine Unterscheidung nach Bienenvolk anhand des Stockgeruches sehr deutlich zu finden ist.
Die Komplexität der Problemstellung erfordert es, für
eine zuverlässige statistische Auswertung durch entsprechende Probenzahlen über umweltbedingte und
zeitliche Einflüsse im Lebensjahr des Bienenstockes zu
mitteln sowie unterschiedliche Substanzklassen in die
Auswertung einzubeziehen, um ein einheitliches Bild
des Geruchsprofils im Bienenstock bzw. von Honigsorten zu erhalten. Das macht es erforderlich, neben
leichtflüchtigen auch schwerer flüchtige Komponenten
sowie neben unpolaren auch polarere in die Auswertung einzubeziehen. Hier können flüssigchromatographische einschließlich LC-MS-Untersuchungen sehr
hilfreich sein. Neben der Charakterisierung der Brutzelldeckel könnte auch die Untersuchung des Honigs
neue Erkenntnisse für diese Problematik erbringen. Als
wichtigstes Unterscheidungsmerkmal für Sortenhonige dient in Deutschland neben der Geruchs- und Geschmacksprüfung die Analyse des Pollenspektrums.
Die Methode ist auf Grund der Vielzahl von Pollen
schwierig, zeitaufwendig und erfordert Spezialkenntnisse. Mit der EU-Festlegung, dass auch der Verkauf
von filtrierten Honigen zulässig ist, versagt diese wichtige Methode zur Unterscheidung von Sortenhonigen.
Eine Verbesserung auf diesem Gebiet ist also dringend
nötig. Gelänge es, eine gaschromatographische Methode zu entwickeln, mit der eine eindeutige Zuordnung der Honige zur Sorte möglich wäre, so wäre dies
ein enormer und seit langem gewünschter Fortschritt
für die Honigindustrie, da damit das Verfahren der
Qualitätskontrolle erheblich abgekürzt werden würde.
Die Honigbiene ist mit Abstand die viertwichtigste
Nutztierspezies in Deutschland. Auf der einen Seite ist
sie für die Bestäubung von Nutzpflanzen aber auch für
viele ökologisch wichtige Wildpflanzen unverzichtbar,
auf der anderen Seite liefert sie durch und mit dem
Honig ein für die gesunde Ernährung wichtiges Naturprodukt. In der Arbeitsgruppe wurden in den letzten
Jahren in verschiedenen Projekten Untersuchungen
zum Varroa-Befall und dessen akarizidenfreier Bekämpfung durchgeführt. Aktuell ist die Situation so,
dass ohne den Einsatz von Akariziden es bald keine
Honigbienen mehr gäbe. Problematisch ist aber, dass
zunehmend gegenüber synthetischen Akariziden resistente Milben auftreten, der Bienenstock bei einer
solchen Behandlung allgemein geschwächt wird und
Rückstände der Behandlung im Honig zu finden sind.
Die Selektion varroatoleranter Bienen scheint zur Zeit
die einzige Möglichkeit zu sein, der Varroose Herr zu
werden und gleichzeitig die Gefahren der Resistenzentwicklung und Rückstandsbildung zu umgehen. Aus
dieser Situation heraus wurde in die Untersuchung des Die ersten Ergebnisse hierzu sind sehr vielverspreMilbenbefalls (s. die früheren Forschungsberichte) die chend und aussagefähig:
Untersuchung des Bienenstockes und der Bienenprodukte mit einbezogen.
Eine sehr geeignete und empfindliche Methode für die
Erfassung der flüchtigen Komponenten im Bienenstock
bzw. der Bienenprodukte ist die Festphasenmikroextraktion. Dabei werden die Stoffe auf einem Polymerfilm über längere Zeit adsorbiert und damit „gesammelt“. Diese Methode, die für Proben mit einer großen
Anzahl von Komponenten geeignet ist, ist so empfindlich, dass selbst auf dem Untergrund von hochkonzentrierten Komponenten noch Spuren anderer Substanzen nachgewiesen und mit Hilfe statistischer Methoden
herausgefiltert werden können. Andererseits zeichnet
sich die Festphasenmikroextraktion dadurch aus, dass
die Faser, auf der die Adsorption erfolgt, aufgrund ihrer
Maße fast an jeder Stelle (auch im Bienenstock) ohne
Beeinträchtigung der Lebensfunktionen eingebracht
werden kann. Somit bietet sich dieses Verfahren für Bild 1: Diskriminanzanalyse mit Sortenhonigen
51
Insgesamt zeigt sich, dass eine Sortencharakterisierung von Honig über das Aromaprofil mit einer vertretbaren Anzahl von Parametern möglich ist. Das statistische Modell kann durch Einbeziehung von besonders
sortentypischen Substanzen noch verbessert werden
(Bild 1). Es ist denkbar, dass dieses Verfahren in Zukunft die aufwendige Pollenanalyse ablösen und somit
als neue automatisierte Analysenmethode Eingang in
entsprechende Analysenvorschriften finden könnte.
Seit einiger Zeit besteht außerdem eine große Nachfrage an therapeutisch wirksamen Honigen. Es sind
bereits verschiedene Techniken angewandt worden,
um therapeutisch wirksame Substanzen, wie z.B. Thymian oder Fenchel, in den Honig einzubringen. Eine
Möglichkeit besteht darin, die Extrakte der Kräuter direkt in den Honig einzurühren, was jedoch mit Schwierigkeiten bezüglich der Löslichkeit verbunden ist. Aus
diesem Grund hat man die Kräuter in einer Zuckerlösung den Bienen gefüttert. Es wird behauptet, dass
die dadurch entstandenen Honige eine vielfach höhere
therapeutische Wirkung besitzen.
Im Zusammenhang damit wurden Proben von verschiedenen Kräutern untersucht, welche wir in einer Zusammenarbeit mit mehreren Imkern erhielten. Es handelte
sich im wesentlichen um 5 verschiedene Sorten (Holunder, Melisse, Weidenrinde, Sanddorn und Thymian).
Von jeder Sorte wurde mit Hilfe des Verfahrens der
SPME-GC/MS jeweils eine Honigprobe untersucht, in
welche die Kräuter eingerührt wurden und eine Honigprobe, wo die Kräuter durch Bienen eingearbeitet
wurden. Schwerpunkt der Untersuchungen war auch
der Vergleich der Komponentenprofile um Hinweise
auf eventuelle Umwandlungs- bzw. Abbauprozesse in
der Honigblase zu erhalten. Aus den erhaltenen Chromatogrammen (vgl. Bild 2 bzw. Bild 3) sind Hinweise
auf eine Umsetzung der verfütterten Substanzen in
der Honigblase erkennbar.
Die mehrjährigen Arbeiten (seit 2002) in Kooperation
mit verschiedenen Partnern zu Duftprofilen in und um
Bienenstöcke und Bienenprodukte haben zu einer Akkumulation von analytischem Wissen über die Charakterisierungsmöglichkeiten von Veränderungen (Krankheiten) im Bienenstock
bzw. der Charakterisierung von Bienenprodukten über die SPME-GC/
MC Untersuchung geführt, die für weitere Applikationen äußerst hilfreich sind.
Bild 2: Ergebnis der Analyse von therapeutischen Honigen am Beispiel von
Sanddornhonig
Schwarz: Sanddorn-Naturelexier (Sanddorn eingerührt)
Rot: Sanddorn-Honigelexier (Sanddorn an Bienen verfüttert)
Bild 3: Ergebnis der Analyse von therapeutischen Honigen am Beispiel
von Thymianhonig
Zucker mit Thymian
schwarz (Thymian in Futterlösung)
Honig mit Thymian
rot (Thymian an Bienen verfüttert)
52
Barrierefunktion des Dickdarmepithels und Translokation von Mikroorganismen
Projektleiter:
Prof. Dr. phil. nat. habil. A. H. Gitter
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) E. Hesse
Dipl.-Ing. (FH) D. Thamke
Forschungspartner:
Prof. Dr. M. Fromm, Institut für Klinische Physiologie,
Charité Berlin
Prof. Dr. W. Künkel, AG Gentechnik, FH Jena
April 2006 bis Dezember 2006; gefördert mit Mitteln des
TKM im Rahmen des Hochschulwissenschaftsprogrammes
Listeria monocytogenes and Candida albicans are
foodborne pathogens. Translocation across intestinal epithelium is a pathophysiological mechanism of
both microbes. Restitution of epithelial defects plays
a key role in defense. Listeriolysin, a virulence factor,
affects ion secretion and barrier function of human
intestinal epithelial cells.
Das Darmepithel ist eine einschichtige Grenze zwischen der funktionellen Außenseite (Darmlumen) und
dem Körperinneren (Interstitium, „Blutseite“). Hauptfunktionen sind zum einen die Bildung einer Barriere
zwischen Darmlumen und Interstitium und zum anderen der transepitheliale Transport in resorptiver oder
sekretorischer Richtung. Epitheldefekte stören die Bar-
rierefunktion und erlauben den Durchtritt (Translokation) von Mikroorganismen und verursachen, wenn die
Immunabwehr des Körpers unzureichend ist, schwerwiegende Krankheitssymptome. Wichtige pathogene
Mikroorganismen sind beispielweise Listeria monocytogenes (Listerien, Bakterien) und Candida albicans
(Hefepilze), die mit der Nahrung in den Darm gelangen.
Die Translokation über das Darmepithel zur Blutseite
ist ein wichtiger Pathomechanismus der beiden Mikroorganismen. Epitheldefekte müssen daher schnell
geschlossen werden. Wir konnten Epitheldefekte und
ihre Reparatur bildlich und funktionell darstellen (siehe Publikationen 2006). Kürzlich gelang es uns auch,
den Wirkungsmechanismus von Listeriolysin, einem
Virulenzfaktor der Listerien, zu erforschen (Veröffentlichung in Vorbereitung). Gegenwärtig untersuchen wir
die Translokation von Candida albicans in einem von
uns etablierten Untersuchungsverfahren. Dabei wird
eine Zellkultur des Darmepithels auf einem Substrat
gezüchtet, welches für die Hefepilze durchlässig ist,
und die Barrierefunktion elektrophysiologisch (durch
Messung des transepithelialen elektrischen Widerstands) aufgezeichnet. Die von einer zur anderen Seite
des Epithels gewechselten Hefezellen werden gezählt
oder mittels Immunfluoreszenz der Durchtritt sichtbar
gemacht. Durch die funktionelle Untersuchung mutierter Hefepilzstämme, die von der Gentechnik-Arbeitsgruppe um Prof. Künkel bereitgestellt werden, können
wir biochemische und biophysikalische Mechanismen
sowie die genetischen Grundlagen erforschen.
Bild 1: Darmepithel-Zellkultur mit rot gefärbten Zell- Bild 2: Hefepilzzellen von Candida albicans mit blau
grenzen (Immunfluoreszenz: E-Cadherin)
gefärbter Zellwand (Immunfluoreszenz)
53
Molekularpathologie von Fibrinogen-Defekten
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. habil. M. Meyer
Mitarbeiter:
D. Schmidt, A. Seeliger (Studenten)
Forschungspartner:
Molecular Pathology Laboratory,
Chistchurch Hospital, Christchurch, Neuseeland;
Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsdiagnostik, Universität Magdeburg
Fibrinopeptid A-Freisetzung aus dem varianten Molekül komplett unterdrückt ist. Die Fibrinpolymerisation ist bei den Patienten stark verzögert und führt
zu einem transparenten Gerinnsel. Diese funktionellen
Defekte sind offensichtlich für die milde bis mäßige
Blutungsneigung verantwortlich, die bei den Patienten
beobachtet wird.
fortlaufend; teilweise gefördert mit Mitteln der FH Jena im Rahmen der Ausschreibung
„Studentische Pojekte in Forschung und Entwicklung“
Molecular Patholgy of Fibrinogen Defects
In patients with impaired haemostasis fibrinogen defects have been elucidated in 9 cases. Two of the
molecular variants were characterized by functional,
genetic and structural studies.
Fibrinogen stellt ein multifunktionales Protein dar,
das im Blut zirkuliert und als Substrat der Gerinnung
und als Kofaktor der Thrombozytenaggegation an der
Hämostase, darüber hinaus aber auch an weiteren
biologischen Prozessen wie Wundheilung oder Einnistung des Embryos in der Gebärmutterwand beteiligt
ist. Qualitative und quantitative Defekte dieses Proteinfaktors führen zu verschiedenen Störungen im HerzKreislauf-System, zu Wundheilungsstörungen oder
auch zu einer Neigung zu Spontanaborten. Die Analyse genetisch bedingter Defekte des Fibrinogens hat
diagnostische Bedeutung für die betroffenen Patienten, dient der Aufklärung der molekularen Pathogenese des jeweiligen Krankheitsbildes und trägt außerdem
zum Verständnis der Struktur-Funktions-Beziehungen
des Proteins bei.
Bild 1: Aminosäure-Positionen in der Fibrinopeptid ARegion der Aα-Kette des Fibrinogens, die durch Mutationen bei Patienten mit Dysfibrinogenämie verändert sind
(der Pfeil zeigt den hier beschriebenen neuen molekularen
Defekt)
Eine interessante Frage, die im Rahmen des studentischen Forschungsprojektes geklärt wurde, bezog sich
auf die Entstehung der Mutation in den verschiedenen Patientenfamilien: Geht die Dysfibrinogenämie auf
ein einziges Mutationsereignis zurück oder handelt es
sich um voneinander unabhängige Ereignisse? Dazu
wurde eine Haplotyp-Untersuchung zu insgesamt 17
genetischen Polymorphismen in den drei FibrinogenGenen in den drei Patienten-Familien durchgeführt.
Diese Analyse ergab, dass die Mutation in allen Fällen
mit dem gleichen Haplotyp assoziiert ist. Damit ist von
In Zusammenarbeit mit einer Reihe klinischer Partner einem gemeinsamen Ursprung des Defekts bei allen
(Technische Universität Dresden, Universität Leipzig, betroffenen Patienten auszugehen.
Universität Magdeburg, Kinderklinik Braunschweig,
Universitätskinderklinik Heidelberg u.a.) wurden 2006 Eine zweite Studie beschäftigte sich mit der molekudie molekularen Defekte bei 9 Patienten mit Dysfibri- laren und funktionellen Charakterisierung einer neuen
Fibrinogenvariante, die bei einem Kind mit Schlagannogenämie bzw. Hypofibrinogenämie aufgeklärt.
fall entdeckt wurde. Hier konnte eine Frameshift-MuBei Patienten aus drei scheinbar nicht verwandten tation in der γ-Kette des Fibrinogens nachgewiesen
Familien aus unterschiedlichen Regionen Deutsch- werden. Mit Hilfe der 2-D-Elektrophorese wurde der
lands wurde eine neue Missense-Mutation im FGA- Nachweis variabler Mengen der varianten Ketten bei
Gen diagnostiziert: C1202G. Dieser Basenaustausch verschiedenen Mutationsträgern geführt. Das Ausmaß
hat in der Aα-Kette des Fibrinogens den Aminosäu- der Fibrinpolymerisationsstörung korreliert mit dem
reaustausch 16 Arg Gly zur Folge (siehe Bild 1). Da- Anteil varianter Fibrinogenmoleküle bei den Patienten.
mit ist eine der beiden Thrombin-Spaltstellen im Fibri- Außerdem wurde eine Hyperglykosilierung der abnornogen betroffen. Es konnte gezeigt werden, dass die men γ-Ketten nachgewiesen.
54
Kultivierung von Leishmania tarentolae in einer kontinuierlichen Prozessführung
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. H.-D. Pohl
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) C. Fritsche
Dipl.-Ing. (FH) N. Weiland
M. Sitz
Forschungspartner:
Jena Bioscience GmbH
2004 bis 2007;
v. l.: Pohl, Sitz, Fritsche, Weiland
Chemostatic cultivation of Leishmania tarentolae
The parameters KS and μmax were determined for
Leishmania tarentolae during continuous cultivation.
These parameters are the basis for the development
of optimal FedBatch-processes. Thereby, the stability of the culture was proved over 27 generations.
Die Forschung an dem eukaryontischen Parasiten
Leishmania tarentolae (L.t.) wird seit mehr als 2 Jahren an der FH Jena durchgeführt. L.t. ist ein neues Expressionssystem für rekombinante Proteine und kann
als vielversprechende Alternative zu Zellkulturen angesehen werden, da diese Zellen N-Glykosilierungsstrukturen vom Säugertyp bei rekombinanten humanen Proteinen erzeugen können [Breitling et al., 2002]. L.t.
weist im Vergleich zu anderen Expressionssystemen,
die posttranslational glykosilieren können (z. B. Zellkulturen), bedeutend höhere spezifische Wachstumsraten
auf und ist in kostengünstigeren Nährmedien kultivierbar. Erfolgreiche Kultivierungen im Laborfermenter mit
unterschiedlichen Prozessbedingungen konnten bereits gezeigt werden.
Neben der Entwicklung einer Analytik zur Inprozesskontrolle von Heminkonzentrationen, begleitenden
Stabilitätsuntersuchungen hinsichtlich der Vitalität von
L.t. und der Entwicklung eines zyklischen Batch-Verfahrens zur Erzielung hoher Biomassedichten, wurden
die bioprozessbestimmenden Parameter Ks und μmax
im Chemostaten für L.t. unter gegebenen Nährmedienbedingungen im Jahre 2006 ermittelt. Mit diesen
Parametern ist die Basis für alle weiteren Fermentationsprozessentwürfe und -optimierungen gelegt. Nur
die kontinuierliche Kultivierung liefert Aussagen zur
Langzeitstabilität des Wachstumsprozesses.
Für die Leishmania Spezies sind die Parameter des
Monod-Modells unzureichend beschrieben.
μ(s)= μmax *
s
Ks + s
s − Glukosekonzentration Fermenter [g/L]
μ − spezifische Wachstumsrate [h −1 ]
μ max − maximale spezifische Wachstumsrate [h −1 ]
K S − Halbsättigungskonstante [g/L]
Schaefer et al. [1970] haben erste Chemostatenkultivierungen mit L. tropica durchgeführt, jedoch
keine Wachstumsparameter bestimmt. Ziel war
es, möglichst hohe Zellzahlen für weitere Untersuchungen zu produzieren. Im Steady state wurden
Zelldichten von 8,25*107 Zellen mL-1 erreicht. Der
beschriebene Prozess wurde über 15 - 25 Tage mit
einer Verdünnungsrate von 0,072 h-1 durchgeführt
und komplexes Nährmedium, bestehend aus Trypton, Hefeextrakt, Glukose, Salzen, Kaninchenserum und -hämoglobinlösung verwendet. Kuile und
Opperdoes [1992] untersuchten erstmals die Parameter Ks und μmax von L. donovani in dem halbsynthetischen Nährmedium SDM 79 mit Zusätzen an Hemin
und 10 % fötalem Kälberserum. Der Chemostat wurde glukoselimitierend gefahren und ein μmax von 1,96
Tage-1 (0,082 h-1) und ein KS -Wert von 0,1 mM (0,018
g/L) ermittelt.
Bild 1: Kontinuierlicher Bioreaktor mit verschiedenen
Anschlüssen: A) Nährmedienzufluss, B) Überlauf,
C) Kühlwassereinlauf, D) Kühlwasserauslauf, E) Zuluftstrom und F) Abluftstrom
Unsere Untersuchungen zielten darauf ab, die Abhängigkeit der spezifischen Wachstumsrate μ von der
Glukosekonzentration (Substrat) für L. tarentolae zu
bestimmen. Glukose ist die primäre Kohlenstoffquelle
in komplexen Medien und wird vorrangig vor anderen
Energiequellen metabolisiert. Die Kultivierung erfolgte
in einem komplexen Nährmedium (”animal-free“) mit
Zusätzen an Hemin (Eisenquelle) und Antibiotika in
einem 100 mL Glasgefäß, siehe Bild 1. Der Reaktor
besaß einen Nährmedieneinlauf und einen Überlauf für
die Zellsuspension. Über einen Doppelmantel wurde
der Reaktor auf 26 °C temperiert, siehe Bild 2. Die Zudosage an Nährmedium erfolgte durch eine Schlauchpumpe, um verschiedene Flussraten zu realisieren.
Die Begasung erfolgte über ein Begasungsrohr bei
0.07 - 1 VVM, die Probennahmen über ein Septum im
55
Überlauf und die Durchmischung des Reaktors durch
einen Magnetfisch bei 250 rpm, wobei der Reaktor
durch Alufolie vor Licht geschützt wurde. Als Inoculum
dienten Zellen des Wildtyps eines exponentiell wachsenden Schüttelkolbens. Zur Kontrolle der Flussrate
wurde die Zudosageflasche auf eine Präzisionswaage
gestellt und die Gewichtsänderung registriert.
d
(x )= -D* x+ μ(s)* x
dt
D=
Fzu
VR
d
μ(s)* x
(s )= D* (szu - s ) dt
YX/S
x - Biomasse [g/L TBM ]
szu - Glukosekonzentration Vorlage [g/L]
D - Verdünnungsrate [h-1 ]
Fzu - Zuflussrate [mL/h]
VR - Reaktorvolumen [mL]
YX/S - Ertragskoeffizient Biomasse zu Glukose [-]
Durch Parameteranpassungen im Programm Berkeley
Madonna wurden die folgenden Parameter ermittelt:
μmax = 0,103 h-1, KS = 0,046 g/L Glukose und
YX/S = 0,98 - 1,19 g TBM g-1 Glukose
Bild 2: Versuchsaufbau zur kontinuierlichen Kultivierung
Die Fermentation wurde über 16 Tage (386 h) bei Verdünnungsraten von 0,059 h-1 und 0,047 h-1 geführt.
Überraschenderweise stellte sich heraus, dass eine limitierende Fahrweise möglich ist, obwohl das verwendete Nährmedium verschiedene alternative Energiequellen bietet. Stattdessen bevorzugten die Zellen Glukose
und ein typischer Einschwingvorgang des Chemostaten bis zum Steady state (Bild 3) wurde beobachtet.
Die genaue Bestimmung der Glukosekonzentration im
Steady state war nicht möglich (Glukosekonzentration
< 0,1 g/L; Detektionslimit des Glukometers). Der gesamte Prozess konnte stabil über mehr als 2 Wochen
mit über 27 Generationen der Zellen geführt werden.
Der Verlauf von x(Modell)=f(t) und s(Modell)=f(t) in
Bild 3 bestätigt diese Parameter, die auch teilweise
schon in umfangreichen Schüttelkolbenversuchen bestimmt wurden. Im Vergleich zu den Parametern für
L. donovani [Kuile und Opperdoes 1992] bestätigt sich,
das die Nährmedienbedürfnisse der einzelnen Leishmania Spezies sehr unterschiedlich sind. Dieser Sachverhalt wurde schon für die Entwicklung von synthetischem Nährmedium beschrieben [Melo et al., 1985;
O´Daly and Rodriguez, 1988; Merlen et al., 1999].
Mit den ermittelten Parametern wird das Forschungsziel an der FH Jena unterstützt, Hochzelldichtefermentationen für L.t. zu entwickeln, die auf glukoselimitierenden FedBatch-Strategien basieren.
Literatur
[1] Breitling, R., Klingner, S., Callewaert, N., Pietrucha, R.,
Geyer, A., Ehrlich, G., Hartung, R., Müller, A., Contreras,
R., Beverley, S. and Alexandrov, K., 2002. Non-pathogenic
trypanosomatid protozoa as a platform for protein research
and production. Prot. Expr. Purific. 25, 209 – 218.
[2] Kuile, B.H. and Opperdoes, F.R., 1992. Comparative
physiology of two protozoan parasites, Leishmania donovani
and Trypanosoma brucei, grown in chemostats. J. Bacteriol., 174, 2929 – 2934.
[3] Schaefer, F.W., Bell, E.J., Etges, F.J., 1970. Leishmania tropica: Chemostatic cultivation. Exp. Parasitol., 28,
465 – 472.
[4] Melo, N.M., Peixoto de Azevedo, H., Roitman, I. and
Mayrink, W., 1985. A new defined medium for cultivating
Leishmania promastigotes. Acta Trop., 42, 137 – 141.
[5] Merlen, T., Sereno, D., Brajon, N., Rostand, F. and
Lemesre, J.-L., 1999. Leishmania spp.: Completely defined
Bild 3: Einschwingvorgang bis zum Steady state der medium without serum and macromolecules (CDM/LP) for
kontinuierlichen Fermentation (D=0,059 h-1)
the continuous in vitro cultivation of infective promastigote
forms. Am. J. Trop. Med. Hyg., 60, 41 – 50.
In einer kontinuierlichen Kultivierung gelten die folgenden Differentialgleichungen für die Biomassebildung [6] O´Daly, J.A. and Rodriguez, M.B., 1988. Differential
growth requirements of several Leishmania spp. in chemiund den Glukoseverbrauch:
cally defined media. Acta Trop., 45, 109 – 126.
56
Einfluss von pflanzlichen Wirkstoffen auf die primär hämostatische Funktion von
Thrombozyten und Leukozyten und auf die Barrierefunktion von Epithelien
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. habil. P. Spangenberg
Prof. Dr. phil. nat. habil. A. Gitter
Mitarbeiter:
Dipl.-Chem. M. Grau
Studentin I. Albert
Student J. Bratsch
Forschungspartner:
Prof. Dr. S. Heptinstall, University of Nottingham, U.K.
Doz. Dr. W. Lösche, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Laufzeit:
April 2006 bis Dezember 2006
Dan Shen, a traditional Chinese medicine used in
the treatment of cardiovascular diseases is studied
in vitro to investigate a possible inhibitory effect on
platelet aggregation in platelet rich plasma (PRP) or
in whole blood. We found inhibitory effects of aqueous extracts of Dan Shen on aggregation in PRP
and whole blood of healthy volunteers induced by
adenosine diphosphate (ADP) and epinephrine, but
not by collagen. Aggregation in whole blood is more
sensitive compared to aggregation in PRP and the
inhibitory effects of Dan Shen are more pronounced
in whole blood compared to PRP. The effects of Dan
Shen extracts on platelet-leucocyte interaction as
well as on the barrier function of epithelial cells is
still under work and will be reported in 2007.
Pflanzliche Wirkstoffe zur Behandlung von Erkrankungen spielen besonders in der traditionellen Medizin
eine große Rolle. So werden zum Beispiel wässrige Extrakte aus getrockneten Wurzeln von Rotwurzsalbei,
chinesisch Dan Shen, unter anderem zur Behandlung
von Herz-Kreislauf-Erkrankungen eingesetzt. Anliegen
des Projektes ist es, die Effekte der Arznei auf die
Funktionen der Thrombozyten und Leukozyten zu untersuchen, die in der Pathogenese von Herz-KreislaufErkrankungen eine entscheidende Rolle spielen. Um
weitere Wirkungsmechanismen der Arznei zu finden,
soll auch die Wirkung auf die Barriere- und Transportfunktion von Epithelien geprüft werden.
die Untersuchungen der Thrombozyten-LeukozytenInteraktion im Durchflusszytometer sind gegenwärtig
noch nicht abgeschlossen. Die Extrakte wurden dabei
simultan mit dem jeweiligen Agonisten hinzugegeben
bzw. die Probe wurde 5 min lang mit den Extrakten
präinkubiert, bevor der Agonist addiert wurde.
Das PRP wurde aus Blut von gesunden Probanden
durch niedertourige Zentrifugation (120 x g) erhalten.
Als Antikoagulantien kamen Citrat und Hirudin zum
Einsatz. Die Aggregation wurde in einem kommerziellen Aggregometer untersucht.
Im Citrat-PRP wurde lediglich in der Aggregation, ausgelöst durch Adenosindiphosphat (ADP), eine leichte Hemmung durch Dan Shen beobachtet, wenn der Extrakt
durch Kochen in destilliertem Wasser oder PBS hergestellt wurde. Der bei RT präparierte Extrakt zeigte keine
Hemmwirkung. Mit Collagen oder mit Adrenalin als Agonist konnte kein Hemmeffekt beobachtet werden.
Im Hirudin-PRP dagegen lässt sich mit ADP als Agonist eine Hemmwirkung sowohl bei Extrakten, die
durch Kochen als auch durch Inkubation bei RT entstanden sind, erzielen (siehe Bild 1 und 2). Auch bei
Adrenalin als Agonist sind Hemmeffekte nachweisbar,
nicht aber bei Collagen. Daraus kann geschlussfolgert
werden, dass Calcium am Hemmeffekt beteiligt ist.
Während bei Antikoagulation des Blutes mit Citrat die
Calcium-Konzentration im PRP deutlich absinkt, bleibt
die physiologische Calcium-Konzentration des Blutes
im Hirudin-PRP erhalten.
Es wurden verschiedene wässrige Extrakte von Dan
Shen hergestellt, dabei orientierten wir uns an der
Aufbereitung von Dan Shen als Tee. 60 g Dan Shen
pro destilliertes Wasser bzw. gepufferte Saline (PBS)
wurden entweder für 60 min aufgekocht oder bei
Raumtemperatur (RT) extrahiert. Mit diesen Extrakten
wurden die Aggregation der Thrombozyten im Plättchen-reichen Plasma (PRP) und im Vollblut untersucht, Bild 1 und Bild 2
57
58
Die als Standardmethode eingesetzte Aggregation im
PRP spiegelt aber nicht die physiologische Situation im
Blut wider. Erstens wird sie im PRP und nicht im Vollblut durchgeführt und zweitens werden bei der Herstellung von PRP die Thrombozyten partiell aktiviert.
Daher setzten wir die von Prof. Heptinstall entwickelte Vollblutaggregometrie im Durchflusszytometer ein.
Hierbei wird die Vergrößerung des forward scatters
als Maß der Zellgröße im Thrombozyten-gate (forward
versus side scatter plot) als Parameter der Aggregation verwendet. Die Inkubationen mit Dan Shen wurden
im Vollblut analog den Bedingungen im PRP vorgenommen. Anschließend werden die Proben mit einem
kommerziellen Lyse/Fixativ behandelt, um die fragilen
Erythrozyten zu lysieren und die Thrombozyten und
Leukozyten zu fixieren.
Sowohl im Citrat- als auch im Hirudin-Vollblut lassen
sich mit ADP (siehe Bild 3 und 4) aber auch mit Adrenalin als Agonist Hemmwirkungen der Aggregationen
erzielen. Mit Collagen als Agonist sind keine Hemmeffekte nachweisbar. Es fällt dabei auf, dass die Empfindlichkeit des Testes im Vergleich zur Aggregation
im PRP größer ist.
Bild 3
Bild 4
Wir erwarten ebenfalls einen Einfluss der Dan Shen
Extrakte auf die Thrombozyten-Leukozyten Interaktion, die wir im Durchflusszytometer, nach einer in
unserem Labor etablierten Methode, messen werden.
Diese Untersuchungen sind zur Zeit in Arbeit und werden gemeinsam mit den Ergebnissen der Einflüsse der
Dan Shen Extrakte auf die Barrierefunktion von Epithelien im nächstfolgenden Forschungsbericht mitgeteilt.
Diagnostik der Koronaren Herzkrankheit (KHK) in Ruhe
wurden abgeleitet aus dem EKG, dem nichtinvasiven
Blutdruck sowie aus deren Kopplung und Interaktion.
Weitere neue methodische Ansätze wie Pulswellengeschwindigkeit (PWV) und Ankle-Brachial-Index (ABI)
beschreiben die periphere vaskuläre Hämodynamik.
Die statistische Analyse (Cox-Regression, ROC-Analyse) führte zur Optimierung eines signifikanten Parametersets PS-KHK, welches in kommenden klinischen
Studien erprobt und validiert werden soll.
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. A. Voß
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) S. Trübner
Dipl.-Ing. (FH) J. Hopfe
K. Witt
Forschungspartner:
medtrans GmbH, Jena
Universitätsklinikum der Friedrich-SchillerUniversität Jena, Klinik für Innere Medizin I
2005 bis 2006; gefördert mit Mitteln des
TKM im Rahmen des Hochschulwissenschaftsprogramms
Auswertung und Ergebnisse
Für die statistische Optimierung zur Bildung eines reduv. l.: Trübner, Voß, Witt, Hopfe zierten Parametersets wurde ein Patientensubset (Alters- und Geschlechtsmatch) mit 37 Gesunden und 163
Patienten verschiedener KHK-Ausprägung gebildet.
Noninvasive diagnosis of the coronary artery
disease (CAD) under resting conditions
The aim of the study was the development of a multivariate parameterset to improve the early diagnosis
of the coronary artery disease. The statistical analysis of dynamical parameters characterizing the ecg
and blood pressure regulation, interaction and coupling phenomena as well as parameters from hemodynamics revealed an optimum patient’s classification
capability.
Zielstellung
Die Atherosklerose der Herzkranzarterien (KHK) manifestiert sich in einem zunehmend schweren, multifaktoriellen Krankheitsbild. Aufgrund der Gefäßwandverhärtung ist eine Beeinträchtigung der Pressorezeptoren
denkbar sowie ein negativer Einfluss auf die Adaptivität der Herzfrequenz an Blutdruckschwankungen. Die
Analyse des Zusammenhanges zwischen Atherosklerose und Veränderungen in der kardiovaskulären Variabilität bildete die Grundlage für die Entwicklung einer
Methodik zur Früherkennung der KHK. Atherosklerotisch hervorgerufene Pathologien spiegeln sich in der
kardiovaskulären Dynamik wider, die in der bisherigen
Diagnostik nur durch Stresseinwirkung (BelastungsEKG) nachgewiesen werden können. Das Ziel der Studie war, mit Hilfe eines multivariaten Parametersets die
Diagnose der KHK gemessen unter Ruhebedingungen
mit einer höheren Klassifikationsrate zu ermöglichen
als durch die derzeitige Goldstandard Untersuchungsmethode mittels Stresseinwirkung.
Materialien und Methoden
Für die Entwicklung und Validierung eines dynamischen Parametersets wurden multiparametrische
Datensätze klinisch diagnostizierter KHK-Patienten
erhoben. Parameter der kardiovaskulären Regulation
KHK-Grad
Gesunde
KHK-1
KHK-2
KHK-3
Anzahl
37
85
41
37
Alter
63±10
62±9
62±9
66±9
Sieben Parameter (P1-P7) konnten während der statistischen Optimierung mittels Cox-Regression zwischen den einzelnen KHK-Gruppen untereinander bzw.
in Bezug auf die Gesunden herausgearbeitet und in das
Set PS-KHK aufgenommen werden.
Im Test zwischen Patienten KHK-1 und Gesunden
konnte die Spezifität (Rate der korrekt klassifizierten
richtig-negativen Fälle, hier der Gesunden) auf 93,7%,
die Sensitivität (Rate der korrekt klassifizierten richtig-positiven Fälle, hier KHK-Patienten) auf 87,5% und
die AUC (Maß für die Klassifikationsstärke) auf 92,2%
(siehe Bild) gesteigert werden. Damit konnte die Spezifität der Diagnostik mittels Belastungs-EKG von ca.
70% deutlich übertroffen werden. Weiterhin betrug
die Klassifikationsstärke dieses Parametersets im Test
zwischen Gesunden und allen KHK-Patienten 90,1%,
die Sensitivität 84,6% und die Spezifität 81,2%. Im
Zuge der klinischen Validierung soll das Parameterset
(P1 bis P7) auf neue Datensätze angewandt und erweitert werden.
59
Ambulantes Diagnosesystem zur nichtinvasiven und frühzeitigen Erkennung
arteriosklerotischer Gefäßveränderungen
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. A. Voß
flussgeschwindigkeit innerhalb des peripheren Gefäßsystems.
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing.(FH) R. Schröder
Dipl.-Ing.(FH) St. Schulz
Patienten / Methoden und Ergebnisse
In einer ersten Pilotstudie wurde die Eignung einer neuen
PWV-Messmethodik zur Charakterisierung des kardiovasForschungspartner:
kulären Systems untersucht. Anhand von 20 herzgesunmedtrans GmbH, Jena
Universitätsklinikum der Friedrich-Schillerden Probanden wurde die Änderung des Gefäßzustands
Universität Jena, Klinik für Innere Medizin I
durch die ärztlich kontrollierte Gabe eines gefäßerweiternden Medikaments simuliert. Während der 30 min MessLaufzeit und Fördermittelgeber:
dauer wurden kontinuierlich EKG und nichtinvasiver Blut2005 bis 2006; gefördert mit Mitteln des
BMWi im Rahmen des PROgramms
v. l.: Schulz, Voß, Schröder
druck aufgezeichnet sowie die Pulswellengeschwindigkeit
„Förderung der Erhöhung der
(PWV) und der Ankle-Brachial-Index (ABI) in definierten
INNOvationskompetenz mittelständischer Unternehmen“ (PRO INNO II)
Abständen bestimmt. Es konnte gezeigt werden, dass
auf Basis der angewandten Messtechnik und der Analyse der Herzraten- und Blutdruckvariabilität, der PWV und
Non-invasive and early diagnosis of peripheral
des ABI eine nichtinvasive Bestimmung des Gefäßstatus möglich ist. Dabei lässt die PWV Aussagen über die
arterial occlusive disease (PAOD)
Gefäßsteifigkeit zu. Hohe PWV-Werte weisen auf eine
The aim of this study is the development of a non- niedrige Compliance (Dehnbarkeit) der Gefäße hin. Der
invasive method for the diagnosis of PAOD. Patients ABI als Quotient des systolischen Blutdruckes von Unwith and without PAOD were investigated con- terschenkel und Oberarm weist bei Werten von deutlich
cerning to their vas-cular status. Pulse wave velocity unter 1.0 auf periphere arterielle Verschlüsse (Stenosen)
and ankle brachial index were suitable for a charac- hin. Mittels der bereits erwähnten Messmethodik wurden
in einer klinisch durchgeführten Studie 40 männliche Patiterization of PAOD.
enten (Alter = 68±10 Jahre) mit koronarer Herzkrankheit
(KHK) hinsichtlich pathologisch veränderter Gefäßzustände untersucht. Die Einteilung der Gefäßzustände erfolgte
Motivation
Deutschlandweit leiden etwa 20 % aller über 55 jährigen durch die Bestimmung des KHK-Grades (0 bis 3) mittels
Menschen an Durchblutungsstörungen, welche durch Koronarangiographie:
die periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) verursacht werden. Laut getABI-Studie versterben 10 %
KHK-Grad
Gefäßzustand
aller pAVK-Patienten innerhalb von drei Jahren. In 90 %
0
keine Gefäßverengung
der pAVK-Fälle führt die Arteriosklerose (Lipideinlagerung
1
Eingefäßerkrankung
in die Arterienwände rufen Verkalkungen, Verengungen
2
Zweigefäßerkrankung
bzw. Verschlüsse der Arterien hervor) zu einer krankhaften
3
Dreigefäßerkrankung
Verengung der Extremitätenarterien, resultierend in einer
ungenügenden Versorgung des umliegenden Gewebes
mit Sauerstoff und Nährstoffen. Oftmals wird eine pAVK Die univariate statistische Auswertung mittels Mannerst nach längerer Zeit diagnostiziert und behandelt, da Whitney U-Test zeigte bei Patienten mit KHK eine signiSymptome nur bei einem Drittel der Patienten auftreten. fikant veränderte BPV und eine erhöhte Gefäßsteifigkeit
Die frühzeitige Erkennung von arteriosklerotischen Gefäß- (PWV) als Ausdruck einer verstärkten systemischen Arveränderungen ist für das rechtzeitige therapeutische Ein- teriosklerose gegenüber Patienten ohne KHK. Die mittlere
greifen essentiell und könnte zur drastischen Reduzierung PWV war bei den Patienten mit Ein- oder Mehrgefäßerschwerwiegender Folgeerkrankungen, wie Gewebeschä- krankung gegenüber den Patienten ohne nachgewiesene Stenosen (Koronarangiographie) deutlich erhöht. Des
den, Schlaganfall und Herzinfarkt, beitragen.
Weiteren wiesen die erniedrigten ABI-Werte und die
erhöhten UT-Werte (Anstiegsgeschwindigkeit der PulsZielstellung
Primäres Ziel der Studie ist die Entwicklung neuer Ana- welle im rechten Oberarm und Unterschenkel) auf eine
lyse-algorithmen zur frühzeitigen und nichtinvasiven Er- Stenosierung bei den Patienten mit KHK hin. Die erkennung von arteriosklerotischen Gefäßveränderungen in zielten Ergebnisse decken sich dabei mit denen der get
Form eines einfachen und kostengünstigen Screeningver- ABI-Studie (bundesweite Praxisstudie zur arteriellen Verfahrens für den Hausarztbereich unter Verwendung des schlusskrankheit), in der gezeigt wurde, dass eine pAVK
simultan aufgezeichneten Volumenpulses und der Blut- sehr stark mit einer KHK assoziiert ist.
60
Dynamische Verformungsmessung beim Widerstandspunktschweißen mittels
angepasster faseroptischer Sensorkonstruktion
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. J. Bliedtner
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) J. Bolle M.E.
Dr.-Ing. K. Zweinert, Dr.-Ing. W. Bürger
Forschungspartner:
Dr.-Ing. W. Faber,
MSC-Technik GmbH, Halle (Saale)
Januar bis Dezember 2006 ; gefördert
mit Mitteln des BMWi im Rahmen des
PROgramms „Förderung der Erhöhung der INNOvationskompetenz mittelständischer
Unternehmen“ (PRO INNO II)
Dynamic deformation measurement with customised
fiber-optical sensor layout on resistance welding
Fasergitter-Dehnungsprinzips auf. Diese Eigenschaften prädestinieren den entwickelten
Sensortyp für Anwendungen in allen Bereichen, wo es auf schnelle Montage und umgehend verfügbare Einsatzfähigkeit ankommt.
Für das Feld der Online-Diagnose beim Widerstandspunktschweißen ergeben sich durch
den Einsatz der hochentwickelten FasergitterDehnungstechnik neue Impulse für die störsignalfreie Signalaufnahme in elektromagnetisch
belasteter Arbeitsumgebung. Die Eigenschaft
des optischen Systems, Wellenlängenänderungen unbeeinflussbar von elektromagnetischen Feldern weiterzuleiten,
ergänzt sich durch die spezielle Auswertbarkeit verschiedener FBG-Sensoren mit nur einer Auswerteeinheit zu einer interessanten Alternative gegenüber piezoelektrischen
Systemen.
The construction of a FBG sensor has to be carried out
very carefully. Using FEM a customised FBG base was
made which has proved to be very reliable under rough
daily working conditions. The sensitivity of the FBG is
not affected by the layout. Results are presented.
Die in den letzten Jahren unaufhaltsam vorangeschrittene
Entwicklung von optimierten Widerstandsschweißprozessen erfordert ständig erweiterte Ausbaumöglichkeiten zur
100 %-Bewertung der Schweißpunktqualität im Rahmen
einer Online-Diagnose. Aufgrund des verstärkten Einsatzes
von höher- und hochfesten Stählen in der Automobilfertigung drängen die Hersteller auf die Verbesserung bestehender Qualitäts-Prüfkriterien und zum Überdenken klassischer Bewertungsansätze. Die Aufnahme thermischer und
dynamischer Eigenschaften während des Schweißprozesses lässt sich zusätzlich in ein Korrelationsmuster zur erzielten Schweißpunktqualität einbinden.
Als begleitendes Instrument zur Schaffung eines Einblicks
in die dynamischen Vorgänge während des Widerstandsschweißens laufen seit mehreren Jahren Untersuchungen
an der FH Jena. Im Zuge der aktuellen Projektstellung
erfolgte die Einbindung der hochempfindlichen Fasergitter-Dehnungs-Sensorik (FBG: Fiber Bragg Grating) in den
Kraftfluss von Widerstandsschweißmaschinen zur Erstellung einer Online-Prozessüberwachung.
In Eigenleistung konnte hierbei das bisher bestehende Problem der schwierigen Montierbarkeit von Fasergitter-Dehnungs-Sensoren in praxistauglicher Weise gelöst werden.
Zur Erzielung der vorliegenden Erkenntnisse wurde von
bisherigen Faser-Befestigungsvarianten, wie Aufkleben mit
allen seinen Nachteilen, bewusst Abstand genommen. Die
entwickelten vorliegenden Fasergitter-Dehnungs-Sensoren (siehe Bild 1) sind stabil, dabei universell montierbar
und weisen weiterhin die gewünschte Empfindlichkeit des
Bild 1: FBG-Sensor-Funktionsmuster
Die in Bild 2 sichtbare Anordnung zeigt einen auf einer stationären Punktschweißmaschine befestigten FBG-Sensor.
Zu Vergleichszwecken wurde ein MFC (Macro Fiber Composite)-Piezo-Streifensensor in gleicher Belastungsrichtung
angebracht.
Bild 2: FBG-Sensor (Fertigung: FH Jena) und MFC-Piezo
auf Punktschweißanlage
Es wird deutlich, dass bei Konstruktion eines geeigneten Faserträgers die FBG-Technologie trotz ihrer filigranen Auslegung geeignet ist, um in anwenderfreundlicher
Weise die Online-Diagnose zu unterstützen. Mit dieser
Sensorentwicklung ergeben sich neue Möglichkeiten für
die universelle Nutzung der optischen Sensoren in Widerstandpunktschweißprozessen. Die Entwicklung gestattet
darüber hinaus den Einsatz dieser Sensoren für eine Reihe
von interessanten Entwicklungsaufgaben, bspw. der dynamischen Bauteilüberwachung.
FB SciTec
61
Optische Lithographie zur Strukturierung von Resistfilmen auf Funktionsflächen
optischer Lichtleitfasern
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dr. rer. nat. S. Schröter
Dipl.-Ing. (FH) U. Jauernig M. Eng.
Forschungspartner:
Institut für Photonische Technologien Jena
Juni 2004 bis Mai 2007; gefördert mit Mitteln des TKM und BMBF
im Rahmen des Hochschulwissenschaftsprogrammes
Optical lithography for the patterning of photo
resists on optical fibre surfaces
Diffractive structures realised directly on the surfaces of optical fibres can be used, among others,
for wavelength dependent beamsplitting, polarisation control, and to provide antireflective properties.
Such compact and miniaturised fibre-optic components exhibit a high application potential in fibre-optic sensor technology) and measuring techniques.
Neben der Nachrichtentechnik finden optische Lichtleitfasern vielfältige Anwendungen in verschiedenen
Gebieten der Technik. Ein besonderes Augenmerk
bei der vorgestellten Strukturierung von Resistfilmen
auf Lichtleitfasern liegt in der Formung und Teilung
der austretenden Strahlung sowie der faseroptischen
Sensorik. Durch die direkte Strukturierung auf den
Funktionsflächen der Lichtleitfasern können kompakte und miniaturisierte Module hergestellt werden. Zur
Belichtung der aufgebrachten Photoresiste werden
die direkt schreibende Laserlithographie (DWL) bei
442 nm (HeCd-Laser) sowie die DUV-Interferenzlithographie unter Nutzung eines gepulsten und bei
248 nm emittierenden Excimerlasers eingesetzt.
Nach Vorarbeiten auf planaren Substraten zur Ermittlung der erforderlichen Prozessparameter erfolgte die
Strukturerzeugung auf den Stirnflächen von Lichtleitfasern. Die mit dem zur Verfügung stehenden DWLSystem reproduzierbar realisierbare minimale Gitterperiode liegt bei 1600 nm.
Bild 1 oben zeigt eine lichtmikroskopische Aufnahme
einer derartigen Struktur, die bei einer Leistung von
650 μW in den Photoresist AZ 1514H eingeschrieben
wurde. Die Strukturvermessung erfolgte am AFM (Bild
1 Mitte). Es ergibt sich unter diesen Bedingungen eine
Strukturtiefe von ungefähr 400 nm, wie Bild 1 unten
zeigt.
62
FB SciTec
Bild 1: Mittels DWL auf einer LLF erzeugtes Gitter
mit einer Periode von 1600 nm und einer Tiefe von
400 nm; lichtmikroskopische Aufnahme (oben) und
Strukturvermessung im Bereich des Faserkerns mittels
AFM – Messfeld von 7 x 7 μm² (Mitte) sowie das zugehörige Tiefenprofil (unten)
Bild 2: Strahlaustritt vom strukturierten Faserende für verschiedene Wellenlängen – 633 nm (links), 542 nm
(Mitte), 442 nm (rechts)
Strukturen dieser Größenordnung sind z.B. zur Anwendung als strahlteilende Elemente im sichtbaren Spektralbereich geeignet. Dabei erfolgt eine wellenlängenabhängige Aufteilung der aus der Faser austretenden
Strahlung auf die ungebeugt transmittierte Ordnung
sowie die positive und negative erste Beugungsordnung, siehe Bild 2.
Es ist erkennbar, dass für die Wellenlänge 633 nm die
ungebeugte Ordnung nahezu unterdrückt wird. Dagegen treten für den grünen Spektralbereich die positive
und negative erste Beugungsordnung mit gleicher Effizienz wie die nullte Ordnung auf. Für die Wellenlänge
442 nm tritt der Großteil der Strahlung ungebeugt aus
der Lichtleitfaser aus.
Mittels der Interferenzlithographie können Gitter mit
Perioden zwischen 280 nm und 800 nm realisiert werden. Ein Beispiel für zweidimensionale Strukturen der
Gitterperiode 280 nm ist in Bild 3 dargestellt. Dabei erfolgt die Belichtung in zwei Schritten, zwischen denen
eine Drehung der Probe um 90° erfolgt.
Wegen der geringen Periode erfolgt an diesem Gitter
für den sichtbaren Spektralbereich keine Beugung. Derartige Gitter sind jedoch durch polarisationsabhängige
effektive Brechzahlen gekennzeichnet und können zur
Steuerung der Polarisation der aus der Lichtleitfaser
austretenden Strahlung sowie für antireflektive Funktionalität (Entspiegelung der Faserstirnfläche) genutzt
werden.
Änderungen der effektiven Brechzahl unter dem Einfluss von Analyten (z.B. bei Befüllung der Zwischenräume) eröffnet Möglichkeiten zur sensorischen Nutzung der strukturierten Lichtleitfasern.
Da Resiststrukturen eine geringe Beständigkeit gegenüber Umgebungsmedien und Temperaturen ausweisen,
ist die Übertragung der Strukturen in das Lichtleitfasermaterial über einen Ätzprozess vorgesehen. Dies
führt zu einer höheren Haltbarkeit und Erweiterung der
Einsatzmöglichkeiten der strukturierten Fasern.
Bild 3: REM-Aufnahmen eines mittels Interferenzlithographie erzeugten Kreuzgitters mit einer Periode von
280 nm und einem Durchmesser der Resistzylinder von 90 nm – Übersicht (links), Ausschnitt im Kernbereich
(rechts)
FB SciTec
63
Untersuchungen zur Politur von Werkzeugformeinsätzen aus Quarzglas mittels Laserstrahlung
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) K. Hecht, V. Heineck
Forschungspartner:
Dr. H. Müller, Dipl.-Ing. (FH) T. Schmidt,
Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH, Jena
A new manufacturing method of mould inserts from
quartz glass was tested. The mould inserts are prepared by a conventional grinding process and polished by mean of laser radiation. Thus the problem
of the time-consuming and cost-intensive polishing
process in the field of tool- and mould-production is
solved because of replacing the classical mould materials by quartz glass.
Einleitung
Bis heute besteht im Werkzeug- und Formenbau generell das Problem der zeit- und kostenaufwendigen Politur. Ferner sind die herkömmlichen Werkzeuge und
Formen aus Stahl oder anderen metallischen Werkstoffen einem fortwährenden Verschleiß unterworfen,
der eine periodische Nachpolitur oder teilweise deren
vorzeitigen Ersatz erfordert. Ist die Oberfläche von Formelementen durch Abrieberscheinungen angegriffen,
so reagiert sie schneller mit den eingesetzten Formmassen, es kommt zu unerwünschten Anhaftungen
und das Entformen wird erschwert. Um diese Effekte
zu minimieren bzw. zu vermeiden, wurden im Rahmen
des Forschungsprojektes die klassischen Formeinsätze
durch Quarzglas ersetzt. Dieses Material ist chemisch
inert, besitzt eine hohe Festigkeit, einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine extrem beständige, verschleißfeste Oberfläche.
Nachfolgend werden Forschungsergebnisse zu dem
neuartigen Verfahren zur Herstellung von Werkzeugformeinsätzen aus Quarzglas vorgestellt. Diese Einsätze werden zunächst mit einem konventionellen
Schleifverfahren vorgearbeitet, danach unter Verwendung von Laserstrahlung poliert (Feuerpolitur) und
abschließend in einfachen Spritzgusswerkzeugen zur
Herstellung von Kunststoffteilen getestet.
möglich, Mikrogeometrien oder Hinterschneidungen
zu polieren. Die Bearbeitung der Quarzglasformeinsätze, vor allem die Politur ihrer Oberfläche, wird mittels
Laserstrahlung durchgeführt.
Die Laserstrahlung als „Polierwerkzeug“ zu verwenden,
ermöglicht die Glättung von Hinterschneidungen, von
rechtwinklig zueinander angeordneten Flächen und,
aufgrund des kleinen Fokusdurchmessers der Strahlung, von feinsten Geometrien. Bei der Bearbeitung von
metallischen Formen findet das Verfahren bereits Anwendung, ist jedoch insgesamt noch wenig verbreitet.
Um Formeinsätze aus Quarzglas für spritzgusstechnische Verfahren herzustellen, sind die Vorbearbeitung
der Form (bspw. durch Schleifen oder ultraschallunterstütztes Fräsen) und die Finishbearbeitung mittels
Laserstrahlpolitur erforderlich. Obwohl Quarzglas eine
hohe Temperaturwechselbeständigkeit aufweist, ist
ein Temperierungsprozess im Anschluss an die Politur
zum Abbau von bearbeitungsbedingten thermischen
Spannungen im Material und zur Vermeidung von Rissbildungen erforderlich. Danach kann der Formeinsatz
in einem Spritzgusswerkzeug verwendet werden.
Die Forschungsschwerpunkte gliedern sich in die Prozessschritte Formeinsatzherstellung, Erzeugung der
Konturen, Laserstrahlpolieren, Formeinsatz tempern,
Aufbau der Werkzeugform und Spritzgießen. Nach
relevanten Bearbeitungsstufen werden die erreichten
Oberflächenqualitäten bestimmt.
Als Ausgangsmaterial für die herzustellenden Werkzeugformeinsätze wurden Quarzglasplatten der Größe [40 x 40 x 6,5] mm verwendet. In diese wurden
mittels Pendelschleifverfahren auf einer Hochgenauigkeits-, Flach- und Profilschleifmaschine ausgewählte
Strukturen eingebracht.
Um Quarzglas mit Laserstrahlung wirksam bearbeiten
zu können, erfolgt die Feuerpolitur mit einem CO2 -
Experimentelle Untersuchungen und Ergebnisse
Die Endbearbeitung der meisten Formen erfolgt traditionell mit konventionellen Poliermitteln und Poliermittelträgern, was eine Einschränkung der Formgeometrien zur Folge hat. Die Korngröße der Poliermittel
und der Durchmesser der Polierwerkzeuge bestimmen
die minimale Größe und die Form der bearbeitbaren
Konturen. Es ist daher auf herkömmliche Art nicht Bild 1: Prinzipieller Aufbau der Bearbeitungsanlage
64
FB SciTec
Laser (Wellenlänge 10,6 μm), welcher auf Grund seiner Eigenschaften für diese Bearbeitungsaufgabe sehr
gut geeignet ist. So beträgt z.B. die Absorption der
Laserstrahlung nahezu 100 %, womit eine wirksame
Bearbeitung des Glasmaterials möglich wird.
In Bild 1 ist der schematische Aufbau der Laseranlage und des Scanners zu sehen. Für die Politur wurde
der Strahl scannend mit einer Geschwindigkeit von
500 mm/s über die Glasoberfläche geführt. Der Scanner selbst besteht aus zwei Umlenkspiegeln und einer
F-Theta-Optik (Brennweite 200 mm), wobei der Strahl
zeilenförmig (Zeilenabstand 25 μm) ausgelenkt wird.
Die nach dem Schleifen vorhandenen Profilspitzen und
Rauheiten werden durch die Oberflächenspannung
und die Viskosität des Glases, welche mit steigender Temperatur der Schmelzschicht sinkt, eingeebnet. Erreichbare Polierzeiten liegen bei 8 s/cm², was
im Vergleich zur konventionellen manuellen Politur mit
10 - 30 min/cm² einen klaren Zeitvorteil ermöglicht.
Nach Abschluss jeder Bearbeitungsstufe erfolgte die
Ermittlung der Oberflächenkenngrößen Rauheit und
Welligkeit, um die Auswirkungen, Einflüsse und Ergebnisse der einzelnen Bearbeitungsschritte fortlaufend
zu kontrollieren und teilweise zu optimieren.
Mit Hilfe der Laserpolitur kann z.B. die durchschnittliche Oberflächenrauheit (quer zur Schleifrichtung)
von Ra ≈ 920 nm auf Ra ≈ 196 nm reduziert werden.
Ebenfalls zu beobachten ist, dass, im Unterschied zu
konventionellen Polierverfahren, die Rauheit der Ausgangsoberfläche beim Feuerpolieren keinen signifikanten Einfluss auf die erreichbaren Verbesserungen
nach der Politur hat. Mit Anpassung der verwendeten Laserleistung (hier im Bereich von 530 - 580 W)
kann stets ein gutes Polierergebnis erzielt werden. Es
ist dagegen nicht möglich, auf den Quarzglaskörpern
vorhandene Formabweichungen im Welligkeitsbereich
mit den verwendeten Laserparametern vollständig zu
beseitigen. Dies belegt wiederum die Einsatzmöglichkeit des Laserpolierverfahrens bspw. bei der Endbearbeitung von periodischen Gitterstrukturen, ohne diese
entscheidend in ihrer Struktur zu beeinflussen.
Bild 2: Verwendete Spritzgussform
Die Versuche zum Spritzgießen von Kunststoff erfolgten
auf einer speziellen Spritzgießmaschine, welche für die
Prototypen- und Kleinserienfertigung entwickelt wurde. Um die verschiedenen Versuchsreihen durchzuführen, musste zunächst eine geeignete Spritzguss-form
mit den Formeinsätzen aus Quarzglas erstellt werden.
In Bild 2 ist diese Spritzgussform mit den Formeinsätzen zu sehen. Sie besteht aus einem Aluminiumgrundkörper mit speziellen, eingefrästen Gusskanälen,
Angusstrichtern und Taschen, in welche die Einsätze mittels Hochtemperatursilikon eingeklebt sind.
So werden die thermische Expansion des Aluminiums
und die (geringe) Wärmeausdehnung des Quarzglases
bzw. die daraus resultierenden Kräfte ausgeglichen.
Für die Abformversuche lagen der Einspritzdruck
konstant bei ca. 360 bar, die Einspritzzeit bei 60 s und
die Verarbeitungstemperatur des verwendeten Polyamids bei ca. 266 °C. Im Verlauf der Versuche konnte
eine ausgezeichnete Entformbarkeit und eine Übertragung der laserpolierten Oberfläche auf die Kunststoffteile beobachtet werden. Es wurden an der Form bzw.
den darin befindlichen Quarzeinsätzen keinerlei Verschleißerscheinungen oder Zerstörungen festgestellt.
Im Diagramm in Bild 3 ist beispielhaft die Entwicklung
einer Glasoberfläche, vom Schleifen über die Laserpolitur bis hin zur Abformung dieser Oberfläche im Kunststoff, anhand der Rauheitskennwerte dargestellt.
Bild 3: Entwicklung der Oberflächenrauheit
Zusammenfassung
Obwohl Quarzglas, nach dem gegenwärtigen Stand
der Technik, kein typischer Werkstoff für Formen in
der Kunststoffverarbeitung ist, sprechen einige Eigenschaften für seinen Einsatz in diesen Werkzeugformen.
Seine Vorteile, wie chemische Beständigkeit gegen die
verwendeten Kunststoffe, hohe Temperaturwechselbeständigkeit, geringer Wärmeausdehnungskoeffizient
und hohe Verschleißfestigkeit, konnten in den Experimenten beobachtet und nachgewiesen werden. Die so
hergestellten Quarzglasformeinsätze eignen sich zur
Herstellung von Kunststoffteilen in nahezu allen geschlossenen Werkzeugformen, z.B. für die Verfahren
Spritzgießen, Spritzpressen, Spritzprägen und Heißprägen. Eine wichtige Erkenntnis aus den Untersuchungen
ist, dass Formeinsätze aus Quarzglas hergestellt, mittels
Laserstrahlung poliert und für Werkzeuge zur Kunststoffverarbeitung eingesetzt werden können. Zusammen mit der Versuchsauswertung entsteht eine gute
Grundlage für zukünftige Forschungen und Entwicklungen auf den im Einzelnen betrachteten Gebieten.
FB SciTec
65
Entwicklung von innovativen Prozesslösungen für das Präzisionsspritzgießen
von optischen Komponenten (SpropKom)
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. M. Fröhlich
B. Eng. A. Lenhardt
M. Eng. Dipl.-Ing. (FH) Y. Guddei
Dr.-Ing. W. Bürger
Forschungspartner:
Dipl.-Ing. M. Fröhlich,
Jenoptik Polymer Systems GmbH, Triptis
April 2006 bis Dezember 2006; gefördert mit Mitteln des TKM im Rahmen des
The paper presents methods and requirements to
ultra precision processing (Nanoform 350/SlowTool-Servo) of precision components with optical
surfaces (toric surfaces).
Die detaillierten fertigungstechnischen
Angaben zum Fertigungsprinzip und
den technologischen Parametern bei
der Ultrapräzisionsbearbeitung torischer Oberflächen mit Slow-Tool-Servo
(STS) mit der Ultrapräzisionsdrehmaschine Nanoform 350 der Firma Precitec sind in dem Fachbeitrag „Ultrapräzisionsbearbeitung von optischen
Oberflächen mit Slow-Tool-Servo“ des
Forschungsberichtes ausgewiesen.
Das STS-Verfahren wird zur Fertigung von nicht
rotationssymmetrischen zusammenhängenden Oberflächen, wie z.B. torischen Flächen, eingesetzt. Für die
Erzeugung einer torischen Fläche (s. Bild 1), bei der
zwei Radien um 90° zueinander versetzt sind, muss
das Werkzeug für eine Umdrehung zwei Bewegungsperioden ausführen.
Die Untersuchungen erfolgten für die Werkstoffe CuproNickel, Aluminium RSA-905 AE, Aluminium AlMgSi1,
Einleitung
Bedingt durch die technische Entwicklung weisen Zeonex E48R und PMMA gs.
Präzisionsbauteile der unterschiedlichsten Bauteilsortimente immer höhere Fertigungsgenauigkeiten
entsprechend den Anforderungen der Anwender
auf. Das betrifft beispielsweise Bauteilsortimente bei
beschichteten Oberflächen und bei mit speziellen
Verfahren der Ultrapräzisionsbearbeitung bearbeiteten technischen Oberflächen (z.B. Werkzeugeinsätze
für das Spritzgießen von Kunststoffen mit optischen
Funktionsflächen). Im Fertigungsprozess müssen die
Genauigkeitsansprüche der Anwender garantiert
werden. Das erfordert eine entsprechende Objektivierung des technologischen Prozesses, einschließlich einer Prüfung der Mikrotopografie / Rauheit
der technischen Oberflächen mit speziellen Messverfahren.
Experimentelle Untersuchungen, Ergebnisse
Die Untersuchungen zur Objektivierung der Mikrotopografie/Rauheit erfolgten in Zusammenarbeit mit den
Anwendern, wobei eine Eingrenzung auf ausgewählte Bauteilsortimente ausgewählter Anwendungsfälle
vorgenommen wurde.
Aus dem Untersuchungsspektrum werden in diesem Beitrag exemplarisch ausgewählte Aspekte der
Untersuchungsmethodik und Ergebnisse zu folgenden
Bauteilsortimenten vorgestellt:
•
66
Werkzeugeinsätze für das Spritzgießen von Kunststoffen mit optischen Funktionsflächen (Fertigung
torischer Oberflächen).
FB SciTec
Bild 1: Darstellung einer torischen Oberfläche mit zwei
unterschiedlichen Radien R1 und R2
Die Erfassung der Mikrotopografie (Rauheit) im Nanometerbereich erfolgte bei den Untersuchungen mittels
AFM (Atomic Force Microscope). Für die Ermittlung
der Rauheit wurde bei den torischen Oberflächen
jeweils ein Scannbereich von 50 x 50 μm² erfasst.
Aus den am AFM gewonnenen Daten wurde auch die
Leistungsdichteverteilung (Power Spectral Density –
Funktion (PSD)) als nützliches Instrument für die Analyse der Oberflächenrauheit ermittelt. Diese Funktion
ermittelt die Amplitude zu einem Rauheitswert des
Rauheitsprofils der technischen Oberfläche als Funktion der Raumfrequenz bzw. der Wellenlänge.
Zur Analyse der Mikrotopografie/Rauheit der technischen Oberflächen (Methodik) wurden jeweils ein
Höhenbild, ein Bild der dreidimensionalen Oberfläche,
die PSD-Funktion zu jeder Probe und die PSD-Funktionen aller Proben eines Werkstoffes (Zusammenstellung aller PSD-Funktionen des jeweiligen Werkstoffes) angefertigt. Aus den einzelnen PSD-Funktionen des jeweiligen Werkstoffes kann eine einzige
gemittelte PSD-Vergleichsfunktion für den betreffenden Werkstoff abgeleitet werden, die ebenfalls dargestellt wurde. Bild 2 zeigt diese Darstellungen exemplarisch für den Werkstoff Cupro-Nickel.
2-c) PSD-Funktionen CuproNickel 1–3
2-a) Höhenbild CuproNickel 3
2-d) PSD-Vergleichsfunktion CuproNickel
Bild 2 (a-d): Mikrotopografie Werkstoff CuproNickel
2-b) 3D-Oberfläche CuproNickel Nr. 3 (Rq = 5,5 nm)
Bei den Untersuchungen wurden auch andere Bauteilsortimente, wie z.B. Mottenaugenstrukturen und spezielle beschichtete Glassubstrate, berücksichtigt.
Diese Ergebnisse werden an anderer Stelle vorgestellt.
Mottenaugenstrukturen dienen zur Verminderung störender Reflexe.
FB SciTec
67
Ultrapräzisionsbearbeitung von optischen Oberflächen mit Slow-Tool-Servo
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dr.-Ing. W. Bürger
Dipl.-Ing. M. Fröhlich
B. Eng. A. Lenhardt
M. Eng. Dipl.-Ing. (FH) Y. Guddei
Forschungspartner:
Dipl.-Ing. M. Fröhlich, Dipl.-Ing. W. Müller, Dipl.-Ing. D. Kley,
Jenoptik Polymer Systems GmbH, Triptis
Laufzeit:
September 2006 bis September 2007
The paper presents requirements to ultra precision
processing (Nanoform 350/Slow-Tool-Servo) of
precision components with optical surfaces (toric
surfaces).
Einleitung
Durch die permanente technische Entwicklung auf
dem Gebiet der Ultrapräzisionsbearbeitung können
Formeinsätze zum Spritzgießen von Kunststoffoptiken mit sehr hoher Genauigkeit entsprechend den
Anforderungen der Anwender qualitätssicher gefertigt
werden. Darüber wurde z.B. in [1, 2] berichtet.
Die bestehenden anspruchsvollen Forderungen für
die Rauheit bedingen den Einsatz hochwertiger Oberflächenprüftechnik für die Qualitätssicherung der Bauteilsortimente.
In dem Beitrag werden in inhaltlicher Fortsetzung zu
[1] exemplarisch messtechnische Untersuchungsergebnisse zu präzisionsbearbeiteten torischen Oberflächen vorgestellt, die in Zusammenarbeit mit dem
Unternehmen Jenoptik Polymer Systems GmbH realisiert worden sind [3, 4].
Experimentelle Untersuchungen, Ergebnisse
Das untersuchte Teilesortiment besteht aus drei metallischen Formeinsätzen und zwei Prototypen aus
Kunststoff mit torischen Oberflächen (metallische
Formeinsätze: Radien R 800 und R 600; Formeinsätze
aus Kunststoff: Radien R 800 und R 100).
Von jedem Material standen jeweils drei Proben zur
Verfügung, so dass insgesamt fünfzehn Proben an
je fünf verschiedenen Stellen zu vermessen waren.
Die Teile mit torischen Oberflächen wurden auf der
Ultrapräzisionsdrehmaschine Nanoform 350 der Firma
Precitech gefertigt (s. Bild 1). Sie besitzt drei servogesteuerte-Achsen (XZC) und bietet verschiedene
Optionen für die Bearbeitung.
Das zu untersuchende Teilesortiment wurde ausschließlich mit der Option Slow-Tool-Servo (STS)
68
FB SciTec
gefertigt. Diese Bearbeitungsoption ist eine von drei
Servo-Tool-Optionen, die momentan in der Ultrapräzisionsfertigung optischer Funktionsflächen Anwendung finden. Der Vorteil der Servo-Tool-Optionen liegt
in der wirtschaftlichen Herstellung von nicht rotationssymmetrischen Geometrien, da diese sich zu deutlich geringeren Kosten gegenüber der konventionellen
Herstellung fertigen lassen. Weiterhin lassen sich mit
den Servo-Tool-Optionen z.B. Asphären, die bisher
off-axis gefertigt wurden, on-axis fertigen.
Bei der Bearbeitung mit dem STS ist das Werkstück
auf der luftgelagerten Spindel (C-Achse) montiert.
Die C-Achse ist oberhalb der hydrostatisch gelagerten
Linearführung der X-Achse befestigt und rotiert um die
Z-Achse (siehe Bild 1).
a) Nanoform 350
b) Slow-Tool-Servo (STS)/CNC-Achsen
Bild 1: Ultrapräzisionsdrehmaschine Nanoform 350
und Bearbeitung mit Slow-Tool-Servo/(CNC)–Achsen
Das STS-Verfahren wird zur Fertigung von nicht
rotationssymmetrischen zusammenhängenden Oberflächen, wie z.B. torischen Flächen, eingesetzt. Für
die Erzeugung der optischen Strukturen werden einfache arithmetische Beziehungen zwischen Anregungsfrequenz fan [Hz] und Rotationsgeschwindigkeit [min-1] angewendet.
Soll eine Oberfläche mit einer Drehzahl von
n = 400 min-1 bearbeitet werden, so wird eine Anregungsfrequenz des Werkzeugs von fan = 400/60 Hz =
6.66 Hz benötigt. Für die Erzeugung einer torischen Fläche, bei der zwei Radien um 90° zueinander versetzt
sind, muss das Werkzeug für eine Umdrehung zwei
Bewegungsperioden ausführen. Die optischen Funktionsflächen des Teilesortiments stellen torische Flächen
mit Radien von R = 600 mm und R = 800 mm (metallische Formeinsätze) bzw. Radien von R = 800 und
R = 100 (Formeinsätze aus Kunststoff) um 90° zueinander versetzt dar. Alle Drehteile wurden beim Schruppen mit einer konstanten Drehzahl von n = 149 min1 und einem Schneideckenradius r = 0,5 mm sowie
e
beim Schlichten mit n = 133 min-1 und einem Schneideckenradius re = 1,5 mm bearbeitet. Folgende Werkstoffe wurden bei den Untersuchungen mit MKD-Werkzeugen bearbeitet:
stellung aller PSD-Funktionen des jeweiligen Werkstoffes) realisiert. Aus den einzelnen PSD-Funktionen
des jeweiligen Werkstoffes kann eine einzige gemittelte PSD-Vergleichsfunktion für den betreffenden
Werkstoff abgeleitet werden, die ebenfalls dargestellt
wurde. Aus den Untersuchungsergebnissen (siehe
Bild 2 - 4) können wesentliche fachliche Erkenntnisse
abgeleitet werden, die hier aus Umfangsgründen nur
kurz exemplarisch angeführt werden können.
Hinsichtlich der Rauheit der technischen Oberflächen
1. CuproNickel: gute Bearbeitbarkeit im kalten Zu- wurden bei gleichen technologischen Bearbeitungspastand, gute Warmformbarkeit
rametern mit Slow-Tool-Servo (STS) folgende Werte
2. Aluminium RSA-905 AE: universell einsetzbar, (Mittelwerte) erreicht:
korrosionsbeständig, hohe Steifigkeit
3. Aluminium AlMgSi1: vielseitig einsetzbar, gute
Werkstoff
Rauheit Rq [nm]
Korrosionsbeständigkeit
CuproNickel
5,4
4. Zeonex E48R (Kunststoff/Cyclo Olefin Polymer
Aluminium RSA-905
5,2
(COP)): hervorragende Wärmebeständigkeit, gerinAluminium AlMgSi1
7,4
ge Wasseraufnahme, hohe Transparenz
Kunststoff
Zeonex
E48R
14,1
5. PMMA gs (Polymethylmethacrylat (PMMA)): gute
PMMA gs
7,7
Transparenz, UV-Beständigkeit, geringeres Gewicht
gegenüber Glas.
Bis auf den Werkstoff Zeonex E48R wurde bei allen
Die mechanische Präzisionsbearbeitung erfolgte mit anderen Werkstoffen die Restriktion Rq ≤ 10 nm einausgewählten technologischen Parametern. Für die Er- gehalten. Aus den Darstellungen in Bild 3 ist sehr gut
fassung der Mikrotopografie (Rauheit) im Nanometerbe- zu erkennen, dass die spezifische mikrotopografische
reich wurde bei den Untersuchungen ein AFM (Atomic Ausprägung der bearbeiteten technischen Oberflächen
Force Microscope) eingesetzt. Im Rahmen der durchge- vor allem aus der unterschiedlichen Bearbeitbarkeit
führten Untersuchungen wurde für die Ermittlung der der verwendeten Werkstoffe (Werkstoffeinfluss/BeRauheit jeweils ein Scannbereich von 50 x 50 μm² er- arbeitbarkeit) resultiert. Zum Problemkreis spezifische
fasst. Außerdem wurde die Leistungsdichteverteilung Rauheitsunterschiede in Zuordnung zum Eingriffsort
(Power Spectral Density-Funktion (PSD)) als nützliches bei der Bearbeitung torischer Flächen müssen weitere
Instrument für die Analyse der Oberflächenrauheit er- Untersuchungen durchgeführt werden.
mittelt (s. a. [1]). Diese Funktion ermittelt die Amplitude
zu einem Rauheitswert des Rauheitsprofils der techni- Bild 3 zeigt den Vergleich der spezifischen Mikrotoschen Oberfläche als Funktion der Raumfrequenz bzw. pografieausbildung bei der Ultrapräzisionsbearbeitung
der Wellenlänge. Bild 2 zeigt die PSD-Funktion exem- mittels STS der unterschiedlichen Werkstoffe. Hieraus
geht eindrucksvoll die unterschiedliche Ausbildung
plarisch für den Werkstoff CuproNickel (Teile 1 – 3).
der Mikrotopografie hervor, obwohl alle Teile mit dem
gleichen Fertigungsverfahren (STS) bei gleichen technologischen Parametern gefertigt wurden. Die spezifische mikrotopografische Ausprägung der bearbeiteten
technischen Oberflächen resultiert vor allem aus der
unterschiedlichen Bearbeitbarkeit der verwendeten
Werkstoffe (Werkstoffeinfluss). Sie ergibt sich aus der
Überlagerung der durch die Geometrie des Diamantwerkzeuges und den technologischen Parametern bedingten Rauheit mit der in Abhängigkeit von der Bearbeitbarkeit des Werkstoffes bedingten Mikrorauheit.
Der Vergleich der PSD-Vergleichsfunktionen der mit
STS gefertigten Oberflächen (s. Bild 4) ergibt, dass die
PSD-Funktion aller endbearbeiteten Teile annähernd
Bild 2: PSD-Funktionen CuproNickel 1 – 3
den gleichen Funktionsverlauf aufweist. Die vorhanBei den AFM-Untersuchungen wurden jeweils ein denen Abweichungen resultieren aus den voneinander
Höhenbild, ein Bild der dreidimensionalen Oberfläche, differierenden RMS-Werten, die wiederum aus der
die PSD-Funktion zu jeder Probe und die PSD-Funk- spezifischen Bearbeitbarkeit der einzelnen Werkstoffe
tionen aller Proben eines Werkstoffes (Zusammen- resultieren (Mikrorauheit).
FB SciTec
69
3-a) 3D-Oberfläche CuproNickel Nr. 3 (Rq = 5,5 nm)
Bild 4: PSD-Vergleichsfunktionen der bearbeiteten
technischen Oberflächen
3-b) 3D-Oberfläche RSA-905 AE Nr. 2 (Rq = 5,0 nm)
3-c) 3D-Oberfläche AlMgSi1 Nr. 3 (Rq = 7,6 nm)
3-d) 3D-Oberfläche Zeonex E48R Nr. 3 (Rq = 13,6 nm)
Literatur
[1] Bliedtner, J.; Bürger, W.; Rosenkranz, S.; Müller, W.;
Fröhlich, M.:
Precision processing and microtopographical characterisation of optical components.
1stJubilee Scientific Conference: “Manufacturing Engineering in Time of Information Society”, Gdansk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering,
Department of manufacturing engineering and automation, Gdansk, 1st – 2nd June 2006, S. 59 - 66
[2] Bliedtner, J.; Bürger, W.; Rosenkranz, S.; Froehlich, M.:
PRECISION PROCESSING AND MICROTOPOGRAPHICAL CHARACTERSATION OF TOOLING INSERTS AND
THEIR MOULDINGS.
DAAAM International Scientific Book 2006, S. 45 – 58,
DAAAM International Vienna, Vienna, 2006
[3] Lenhardt, A.:
Charakterisierung der Mikrotopografie/Rauheit ausgewählter präzisionsbearbeiteter Bauteile mit optischen
Funktionsflächen.
Bachelorarbeit Fachhochschule Jena, 2006
[4] Fröhlich, M.:
Integration der C-Achse (Slow-Tool-Servo) in das Fertigungssortiment der Ultrapräzisionsbearbeitung sowie Charakterisierung ausgewählter optischer Funktionsflächen.
Manuskript Masterarbeit Fachhochschule Jena, 2007
3-e) 3D-Oberfläche PMMA gs Nr. 2 (Rq = 8,2 nm)
Bild 3 (a-e): Spezifische Mikrotopografieausbildung bei
der Ultrapräzisionsbearbeitung verschiedener Werkstoffe mit konstanten technologischen Parametern
70
FB SciTec
Adaptiver Echtzeit-Phoropter
Projektleiter:
Prof. Dr. med. Dipl.-Ing. (FH) H.-J. Grein
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) H. Jungnickel
Dipl.-Ing. (FH) St. Butzke
M. Krauel
Forschungspartner:
Prof. Dr. rer. nat. habil. R. Kowarschik (Koordinator),
Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Angewandte Optik (IAO)
Prof. Dr. rer. nat. habil. B. Fleck, Prof. Dr.-Ing. M. Gebhardt,
Fachhochschule Jena, Fachbereich SciTec
Carl Zeiss Meditec AG, Jena
Juli 2006 bis Juni 2009; gefördert mit Mitteln des BMBF im Programm
„Innovationswettbewerb Medizintechnik“
irregulären Brechungen der Lichtstrahlen erzeugen so
genannte Aberrationen höherer Ordnung und können
nicht durch ein Standard-Brillenglas korrigiert werden. Diese Tatsache gab den Anstoß für das Projekt
zur Entwicklung eines adaptiven Echtzeit-Phoropters.
Projektpartner sind die Fachhochschule Jena, Fachbereich SciTec, und das Institut für Angewandte Optik
der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Unterstützt
wird die Entwicklung durch die Firma Carl Zeiss Meditec AG, die Geräte wie den WASCA Analyzer (Wellenfrontaberrometer) für die Entwicklung des adaptiven
Echtzeit-Phoropters zur Verfügung stellt.
Der Echtzeit-Phoropter soll durch ein optimiertes Messverfahren die Aberrationen höherer Ordnung erfassen
und mit einem integrierten adaptiven Spiegel während
der Untersuchung ausgleichen. Der Patient kann dann
Purpose of this project is to develop a new subjec- direkt Auskunft darüber geben, ob sich sein Sehvertive refraction procedure for the eye, including cor- mögen verbessert - eine Beurteilung, die zurzeit meist
rection of higher order aberrations. A Shack-Hart- erst nach Fertigstellung von Brille oder Kontaktlinse
mann wavefront sensor, combined with an adaptive getroffen werden kann. Der neuartige Phoropter wird
mirror system, is applied.
vom Institut für Angewandte Optik der FSU Jena unter
Leitung von Prof. Dr. Kowarschik entwickelt. Prof. Dr.
med. Dipl.-Ing. (FH) H.-J. Grein vom Fachbereich SciÜber die Hälfte der Bevölkerung in Deutschland sind Tec, Studiengang Augenoptik, betreut die praktische
Brillenträger. Kurz- oder Weitsichtigkeit sowie die Erprobung und Optimierung des Adaptiven EchtzeitStabsichtigkeit lassen sich mit einer Brille oder Kon- Phoropters.
taktlinsen gut korrigieren, aber nicht für jeden ist diese
Korrektion ausreichend. Vielmehr verfügt ein erheb- Für die klinischen Untersuchungen wurden im Studienlicher Anteil der Menschen über geringe Irregularitä- gang Augenoptik die ersten Vorbereitungen getroffen.
ten der Hornhaut und der Augenlinse, die eine exakte Im Rahmen einer Diplomarbeit fand eine umfangreiche
Fokussierung der Lichtstrahlen in der Netzhautgrube Literaturrecherche zu den bisherigen Erkenntnissen
verhindern und ein undeutliches Bild erzeugen. Diese über die Abbildungsfehler höherer Ordnung am Auge
statt. Im Durchschnitt beträgt der Wellenfrontfehler etwa 0,3 μm, was einer Defokussierung von 0,33
dpt entspricht. Jedoch unterscheidet sich dieser Wert
von Mensch zu Mensch erheblich. Auch bei ein und
demselben Menschen ist der Wellenfrontfehler nicht
konstant, sondern schwankt in Abhängigkeit von der
Akkommodation, von der Pupillengröße und vom Lebensalter. Untersuchungen amerikanischer Forscher
haben gezeigt, dass bei bestimmten Menschen durch
die Korrektion der Aberrationen höherer Ordnung eine
deutliche Steigerung der Sehschärfe und der Kontrastempfindlichkeit möglich ist.
In der Diplomarbeit wurde ferner untersucht, mit welchen Sehfunktionstests sich die Korrektionserfolge
überprüfen lassen. Relevante Sehfunktionen sind hierbei die Sehschärfe, die Kontrastempfindlichkeit und
die Blendempfindlichkeit. Wichtig ist, dass die Teste
gerade feine Änderungen der Sehqualität zuverlässig
messen können. Dennoch sollen sie einfach und ohne
großen Aufwand für Untersucher und Proband durchBild 1: WASCA Analyzer der Firma Carl Zeiss Meditec AG führbar sein.
FB SciTec
71
Bild 2: Korrektionsprinzip mittels adaptivem Spiegel Bild 3: Sehzeichengerät mit Blendeinrichtung
(nach [1])
Für die Messung der Sehschärfe erwies sich der
Freiburger Visus- und Kontrasttest als sehr gut
geeignet. Dabei wird das Sehzeichen auf einem
Monitor dargestellt. Je nach Antwortverhalten des
Probanden (richtige oder falsche Antwort) wird das
Sehzeichen verkleinert oder vergrößert. Auf diese
Weise wird die Erkennbarkeitsschwelle nach und nach
eingegrenzt und nach relativ kurzer Messdauer ein
zuverlässiger Sehschärfewert angezeigt.
Von besonderer Bedeutung ist die Prüfung der Sehfunktionen bei Dunkelheit. Die Pupille ist größer,
dadurch nehmen die Abbildungsfehler höherer Ordnung deutlich zu. Eine Korrektion dieser Fehler wird
unter diesen Lichtbedingungen voraussichtlich den
größten Nutzen bringen.
Gelingt es, funktionstüchtige Sehhilfen anzubieten,
die durch entsprechende Korrektion von Abbildungsfehlern höherer Ordnung neben der deutlicheren WahrWeiterhin wurden 7 Kontrastempfindlichkeitsteste mit- nehmung eine Verbesserung des Kontrastes und der
einander verglichen, von denen aber keiner die spezi- Nachtsicht zur Folge haben, kann das den Markt der
ellen Anforderungen vollständig erfüllt. Hier ist eine klassischen Sehhilfen nachhaltig verändern.
Veränderung der vorhandenen Kontrastteste oder die
Bildquelle:
Erstellung eines neuen Kontrasttestes notwendig.
[1] http://129.7.217.162/VOI/WavefrontCongress/2005/
Für die Prüfung der Blendempfindlichkeit wurde eine presentations/47-Chen-AdaptiveOptics.pdf
Blendeinrichtung mit 8 kreisförmig angeordneten
Leuchtdioden gebaut (Bild 3). Damit können reale Situationen, wie zum Beispiel ein entgegenkommendes Fahrzeug beim nächtlichen Autofahren, simuliert werden.
72
FB SciTec
Ermittlung von Sehleistungsparametern und Evaluation von sehleistungsverbessernden
Korrektionsmaßnahmen im Bereich Sport- und Funktionaloptometrie
Projektleiter:
Prof. Dr. med. Dipl.-Ing. (FH) H.-J. Grein
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) M. Friedrich
Dr. rer. nat. C. Wicher
Prof. Dr. rer. nat. habil. J. Schütze
Einfluss auf die Haltungsregulation (posturales System). Das posturale System wird
durch vier Subsysteme gesteuert: das visuelle, das vestibuläre, das somatosensorische
und das cerebellär-nigrostriatale System.
Für die Bereiche des vestibulären, des somatosensorischen und des cerebellären Systems
gibt es bereits vielfältige Untersuchungen
zum Haltungssystem. Eine gängige Methode zur Untersuchung der Subsysteme des
v. l.: M. Friedrich, H.-J. Grein
Laufzeit:
posturalen Systems ist der Einsatz von FußApril 2006 bis Dezember 2006
druckmessplatten (Interactive Balance System: IBS).
Über eine Fourieranalyse der Fußausgleichsbewegungen lassen sich einzelne Frequenzspektren den postuSubsystemen zuordnen. Wissenschaftlich wenig
Evaluation of visual parameters and improvement ralen
untersucht ist bisher der Einfluss des visuellen Sysof visual performance in the field of sports and tems auf die Haltungsregulation.
Ziel dieses Projektes war es, grundlegende Auswirkunbehavioural optometry
gen von verschiedenen simulierten visuellen SituatioIn this study the influence of simulated visual situa- nen auf das posturale System zu untersuchen, wobei
tions on the postural balance of the human body was im Besonderen der Frequenzbereich F1 (0,03 – 0,1 Hz)
investigated. Changes in postural regulation could be betrachtet werden sollte, der das visuelle System reproofed for reduced visual acuity, simulated hyper- präsentiert. Konkret sollte die Frage beantwortet werden, ob Veränderungen von visuellen Leistungsparaopia, yoke prisms and pursuits.
metern (z.B. Sehschärfe, Vergenz, Version) Einfluss
auf die Balanceregulation des Körpers nehmen.
Hintergrund und Zielstellung
Bild 2: Messplatz:
Gutes Sehen ist sehr wichtig, um im Sport, genauso
Der Proband steht
wie im Alltag, leistungsfähig zu sein. Bewegungshandauf zwei Drucklungen werden maßgeblich durch Wahrnehmungs- und
messplatten. Vor
Sinnesleistungen beeinflusst. Erst durch bestmögliches
ihm befindet sich
Sehen werden die richtige und schnelle Beurteilung
eine Tafel mit einem
einer Situation und die adäquate Reaktion möglich. InsFixierobjekt (Kreuz).
besondere hat die visuelle Kontrolle einen wesentlichen
Während der
Messung werden
die Verteilung der
Kräfte pro Platte auf
einem Bildschirm
angezeigt, die Daten
gespeichert und
danach an eine
Auswertesoftware
übermittelt.
Bild 1:
Methode
VestibuloDafür wurden 27 Personen mit gutem Sehen (Visus ≥
okulärer Re0,8) mit dem IBS auf die posturale Stabilität und die
flex als
Haltungsregulation unter verschiedenen visuell simueine zentrale
lierten Bedingungen untersucht, wie zum Beispiel HyKomponente
peropie (3,0 dpt), reduzierte Sehschärfe (Visus 0,1),
des somatoYoke Prismen (4 cm/m), Augenfolgebewegung (Pensensorischen del). Veränderungen in den posturalen Parametern
Systems
Forschungspartner:
Prof. Dr. phil. habil. K. Hottenrott,
PD Dr. phil. habil. R. Schwesig,
Martin-Luther-Universität Halle/ Wittenberg
Institut für Sportwissenschaften
FB SciTec
73
(Frequenzbereiche und Stabilitätsindikator) bezogen auf
die Simulationen wurden mit einer Standardsituation
(Augen offen, Fixationsabstand 3 m) verglichen und
mit dem Friedman Test sowie einer Rangvarianzanalyse
nach Conover statistisch ausgewertet.
Ergebnisse
Visuelle Simulationen haben eine Auswirkung auf den
Frequenzbereich F1 (0,03 – 0,1 Hz). Im Vergleich zur
Standardsituation wurden signifikante Unterschiede
bei einem reduzierten Visus (0,1), bei Augenfolgebewegung und bei Yoke Prismen gefunden. Die Stabilität verschlechterte sich signifikant bei simulierter Hyperopie,
bewegtem Fixierobjekt und Yoke Prismen Basis unten.
Bild 3: Vergleich der Leistungsanteile (relative Einheiten) für den Frequenzbereich F1 in den verschiedenen Sehsituationen (A bis H) in der Messposition NO
(Augen offen). Dargestellt sind die Mediane, die Interquartilsabstände und die Spannweiten. Die signifikanten Unterschiede der Sehsituationen sind mit einem
Stern (*) gekennzeichnet.
Die Haltungsregulation ist als multisensorischer Prozess
aus visuellem, vestibulärem, somatosensorischem und
cerebellärem System zu verstehen. Ist der Anteil eines
Subsystems geringer, wirken die anderen Subsysteme
kompensierend. Es konnte frequenzanalytisch belegt
werden, dass selbst ein geringer zentraler Visus von
0,1 sich nachweisbar auf das visuelle System, aber nur
gering auf die Haltungsregulation auswirkt. Wenn der
visuelle Input herabgesetzt ist, was vergleichbar mit einem reduzierten Visus von 0,1 ist, sinkt der Anteil für
den Frequenzbereich F1 (visuelles System). Im Gegensatz dazu steigt der Anteil in den Frequenzbereichen
F2 – F4 (vestibuläres System) und F7 – F8 (cerebellärnigrostriatales System) signifikant an. Offensichtlich
wird der reduzierte Input des visuellen Systems durch
74
FB SciTec
das vestibuläre System ausgeglichen. Zudem steigt in
dieser Situation die Körperschwankung, was sich in
erhöhten Werten des Stabiliätsindikators nachweisen
lässt.
Schlussfolgerung und Ausblick
Im Rahmen dieses Projektes wurden die Auswirkungen
von ausgewählten visuellen Defiziten auf das posturale
System mit dem Interactive Balance System (IBS) erfasst und untersucht. Daraus leiten sich Maßnahmen
zur Reduktion der Defizite sowie der zur Optimierung
spezieller visueller Fähigkeiten benötigten Sehleistungsparameter ab. Als Hauptergebnis dieser Studie konnte
statistisch nachgewiesen werden, dass Veränderungen
von visuellen Leistungsparametern Einfluss auf die Balanceregulation des Körpers haben. Spezielle visuelle
Dysfunktionen können die visuellen Informationen für
das posturale System reduzieren.
Der Frequenzbereich F1 (0,03 – 0,1 Hz) repräsentiert
den visuellen Input für das posturale System. Simulierte visuelle Defizite verschlechtern die Standstabilität.
Mit der durchgeführten Studie wurde generell evaluiert, ob simulierte visuelle Dysfunktionen einen Einfluss
auf das posturale System haben. Da die Studie nur
der ersten Selektion von visuellen Parametern diente,
die nachweisbaren Einfluss auf das posturale System
haben, wurde nur der Kurzzeiteffekt der Simulationen
erfasst. Es ist jedoch denkbar, dass bei längerfristiger
Veränderung des Sehens eine Adaptation innerhalb des
posturalen Systems eintritt. Ziel weiterer Studien könnte es sein, herauszufinden wie und in welchem Umfang
(Zeitfaktor) die entsprechenden Manipulationen Einflüsse auf die Stabilität und Lage des Körperschwerpunktes haben. Darauf aufbauend können sich Einsatzgebiete zur Leistungsoptimierung und Unfallverhütung
in der Sportwissenschaft ergeben. Sollte eine gezielte Beeinflussung des visuellen Systems zeitlich
stabile Auswirkungen auf das posturale System haben,
so könnten sich Einsatzmöglichkeiten für die Bereiche
der rehabilitativen Medizin, der Sportmedizin sowie
der Brillenglasentwicklung ergeben. Insbesondere die
Gleitsichtglasentwicklung kann von den Ergebnissen
profitieren, da zum Beispiel Verzeichnungen in der
Peripherie von Brillengläsern Einfluss auf das Gleichgewichtssystem und damit auf die Verträglichkeit von
Gleitsichtgläsern nehmen könnten.
Danksagung
Die Autoren bedanken sich recht herzlich bei Frau Dr.
Wicher und Frau Prof. Schütze (FH Jena) sowie bei
Prof. Hottenrott und Dr. Schwesig (Universität Halle/
Wittenberg) für die Unterstützung des Projektes.
Untersuchungen zum Einfluss von Dotierungen und Dispersoiden auf Rekristallisationsverhalten, mechanische Hochtemperatureigenschaften und Verarbeitbarkeit von Iridium
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. habil. B. Fischer
Prof. Dr.-Ing. J. Merker
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) T. Schurig
Dipl.-Phys. W. Thieme
Forschungspartner:
W. C. Heraeus GmbH, Hanau
B. Fischer
J. Merker
März 2005 bis März 2009;
gefördert mit Mitteln des BMBF im Rahmen des Förderprogramms
„Angewandte Forschung an Fachhochschulen im Verbund mit der Wirtschaft (FH3)“
Investigations on the influence of dopants and
dispersed particles on recrystallization behaviour,
high temperature mechanical properties and workability of iridium
The goal of the project is to develop iridium materials
with improved properties: stable fine grain structure
and higher strength with good ductility.
dem Rekristallisationsverhalten besondere Bedeutung beigemessen werden. Außerdem ist
Iridium sehr empfindlich gegenüber Spurenverunreinigungen in geringsten Gehalten (wenige ppm), die aus den Rohstoffen stammen
oder bei der Herstellung und Verarbeitung aufgenommen werden können. Durch geringste
Verunreinigungsgehalte in den Korngrenzen
des Kristallgefüges kann Iridium sehr stark
verspröden, wodurch die Verarbeitbarkeit und
die mechanischen Hochtemperatureigenschaften beeinträchtigt werden. Weiterhin neigt reines Iridium bei
hohen Temperaturen sehr stark zur Kornvergröberung,
wodurch interkristalline Rissbildung begünstigt wird.
Auch dadurch werden die Verarbeitbarkeit und die
mechanischen Hochtemperatureigenschaften negativ
beeinflusst.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Iridiumwerkstoffen mit verbesserten Eigenschaften. Das ist auf
Grund der komplexen Einflussfaktoren auf seine Kristallstruktur und seine Eigenschaften eine schwierige
Aufgabe. Durch Legierungselemente bzw. Dotierungen
in geringen Gehalten oder die Ausfällung von Dispersoiden mittels innerer Oxidation im Iridiumhalbzeug sollen Kornstabilität, d.h. die Erhaltung des feinkörnigen
Gefüges, und eine Steigerung der Festigkeit bei hohen
Temperaturen erreicht werden. Dabei dürfen aber die
Duktilität und daraus die Verarbeitungseigenschaften
nicht beeinträchtigt werden. Um ein solches Ziel erreichen zu können, müssen die Einflüsse von Spurenverunreinigungen und des Rekristallisationsverhaltens
untersucht und besser beherrscht werden.
Iridium ist ein Edelmetall, das auf Grund hervorragender Eigenschaften als Konstruktionswerkstoff unter
extremen Bedingungen trotz seines hohen Preises
besondere Bedeutung besitzt. Hervorzuheben sind
insbesondere seine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und gute mechanische Festigkeit bei höchsten
Temperaturen. Deshalb wird Iridium zum Beispiel eingesetzt für Schmelztiegel zum Ziehen von Einkristallen Es wurden eine Reihe von möglichen Dispersoidbildfür die Lasertechnik aus hochschmelzenden Oxiden, nern im Iridium auf ihre innere Oxidierbarkeit überprüft.
wie Yttrium-Aluminium-Granat (YAG-Laser), Saphir Des weiteren ist die Untersuchung des Einflusses eiund Spinell. Die Schmelztemperaturen dieser Oxide niger möglicher Legierungselemente bzw. Dotierungen
betragen ca. 1970 °C, 2050 °C bzw. 2115 °C. Weite- auf die Eigenschaften des Iridiums erfolgt.
re Einsatzbeispiele sind Ziehdüsen für die Quarzröhrenherstellung und Thermoelemente
(IrRh40 – Ir) für einen Messbereich von 1000 bis 2200 °C.
Andererseits ist Iridium fertigungstechnisch
außerordentlich schwierig zu beherrschen.
Obwohl es im kubisch-flächenzentrierten Gitter kristallisiert,
verfestigt sich Iridium bei einer
Verformung extrem, was sehr
leicht zur Rissbildung führt. Die
a) Rein-Iridium
b) IrRe-Legierung
Ursache liegt in seiner Fähigkeit
zur Speicherung sehr hoher VerBild 1: Gefüge von Iridium nach dem Zeitstandversuch bei 1800 °C
setzungsdichten. Deshalb muss
FB SciTec
75
Die besten Ergebnisse wurden bis jetzt mit der
Legierung IrRe3Mo0,05Hf0,03 erzielt, die 3 % des
Legierungselementes Rhenium sowie Dotierungen von
0,05 % Molybdän und 0,03 % Hafnium enthält. Das
Material blieb bei einer Temperatur von 1800 °C im
Zeitstandversuch im Gegensatz zu unlegiertem Iridium (Bild 1) feinkörnig. Die Zeitbruchlinien in Bild 2
zeigen eine deutlich höhere Zeitstandfestigkeit und die
Darstellung des Norton’schen Kriechgesetzes in Bild 3
bei der jeweiligen Spannung eine wesentlich geringere
Kriechgeschwindigkeit und damit bessere Formbeständigkeit der neuen Legierung im Vergleich zu reinem
Iridium. Aus der Kriechkurve der Legierung in Bild 4
mit einer Bruchdehnung von fast 60 % folgt eine hohe
Duktilität. Das Material ließ sich in der Fertigung sehr
gut zu Tiegeln verarbeiten.
Bild 3: Norton’sches Kriechgesetz von Reiniridium
und IrRe3Mo0,05Hf0,03 bei 1800 °C
Bild 2: Zeitbruchlinien von Reiniridium und
IrRe3Mo0,05Hf0,03 bei 1800 °C
Bild 4: Kriechkurve von IrRe3Mo0,05Hf0,03 bei
1800 °C und 28 MPa Belastung
76
FB SciTec
Hochschmelzende Edelmetalle und Refraktärmetalle mit technisch relevanten
Zeitstandfestigkeiten bis 3000 °C
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. (FH) T. Schurig
Dipl.-Chem. E. Hartmann
Dipl.-Ing. F. Lehner
Forschungspartner:
W. C. Heraeus GmbH, Hanau
Laufzeit:
September 1992; fortlaufend
High-melting precious metals and refractory metals
with technically relevant stress-rupture strengths
up to 3000 °C
Andererseits sind auch die Einsatzbedingungen von
Edelmetallkonstruktionen in der Produktion, z. B. bei
der Herstellung von Glasfasern, weiter zu optimieren. Es stehen keine handelsüblichen Anlagen für
Zeitstandversuche bis 3000 °C zur Verfügung, und aus
der internationalen Literatur sind bisher keine Aussagen
über mechanische Eigenschaften von Werkstoffen bei
derartig extremen Temperaturen bekannt. Um die
Werkstoffanforderungen beim Hochtemperatureinsatz
erfüllen zu können, sind aber konkrete Angaben über
das Werkstoffverhalten unter diesen Bedingungen erforderlich. Ausgehend von einem Patent des Projektleiters
waren mehrere Anlagen für Zeitstandversuche an
Metallen entwickelt und aufgebaut worden.
Mit diesen Anlagen wurden an der FH Jena Arbeiten
zum Zeitstandverhalten folgender Hochtemperaturwerkstoffe durchgeführt:
• Rhodium
The research project includes the investigation of
• Platin und Platinlegierungen mit unterschiedlichen
the mechanical properties of precious metals and
Zusammensetzungen sowie Herstellungs- und
refractory metals at high temperatures as well as the
Verarbeitungsbedingungen
development of new alloys with improved properties.
• Rhenium in unterschiedlichen Fertigungszuständen
• Iridium mit verschiedenen Verunreinigungsgehalten
und Legierungszusätzen.
Die Bearbeitung des Vorhabens ist zeitlich nicht
begrenzt. Die Fortschreibung der Arbeiten erfolgt
in jährlichen gemeinsamen Arbeitsplänen durch die Zur Klärung des Werkstoffverhaltens im Zeitstandversuch
FH Jena, Fachbereich SciTec-Werkstofftechnik, und dienten metallkundliche Untersuchungen:
die W.C. Heraeus GmbH, Hanau, Geschäftsbereich • metallographische Untersuchungen der Gefügestruktur
Engineered Materials Division. Der Bedarf an speziellen
Materialien für den Einsatz bei höchsten Tempera- • Rasterelektronenmikroskopie, Bruchflächenuntersuchungen
turen für innovative Lösungen neuester technischer
Aufgabenstellungen steigt ständig und kann mit her- • Elektronenstrahl-Mikroanalysen und SekundärionenMassenspektroskopie zur Untersuchung der
kömmlichen Werkstoffen nicht abgedeckt werden.
Elementverteilungen.
Im Rahmen des Forschungsprojektes erfolgen daher
materialwissenschaftliche Untersuchungen an hochschmelzenden Edelmetallen und Refraktärmetallen mit Die Arbeiten haben zu praktischen Rückschlüssen
technisch relevanten Zeitstandfestigkeiten bis 3000 °C auf die Werkstoffherstellung und zu Verbesserungen
in der Fertigungstechnologie bei der W. C. Heraeus
hauptsächlich für folgende Einsatzgebiete:
• Glasschmelztechnik
GmbH in Hanau sowie zu Werkstoffen mit verbes• Einkristallzucht
serten Eigenschaften geführt. Untersuchungen an
• Katalysatoren
Platinlegierungen mit unterschiedlichen Legierungs• Raketenantriebstechnik
elementen und Legierungsgehalten dienten der
• Weltraumtechnik
Ermittlung einer geeigneten Werkstoffzusammenset• Chemische Industrie.
zung für die Herstellung von Düsen in Raketentriebwerken von Satelliten und der Dimensionierung dieser
Das Forschungsvorhaben beinhaltet die Untersuchung Bauteile bei der Daimler Benz Aerospace AG. An
des Einflusses der Herstellungsbedingungen und dispersionsverfestigtem Platin, Platin-Rhodium- und
Verarbeitungsverfahren sowie der dadurch bedingten Platin-Gold-Legierungen erfolgten Untersuchungen zur
Spurenverunreinigungen und Kristallstrukturen auf die Zeitstandfestigkeit und zum Kriechverhalten. Die Bilder
mechanischen Hochtemperatureigenschaften mit den zeigen als Beispiel Zeitbruchlinien sowie den Einfluss von
Zielen der Optimierung der Verfahren, Werkstoffstruk- Temperaturwechselbeanspruchung und Kerbwirkung
turen, Werkstoffeigenschaften und Einsatzbedingun- entsprechend den praktischen Einsatzbedingungen der
Materialien.
gen sowie der Entwicklung neuer Werkstoffe.
FB SciTec
77
Bild 1: Zeitstandfestigkeit verschiedener Platinmaterialien bei 1600 °C
Bild 2: Einfluss von Temperaturwechselbeanspruchung und Kerbwirkung auf die Zeitstandfestigkeit
von PtAu5 DPH bei 1600 bzw. 1450 °C und 10 Stunden Prüfzeit
78
FB SciTec
Entwicklung von Superlegierungen auf Platinbasis
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dr.-Ing. St. Vorberg
Forschungspartner:
Prof. Dr.-Ing. U. Glatzel, Universität Bayreuth,
Lehrstuhl Metallische Werkstoffe
ab Oktober 2000; gefördert mit Mitteln der DFG
(2003–2007)
v. l.: U. Glatzel, St. Vorberg, B. Fischer
Development of Platinum-base superalloys
Pt-base Superalloys for high mechanical and corrosive demands in high temperature applications were
developed.
In der Arbeitsgruppe „Hochtemperaturwerkstoffe“
werden neue metallische Werkstoffe für den Hochtemperatureinsatz unter gleichzeitiger hoher mechanischer Belastung und extremen korrosiven Umgebungsbedingungen entwickelt. Im Hinblick auf den
Verfestigungsmechanismus sind die hochentwickelten
Nickelbasis-Superlegierungen, welche u. a. in stationären Gasturbinen und Fluggasturbinen bei Einsatztemperaturen bis etwa 1100 °C in großem Umfang eingesetzt werden, das Vorbild der neuen Legierungen. In
Kooperation mit dem Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe der Universität Bayreuth werden im Rahmen eines DFG-Projektes ausscheidungsverfestigte Platinbasis-Superlegierungen entwickelt (Bild 1).
reichenden Erfahrungen aus dem Gebiet
der Nickelbasis-Superlegierungen optimiert. Darüber hinaus erfolgt eine
Mischkristallverfestigung der Matrix
durch weitere Legierungselemente, die
in Ni Basis-Superlegierungen jedoch die
Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit der Legierung überwiegend negativ
beeinflussen. Der Oxidations- und Korrosionsschutz der Platinbasis-Superlegierungen wird durch die Matrix selbst
bzw. durch eine dünne oberflächliche
Al2O3 -Schicht gewährleistet.
Zurzeit sind mischkristallverfestigte und oxiddispersionsgehärtete Platinbasislegierungen z.B. als Glasfaserziehdüsen in der Glasindustrie oder als SatellitenSteuerdüsen im Einsatz. Jedoch steht die mechanische
Festigkeit und Kriechbeständigkeit der genannten
Platinbasislegierungen im mittleren Temperaturbereich
bis 1200°C erheblich hinter denen der NickelbasisSuperlegierungen zurück. Daher soll die neue Gruppe
der Pt-Basis-Superlegierungen die hervorragenden
mechanischen Eigenschaften der Nickelbasis-Superlegierungen mit der Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit bekannter Platinbasislegierungen vereinen. Im
Laufe der Entwicklung der Pt-Basis-Superlegierungen
wurden durch Optimierung der Zusammensetzung
und Wärmebehandlungsparameter Legierungen mit
deutlich erhöhten Festigkeiten und Duktilitäten entwickelt (Bild 2).
Bild 2: Entwicklungsprozess am Beispiel der Kriechkurven verschiedener neuer Pt-Basis-Superlegierungen
Bild 1: REM Aufnahme einer konventionellen Ni-BasisSuperlegierung und einer neuen Pt Basis-Superlegierung
Analog zu den Nickelbasis-Superlegierungen werden aus einer übersättigten Platinmatrix (sog.
γ−Mischkristall) Teilchen der intermetallischen Phase
Pt3Al (sog. γ'-Phase) kohärent und fein verteilt ausgeschieden. Morphologie und Volumenanteil der Ausscheidungsphase werden entsprechend den weit-
FB SciTec
79
Ferroelektrische Composites
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat . B. Ploss
Mitarbeiter:
M. Krause
Forschungspartner:
Dept. of Applied Physics, The Hong Kong Polytechnic University, China
Abteilung für Physik der weichen Materie, Johannes-Kepler Universität Linz, Österreich
Laufzeit:
Seit 2001 fortlaufend
The pyroelectric coefficient of 0-3 composites of PZT
particles in PU is improved by a factor of twenty by
doping. Compensated pyro- and piezoelectric composites are an appropriate material for a pressure and
temperature sensitive “artificial skin”. A general effective medium theory for the pyroelectric coefficient
of composites has been derived.
aufgebracht. Im Gegensatz zum Abscheiden von Keramikfilmen findet dies bei Raumtemperatur statt, und
es besteht keine Gefahr einer Kontamination des Siliziumchips durch Komponenten aus der Keramik. Allerdings hatten solche pyroelektrische 0-3 Composites
bislang einen entscheidenden Nachteil: der erzielbare
pyroelektrische Koeffizient ist erheblich kleiner als der
von guten pyroelektrischen Keramikfilmen.
Grund dafür ist der große Unterschied zwischen den
dielektrischen Konstanten von ferroelektrischen Keramiken und Polymeren. Die daraus resultierende dielektrische Fehlanpassung verhindert eine effiziente Auskopplung der pyroelektrischen Aktivität.
Aus theoretischen Überlegungen ergab sich eine Lösungsmöglichkeit, die zunächst als abwegig erscheinen mag: Verwendung einer leitfähigen Matrix. Auf
den ersten Blick erscheint ein pyroelektrisches Teilchen
in einer leitfähigen Matrix von einem Faraday-Käfig
umgeben und man mag erwarten, dass die Auskopplung der pyroelektrischen Aktivität zu den Elektroden
weiter verschlechtert wird. Tatsächlich wirkt dieser
Farady-Käfig für statische Signale als Abschirmung;
die Auskopplung der dynamischen pyroelektrischen
Signale kann erheblich verbessert werden, wenn die
Leitfähigkeit des Matrixmaterials für die spezielle Konfiguration und Betriebsfrequenz optimiert ist.
Für pyroelektrische Composites aus Bleizirkonat-Titanat (PZT) Partikeln in Polyurethan (PU) wurde eine
Dotiermethode entwickelt, bei der gezielt Lithiumchlorat in das PU eingebracht wird. Tatsächlich wurde der
pyroelektrische Koeffizient der PZT/PU Composites
durch die Dotierung um einen Faktor zwanzig gesteigert - und dies im Frequenzbereich von einigen zehn
Hertz, in dem pyroelektrische Detektoren üblicherweise betrieben werden. Darüberhinaus kann in einer üblichen Verstärkerschaltung für pyroelektrische Signale
mit Feldeffekttransistoren über ein solches leitfähiges
Pyroelektrikum der Arbeitspunkt des Transistors eingestellt werden. Der sonst notwendige hochohmige
Widerstand, das teuerste Bauelement in der Verstärkerschaltung, entfällt.
Ferroelektrische Composites oder Verbundwerkstoffe
bilden seit längerem ein zentrales Forschungsthema
im Labor für Physikalische Messtechnik und Materialphysik des Fachbereichs SciTec. Neben der pyroelektrischen und piezoelektrischen Aktivität besitzen
Composites aus ferroelektrischen Keramikteilchen in
einer Polymermatrix attraktive Eigenschaften, wie mechanische Flexibilität und niedrige akustische Impedanz. Hochinteressant sind diese Materialien für die
Anwendung in Sensoren und Aktoren. Durch passende Auswahl von Komponenten, Volumenanteilen und
Konnektivität lassen sich Materialeigenschaften für
spezielle Anwendungen maßschneidern. Dabei können
mit Composites sogar effektive Materialeigenschaften
realisiert werden, die in homogenen Substanzen unmöglich sind.
Drei aktuelle Aspekte von ferroelektrischen Composites sollen im folgenden kurz beleuchtet werden:
Composites aus Keramikpartikeln in einer leitfähigen
Matrix, die besonderen Eigenschaften von Composites
aus zwei verschiedenen Ferroelektrika und die theoretische Modellierung von pyroelektrischen Composites. Pyro- oder piezoelektrisch kompensierte ferroelektrische Composites
0-3 Composites aus Keramikpartikeln in einer leitfähi- Alle (homogenen) Ferroelektrika sind pyro- und auch
gen Matrix
piezoelektrisch und finden deshalb breite Anwendung
Als Sensormaterial für integrierte pyroelektrische Sen- in Sensoren, z. B. für Wärmestrahlung oder für mesoren haben Composites aus ferroelektrischen Kera- chanische Größen wie Druck, mechanische Spannung
mikpartikeln in einer Polymermatrix einen entscheiden- oder Schall. Während die Empfindlichkeit sowohl auf
den Vorteil gegenüber Keramikfilmen: Die Präparation Temperatur- als auch auf Druckänderungen die breiund das Sintern der Keramikteilchen sowie die Her- te Anwendbarkeit von Ferroelektrika in der Sensorik
stellung des Compositematerials finden getrennt von ermöglicht, bewirkt sie zwangsläufig eine Querempder Chipfertigung statt. Erst in einem letzten Ferti- findlichkeit der Sensoren auf die jeweils andersartige
gungsschritt wird das Compositematerial, z. B. durch Einflussgröße.
Schleudertechnik, aus Lösung auf den Halbleiterchip
80
FB SciTec
Tatsächlich bilden diese Querempfindlichkeiten oft
das gravierende Problem für den Einsatz ferroelektrischer Sensormaterialien in der Praxis. Vor einiger Zeit haben wir ferroelektrische Composites aus
Bleititanatpartikeln (PT) in dem Copolymer Polyvinylidenfluorid-Trifluorethylen (PVDF-TrFE) präpariert und
ein Polungsverfahren entwickelt, das es ermöglicht,
die dielektrische Polarisation von Matrix und Einschlüssen entweder parallel oder antiparallel zu orientieren. Die pyroelektrischen Koeffizienten von PT und
PVDF-TrFE haben das gleiche, die piezoelektrischen
Koeffizienten jedoch entgegengesetzte Vorzeichen.
Deshalb verstärkt sich bei paralleler Orientierung der
Polarisation die pyroelektrische Aktivität, während
die piezoelektrische Aktivität abgeschwächt wird.
Bei passender Präparation ergibt sich eine vollständige Kompensation der piezoelektrischen Aktivität und
man erhält ein Pyroelektrikum, das nicht piezoelektrisch ist. Entsprechend kann durch antiparallele Polarisation ein Piezoelektrikum präpariert werden, das
nicht pyroelektrisch ist.
Theoretische Modellierung von pyroelektrischen Composites
Die effektiven physikalischen Eigenschaften von
Composites werden im Allgemeinen auf komplizierte Weise von den physikalischen Eigenschaften der
Bestandteile, deren Volumenanteil, geometrischer
Form, räumlicher Anordnung und insbesondere
Konnektivität bestimmt. Aus diesem Grund beschäftigen sich theoretische Physiker seit über einem Jahrhundert mit Fragestellungen wie der dielektrischen
Konstante von Composites (Lord Rayleigh 1892, J.C.
Maxwell 1892, K.W. Wagner 1924, O. Wiener 1912,
D.A.G. Bruggeman 1935, D.J. Bergman 1982, Y.M.
Poon und F.G. Shin 2004, um nur einige zu nennen).
Auf der Basis früherer Vorarbeiten war die theoretische Beschreibung des effektiven pyroelektrischen
Koeffizienten von Composites im Jahr 2006 besonderer Arbeitsschwerpunkt. Dabei ist es gelungen, eine
völlig allgemeingültige Beziehung herzuleiten, in der
der effektive pyroelektrische Koeffizient p als Funktion der pyroelektrischen Koeffizienten pi und pm der
Bestandteile, deren dielektrischer Konstanten ε i und
ε m sowie der effektiven dielektrischen Konstanten ε
des Composites dargestellt wird:
Im Gegensatz zu anderen Beziehungen stehen Form
und Anordnung der Komponenten nicht explizit in
dieser Formel, sondern deren Einfluss ist vollständig implizit in der effektiven dielektrischen Konstanten enthalten. Deshalb beschreibt die neue Relation
den effektiven pyroelektrischen Koeffizienten für alle
Konnektivitäten korrekt und bildet ein hilfreiches
Werkzeug für die Optimierung pyroelektrischer Composites. Die Beziehung bleibt auch korrekt für komplexe dielektrische Konstanten, d. h. der Fall leitfähiBild 1: Schematische Darstellung eines ferroelektri- ger Materialien ist in der Theorie mit enthalten.
schen 0-3 Composites mit paralleler (Bild oben) bzw.
antiparalleler (Bild unten) Orientierung der Polarisation
von Matrix und Einschlüssen
Auf Basis dieser kompensierten Pyro- und Piezoelektrika wurde mit der Abteilung für Physik der weichen Materie der Johannes-Kepler Universität Linz
eine Zusammenarbeit gestartet, die die Entwicklung einer „künstlichen Haut“ zum Ziel hat. Es soll
ein flexibles Sensormaterial entwickelt werden, bei
dem benachbarte Bereiche (Pixel) abwechselnd pyrobzw. piezoelektrisch sind und bei dem DünnschichtTransistoren auf flexiblem Substrat zur Signalverstärkung eingesetzt werden. Wie die natürliche Haut soll
dieser elastische Sensorfilm in der Lage sein, ortsaufgelöst Wärme- und Druckeinfluss zu detektieren und
zu unterscheiden.
FB SciTec
81
Analyse und Charakterisierung von physikalischen Veränderungen des Gefüges und der
Oberfläche von β-Tricalciumphosphat
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. F. Schirrmeister
Mitarbeiter:
Dr. rer. nat. A. Rechtenbach
Forschungspartner:
Innovent e.V. Jena; FSU Jena, Otto-SchottInstitut, Institut für Materialwissenschaften
und Werkstofftechnologie; Technische Universität Ilmenau; Institut für Bioprozess- und
Analysemesstechnik e.V.
Juli 2002 bis März 2007; gefördert mit Mitteln des TKM
Characterization and modification of thin layers and
bulk materials according to their physical and bioactive properties as basis of surface-functionalizing of
materials.
trolliert und dadurch die Entwicklung einer geeigneten Vorschrift für die Herstellung von phasenreinen
β-TCP-Keramiken ermöglicht.
Die Erzeugung gerichteter Porensysteme und die
Herstellung komplex strukturierter patienten-spezifischer Keramiken bzw. Implantate ist über geeignete
Druck- und Sinterbedingungen möglich. Ziel des
Vorhabens bei Innovent ist die Entwicklung eines geeigneten Pulver-Binder-Systems auf CalciumphosphatBasis und die Testung dieses Systems im 3DDruckverfahren (Rapid-Prototyping). In einer Reihe
von Versuchen zur Aushärtung von pulverförmigem
Tetracalciumphosphat (TTCP) oder deren Mischungen
mit β-Tricalciumphosphat bzw. Calciumsulfat wurde
gefunden, dass wäßrige Citronensäure (CA) einen
geeigneten Binder darstellt, der auch unter den
Bedingungen des 3D-Druckprozesses zur Ausbildung
eines stabilen Verbunds zwischen den aufeinanderfolgenden Pulverschichten führt. Die Arbeiten zur
Herstellung von dreidimensionalen Formkörpern mittels
3D-Drucktechnik wurden in Kooperation von Innovent
mit dem Beckmann-Institut für Technologieentwicklung
e.V. Lichtenstein durchgeführt.
Zur Aufklärung der chemischen Zusammensetzung
der durch das 3D-Drucken sowie nachfolgendem
Sintern erhaltenen Materialien erfolgten XRDUntersuchungen an der Fachhochschule Jena. Aus der
Röntgendiffraktometrie konnten wichtige Aussagen zur
Produktreinheit bzw. vorhandener Nebenphasen, die
den Anwendungszweck aber nicht negativ beeinflussen, gewonnen werden. Diese Untersuchungen bilden
zusammen mit Untersuchungen zur Optimierung applikationsrelevanter Eigenschaften die Voraussetzungen
für eine angestrebte Überführung der entwickelten
keramischen Implantatmaterialien in die klinische
Praxis.
Im Fachbereich SciTec der FH Jena werden Oberund Grenzflächen im Hinblick auf biologisch aktivierbare Oberflächen charakterisiert. Hauptaugenmerk
gilt dabei der zu festigenden Zusammenarbeit von
Forschungs- und Industriepartnern, um produktrelevante Ergebnisse zu erzielen.
Der Fachbereich SciTec verfügt über eine messtechnische Grundausstattung zur Oberflächen- und
Grenzflächenanalyse. Insbesondere die Röntgendiffraktometrie (XRD), die zur Phasenbestimmung
genutzt wird, stellt den Schwerpunkt der Messungen
dar. In diesem Bericht wird über Untersuchungen zu
Calciumphosphatkeramiken berichtet.
Calciumphosphatkeramiken bilden eine wichtige
Gruppe artifizieller Knochenersatzmaterialien, da sie in
Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung
und der Struktur in das Knochengewebe integriert,
resorbiert und durch natürlichen Knochen ersetzt werden können oder auch als nichtresorbierte Implantate
vorliegen. Sie besitzen eine gute Biokompatibilität,
eine gute Druckfestigkeit und haben in poröser Form
osteokonduktive Eigenschaften, doch sie sind weder
osteoinduktiv noch elastisch. Von Vorteil ist ein großes
Oberflächen-Volumenverhältnis, welches durch eine
hohe, interkonnektierende Mikroporosität von phasenreinem β-Tricalciumphosphat (β-TCP)-Keramiken
erreicht werden kann. Bei größeren Defekten (z.B. in
Kiefer- und Gesichtschirurgie) können patientenspezifische Implantate mit individuellen Geometrien dem
sich neu bildende Knochen als „Leitschiene“ dienen.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung von mikround makroporösen β-TCP-Keramiken bei Innovent
dient β-TCP. Dessen Synthese (Edukte und Produkte) Bild 1: Schädelsegment (hergestellt über das
wurde mittels XRD an der Fachhochschule Jena kon- 3D-Druckverfahren)
82
FB SciTec
Röntgenographische Untersuchungen an Materialien für bleifreie piezoelektrische Werkstoffe
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. J. Töpfer
Mitarbeiter:
G. Picht
Forschungspartner:
PI Ceramic GmbH, Lederhose
Laufzeit:
2005 bis 2006
G. Picht, J. Töpfer
Charakteristisch für die Tetragonalität ist die Aufspaltung der Röntgenreflexe in einem Winkelbereich
von 44 - 48° 2Θ. Die in diesem Projekt gewonnenen Informationen über strukturelle Eigenschaften
bleifreier piezokeramischer Materialien erlauben eine
umfangreichere Interpretation der bei PI Ceramic
GmbH bereits gewonnenen Erkenntnisse über das
Phasensystem BNBT und sind ein wichtiger Schritt
für eine Beurteilung dieser Materialien im Hinblick
einer technischen Nutzung.
Detailed XRD-Analysis of lead free piezoelectric
materials
Bismuth sodium titanate (BNT) is a new lead-free
piezoceramic material and a potential candidate for
the substitution of lead zirconate titanate (PZT).
The research project includes a detailed XRD-phase
analysis and a precise determination of the lattice
parameters for a more comprehensive evaluation of
these new materials.
Piezoelektrische Materialien finden eine Vielzahl an
technischen Applikationen im aktorischen und sensorischen Bereich, wie zum Beispiel bei adaptiven Opti- Bild 1: Perowskitstruktur
ken, kleinsten Autofokussystemen, Nanostelltechnik, a) kubisch, b) tetragonal verzerrt
und gelten als Schlüsselkomponenten für moderne
Einspritzsysteme in Dieselmotoren. Die hierfür am
meisten verwendeten Werkstoffe basieren auf dem
System PbZrO3 – PbTiO3 (PZT). Aufgrund der toxischen Wirkung des Schwermetalls Blei gegenüber der
Umwelt und dem Menschen ergibt sich die Notwendigkeit der Entwicklung bleifreier piezo-elektrischer
Keramik. Als einen potentiellen Kandidaten für die
Substitution von PZT wird das System bestehend
aus Bi 0,5Na 0,5TiO3 (BNT) und BaTiO3 (BT) angesehen. Sowohl BNT als auch BT kristallisieren in der
Perowskitstruktur, welche bei Raumtemperatur von
der idealen kubischen Struktur durch eine geringe
Deformation abweicht (Bild 1). Im Fall des BNT ist
die Verzerrung der Elementarzelle rhomboedrisch, für
BT ist sie tetragonal. Im Übergangsgebiet zwischen
diesen beiden Phasen, welches als morphotrope Phasengrenze bezeichnet wird, sind die piezoelektrischen
Eigenschaften besonders hoch.
Bild 2: Röntgendiffraktogramm einer tetragonal
Ziel dieses Projektes war eine weitergehende Charak- verzerrten Perowskitstruktur
terisierung der von der Firma PI Ceramic GmbH hergestellten bleifreien Werkstoffe unter dem Gesichtpunkt
einer detaillierten röntgenographischen Phasenanalyse
und einer präzisen Gitterkonstantenbestimmung. Bild 2
zeigt ein beispielhaftes Röntgendiffraktogramm für
eine tetragonal verzerrte Perowskitstruktur.
FB SciTec
83
FANIMAT Nano Shape: Herstellung und prozessoptimierte Formgebung von
nanoskaligen oxidischen Funktionskeramikpulvern
Projektleiter:
Mitarbeiter:
A. Angermann
Forschungspartner:
Tridelta GmbH, Hermsdorf
Hermsdorfer Institut für Technische Keramik e.V.
gefördert mit Mitteln des BMBF
J. Töpfer, A. Angermann
Nanocystalline Mn-Zn ferrites by wet-chemical
routes
Durch geeignete Wahl von Syntheseparametern soll
die Morphologie und Größe der Precursoren gezielt
eingestellt werden. Die anschließend thermisch behandelten Pulver werden einem definierten Sinterprozess
unterzogen und bilden dabei Magnetokeramiken mit
feinem Gefüge, geringer Porosität und hochohmigen
Korngrenzen.
Bei der Oxalatfällung werden Lösungen von Mn2+-,
Zn2+- und Fe2+-acetat und Oxalsäure vereint, im Ergebnis entstehen Mn-Zn-Fe-Oxalate. Durch Variation
der Temperatur, der Fällung und der Alterungsdauer
können die Morphologie (Habitus, Größe, spezifische
Oberfläche) und der Phasenbestand der Oxalate eingestellt werden (Bild 1).
MnZn-ferrite nanoparticles are synthesised by different wet-chemical routes. The particle size and
morphology are controlled by the variation of precipitation parameters. Calcination of the precursors
led to ferrite particles with diameters of 10 nm to
1 μm. Sintered Mn-Zn ferrites show dense and finegrained microstructures.
MnZn-Ferrite sind wichtige Magnetwerkstoffe für den
Hochfrequenzeinsatz, z. B. in Transformatoren, Spulen
und Drosseln. Im Zuge der Miniaturisierung elektronischer Komponenten werden immer leistungsfähigere Bauelemente benötigt. Für MnZn-Ferrite zur
Leistungsübertragung werden aufgrund der kleineren
Bauteilgeometrien immer höhere Arbeitsfrequenzen
gefordert. Daraus leitet sich ein Bedarf an neuen
Werkstoffqualitäten mit geringen Verlustleistungen
ab. Diese werden durch Design der keramischen
Mikrostruktur, d.h. durch Ausbildung einer homogenen
und dichten Mikrostruktur mit kleinen Körngrößen und
hochohmigen Korngrenzen, realisiert. Dem Einsatz
durch chemische Syntheseverfahren erzeugter nanodisperser Pulver kommt dabei eine hohe Bedeutung zu.
Daraus leiten sich die zwei Hauptarbeitsschwerpunkte
des Projektes ab:
1. Entwicklung chemischer Methoden zur Präparation
nanodisperser Oxide mit definierter Teilchenmorphologie mittels chemischer Verfahren (SolGel-Verfahren, Hydroxid- u. Oxalatfällungsprozesse,
Polyolprozess, Mikroemulsions-Technik)
Bild 1: Mn-Zn-Fe Oxalate hergestellt bei 25 °C
(β -Struktur) und 90 °C (α-Struktur)
Die Überführung der Oxalate in Oxidpulver wird bei
300 - 750 °C durchgeführt. Die hergestellten Ferritpartikel weisen Durchmesser von 10 - 600 nm auf.
Aus diesen Pulvern wurden Mn-Zn Ferrit-Keramiken
hergestellt. Gefügeaufnahmen (Bild 2) von aus Pulver
A (konventionelles Pulver, d = 1 μm, gesintert bei
1300 °C) und B (Oxalatpulver, d = 30 nm, gesintert
bei 1100 °C) hergestellten Keramiken zeigen, dass
aufgrund der hohen Sinteraktivität der Nanopulver
die Sintertemperatur um 200 °C herabgesetzt werden kann bei vergleichbar hohen Sinterdichten und
Ausbildung homogener Gefüge. Gleichzeitig wird die
mittlere Korngröße im gesinterten Magnetgefüge von
8.8 μm (Pulver A) auf 3.9 mm bei Verwendung des
nanodispersen Pulvers B reduziert.
2. Charakterisierung der Nanopartikel (Phasenbestand,
Partikelgröße, spezifische Oberfläche, magnetische
Eigenschaften, thermische Eigenschaften)
Ziel des Vorhabens ist, nanodisperse Mn-Zn Ferritpar- Bild 2: Gefüge gesinterter Mn-Zn Ferrite unter Verwendung
tikel der Teilchengröße 10 - 500 nm zu synthetisieren. von Pulver A (Oxidmischung) und B (Oxalatfällung)
84
FB SciTec
Grundlagenuntersuchungen zur Defektchemie von nichtmetallisch-anorganischen Oxiden
mit Perowskitstruktur
Bei Perowskiten mit polyvalenten Ionen (Co, Fe, Mn,
Ni, Cr) auf dem B Platz variiert die Wertigkeit des
B-Ions in Abhängigkeit von der Temperatur und dem
Sauerstoffpartialdruck entsprechend:
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dr. rer. nat. R. Kircheisen
Forschungspartner:
Hermsdorfer Institut für Technische Keramik e.V.
Juli 2006 bis Dezember 2007; gefördert mit
Mitteln des TMWTA
ABO3-δ`
R. Kircheisen, J. Töpfer
The nonstoichiometry δ and the concentration of
point defects in perovskite oxides ABO3-δ is measured by thermogravimetry. The data are used for
modelling the charge transport properties of mixed
conductors. These materials are interesting candidates for oxygen separation with ceramic membrans.
T↑
pO2↑
ABO3-δ`` + (δ’’-δ’)/2 O2
Die Konzentration der gebildeten SauerstoffVakanzen ist damit ebenfalls von den thermodynamischen Bedingungen (T, pO2) abhängig. Mittels
thermogravimetrischer Messungen (Variation des
Sauerstoffpartialdrucks bei konstanter Temperatur
und Messung der Masseänderung) kann die Art
und Konzentration der Punktfehler, wie z. B.
Sauerstoffvakanzen, bestimmt werden. In Bild 1
ist die Variation der Stöchiometrieabweichung δ für
LaCoO3 dargestellt.
Oxidkeramiken des Perowskit-Typs (Formeltyp ABO3-δ ;
A: Erdalkali und Seltenerdelemente, B: 3d-Elemente)
weisen hochinteressante Kombinationen chemischer
und physikalischer Eigenschaften und wechselseitige Korrelationen dieser Eigenschaften auf, die
eine Vielzahl potentieller Anwendungsmöglichkeiten
eröffnen. Ein interessantes Eigenschaftsfeld von
Perowskiten ist deren mischleitender Charakter,
d.h. diese Verbindungen zeichnen sich durch eine
große Elektronen- sowie auch Ionenleitfähigkeit aus.
Sauerstoffionenleitende Materialien können daher
für den Transport von Sauerstoff von einem Bereich
höherer zum Bereich niedrigerer Sauerstoffdrücke
verwendet werden. Besonderes Interesse gilt hierbei Bild 1: Stöchiometrieabweichung δ von LaCoO3-δ als
der Sauerstoffseparation aus Luft durch keramische Funktion des Sauerstoffpartialdrucks bei 900 und
1000 °C
Membranen aus gemischtleitenden Perowskiten.
Zum Aufstellen eines allgemeingültigeren Modells
des Sauerstofftransports in Perowskiten ist es
zunächst erforderlich, die anwendungsrelevanten Eigenschaften ausgewählter Materialien in
Abhängigkeit von Temperatur und O2 Partialdruck
zu erfassen und damit die Datenbasis für eine
Modellierung der funktionalen Zusammenhänge zu
schaffen. Schwerpunkte dafür sind Bestimmungen
der Sauerstoff-Defektkonzentrationen durch hochauflösende Thermogravimetrie. Zu diesem Zweck wurde
die Thermowaage mit einer Gasdosierung gekoppelt. Damit können stöchiometrieabhängige Masseänderungen im Bereich der Sauerstoffpartialdrücke
von 1 - 10 -20 atm bei verschiedenen Temperaturen
bestimmt werden.
FB SciTec
85
Phasenbeziehungen, Struktur und magnetische Eigenschaften von substituierten
Hexaferriten: Optimierte Dauermagnetwerkstoffe
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Min. D. Seifert
Forschungspartner:
Friedrich-Alexander-Universität
Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für
Allgemeine und Angewandte Mineralogie
Mai 2005 bis April 2007;
gefördert mit Mitteln der DFG
J. Töpfer, D. Seifert
Gegenstand derzeitiger Forschung sind Sr-Hexaferrite.
Die exakte Kenntnis der Phasenbeziehungen im
System SrO-Fe2O3 bilden die Grundlage für ein
detailliertes Verständnis der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen dieser Magnetwerkstoffe. Die aus der
Literatur bekannten Phasendiagramme sind allerdings widersprüchlich. In Zusammenarbeit mit der
Universität Erlangen werden die Phasenstabilitätsber
eiche im eisenreichen Gebiet des Systems SrO-Fe2O3
bestimmt, mit dem Ziel der Erstellung eines präzisen
pseudobinären Phasendiagramms. Darauf aufbauend sollen Hexaferrite hergestellt und charakterisiert
werden.
Die Kristallstrukturen dieser Verbindungen leiten sich
aus der Kombination der drei Grundbaueinheiten hexagonaler Ferrite (R-, S-, T-Block) als Stapelvarianten ab.
Neben dem M-Typ SrFe12O19 konnte die Existenz des
Sr-W-Typs SrFe18O27 (RSS-Block, siehe Bild) nachgewiesen und dieser reinphasig hergestellt werden.
Eine weitere, neu gefundene hexagonale Ferrithase
in diesem System ist der X-Typ (Sr2Fe30 O46). Zur
In der Elektrotechnikbranche besteht großes Interesse Charakterisierung der Verbindungen wurden XRDan leistungsstarken und preiswerten Permanent- Analysen gekoppelt mit REM/EDX-Untersuchungen
magneten, die für den Einsatz in Motoren geeignet genutzt.
sind. Die Gruppe der Hexaferrite sind für diese
Applikationsfelder die bevorzugten Magnetwerkstoffe. Zur Optimierung der magnetischen Eigenschaften
Weltweit werden Hartferrite auf Basis von BaFe12O19 der Hexaferrite werden gezielt Substitutionen durchbzw. SrFe12O19 großtechnisch synthetisiert.
geführt. So werden in den M-Typ z.B. La-Ionen
(Sr1-xLaxFe12O19) bzw. La- und Co-Ionen (Sr1-xLax
Fe12-yCoyO19) eingebaut.
For the development of modern hexaferrite magnets
exact knowledge of the phase relations is required.
This project is concerned with the reinvestigation of
the phase diagram of the system SrO-Fe2O3 and the
structure-properties relationships of hexaferrites.
Bild: Röntgendiffraktogramm der Verbindung
Sr-W-Typ Hexaferrit
86
FB SciTec
Neue reaktionskontrollierte Keramik zur Integration passiver Komponenten in
leistungselektronische Module
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dipl.-Chem. J. Mürbe
Forschungspartner:
HITK e.V., VIA electronic GmbH, Siegert TFT GmbH
(alle Hermsdorf), BAM, IZM (beide Berlin),
W. C. Heraeus GmbH & Co. KG, Hanau
CEAG AG Ostbevern, Siemens AG, München
Oktober 2005 bis September 2008, gefördert mit
Mitteln des BMBF im Rahmen des Programms „WING“
J. Töpfer, J. Mürbe
For integrated inductive and dielectric multilayer
devices LTCC-compatible Mg-Cu-Zn-ferrite systems
were developed. Addition of bismuth oxide as sintering additive to sinteractive ferrite powders results in
dense ceramics with 95 % of theoretical density and
initial permeabilities of μi = 500 at a Curie temperature
Tc = 135 °C after sintering for 2 hours at 900 °C.
how eine komplette Zusammensetzungs- und Technologieentwicklung. Durch Variation der Anteile
von Mg, Cu und Zn und einer intensiven Feinstmahlung des vorkalzinierten Ferritpulvers in der Planetenkugelmühle konnte eine optimale Zusammensetzung Mg0,2Cu0,3Zn0,52Fe1,98O3,99 gefunden werden,
die nach Sinterung 2 h 900 °C bei 95 % theoretischer
Dichte eine Anfangspermeabilität μi von 400 und eine
Curietemperatur von 135 °C aufweist. Zur Verbesserung
der Gefügesteuerung wurden außerdem Sinteradditive
zugesetzt. Besonders geeignet ist Bismutoxid, welches
sowohl in reiner Form als auch als Bi-haltiges Glas zugesetzt werden kann und bei entsprechender Dosierung
bis 0,5 Gew.-% neben einer zügigeren Verdichtung zu
einer Permeabilitätserhöhung bis auf μi = 500 führt.
Die Entwicklungen wurden begleitet von physikalischen
Charakterisierungen wie Partikelgrößenverteilung durch
Laserbeugung, Schwindungsverhalten am Dilatometer,
Gefügeaufnahmen mittels Rasterelektronenmikroskopie
sowie Permeabilitätsmessungen (Bild 1 – 2).
Mit dem Förderprogramm „Werkstoffinnovationen für
Industrie und Gesellschaft - WING“ will das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) den interdisziplinär ausgerichteten Werkstofftechnologien neue
Impulse geben. Das hier vorgestellte Verbundprojekt ist
Teil dieses Programms und setzt sich zum Ziel, magnetische und hochdielektrische Keramikwerkstoffe für integrierte Mehrlagen-Funktionalitäten im Verbund mit keramischen Multilayer-Schaltungsträgern zu entwickeln,
die als kompakte LTCC-Module für Filteranwendungen
in AC-/DC-Kleinleistungsnetzteilen aufgebaut werden
Bild 1: Schwindungsverhalten der Mg-Cu-Zn Ferrite
sollen.
Wir befassen uns mit den grundlegenden materialspezifischen Anforderungen an die Ferritkomponenten
und stehen somit am Anfang der Entwicklungskette.
Um den Ferrit-Werkstoff LTCC-kompatibel zu gestalten,
dürfen Sintertemperaturen von 900 °C nicht überschritten werden. Das Material soll hochpermeabel, langzeit- und temperaturstabil sein und keine
Wechselwirkungen mit den in direktem Kontakt
liegenden anderen Materialien (Dielektrikum, Basistape,
Silberelektroden) zeigen. Das bereits in einem früheren
Projekt entwickelte Ni-Cu-Zn-Ferritsystem wird daher
weiterentwickelt mit dem Ziel, durch Substitution von
Ni durch Mg und/oder Mn die Magnetostriktion zu
verringern und gleichzeitig NiO als karzinogen wirkenden Stoff zu eliminieren. Die Entwicklung eines
niedrig sinternden Mg/Mn-Cu-Zn-Ferritsystems er- Bild 2: Permeabilitäten der Ferrite in Abhängigkeit des
forderte trotz vorhandenem umfangreichem Know- Gehalts an Sinteradditiv
FB SciTec
87
Multilayer-Ferritinduktivitäten für Hochfrequenzanwendungen
Projektleiter:
Mitarbeiter:
Dr. rer. nat. S. Kracunovska
Forschungspartner:
VIA Electronic GmbH, Inoceramic GmbH,
Tridelta GmbH (alle Hermsdorf)
Die Präparation phasenreiner Co2Z Pulver ist schwierig.
Die folgenden Verfahren wurden optimiert:
Kalzinierung der Rohstoffmischung
1. Mischoxidroute
(BaCO3, Co3O4, Fe2O3), Feinmahlung und nochmalige
Kalzination bei 1310 °C.
Copräzipitation von Ba-Co-Fe2. Oxalat-Mischfällung
Oxalat und Kalzinierung bei 1310 °C.
Juli 2006 bis Dezember 2008, gefördert mit
S. Kracunovska, J. Töpfer
Mitteln des BMBF im Rahmen des Förderprogramms
„Angewandte Forschung an Fachhochschulen im Verbund mit der Wirtschaft (FH³)“
Z-type hexaferrites (Co2Z) were synthesized by means
of the conventional solid-state reaction and oxalate
coprecipitation. XRD studies showed that the single
phase Z-type ferrites are formed by calcination at
temperatures of 1310 °C. It was shown that Z-hexaferrite itself is not stable at maximum LTCC processing
temperature of 950 °C and degrades to M- and Y-type
ferrites including a dramatic reduction of the permeability. This has to be taken into account when considering Co2Z materials for multilayer applications.
Im Rahmen des Forschungsprojektes werden Werkstoffe
für eine neue Generation Mehrlagen(Multilayer)-Ferritinduktivitäten für Hochfrequenzanwendungen im Bereich
von 200 kHz bis 2 GHz entwickelt. Magnetische Induktivitäten stellen wichtige passive Bauelemente der Mikroelektronik und Kommunikationstechnik dar, deren Dimensionen
im Zuge der allgemeinen Miniaturisierung immer stärker
reduziert werden. Aufgrund ihrer hohen Permeabilität
μ im betreffenden Frequenzbereich eignen sich für das
Vorhaben besonders kobaltdotierte Hexaferrite mit planarer Kristallanisotropie vom Z-Typ (Ba3Co2Fe24O41: Co2Z).
Der Z-Typ-Ferrit als magnetische Komponente im Multilayer-Verbund hat bei einer Grenzfrequenz von etwa 2
GHz eine Permeabilität von μ = 10 – 20. Durch Foliengießen hergestellte Ferrittapes werden mit Ag als Kontaktierungs- und Windungsmaterial zu Mehrschichtbauelementen gebrannt (Cofiring). Die Schmelztemperatur der
Ag-Komponente begrenzt hierbei die Prozesstemperaturen auf 950 °C.
Bild 1: XRD Diffraktogramme der Co2Z Ferrite
Mit beiden Herstellungsverfahren gelang die Synthese
nahezu phasenreiner hexagonaler Z-Typ Ferritpulver
(Bild 1). Mit Zusatz von 3 Ma-% Bi2O3 als Sinteradditiv
ist eine thermische Verdichtung der Ferritpulver schon bei
950 °C möglich. Zur Erzielung einer hohen Permeabilität
ist jedoch die thermische Stabilität der Co2Z-Phase von
großer Bedeutung. Bei der Sintertemperatur von 950 °C
ist die Z-Phase jedoch instabil und zerfällt; mit zunehmender Sinterdauer nimmt das Ausmaß der Degradation der
Co2Z-Phase unter Bildung von Begleitphasen der Typen
BaM und Co2Y zu. Dieser Zerfall wirkt sich nachteilig
auf die Anfangspermeabilität aus, bei einer Frequenz von
1 MHz wurde eine Abnahme der Permeabilität von μ = 18
auf μ = 3 verzeichnet. Die Stabilität der Co2Z-Phase erfordert eine Sintertemperatur von 1310 °C. An derart hergestellten Probekörpern können Anfangspermeabilitäten von
μ = 25 erzielt werden (Bild 2).
Arbeitsziele:
• Entwicklung und Optimierung von hexgonalen Ferritwerkstoffen mit hoher Sinteraktivität bei T  950 °C,
so dass bei Nutzung der konventionellen LTCC-Technologie (Low Temperature Ceramic Cofiring) die Kontaktierung und Spulenwicklung mit Ag realisierbar ist.
• Bildung einer keramischen Gefügestruktur, die für
HF-Anwendungen bei Frequenzen bis 2 GHz eine
erforderliche Permeabilität von mindestens μ = 10 Bild 2: Permeabilität der Co2Z Ferrite als Funktion der
gewährleistet.
Frequenz
88
FB SciTec
Optimierung der Abbildung des Pflegeprozesses in der Pflegepraxis und der
Pflegedokumentation
Mit der Vorbereitung der Präsentation der IST-Analyse
wird derzeit die erste Projektphase abgeschlossen. Zu
Projektphase II gehören:
1. die Erarbeitung von Lösungsansätzen und Interventionen (SOLL-Konzept);
2. die Umsetzung der Interventionen in der Praxis
3. sowie die Durchführung der Evaluation.
Projektleiter:
Prof. Dr. phil. St. Dorschner
Mitarbeiter:
Dipl.-Pflegewirtin (FH) A. Meussling-Sentpali,
Koordinierungsstelle „Projekt Pflegeprozess“
Forschungspartner:
Landesverbände der Pflegekassen Thüringens
Laufzeit:
April 2006 bis März 2008
Vor dem Hintergrund der aktuellen Diskussion zum
Themenkreis „Pflegeprozess“ und „Pflegedokumentation“ einerseits1 und einer subjektiv wahrgenommenen Bürokratisierung der Pflege sowie den daraus
resultierenden Versuchen einer „Entbürokratisierung“
andererseits2,3,4,5 zielt das Projekt auf wissenschaftlicher Basis darauf, Lösungskonzepte für Thüringen zu
entwickeln, die die Anwendung des Pflegeprozesses in
der Pflegepraxis erleichtern und zu einer Verbesserung
der Dokumentationsqualität führen. Die zu entwickelnden Lösungsansätze gehen von einem einrichtungsspezifischen Vorgehen aus, so dass im Ergebnis
des Projektes Veränderungen jeweils patienten-,
bewohner- bzw. klientenzentriert umgesetzt werden
können.
Aus den 337 verbindlich teilnehmenden Pflegeeinrichtungen wurde eine Gruppe von 30 Modelleinrichtungen
ausgewählt, d. h. 13 Pflegeheime und 17 ambulante
Pflegedienste. In dieser repräsentativen Stichprobe wird
derzeit die IST-Erhebung abgeschlossen. Sie umfasst
insbesondere die Analyse von Pflegedokumentationen,
Interviews mit Pflegenden und Pflegedienstleitungen,
eine Tätigkeitsanalyse sowie eine Untersuchung zur
Arbeitsbelastung von Pflegenden in Thüringer Pflegeeinrichtungen.
Methodisch wird von einem pflegewissenschaftlichen
und organisationstheoretischen Beratungsansatz
ausgegangen, der die jeweiligen am Projekt beteiligten Pflegeeinrichtungen in die Lage versetzen soll,
nach einer begleiteten Implementierungsphase die
Lösungsansätze kontinuierlich selbstständig adaptieren und weiterentwickeln zu können. Grundsätzlich
wird unterschieden zwischen:
a) Datenerhebungen in allen teilnehmenden
Pflegeeinrichtungen,
b) Datenerhebungen in der repräsentativen
Stichprobe von 30 Modelleinrichtungen
(13 Pflegeheime und 17 ambulante Pflegedienste).
Die Ergebnisse stehen im Anschluss an das Forschungsvorhaben allen beteiligten Partnern für die
träger- bzw. einrichtungsspezifische Umsetzung zur
Verfügung. Außerdem sollen die Projektergebnisse
im Sinne von konkreten Handlungsempfehlungen in
die Aus-, Fort- und Weiterbildung von Pflegenden in Teil a) umfasst:
Thüringen einfließen.
1. Ersterhebung durch Datenblatt und Fragebogen;
2. Analyse ausgewählter Pflegekonzepte von
Thüringer Pflegeeinrichtungen (diese wurden im
Das Projekt ist in zwei Projektphasen geplant:
Rahmen der Ersthebung erfasst).
Phase 1: Erhebung des Ist-Standes (IST-Analyse)
Phase 2: Erarbeitung von Lösungsansätzen und
Interventionen (SOLL-Konzept) sowie
1 Vgl. z. B. Grundsatzstellungnahme Pflegeprozess und DokuUmsetzung der Interventionen in der
mentation. Handlungsempfehlung zur Professionalisierung
Praxis/Durchführung der Evaluation
und Qualitätssicherung in der Pflege. Hrsg.: Medizinischer
Erarbeitung von Empfehlungen
Dienst der Spitzenverbände der Krankenkassen e.V. (MDS),
April 2005
(Implementierung und Evaluation).
2
2005
2006
Vorlauf 1
Phase 1
Vorlauf 2
Phase 2
2007
2008
3
4
5
Runder Tisch Pflege, Arbeitsgruppe III: Entbürokratisierung.
Diskussionszwischenstand 01. März 2005 (Geschäftsstelle
Runder Tisch Pflege: Deutsches Zentrum für Altersfragen)
Bundestagsdrucksache 15/5732
Projekt „Entbürokratisierung der Pflegedokumentation“ im
Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums für Arbeit und
Sozialordnung, Familie und Frauen, 2004
Ministerium für Soziales, Gesundheit und Verbraucherschutz
des Landes Schleswig-Holstein. Das schleswig-holsteinische
Modell „Vereinfachte Pflegeplanung und -dokumentation“.
Ergebnisse des Modellprojektes. März 2005
FB Sozialwesen
89
2. Qualitative Analyse von problemorientierten InterTeil b) umfasst:
1. Analyse von 150 Pflegedokumentationen aus den
views in den 30 Modelleinrichtungen (jeweils die
PDL und eine Pflegefachkraft) zum subjektiven
30 Modelleinrichtungen im Hinblick auf die AbbilErleben bzw. des Umgangs mit dem Pflegeprodung des Pflegeprozesses (pro Pflegeeinrichtung
zess(es) in der Einrichtung;
werden fünf Pflegedokumentationen analysiert, die
zuvor bei den Erstbesuchen in den Modelleinrich- 3. Tätigkeitsanalyse im Hinblick auf den Pflegeprozess;
tungen nach folgenden Kriterien ausgewählt wurden: je ein Patient/Bewohner mit Pflegestufe I, II 4. Analyse von Arbeitsbelastungen von Pflegenden in
Thüringer Pflegeeinrichtungen (geplant als Promound III, eine abgeschlossene Dokumentation, eine
tionsvorhaben).
von der Einrichtung frei ausgewählte Dokumentation;
außerdem sollte – wenn möglich – mindestens ein
Mann dabei sein);
90
FB Sozialwesen
Entwicklung und Evaluation von „Palliative Care-Angeboten“ für Menschen mit Demenz und
ihre Angehörigen
Projektleiter:
Prof. Dr. phil. St. Dorschner
Mitarbeiter:
Dr. rer. medic. I. L. Schaefer
Laufzeit:
Januar 2006 bis Dezember 2006;
gefördert mit Mitteln des TKM im Rahmen
des Hochschulwissenschaftsprogramms
I. L. Schaefer, St. Dorschner
In Deutschland leben derzeit ca. eine Million
Menschen, die an Demenz leiden. Bis zum Jahr
2050 wird sich die Zahl der Demenzkranken auf
über zwei Millionen erhöhen (Bickel, 2001). Die
Prävalenz der Demenz nimmt mit dem Alter deutlich
zu. 60% der Demenzkranken werden in Deutschland
in Privathaushalten hauptsächlich von Angehörigen
versorgt, z. T. mit Unterstützung von ambulanten
Pflegediensten. Demenzen sind einer der häufigsten
Gründe für einen Heimeintritt (BMFSFJ, 2002). Die
mittlere Überlebenszeit nach Diagnosestellung der
Demenz beträgt 6,6 Jahre bei großen individuellen
Unterschieden (Richter & Richter, 2004; Vollmar,
Löscher, Koch & Butzlaff, 2005). Die Demenz verläuft
langsam progressiv. Es wird davon ausgegangen,
dass Demenzkranke ihre Veränderungen und Verluste
bis ins fortgeschrittene Krankheitsstadium wahrnehmen und erleben, wobei die Reflexionsfähigkeit zunehmend nachlässt. Verluste umfassen dabei vier
Dimensionen: Verlust an Kompetenz (Alltagsaktivitäten
können nicht mehr selbstständig durchgeführt werden), Verlust an Kommunikation (nicht mehr sprechen und verstehen können), Verlust an Kontinuität
(zeitliche Einordnung von Ereignissen geht verloren),
Verlust an Kongruenz (das eigene Erleben stimmt
nicht mehr mit dem von Gesunden überein) Die emotionale Kontaktfähigkeit bleibt erhalten (Wilz, Adler &
Gunzelmann, 2001).
hier besteht ein hohes Risiko der Überlastung der
Hauptpflegeperson. Die subjektive Belastung der
pflegenden Angehörigen stellt einen entscheidenden Faktor dar beim Wechsel in die institutionelle
Versorgung. Gleichzeitig besteht eine Diskrepanz
zwischen den Belastungen der Angehörigen und
der Inanspruchnahme von entlastenden Diensten.
Die Versorgung von Demenzkranken erfordert ein
patienten- und familienorientiertes Konzept, das
im Hinblick auf die Progredienz die subjektiven
Lebensqualitäten aller Betroffenen berücksichtigt.
Dieses Ziel versuchen Palliative Care und die darunter
subsummierte, von bürgerschaftlichem Engagement
geprägte Hospizbewegung zu realisieren, die sich
an den Lebensrealitäten der anvertrauten Menschen
orientieren.
Mit dem Pflegeleistungsergänzungsgesetz1 vom
01.04.2002 soll ehrenamtliches Engagement in der
Betreuung Demenzkranker gefördert werden. Parallel
dazu werden auch ambulante Hospizdienste zunehmend mit Patienten mit fortgeschrittener Demenz
sowohl im häuslichen Bereich als auch in Pflegeheimen
konfrontiert. Allerdings sind die meisten ehrenamtlichen Mitarbeiter auf dieses Arbeitsfeld kaum vorbereitet. Ehrenamtliche Hospizbegleiter werden in
einem umfangreichen Vorbereitungskurs für das
Handlungsfeld „Begleitung von Schwerstkranken und
Sterbenden“ geschult. Als Orientierungsrahmen für
die Qualifizierung Ehrenamtlicher für die Hospizarbeit
gibt es mehrere Modelle, die von den Hospizdiensten
entsprechend ausgestaltet werden. Das Krankheitsbild
Demenz findet in diesen Modellen jedoch wenig
Berücksichtigung.
Im Rahmen des Kooperationsprojektes „Entwicklung
und Evaluation von Palliative Care-Angeboten für
Menschen mit Demenz und ihre Angehörigen“ des
Fördervereins Hospiz Jena e.V. und des GeorgStreiter-Instituts für Pflegewissenschaft der Fachhochschule Jena wurde auf der Grundlage pflegewissenschaftlicher Erkenntnisse diese empirische
Die Vermittlung von Schutz und Empathie durch qualitative Feldanalyse unter Anwendung des
Bezugspersonen, die ihre Suche nach der Person interpretativ phänomenologischen Ansatzes durchund das Verhalten im Kontext des Selbsterlebens
nachvollziehen können, ist für die Lebensqualität von
Demenzkranken wichtig. Die Pflege eines dementen
Familienmitglieds bringt das Familiensystem aus dem 1 Niedrigschwellige Betreuungsangebote nach §45c SGB XI
Gleichgewicht. Demenzkranke und ihre Angehörigen sind Angebote, in denen freiwillige Helfer unter pflegefachstellen eine besonders vulnerable Gruppe dar. Die licher Anleitung die Betreuung von Pflegebedürftigen mit
Fähigkeiten zur selbstständigen Lebensführung erheblichem Bedarf an allgemeiner Beaufsichtigung und Bewerden durch die Demenzkrankheit zunehmend ein- treuung in Gruppen oder im häuslichen Bereich übernehmen
geschränkt bis zur völligen Abhängigkeit von frem- sowie pflegende Angehörige entlasten und beratend unterder Hilfe. Der überwiegende Anteil demenzkran- stützen. Die Helfer müssen eine angemessene Schulung und
ker Menschen wird in Privathaushalten gepflegt, Fortbildung erhalten haben.
FB Sozialwesen
91
geführt, die bei der folgenden Entwicklung eines
Curriculums für ehrenamtliche Hospizbegleitung im
Hinblick auf die Problematik „Demenz“ berücksichtigt
wurde. In dem Curriculum wurde ein Schwerpunkt
auf die theoretische und fachwissenschaftliche
Begründung gelegt.
Niedrigschwellige Betreuungsangebote für Demenzkranke stellen eine wichtige Ergänzung zu den etablierten professionellen Versorgungsangeboten dar.
Sie sind charakterisiert durch die Verknüpfung von
haupt- und ehrenamtlicher Arbeit. Eine hohe Qualität
der niedrigschwelligen Betreuungsangebote ist
dadurch gekennzeichnet, dass kreativ und flexibel auf
die Bedarfslagen von Betroffenen und Angehörigen
reagiert wird und die Angebote sowohl familienorientiert sind als auch die besondere Situation der
Demenzkranken berücksichtigen. Dies erfordert eine
fachlich fundierte Arbeit der hauptamtlichen Fachkräfte
bei Planung und Durchführung der Betreuungsangebote
sowie bei Aufbau und Schulung der ehrenamtlichen
Helfergruppen. Die Angebote ermöglichen am jeweiligen Krankheitsverlauf der Dementen orientierte psychosoziale Betreuung und Therapieangebote unter
Berücksichtigung des Normalitätsprinzips und der
Ressourcenförderung. Als pflegetheoretischer Rahmen
für das Curriculum und das Palliative Care-Angebot
wurden das Modell der Krankheitsverlaufskurve nach
Corbin/Strauss und das Modell der familien- und
umweltbezogenen Pflege nach Friedemann gewählt.
Das Curriculum bildet einen Rahmen für handlungsorientierte Schulungen, die die konstruktivistische
Perspektive berücksichtigen. Die Schulungen sind
angelegt auf 10 Veranstaltungen mit insgesamt 22
Stunden.
Im Rahmen des Projektes konnten in Zusammenarbeit
mit dem Förderverein Hospiz Jena e.V. zwei
Schulungen durchgeführt werden. Insgesamt wurden
33 Personen für die Begleitung von Demenzkranken
geschult. Die Evaluation der Schulung zeigte einen
deutlichen Zuwachs an Wissen zum Krankheitsbild
Demenz, Sicherheit in der Kommunikation und
Umgang mit demenztypischen Verhaltensänderungen.
Das Verständnis für Angehörige und das Repertoire
an Beschäftigungsmöglichkeiten wurden erweitert. Persönliche Ängste und Vorbehalte gegenüber
Demenzkranken konnten abgebaut werden.
Parallel dazu nahm die Anzahl der Demenzkranken, die
vom Hospizdienst des Fördervereins Hospiz Jena e.V.
begleitet wurden, zu. 2006 wurden 32 Demenzkranke
und ihre Familien begleitet, dies sind 30 % aller Begleitungen, davon verstarben 14 Demenzkranke, 18
werden 2007 weiter betreut. Die Begleitungsdauer
unterscheidet sich in der Länge wesentlich von
der Begleitungsdauer Tumorkranker, da das Angebot
deutlich früher, oft im Stadium 2 der Erkrankung,
angefragt wird. Die durchschnittliche Begleitungszeit
92
FB Sozialwesen
der 2006 Verstorbenen betrug 154 Tage. Für die
eingesetzten ehrenamtlichen Hospizhelfer bedeutet
die lange Begleitungszeit Durchhaltevermögen. Ein
Hospizdienst, der Demenzbegleitungen übernimmt,
muss über ausreichend Hospizhelfer verfügen, da die
Hospizhelfer meistens eine lange Zeit nicht bei anderen
Personen eingesetzt werden können. Die Zeiteinheiten
bei einem Demenzeinsatz sind ebenfalls größer, der
einzelne Einsatz dauert im Durchschnitt mindestens 4
Stunden, zum Teil werden auch ganze Wochenenden
in Anspruch genommen. Für die betroffenen Familien
hat das Angebot nur Sinn, wenn sie wirklich eine
zeitliche Entlastung spüren. Nicht alle Hospizbegleiter,
die an der Schulung teilgenommen haben, übernehmen anschließend Demenzbegleitungen, einige
stellen fest, dass ihr Interessenschwerpunkt bei
anderen Schwerkranken liegt. Allerdings haben
mehrere Hospizhelfer ein besonderes Geschick und
Einfühlungsvermögen für Demenzkranke entwickelt,
das durch die Schulung zur Entfaltung kam.
Zusammenfassend kann konstatiert werden,
dass Hospizdienste gute Voraussetzungen bieten, die Versorgung von Demenzkranken und
ihren Familien zu verbessern, wenn entsprechende
Qualifikationsmaßnahmen erfolgen. Die betroffenen Familien sind mit den Hospizbegleitungen
sehr zufrieden. Sie schätzen neben den qualifizierten
Ehrenamtlichen und der professionellen Beratung
u.a. auch die unbürokratische Inanspruchnahme, das
prompte Reagieren und die Flexibilität des Dienstes
bei Anfrage.
Literatur
[1] Bickel, H.:
Demenzen im höheren Lebensalter Schätzungen des
Vorkommens und der Versorgungskosten. Z Gerontol
Geriat, 34, 2001: 108 - 115
[2] Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und
Jugend (BMFSFJ):
4. Altenbericht 2002. Stand: 15.04.2004.
http://www.bmfsfj.de
[3] Richter, B., Richter, R.W.:
Alzheimer in der Praxis. Huber, Bern, 2004
[4] Vollmar, H.C., Löscher, S.; Koch, M.; Butzlaff, M.:
Evidenzbasierte Leitlinie zu Diagnose und Therapie. Version
05/2005. Stand: 08.06.2005. http://www.evidence.de
[5] Wilz, G., Adler, C.; Gunzelmann, T.:
Gruppenarbeit mit Angehörigen von Demenzkranken.
Hogrefe, Göttingen, 2001
Älter werden im Wohngebiet.
Herausforderungen des demografischen Wandels für die Wohn- und Lebenssituation älterer
Menschen in verschiedenen Wohngebieten der Städte Jena und Weimar.
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. soc. U. Lakemann
Mitarbeiter:
S. Recke
Dr. H. Kreikenbom
Forschungspartner:
aproxima Agentur für Markt- und Sozialforschung Weimar, Arbeiterwohlfahrt Jena Weimar,
Wohnungsunternehmen aus Jena und Weimar
Laufzeit:
September 2006 bis Oktober 2007
www.lakemann.com
Considering the demographical change, the amount
of the elder population will grow excessively, with
completely new challenges to the urban housing-,
infrastructure- and social policy. The target of the
project is to analyze the needs of elder people in
different residential areas in the two cities of Jena
and Weimar. We will conduct a quoted survey with
2.000 respondents.
terschiedlichen Wohngebietstypen der Städte Jena
und Weimar zu erforschen. Angesichts des massiven
demografischen Wandels, dessen Konsequenzen
die Bundesrepublik Deutschland in den kommenden
Jahrzehnten auf zahlreichen Ebenen erfassen werden, ist es notwendig, sozialplanerische Grundlagen
für eine städtische Wohnungs-, Infrastruktur- und
Sozialpolitik zu erarbeiten. Dazu soll die Bevölkerung
aus den mittleren und älteren Jahrgängen in ausgewählten Stadtquartieren mit Blick auf ihre zukünftige Bedarfslage befragt werden. Umsetzungsziel des
Projektes ist es, Wohngebiete auch in den nächsten
20 bis 30 Jahren für diese Bewohnergruppen attraktiv
zu gestalten.
Grundüberlegungen und Untersuchungsfragen des
Projekts
Das Projekt richtet sich gezielt auf die heutigen Bedürfnisse älterer Menschen ab 60 Jahren und die zukünftigen Bedürfnisse der Altersgruppe ab 50 Jahren.
Aufgrund ihrer zum Teil eingeschränkten Mobilität sind
bzw. werden diese Bevölkerungsgruppen besonders
stark auf Angebote in ihrem unmittelbaren Wohnumfeld angewiesen sein. Gleichzeitig ist es erforderlich,
dass sich eine effektive Sozialplanung angesichts der
knappen Haushaltsmittel unmittelbar am Bedarf der
jeweiligen Zielgruppen orientiert.
Ausgangssituation: Demografische Entwicklungen
Die demografische Struktur der Bundesrepublik
Deutschland wird sich in den nächsten Jahrzehnten Untersuchungsfragen sind beispielsweise:
gravierend verändern. Angesichts des massiven • Welche Wohnformen wünschen sich ältere MenGeburtenrückganges und der gestiegenen Lebensschen? Wie groß ist der Anteil derjenigen, die sich
erwartung sprechen Sozialwissenschaftler von eiein Wohnen in betreuten Wohngruppen, Wohngener Überalterung der Gesellschaft. Diese Tendenzen
meinschaften oder ein Wohnen von Alt und Jung
werden auch in Thüringen und in den Regionen Jena
vorstellen können?
und Weimar weit reichende Konsequenzen nach sich
ziehen. Das Statistische Amt der Stadt Jena prognos- • Welche technischen Vorkehrungen sind notwendig,
tiziert beispielsweise für die über 75-jährigen fast eine
damit auch bei gesundheitlicher Beeinträchtigung
Verdoppelung ihres Anteils an der Jenaer Bevölkeim Alter die gewünschte Wohnform realisiert werrung im Jahr 2020. Mit Blick auf verschiedene Wohnden kann?
gebietstypen, wie z. B. innerstädtische Quartiere aus
der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts, aber auch die • Welche sozialen und medizinischen Dienste zur allgroßen, teils randstädtischen Stadtteile der 60er, 70er
täglichen und gesundheitlichen Unterstützung wünund 80er Jahre, stellt sich schon heute die Frage, wie
schen sich ältere Menschen in ihrem Wohngebiet?
sich eine städtische Wohnungs-, Infrastruktur- und
Sozialpolitik auf solche Veränderungen einzustellen • Welcher Bedarf besteht hinsichtlich der Anbindung
des Wohngebiets an den öffentlichen Personennahhat.
verkehr?
Zielstellungen
Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt setzt • Welche Freizeitaktivitäten möchten ältere Menschen
in ihrem Wohngebiet wahrnehmen können und wie
sich zum Ziel, die Bedarfslage älterer Menschen mit
Blick auf die Wohnsituation und Infrastruktur in ungroß ist der Bedarf an sozialen Kontakten?
FB Sozialwesen
93
Methoden
Durchgeführt wird eine schriftliche, quotierte Befragung in unterschiedlichen Wohnquartierstypen der
beiden Städte Jena und Weimar mit insgesamt 2.000
Befragten aus der Zielgruppe.
Bild 1: Wohngebiet Winzerla
94
FB Sozialwesen
Bild 2: Wohngebiet Lobeda
Wahrnehmung von Bedrohung. Europa und die Islamische Welt
der Universität Erfurt (Ltg. Prof.
Dr. Jamal Malik) durchgeführt,
beide Teilstellen hat Dr. Michael
Dusche inne.
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. soc. M. Opielka (FH Jena)
Prof. Dr. J. Malik (Uni Erfurt)
Mitarbeiter:
Dr. phil. M. Dusche
Forschungspartner:
Universität Erfurt, Lehrstuhl für Islamwissenschaft
Juni 2006 bis Mai 2009; gefördert mit Mitteln des BMBF
Michael Opielka
www.uni-erfurt.de/mobilisierung _ religion/einzelprojekte/3 _ 1.htm
Conceptions of the ‘other’ as a potential enemy restrict the likeliness of peaceful conflict resolution
through dialogue. This is particularly true of conflicts
arising between people adhering to different religions
or world-views. This project attempts to capture the
principal patterns of threat perceptions and the patterns of stereotyping the ‘other’ on both sides. The
project focuses particularly on academic, but also on
public intellectuals’ representations of Europe / the
‘West’ and the so called ‘Muslim world’. For reasons
of practicality, the project focuses on reactions to
the pope’s Regensburg lecture. The reactions to this
lecture give an almost representative cross-section
of the current thinking about the so called ‘West’
and the ‘Muslim world’. Furthermore, the speech addresses the topic that is central to the present concern (threat, violence). Lastly, the speech expounds
the problems of conflicting rationalities of science
and religion in the Modern world, which can be interpreted as a direct challenge of the hegemonic role of
science in the global cultural reference frame.
Das Forschungsprojekt ist ein Teilprojekt im Rahmen
des Projektverbundes „Mobilisierung von Religion in
Europa“ der Universität Erfurt, der Fachhochschule
Jena und der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Der
Projektverbund wird zu 100 % gefördert durch das
Bundesministerium für Bildung und Forschung. Das
Teilprojekt „Wahrnehmung von Bedrohung – Europa
und die Islamische Welt“ wird zu je 50 % an der Fachhochschule Jena (Ltg. Prof. Dr. Michael Opielka) und
Bedrohungswahrnehmungen und
Feindbilder schränken die Dialogbereitschaft von Menschen
unterschiedlicher Religionen und
Weltanschauungen ein. Dies ist
Jamal Malik
im Verhältnis des Westens und
Europas zu den Staaten der islamischen Welt sowie im Innenverhältnis Europas zu
seinen hier lebenden Muslimen augenfällig.
Das Projekt will die prinzipiellen Muster und Aussagen
dieser Bedrohungsszenarien erfassen und mit seinen
Ergebnissen dazu beitragen, die Wechselseitigkeit von
Bedrohungsvorstellungen zu vermitteln und damit die
Dialogfähigkeit wieder zu verbessern. Dazu bedarf es
eines Verständnisses der Wirkungsweise kultureller
Muster im Konfliktverhalten zwischen Staaten, Organisationen und Einzelpersonen. Im empirischen Teil
sollen diese untersucht und durch qualitative Interviews mit Experten aus Deutschland, Indien, Israel/
Palästina und der Türkei gestützt werden. Dazu sind
drei jeweils einmonatige Forschungsaufenthalte in der
Türkei, in Israel/Palästina sowie in Indien geplant.
In der Analyse des Problemaufrisses bedient sich das
Vorhaben der Begriffswerkzeuge des Neo-Institutionalismus (John W. Meyer u. a.). Danach kommen
drei Kategorien von Akteuren in Konflikten in Frage:
Individuen, Organisationen und Staaten. Kulturen und
Zivilisationen geben den drei Akteursarten Normen
und Verhaltensmuster sowie Vorstellungen über die
Beschaffenheit der Welt und die darin vorkommenden
möglichen Gegner und Feinde an die Hand. Solche
Feindbilder sind im Wesentlichen kulturelle Konstruktionen und können daher durch Analyse dekonstruiert
und durch Empirie entkräftet werden. Dies ist eine
vordringliche Aufgabe der Wissenschaft. Das Projekt
fokussiert daher auf das soziale System Wissenschaft,
um anhand der genannten Länder auf die Fähigkeit
bzw. das Unvermögen des Wissenschaftssystems zur
analytischen Dekonstruktion und empirischen Richtig-
FB Sozialwesen
95
stellung von kulturellen Mustern hinzuweisen, die im
Verkehr von Konfliktparteien die Rolle von Feindbildern
annehmen. Als Beispiel für den Umgang des Wissenschaftssystems mit Wahrnehmungsmustern zwischen
Europa und der islamischen Welt dienen zunächst Studien zum ‚Orientalismus’ und ‚Okzidentalismus’ (Said,
Buruma). An beiden Beispielen lässt sich die Abhängigkeit auch des Wissenschaftssystems von Verwerfungen im jeweiligen kulturellen Referenzsystem
zeigen. Eine zunehmende Tendenz zur differenzierteren Ausdrucksweise nicht nur in wissenschaftlichen
Veröffentlichungen weist jedoch auch auf den umgekehrten, positiven Einfluss des Wissenschaftssystems
auf den weiteren kulturellen Referenzrahmen hin.
Intellektuelle haben sich differenziert zu der Rede
geäußert. Das zu untersuchende Material ist überschaubar. Zusätzliches Material wird durch Archivrecherchen und Interviews auf den geplanten Reisen
gewonnen werden. Die Zielländer Indien, Israel/Palästina und die Türkei wurden u.a. ausgewählt, weil sie,
wie Europa, Regionen darstellen, in denen sich Menschen auf demselben geographischen Gebiet gleichzeitig auf unterschiedliche kulturelle Referenzrahmen
beziehen können (Europa: Moderne, … Christentum;
Türkei: Islam, … Moderne; Indien: Islam, Hinduismus,
… Moderne; Israel/Palästina: Islam, Judentum, …
Moderne). Außerdem repräsentieren sie drei Regionen
des intensiven Kontakts der Europäer mit der Welt
des Islam (das ‚heilige Land’ für das Mittelalter; das
Vor dem Hintergrund der Erfahrungen mit der Orienta- osmanische Reich für die frühe Neuzeit; Indien für die
lis-/Okzidentalimsmusdebatte stellt sich die Frage nach Zeit des Kolonialismus und späteren Imperialismus der
dem aktuellen Stand der Verarbeitung wechselseitiger Europäischen Großmächte).
Wahrnehmungsmuster im Wissenschaftssystem. Aufschluss darüber erwartet das Projekt zunächst von Konkret geplant sind für 2007: Präsentationen des
einer Fokussierung auf die Reaktionen auf die Regens- Projekts beim Workshop „Neo-Institutionalistische
burger Rede Papst Benedikt XVI. in Europa und der Organisationstheorie“ in Bergamo im März, bei der
islamischen Welt. So spricht die Regensburger Rede Konferenz „Neue Westöstliche Diwane“ in Porto
das Thema Bedrohung (Rechtfertigung von Gewalt im Mai, sowie bei der Konferenz „Europa und die
durch Religion) direkt an. Darüber hinaus fand sie an Anderen“ in Leipzig im Juni. Im April ist ein eigener
einer prototypischen Schnittstelle von Religions- und Workshop zum Thema Neo-Institutionalismus mit dem
Wissenschaftssystem statt (Universität/Kontext Papst- Mitbegründer des Ansatzes, Prof. John W. Meyer
reise, ehemaliger Professor/Religionsführer). Gelehrte (Stanford University) in Erfurt geplant. Noch in dieaus allen relevanten Disziplinen (Islamwissenschaftler, sem Jahr findet auch die erste Forschungsreise (nach
Sozial- und Geisteswissenschaftler) sowie öffentliche Indien) statt.
96
FB Sozialwesen
Bedarf und Implementation von Evaluation in Arbeitsfeldern von Sozialarbeitern und
Sozialpädagogen in Thüringen
Projektleiter:
Prof. Dr. phil. M. Opielka
Mitarbeiter:
Dipl. Soz.Arb./Soz.Päd. (FH)/Soziologe (M.A.)
M. Müller
Dipl. Soz.Arb./Soz.Päd. (FH) M. Henn
Forschungspartner:
Der PARITÄTISCHE, L.V. Thüringen
Laufzeit:
August 2006 bis Juni 2007
www.sw.fh-jena.de/forschungsprojekte/evaluation-soziale-arbeit.htm
Our project which is a cooperation between University
of Applied Sciences Jena and Der PARITÄTISCHE
Thüringen has the aim to investigate chances, risks
and successful strategies for the practical application of evaluation in organisations of social work.
We plan to develop suggestions to simplify the
application of evaluation in practical social work.
Der Erfolg einer kaufmännischen Unternehmung
lässt sich in vielen Fällen einfach bestimmen –
er drückt sich im Gewinn aus. Der Erfolg sozialarbeiterisch/sozialpädagogischer
Initiativen
ist
dagegen oft schwerer fassbar: Wie soll ein Ziel wie
„Förderung der Bürgerbeteiligung“ gemessen werden
und sind beobachtbare Verhaltensänderungen auch
„nachhaltig“? Besteht in einem Stadtteil oder einer
Region überhaupt Bedarf nach einer solchen Initiative,
und wenn ja, passt die Vorgehensweise anderer auf
die eigene Zielgruppe? Zur Klärung solcher und ähnlicher Fragen werden Evaluationen eingesetzt. Es
handelt sich um sozialwissenschaftliche Erhebungen
und Analysen zur Bearbeitung konkreter, praktischer
Fragen.
In einer Situation, in der öffentliche Gelder knapper
werden, Organisationen alternative Geldgeber von
sich überzeugen müssen, in der bei komplexer werdenden Anforderungen verstärkt nach Ergebnissen
gefragt wird, gewinnen Evaluationen an Bedeutung.
Je nach Problemlage lassen sie sich einsetzen, um
den einer Projektidee zugrunde liegenden Bedarf
zu prüfen, Ansatzpunkte zur Verbesserung von
Abläufen zu finden oder die komplexen Wirkungen
der eigenen Arbeit nachzuweisen. Dabei steht ihr
Einsatz in einer engen Beziehung zu Instrumenten
der Unternehmenssteuerung. So sind insbesondere
Qualitätsmanagementsysteme auf fundierte Daten
über interne und externe Zusammenhänge angewiesen. Und schließlich können Evaluationen, durch
ihren Brückenschlag zwischen Wissenschaft und
Praxis, einen wichtigen Beitrag zur professionellen
Weiterentwicklung der sozialen Arbeit leisten.
Die Bedeutung von Evaluationen ist weitgehend anerkannt. Dennoch werden sie in der Breite der Sozialen
Arbeit kaum eingesetzt. Warum ist das so? Wo liegen
Hindernisse beim Einsatz von Evaluationen und für
welche Organisationen sind sie wann und in welcher
Form sinnvoll?
Um zur Klärung dieser Fragen beizutragen und
Möglichkeiten zur Verbesserung der Anwendung
von Evaluation in Arbeitsfeldern von Sozialarbeitern/
Sozialpädagogen in Thüringen zu finden, starteten
zum 1. August 2006 Reinhard Müller, Landesgeschäftsführer des PARITÄTISCHEN Thüringen, und Prof. Dr.
Michael Opielka, Professor für Sozialpolitik am Fachbereich Sozialwesen, eine Kooperation im Rahmen
eines vom Freistaat Thüringen finanzierten Forschungsund Entwicklungsprojektes. Der Projektzeitraum endet
am 30.06.2007.
Theoretische Basis des Projektes bildet, neben einschlägiger Evaluationsliteratur, das von Prof. Dr. Michael
Opielka entwickelte Viergliederungsmodell. Eine der
Grundannahmen dieser an Talcott Parsons AGILSchema angelehnten systemtheoretischen Sichtweise
ist es, dass menschliche Handlungen letztlich immer
durch wirtschaftliche, politische, gemeinschaftliche
und auf „höhere Werte“ ausgerichtete Aspekte zu
verstehen sind. Diese Aspekte, so eine weitere
Grundannahme, finden sich mit unterschiedlichen
Schwerpunktsetzungen in allen sozialen Systemen.
So untergliedert sich das System Gesellschaft in diesem Modell in die vier Subsysteme Wirtschaft, Politik,
Gemeinschaft und Legitimation, die sich ihrerseits
wieder in entsprechende Subsysteme unterteilen.
Im Projekt wird dieses Modell genutzt, um einen
umfassenden Blick auf den Forschungsgegenstand
sicher zu stellen. Da sich die vier Ebenen auch in den
Handlungen der an Evaluation Beteiligten abbilden,
richtet sich der Fokus des Projektes auf wirtschaftliche, politische, gemeinschaftliche und legitimatorische Aspekte der Einbindung von Evaluation in
Organisationen der sozialen Arbeit.
Schwerpunkt der Methodik bilden weitgehend offene
qualitative Interviews mit Fach- und Führungskräften
sozialwirtschaftlicher Organisationen. Ergänzt werden
sie durch zwei Forschungsworkshops, die Sichtweisen
und erfolgreiche Strategien der Praxis beleuchten und
wissenschaftlich reflektieren. Darüber hinaus werden
verschiedene Daten zu beteiligten Organisationen und
Evaluatoren im Rahmen eines Fragebogens erhoben.
Zur Verknüpfung von Forschung und Lehre wurden
Studierende im Rahmen eines Seminars in Planung,
Erhebung und Auswertung mit einbezogen.
FB Sozialwesen
97
Wissenschaftliche Begleituntersuchung des Modellprojektes zur politischen Bildung
mit Grundschülern „Findet Demo!“ Kinder (er)leben Demokratie
Kinder werden deshalb politische Grundwerte, wie z.B.
Gerechtigkeit, Toleranz, Solidarität, Mitbestimmung
oder Engagement, als abstrakte Größen in konkrete
Mitarbeiter:
Situationen überführt, um sie für die Kinder begreifbar
H. Böhm
und übertragbar zu gestalten.
Forschungspartner:
Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleituntersuchung
Europäische Jugendbildungs- und Jugendbegegnungsstätte Weimar (EJBW)
wird der Lernprozess der Projektteilnehmenden nachDiskurs e.V. Jena
gezeichnet. Die Befragungen folgen einem erfahLaufzeit:
rungsorientierten und lebensweltorientierten Ansatz.
Juli 2005 bis Juni 2008
Hieraus generieren sich die zu messenden Merkmale
und Variablen mit ihren Ausprägungen (Kategorien),
die letztendlich in den Items der Fragebögen abgebil„Kinder (er)leben Demokratie“ ist das Motto eines erfah- det werden.
rungsorientierten Modellprojektes zum DemokratieLernen mit Grundschülern. Träger des Projektes sind Im Rahmen der Evaluation von „Findet Demo!“ wurdie Europäische Jugendbildungs- und Jugendbegeg- den folgende Kategorien zur Messung generiert:
nungsstätte Weimar (EJBW) und der Diskurs e.V. 1. Schulklima, Klassenklima (Wie ist das Klima an der
Jena. Aufbauend auf den Erfahrungen, die in der wisSchule und in der Klasse? Wirkung der Lerneinheiten
senschaftlichen Begleitung des Projektes „Schule und
auf das Klassen- und Schulklima),
Ausbildung für Toleranz und Demokratie“ gesammelt 2. Kognitive Resultate der Lerneinheiten (Einschätzung
wurden, sowie den Erkenntnissen der Forschung zum
der kognitiven Resultate der Lerneinheiten),
Schul- und Klassenklima soll im Rahmen einer parti- 3. Einschätzung der Veränderungen an der Schule
zipativen Evaluation das Projekt evaluiert werden. Es
(Was tut sich an der Schule?),
geht darum, den Handlungsraum Schule als jenen Ort 4. Einschätzung der Lerneinheiten (Seminarinhalte).
zu bestimmen, in dem mögliche Wirkungen der außerschulischen politischen Bildung nachweisbar sind.
Die Evaluationsforschung folgt dem Konzept der partizipativen Evaluation. Dieser speziell für den Bereich der
Bei dem Projekt „Findet DEMO!“ handelt es sich politischen Bildung entwickelte Ansatz zielt darauf ab,
um ein Modellprojekt zur politischen Bildung mit die Perspektiven unterschiedlicher Interessengruppen
Kindern im Grundschulalter, welches in kooperativer (stakeholder) zu erfassen und zu berücksichtigen (vgl.
Zusammenarbeit von außerschulischen Bildungsträgern Ulrich/Wenzel 2003, S. 20).
und Grundschulen verwirklicht wird. Geleitet von einem Angesichts der prinzipiellen Wirkungsungewissheiten
Ausspruch John Deweys „Die Demokratie ist mehr als gewinnt ein Evaluationskonzept an Bedeutung, das
eine Regierungsform; sie ist in erster Linie eine Form der Tatsache Rechnung trägt, dass Bildung stets als
der gemeinsamen und miteinander geteilten Erfahrung.“ ein in permanenter Bewegung befindlicher Prozess der
(Dewey 1916/2000, S. 121) werden Methoden und aktiven Aneignung durch die Lernenden zu verstehen
Angebote dazu genutzt, Demokratie nicht ausschließ- ist. Da Bildung nicht vollständig plan- und steuerbar
lich als ‚Staatsform’ sondern vielmehr auch als eine ist, kann es auch eine adäquate Evaluation nicht sein.
‚Lebensform’ zu vermitteln und zu verankern. Dies kann Mit dem Konzept der „Partizipativen Evaluation“ liegt
aber nur gelingen, wenn parallel zur Vermittlung von ein Ansatz vor, der darauf abzielt, die unterschiedWissen auch der Entwicklung bestimmter Fähigkeiten lichen Interessen und Perspektiven der Stakeholder
im Sinne demokratischer Kompetenzen gleichermaßen zu integrieren. Die Ziele der Evaluation werden durch
Aufmerksamkeit geschenkt wird.
die Zielstellung des Projektes vorgegeben. Soziale
Das Modellprojekt „Findet DEMO!“ versteht sich als Schlüsselkompetenzen sollen gefördert, das demoAngebot, welches sich die Förderung einer demokra- kratische Miteinander erlebbar gemacht und gestärkt
tischen Grundhaltung zum Ziel gemacht hat. Die Arbeit werden. Auswirkungen der Seminare sollen an der
im Modellprojekt basiert auf bereits vorhandenen und Veränderung des Schul- und Klassenklimas gemessen
im Bereich der Jugendarbeit erfolgreich erprobten De- werden. Beachtung finden hierbei die Wahrnehmung
mokratietrainingskonzepten, welche in ihren Methoden der Schüler, der Lehrer, des sonstigen pädagogischen
und Ansätzen für Kinder adaptiert bzw. neu gefasst Personals sowie der technischen Angestellten in den
werden. Ausgehend von den Alltagserfahrungen der Schulen.
Projektleiter:
Prof. Dr. phil. E. Schäfer
98
FB Sozialwesen
„Frühpädagogik in der Simulationsgesellschaft“ –
Zum Ansatz der „Regulativen Bild- und Filmtherapie“ der Forschungsgruppe
„Bildkommunikation“ für die Frühpädagogik
Projektleiter:
Prof. Dr. phil. B. B. Schmidt
für seine Wahrnehmung und sein Verhalten in der Situation darstellt.
Mitarbeiter:
I. Voigt
R. Auchter
Ziel der Studie ist demzufolge die Entwicklung eines gedächtnisorientierten Analyse- und Regulationsmodells, welches
Forschungspartner:
die Wahl der pädagogischen Mittel zur
Kita „Knirpsenland“, Rudolstadt
Kompetenzentwicklung von Kindern auf
Kita „Wirbelwind“, Jena
„Integrations-Kinderzentrum“, Ilmenau
der fundierten Analyse ihres spezifischen
Verhaltens- und „Regulierungs-Systems“
Laufzeit:
v.l.: B. Schmidt, I. Voigt, R. Auchter
ableitet. Da die Ausformung von Gedächt2005 bis 2009
nisinhalten, genauer: von „Gedächtnisspuren“, mit der Aufzeichnung und Speicherung von
„Bewegungs-Mustern“ im sogenannten „Bewegungs„Children-Media-Behaviour” – a motivational
gedächtnis“ sowie mit der Aufzeichnung und Speicherung von Atmosphären-gestaltenden Komponenten
violence prevention project in kindergarten
wie Licht, Geräusche, Gerüche, Temperaturen im „AtThe study was launched in April 2005 by the mosphärischen Gedächtnis“ bereits im Mutterleib beresearch group „Pictoral Communication” to pro- ginnt, sollten „Bewegung“ und „Atmosphäre“ als die
duce a catalogue explaining and containing con- beiden primärsten Wahrnehmungs-Phänomene des
ditions that children at kindergarten age need to Menschen auch den Ausgangspunkt des diagnostischen
develop their memories – the basis of motivational Verfahrens bilden. Auf dieser Grundlage wurde paralbehaviour regulation – in the best way possible. The lel zur Projektlinie „Kindertagesstätten“ eine Projektstudy is based on prenatal knowledge.
linie „Pränatales Verhalten“ eröffnet, um herauszufinden, welche Bedeutung vorgeburtliche viszerale und
atmosphärische Erfahrungen als Basis-Ausprägungen
generell für die noch zur Entwicklung ausstehenden
Ausgangspunkt
Die erfolgreiche, forschungsrelevante Zusammenar- postnatalen Gedächtnisspuren („Ikonisches Gedächtbeit zwischen der Kindertagesstätte „Knirpsenland“, nis“, „Szenisches Gedächtnis“, „Verbales Gedächtnis“,
Rudolstadt und der Forschungsgruppe „Bild-Kommuni- „Integrales Gedächtnis“) und damit auch für die Entkation“ der Fachhochschule Jena, Fachbereich Sozial- stehung von „Verhaltensauffälligkeiten“ haben.
wesen (Leitung: Prof. Dr. Bernd B. Schmidt) bezüglich
der früheren Pilotstudien „Kinder-Bilder - BilderKinder“ Im Zentrum der pränatalen Forschungs-Linie steht
(1999 – 2004) bzw. „Film-Vergleich - Vergleichs-Film“ demnach die Frage, inwieweit es grundlegende Vo(1999 – 2005) findet seit Beginn des Wintersemesters raussetzungen in der pränatalen Wahrnehmung, Ver2005/06 mit einer weiteren Pilot-Studie „Kinder-Medi- arbeitung und Speicherung des werdenden Kindes
en-Verhalten“ im „Knirpsenland“, in der Kindertages- gibt, welche die Ausprägung einer Balance zwischen
stätte „Wirbelwind“, Jena sowie im „Integrativen Kin- seiner „Eigenbewegung/ Eigen-Atmosphäre“ und der
derzentrum“, Ilmenau ihre Fortführung. Stand in den „Fremdbewegung/Fremd-Atmosphäre“ der Mutter
ersten beiden Studien allgemein die Erforschung des begünstigen bzw. erschweren oder unter Umstänindividuellen „Bild- und Film-Vergleichs“ von Kindern den sogar verhindern. Und damit verbunden die Fraund dessen Einfluss auf ihre situative Handlungsregu- ge, ob es einen Zusammenhang gibt zwischen dem
lation im Mittelpunkt, so konzentriert sich die aktuelle Maß des „Gelingens“ /„Misslingens“ dieser vorgeburtUntersuchung auf die fallspezifische Analyse, Diagno- lichen Rhythmus- und atmosphärischen Balance und
se und Regulation individueller „Gewaltverhaltens-Mu- der Ausprägung von „Auffälligkeiten“ bzw. Gewaltverhaltensmustern. Die Durchführung der praktischen
ster“ bzw. „Verhaltensauffälligkeiten“ von Kindern.
Untersuchung zum pränatalen Kindes-Verhalten ist in
der gynäkologischen Abteilung der Friedrich-SchillerGrundannahme, Ziel und Methode
Wir nehmen dabei an, dass der Gedächtnisentwick- Universität Jena geplant.
lungs-Stand eines Kindes allgemein den Hintergrund
FB Sozialwesen
99
Für die Forschungsarbeit in der Projektlinie „Kindertagesstätten“ steht dagegen die Frage im Vordergrund,
welche besonderen Bedingungen einem Kind für seine
optimale Gedächtnisspurenentwicklung zur Verfügung
gestellt werden sollten, damit es in der Lage ist, ein
möglichst großes und vielfältiges Potential zur selbstregulativen Bewältigung von Konflikt-Situationen zu
entwickeln. Um dies zu gewährleisten, wurde zur
Durchführung der Kita-Studie das folgende, wechselseitig korrespondierende „Transfer-Setting“ gewählt:
Die Projektlinie „Kindertagesstätten“ wird als Verbundprojekt zwischen drei unterschiedlichen Kindertageseinrichtungen in Rudolstadt, Jena und Ilmenau
und der Forschungsgruppe „Bildkommunikation“ der
Fachhochschule durchgeführt.
Ausblick
Nach Abschluss der ersten Projektphase zu Ende des
Jahres 2007 soll erreicht werden, dass die ausgewählten Kinder generell durch individuell gestaltete
Spielideen Selbst-Regulation entlang ihres jeweiligen
Gedächtnisentwicklungs-Standes erfahren. Darüber
hinaus soll bis zu diesem Zeitpunkt gewährleistet sein,
dass die an der Studie beteiligten MitarbeiterInnen der
jeweiligen Kindertageseinrichtungen die Theorie und
Methode des „gedächtnisorientierten“ Ansatzes zumindest grundlegend verstehen und lernen, sie praktisch anwenden zu können, um so im Kita-Alltag mit
wenig Aufwand einen erheblichen Gewinn für das
einzelne Kind zu erzielen, indem seinen besonderen
Bedingungen und der Förderung seiner spezifischen
„Ressourcen“ Rechnung getragen wird.
Eine diesbezüglich orientierte Forschung leistet damit
einen wohl bisher nicht erbrachten aktuellen Beitrag
zur Grundlagenforschung für die Frühpädagogik und
gibt ihr damit ein richtungsweisendes Fundament.
Die praktische, selbst- und fremdregulative
Arbeit mit ausgewählten, „verhaltensauffälligen“
Kindern vor Ort in der Kindertagesstätte durch
die Kita-MitarbeiterInnen. Dies umschließt die
Datenerhebung
(„Materialgewinnung“
durch
Beobachten und Aufzeichnen des Spiel-Verhaltens
des Kindes), die Verhaltens-Erst-Diagnose sowie
die spätere Umsetzung des im Forschungsverbund
für das einzelne Kind entwickelten individuellen
„Regulations-Settings“.
2. Regelmäßige vergleichende „Fall-Analysen“ zu
einzelnen Kindern der verschiedenen am Projekt
beteiligten Kindertageseinrichtungen innerhalb der
Forschungsgruppe unter den Aspekten „Auswahl eines Kindes“, „Analyse und Diagnose des
Kind-Systems“ sowie „Entwicklung eines individuellen Regulations-Settings“. Die Durchführung Weitere Informationen zur Forschungsarbeit sind auf der
der Fallbesprechungen wird begleitet von ver- Homepage der Forschungsgruppe unter „stoerbild.de“
tiefenden Betrachtungen zur Theoriebildung des zu finden.
„gedächtnisorientierten“ Ansatzes zur Frühpädagogik in der Simulationsgesellschaft auf der
Grundlage des „Ganzheitlichen Ansatzes der
Bildkommunikation“ nach Bernd B. Schmidt
(vgl.: Bernd B. Schmidt: Die Macht der Bilder.
Shaker Verlag, Aachen. 2002), des „psychoneuralen / intrapsychischen Ansatzes“, abgeleitet aus der Kognitiven Neurobiologie (Gerhard
Roth), sowie der „Regulativen Bild- und Filmtherapie“ (B. B. Schmidt).
1.
100
FB Sozialwesen
Strategien und Methoden konsensorientierter Streiterledigungsformen / Mediation
Schwerpunkt des Aufenthaltes von Prof. Trenczek war die Weiterentwicklung von Strategien
und Methoden konsensorientierter Streiterledigungsformen (insb. Mediation) sowie vergleichende Studien zwischen den KonfliktmaForschungspartner:
Prof. Dr. N. Alexander,
nagementsystemen im common law Bereich
ACPACS, University of Queensland, Brisbane
(z.B. Australien) und den europäischen civil
law Rechtssystemen (z.B. Deutschland). Prof.
Laufzeit:
Trenczek hatte neben seiner wissenschaftApril 2006 bis August 2006
KollegInnen des ACPACS (v. l.: Prof.
lichen Tätigkeit die Möglichkeit, einerseits als
Boulle, Alexander, Walker, Trenczek)
Lehrtrainer und Coach des ACPACS sowie des
landesweiten Dispute Resolution Programms
des Justizministeriums tätig zu sein und andererseits
Professor Dr. jur. Thomas Trenczek, M.A. was in der Praxis im Rahmen zahlreicher Mediationen vor
spending his sabbatical as visiting professor at the allem im Unternehmens- und Wirtschaftsbereich neue
ACPACS (Australian Center for Pease and Conflict Erfahrungen zu sammeln. Hierzu diente auch der
Studies) to do research and practical training in Erfahrungsaustausch und die Zusammenarbeit mit der
ADR. His major interest was/is the comparison of örtlichen Handelskammer (Commerce Queensland),
ADR schemes in common law (e.g. Australia) and der Queensland Law Society, den Mediatoren des
statutory civil law systems (e.g. continental Europe), Institutes for Arbitrators and Mediators (IAMA), einem
ADR policies and practice as well as the develop- der führenden Fachverbände in Australien, und besonment of mediation skills. While he was in Australia, ders erfahrenen Anwaltmediatoren in Queensland.
Prof. Trenczek worked closely with Professor Nadja
Alexander (ACPACS) as well as the Dispute Resolu- Dienstliche Höhepunkte seines Aufenthaltes waren
tion Branch, Qld. Dept. of Justice on issues relating ein Vortrag auf der 8th National Mediation Conference
to ADR, especially Mediation.
in Hobart (Tasmanien), Vorträge auf Einladung des
Parlamentarischen Dienstes im Australischen Parlament und auf einer Veranstaltung des Law Council
Auf Einladung des Australian Centers for Peace and of Australia in Canberra sowie ein Vortrag auf der
Conflict Studies (ACPACS) der University of Queens- Jahrestagung von IAMA in Queensland zum Thema
land in Brisbane und der Bond Law School, Gold- „Successful Mediation“. Zum Schluss seines Aufcoast, arbeitete Prof. Dr. jur. Thomas Trenczek von enthaltes reiste Prof. Trenczek im August nach Perth
April - August 2006 in Australien. Das APACS ist ein (West Australien), um dort auf Einladung der Murdoch
interdisziplinäres Institut (insb. Sozial-, Politik- und Law School über den Stand der Mediation in Europa
Rechtswissenschaften) im Bereich der Konfliktfor- zu referieren.
schung und des professionellen Konfliktmanagements
(ADR – früher Alternative Dispute Resolution - heute:
Appropriate Dispute Resolution), welches weltweit
besondere Anerkennung genießt.
Projektleiter:
Prof. Dr. jur. Th. Trenczek,
M.A., Mediator (S.C.Qld.)
Lehrtrainer (BMWA)
Mediation ist in Australien im Bereich ADR die dominierende Vorgangsweise. Es ist schlicht normal, einen
Streit zu mediieren anstatt vor Gericht zu ziehen. Das
gilt insbesondere für den Unternehmens- und Wirtschaftsbereich, aber auch in privatrechtlichen Streitigkeiten ist Mediation in der Regel die erste Wahl, wenn
man einen Streit nicht ohne Einschaltung eines Dritten
lösen kann. So hält z. B. das Landesjustizministerium
in Queensland parallel zum Gerichtsweg einen weitgehend kostenfreien Zugang zur Mediation durch das
landesweite Dispute Resolution Programm bereit.
FB Sozialwesen
101
Online-Folien-Druck – Internet-Abwicklung von Design- und Bestellprozessen für Drucksachen
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. pol. R. Mottl
Mitarbeiter:
L. Dietzsch, BBE
Mai 2006 bis April 2007; gefördert mit Mitteln des BMWi und des Europäischen
Sozialfonds im Rahmen des Programms „EXIST - Existenzgründungen aus Hochschulen“
www.exist.de
The implementation of the online creation and print
concept supports the customers to realize their own
designs and ideas for car design or the design of
shop-windows. With an online interface, the target
group will be able to realize own ideas and wishes in
high quality foils with a 3D-simulation application.
Connected printing and plotting partners will finish the business process by providing the complete
production and fulfilment process and concept. This
process optimization will cut the communication
costs. A straight process chain and lower prices are
added values for the customers. The planned efficient process structure and the high automation are
the main success factors of this business model.
Im Projekt wird eine Benutzerschnittstelle entwickelt,
die es dem Kunden ermöglicht, einfach per Internet Druckinhalte zu bearbeiten. Diese Schnittstelle
wird als Hauptkomponente in eine eigene schon erstellte Online-Shop-Lösung integriert. Über diese
Shop-Lösung wird der gesamte Bestellprozess abgebildet. Die Kombination der einzelnen Komponenten
wird im Folgenden als Portallösung bezeichnet.
Das angestrebte Geschäftsmodell wird im unteren Bild
verdeutlicht.
Die Kunden werden durch die geplante Portallösung
in die Lage versetzt, Graphiken und Schriftzüge direkt
im Internet einzustellen, zu bearbeiten und den Druck
zu veranlassen. Für den Foliendruck können die
Benutzer aus einem umfangreichen Fundus die
individuellen Fahrzeugtypen und/oder Schaufenster
(verschiedene Maße) auswählen. An den so dargestellten 3D-Objekten können die Kunden ihre Folienwünsche realisieren. Eine Erweiterung des Kundennutzens besteht durch die Betrachtung der Folienelemente auf dem realistischen 3D-Modell unter
realistischen Bedingungen und virtuellen Umgebungen
(z. B. Tageslicht / Einstrahlungswinkel). Die 3D-Objekte
werden dem Kunden im Internet durch einen animierten
Konfigurator dargeboten. Das Portalsystem ist bereits
konzipiert und wird mit der Modellierungsschnittstelle
erweitert werden.
Bild: Angestrebtes Geschäftsmodell
102
FB Wirtschaftsingenieurwesen
Messen
.....................................................................................................................................................................
Wissenschaftlicher Nachwuchs
„Tag der Forschung 2006“
.....................................................................................
...........................................................................................................
106
110
.......................................................................
112
....................................................................................................................................................
120
Wissenschaftliche Veranstaltungen
Publikationen
104
Preisverleihungen
......................................................................................................................................
Patente und Patentanmeldungen
...................................................................................
133
134
103
Ausgewählte Messebeteiligungen der Fachhhochschule Jena im Jahr 2006
CeBIT
Medica
Hannover, 09. - 15. März 2006
Prof. Herbert Wagner
Düsseldorf, 15. - 18. November 2006
Prof. Dr. Matthias E. Bellemann
Exponat: Schnelles Bildverarbeitungssystem Exponat: Magnetische Darmkapseln (MDK)
zur Objektverfolgung
zur Diagnose, Wirkstofftestung und Therapie
im Verdauungstrakt
Mit optimierten Objekterkennungsalgorithmen und
einem neuen digitalen Signalprozessor werden dreidimensionale Objekte hinsichtlich optischer Eigenschaften zeitnah erkannt. Dadurch können die Objekte mit
einer schnellen, hoch auflösenden Digitalkamera in
ihrer Bewegung verfolgt werden.
Als mögliche Einsatzgebiete kommen die Automobilbranche, die Fertigungsindustrie und die Qualitätskontrolle in Betracht.
Die MDK basieren auf einem einfachen Prinzip: Sie
enthalten eine kleine Dauermagnet-Kugel, die wie ein
Kompass durch ein schwaches magnetisches Orientierungsfeld ausgerichtet wird und in dieser Richtung
nach Abschalten des Orientierungsfeldes kurze Zeit
verbleibt. In dieser Zeit wird das magnetische Streufeld der Kugel mit empfindlichen Sensoren außerhalb
des Körpers gemessen und dadurch der Ort der Kugel
bestimmt. Dieser Vorgang wird dreimal pro Sekunde
wiederholt.
Dieselbe Kugel kann durch ein rotierendes Magnetfeld
kontaktlos zu schneller Rotation angeregt werden.
Dabei wird durch Reibung in der Kapsel die Temperatur erhöht und mit einem einfachen Prinzip die Freisetzung von Wirkstoffen ausgelöst.
Anwendungsgebiete sind:
- Die Motilitätsdiagnose bei Reizdarmsyndrom (RS).
Die üblichen Diagnose-Methoden (Röntgen, Ultraschall, Endoskopie, MRT usw.) versagen bei dieser
funktionellen Störung. Die Motilitätsdiagnose mit
MDK ist daher die einzige Möglichkeit einer Differenzialdiagnose beim RS.
- Auch bei der Kontrolle der Magen-Verweilzeit von
so genannten gastrorentiven Arzneiformen (GRAF)
bietet die MDK die einzige Möglichkeit, die tatsächliche Verweildauer im Magen zu ermitteln.
- Für Tests der lokalen Wirkstoff-Absorption im
Darm (HDA-Studien) bieten MDK eine wesentlich
einfachere und kostengünstigere Variante als das
herkömmlich genutzte Verfahren.
- Bei einer gezielten Therapie im Gastrointestinaltrakt
(Drug-Targeting) im Falle schwerer Darm-Krankheiten können mit MKD auf einfache Weise gezielt
Wirkstoffe am gewünschten Applikationsort freigesetzt werden, ohne dass die betreffenden Wirkstoffe
auf dem Weg zum Anwendungsort zum großen
Teil verloren gehen.
104
Messen
Hannover Messe
Glasstec
Hannover, 24. - 28. April 2006
Prof. Dr. Peter Dittrich
Düsseldorf, 24. - 28.10.2006
Prof. Dr. Otto R. Hofmann
Exponat: 3-Koordinaten Planarmotor
Exponat: Infrarotspiegel zur Messung der
Umfangstemperatur rotationssymmetrischer
Der 3-Koordinaten-Planarmotor erzeugt als geschlossene Einheit und ohne mechanische Übertragungs- Körper – Patentanmeldung der FH Jena
glieder Bewegungen in den drei Koordinaten der Ebene.
Der untersuchte Motor ist dabei zur Positionierung
von Lasten bis zu 1 kg ausgelegt und erzeugt Kräfte
zwischen 15 N im Dauerbetrieb und 70 N im Kurzzeitbetrieb. Der Planarmotor arbeitet mit vier Induktoren,
die einzeln angesteuert werden. Die Grundplatte aus
Stahl mit Kupferauflage ist das Sekundärteil. Die
erzeugten Bewegungen werden mit zwei optischen
2D-Navigationssensoren gemessen und in einer Regelung verarbeitet.
Die Spiegel-Lösung der FH Jena kann zur kontinuierlichen Prozesskontrolle und zu kurzzeitigen Messeinsätzen bei Qualitäts- und Betriebsstörungen angewendet werden. Als Einsatzgebiete auf dem Glassektor
kommen die Temperaturmessung am fallenden Gob
und die Rohrproduktion in Betracht.
Bild 1: Modell des 3-Koordinaten Planarmotors
Bild 3: Messestand „Forschung für die Zukunft“,
Hannover Messe
Bild 2: Prof. Dr. P. Dittrich mit Besucher
Bild 4: Minister des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Technologie und Arbeit J. Reinholz, Rektorin
Prof. Dr. G. Beibst und Prof. Dr. P. Dittrich (v.l.n.r.),
Hannover Messe
Messen
105
Kooperative Promotionen an der Fachhochschule Jena 2006
Fachhochschulabsolventen
können in Kooperation mit
einer Universität promovieren und den Doktortitel
erwerben. In einem Eignungsfeststellungsverfahren
weisen die Fachhochschulabsolventen nach, dass sie
in gleichem Maße wie die
Absolventen universitärer
Studiengänge zur wissenschaftlichen Arbeit befähigt
sind (die Details sind in den individuellen Promotionsordnungen der Universitäts-Fakultäten geregelt). Die
Fachhochschule Jena fördert die Promotion von hervorragenden Absolventen durch die Vergabe von Promo-
tionsstellen. Diese werden in regelmäßigen Abständen
an der FH Jena im Wettbewerb ausgelobt. Im Jahr 2006
wurden auf diesem Wege 9 Doktoranden gefördert. Des
Weiteren promovieren Doktoranden in drittmittelfinanzierten Projekten.
Mit Unterstützung dieser Promotionsarbeiten und deren
Förderung durch die FH Jena soll zur weiteren Ausgestaltung und Absicherung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an der FH Jena beigetragen werden.
Geförderte Promotionsarbeiten können über die Eingliederung in FH-Arbeitsgruppen mit langjähriger Erfahrung
und ausgeprägten Forschungsprofilen einerseits die
Qualität der Qualifikationsarbeit garantieren als auch
insbesondere die Forschungs- und Entwicklungsarbeitsgruppen an der FH Jena personell stärken.
FachName
bereich
Arbeitsthema
betreuender Prokooperierende
fessor der FH Jena Universität
MT/BT
Dr. Karina Weber
Untersuchung fluoreszensdetektierbarer
Wirt-Gast-Wechselwirkungen und deren
Einsatz für sensitive Sonden in Mikroarrays
Prof. Feller
TU Clausthal
SW
Ulrike Knoll-Geißler
Sanktionseinstellungen
Prof. Ludwig
TU Dresden
SciTec
Uta Jauernig
Lithografische Strukturierung der Funktions- Prof. Bliedtner/
flächen von optischen Lichtleitfasern und
Prof. Fleck
deren Anwendung
TU Ilmenau
MT/BT
Claudia Fritsche
Gewinnung rekombinanter Produkte durch
Verwendung integrierter Fermentationsund Aufarbeitungstechnik mittels Adsorption an Flüssigmembranen
Martin-LutherUniversität
Halle-Wittenberg
ET/IT
Matthias Fischer
Nichtlineare, prädiktive Regelung zeitvarian- Prof. Morgeneier
ter Systeme mit Methoden der künstlichen
Intelligenz
TU Ilmenau
ET/IT
Uwe Fohry
Optimierung von intelligenten RegelungsProf. Morgeneier
systemen mittels evolutionären Algorithmen
TU Ilmenau
MB
Katrin Hädrich
Spanen duro- und thermoplastischer Kunststoffe mit mehrschneidigen Werkzeugen
mit geometrisch bestimmten Schneiden
(Stirnfräsen)
Prof. Lochmann
TU Chemnitz
MT/BT
Christiane Rickmann Endozytotische Signalreaktionen als
molekulares Target für die Tumortherapie
Prof. Reichardt
Friedrich-SchillerUniversität Jena
SciTec
Kerstin Hecht
IR-Wechselwirkungsprozesse an Glasoberflächen und in Glasvolumina
Prof. Bliedtner/
Prof. Merker
TU Ilmenau
ET/IT
Daniel Radeck
Innovative Ansätze für Hochleistungsantriebe
Prof. Dittrich
TU Ilmenau
MT/BT
Silvio Dutz
Keramische Verbundwerkstoffe in magnetischen Wechselfeldern für die ferngesteuerte Freisetzung von Wirkstoffen im
Gastrointestinaltrakt
Mikrofluidik von flüssigen und gasförmigen
Komponentengemischen zur GeruchsstoffAnalytik
Prof. Bellemann
TU Bergakademie
Freiberg
MT/BT
Michael
Schimmelpfennig
Prof. Pohl
a)
b)
Prof. Feller
Martin-LutherUniversität
Halle-Wittenberg
Tabelle: a) intern: geförderte Promotionen 2006 über Vergabe von Promotionsstellen der FH Jena
b) extern: geförderte Promotionen 2006 über Drittmittelfinanzierung
106
Erfolgreiche Promotion der ersten Diplom-Pflegewirtin der Fachhochschule Jena
Bild: Dr. rer. medic. Iris Luzie Schaefer, Prof.
Dr. phil. Stephan Dorschner
Dr. rer. medic. Schaefer, erste Absolventin des
Diplom-Fernstudiengangs Pflege/Pflegemanagement der
Fachhochschule Jena, ist seit 2002 wissenschaftliche
Mitarbeiterin an der Fachhochschule Jena. Vor ihrem
Pflege-Fernstudium zur Diplom-Pflegewirtin (FH) im
Fachbereich Sozialwesen der FH Jena (1997 bis 2001)
hatte sie bereits eine Ausbildung als Krankenschwester
abgeschlossen und viele Jahre in der Intensivpflege
gearbeitet. In ihrem Promotionszeitraum absolvierte
Frau Dr. Schaefer an der Martin-Luther-Universität
Halle-Wittenberg noch zusätzlich das Studium zur
Diplom-Pflege- und Gesundheitswissenschaftlerin.
Für ihre Diplomarbeit an der Martin-Luther-Universität
Halle-Wittenberg (Betreuer: Prof. Dr. S. Dorschner)
erhielt sie bereits den Förderpreis der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie.
Dr. rer. medic. Iris Luzie Schaefer verteidigte im Juli 2006 erfolgreich ihre Dissertation zum Thema „Lebensqualität von Patienten mit Betreuer ihrer Dissertation waren Prof. Dr. Stephan
chronisch obstruktiver Lungenerkrankung unter Langzeit-Sauerstoff- Dorschner (FH Jena) und Prof. Dr. Johann Behrens
therapie – Relevanz für die Pflege“.
(MLU Halle). Frau Dr. Schaefer will sich auch zukünftig intensiv der Erforschung chronischer Krankheiten
In Deutschland leiden geschätzt etwa drei bis fünf widmen. Insbesondere gilt ihr Interesse chronischen
Millionen Menschen an der chronisch obstruktiven Lungenkrankheiten, der Demenzkrankheit aber auch
Lungenerkrankung (COPD). Diese häufig erst spät dia- der wissenschaftlichen Fundierung der Palliativpflege.
gnostizierte chronische Krankheit zählt zu den so Ihre Dissertation ist eingebunden in den Forschungsgenannten Volkskrankheiten, mit hohen direkten und schwerpunkt „Pflege und chronische Krankheiten“ des
indirekten Kosten. COPD-Patienten fanden bisher in Georg-Streiter-Institutes für Pflegewissenschaft, des neu
der Pflege und Pflegeforschung wenig Beachtung, gegründeten und ersten Institutes innerhalb der FH Jena.
obwohl ein rasanter Anstieg dieser letztlich nicht Dr. Schaefers Dissertations-Ergebnisse dienen somit
auch der Weiterentwicklung der Pflegestudiengänge der
heilbaren Krankheit zu verzeichnen ist.
Fachhochschule Jena.
Frau Dr. Schaefer untersuchte in ihrer Dissertation die
Patienten, die sich bereits im sehr schweren Krankheitsstadium befinden und zusätzlich zur medikamentösen
Kontakt:
Therapie eine Langzeit-Sauerstofftherapie durchführen.
Prof. Dr. Stephan Dorschner
Diese Therapie beeinträchtigt neben den schon besteTel.: (03641) 20 58 53
henden Problemen durch die COPD das Alltagsleben der
Patienten und ihrer Familien beträchtlich, und oft tritt
soziale Isolation als eine Folge auf. Die Patienten betrachten ihre Lebensqualität als deutlich eingeschränkt. Neben
Möglichkeiten zur Verbesserung der Lebensqualität
beschäftigte sich Frau Dr. Schaefer in der Dissertation
auch mit Aufgaben und Qualifikationsprofil professionell
Pflegender, die diese Patienten betreuen. Für sie ist vor
allem die persönliche Beratung der Patienten und ihrer
Familien ein ganz wichtiges Feld: „Wir müssen zu einer
Individualisierung bei der Patienten-Betreuung kommen“,
erklärte die Pflegewissenschaftlerin, „die Beratung muss
in der Wohnung, in der Familie stattfinden, dort wo die
Patienten mit ihrer Krankheit und Therapie leben.“
107
Forschung und Entwicklung an der FH Jena schafft Voraussetzung für künftige Einsparungen
von Flugbenzin
onsbeständigkeit wurde Platin als Basiselement gewählt.
Hauptaugenmerk der Legierungsentwicklung lag auf
einer gezielten Verfestigung des Materials durch eine
Anpassung der chemischen Zusammensetzung und der
Wärmebehandlungen.
Der Promovend untersuchte die von ihm auf Platinbasis
entwickelten Legierungen von der klassischen Zeitstandfestigkeit bis hin zur atomaren Strukturuntersuchung
mittels 3-dimensionaler Atomsonde. Seine Forschungen
waren Teil des mehrjährigen Verbundprojektes „Platinbasis-Superlegierung“ der Universität Bayreuth und
der Fachhochschule Jena, das von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) gefördert wird.
Nach der Verteidigung gratulierten dem frischgebackenen Dr.-Ing. besonders herzlich sein Betreuer Professor
Dr. Bernd Fischer vom Fachbereich SciTec der FH Jena
Ende Juli verteidigte Dr.-Ing. Stefan Vorberg der Fachhochschule Jena und sein Doktorvater Professor Dr. Uwe Glatzel von der
erfolgreich seine Dissertation an der Universität Bayreuth. Thema seiner Universität Bayreuth.
mit magna cum laude bewerteten Doktorarbeit war die „Entwicklung von
Platinbasis Superlegierungen: Untersuchungen im Mikro- und Nanometer- Professor Fischer verwies im Gespräch auf die bemerkenswert kurze Zeitspanne von drei Jahren, die zwibereich sowie die Ermittlung mechanischer Kennwerte“.
schen Aufgabenstellung und Einreichen der Dissertation
Flug- und Raumfahrttechnik, aber auch die Chemische- lag. Für ihn und seinen Bayreuther Kollegen sei neben
und die Glasindustrie stellen stetig steigende Anforde- den vielversprechenden Ergebnissen der Dissertation
rungen hinsichtlich der mechanischen Belastbarkeit und auch das ein Indiz für das hohe wissenschaftlich fachlider Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen unter dem che Potential von Dr. Vorberg. Der renommierte WerkEinfluss sehr hoher Temperaturen. In Flugzeugturbinen stoffwissenschaftler Professor Fischer ist schon heute
beispielsweise werden Arbeitstemperaturen von bis gespannt auf die weiteren Forschungsergebnisse von
zu 1.100 °C erreicht. Dabei wird besonders die erste Dr.-Ing. Stefan Vorberg im Rahmen des gemeinsamen
Reihe der feststehenden Turbinenschaufeln von den hei- Projektes, an dem der junge Wissenschaftler ein weiteßen Verbrennungsgasen mit Überschallgeschwindigkeit res Jahr mitarbeiten wird.
angeströmt und dabei extrem mechanisch und korrosiv
belastet.
Durch eine Erhöhung der Arbeitstemperatur könnte der
Wirkungsgrad der Flugzeugturbinen erhöht werden.
Dies würde zu einer deutlichen Treibstoffersparnis und
Kontakt:
damit spürbaren Kostensenkung führen. Die derzeit
Prof. Dr. Bernd Fischer
eingesetzten Werkstoffe arbeiten jedoch bereits dicht
Tel.: (03641) 20 54 75
unterhalb ihres Schmelzpunktes. Deshalb werden neue,
höherschmelzende Materialien mit dadurch höherer thermischer Belastbarkeit benötigt.
So verwundert es nicht, dass namhafte Hersteller von
Flugzeugturbinen die Forschungen auf diesem Gebiet
sehr interessiert verfolgen.
Bild: Prof. Dr. Uwe Glatzel, Dr.-Ing. Stefan Vorberg
und Prof. Dr. Bernd Fischer (v.l.)
Ziel der Arbeit von Herrn Dr.-Ing. Vorberg war die Entwicklung eines neuartigen Hochtemperaturwerkstoffes
für den Einsatz in sauerstoffhaltigen Atmosphären
bis 1.300 °C. Wegen seines hohen Schmelzpunktes
sowie seiner hervorragenden Oxidations- und Korrosi-
108
Absolventin der Fachhochschule Jena schließt ihre Promotion erfolgreich ab
Bild: Prof. Dr. rer. nat. habil. Karl-Heinz Feller,
Dr. rer. nat. Karina Weber
Dr. rer. nat. Karina Weber verteidigte ihre Dissertation Anfang Juli 2006
erfolgreich an der Technischen Universität Clausthal-Zellerfeld. Thema
ihrer mit magna cum laude bewerteten Promotionsarbeit war die „Untersuchung fluoreszensdetektierbarer Wirt-Gast-Wechselwirkungen und deren
Einsatz für sensitive Sonden in Mikroarrays“.
zierende Wirtmoleküle, insbesondere Kronenether und
Calixarene, in flüssiger Phase bei verschiedenen Umgebungsbedingungen wie Änderung des Lösungsmittels,
pH-Einfluss oder Temperaturänderungen fluoreszenzspektroskopisch charakterisiert.
Entsprechend der erhaltenen Ergebnisse wurden ausgewählte Sondenmoleküle in Hydrogelfilme übertragen und
deren fluoreszenzspektroskopisches Verhalten ebenfalls
untersucht. Eine Modifikation der Immobilisierung beeinflußt die Ergebnisse ganz wesentlich. Damit konnten
Verbesserungen erzielt werden, die die Möglichkeit zur
positiven Anwendung in Mikroarrays geschaffen haben.
Einen weiteren Schwerpunkt stellten die Untersuchungen zu Wechselwirkungen der eingesetzten Sonden
mit Modellsubstanzen aus der Gruppe leicht flüchtiger
Terpene, Aminosäuren und Alkaloide dar. Aufbauend
auf den gewonnenen Ergebnissen bestand im Weiteren
das Ziel für ein funktionsfähiges Sensorsystem ein Verfahren zur Kalibrierung der an den eingesetzten Sondenmolekülen angelagerten Analyten zu entwickeln. Hierzu
wurde der Einsatz einer kombinatorischen Methode von
optischer Detektion und Gaschromatographie/Massenspektrometrie (GC/MS) angestrebt. Untersuchungen
zur Thermostabilität sowie dem Anlagerungsverhalten
von Modellsubstanzen an die Hydrogelfilme wurden
zunächst mittels Headspace-Festphasenmikroextraktion
GC/MS durchgeführt. Weiterhin wurde eine eigene Thermodesorptionseinheit für die angestrebten Chiparrays
konzipiert. Die Zuführung der an die Sondenmoleküle
angelagerten Analytsubstanzen in den Gaschromatographen erfolgt dabei durch Thermodesorption. Neben der
Analyse der profiltypischen Komponenten pro Sondenmolekül besteht somit die Möglichkeit, durch Zuführung
thermischer Energie eine teilweise oder sogar vollständige Regeneration der Sensorkomponenten in den Hydrogelfilmen zu erreichen. Auf diese Weise könnte ein mehrfach einsetzbares Sensorsystem geschaffen werden.
Im Rahmen der Dissertation konnte die Funktionsweise
des zu entwickelnden sensorischen Verfahrens in seiner
Gesamtheit erarbeitet, dargestellt und einzelne Komponenten bezüglich ihrer Funktion optimiert werden.
Das wachsende Bestreben zur Miniaturisierung von
Systemen bzw. Systemkomponenten bietet auch auf
dem Gebiet der Analytik ein enormes Forschungspotential. Neben miniaturisierten Messsystemen ist die Suche
nach sensitiven und zum Teil sehr selektiven Materialien
von großem wissenschaftlichem Interesse. In Anlehnung
an in der Natur vorkommenden komplexen, spezifischen
Erkennungssystemen stellen beispielsweise synthetisch
hergestellte Wirtmoleküle in zunehmendem Maße ein
äußerst effektives Mittel zur gruppenspezifischen bzw.
selektiven Detektion von Substanzgemischen bzw. deren
Einzelkomponenten dar. Ein wesentlicher Aspekt dabei
ist die Frage der Nachweismethode der Wirt-Gast-Wechselwirkungen und deren qualitative sowie quantitative
Auswertung.
Eingebunden in das Projekt ChemoChips mit Ziel einen
Chiparray zu entwickeln, der über sensitive bzw. selektive Sondenmoleküle Einzelkomponenten bzw. gruppenspezifische Substanzen aus komplexen Probengemi- Dr. Karina Weber ist die zweite Frau mit einem an der
schen mittels entkoppelter optischer Detektion erkennen Fachhochschule Jena erarbeiteten Doktortitel.
soll, steht die Fluoreszenzspektroskopie im Mittelpunkt
des Interesses. Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist es, die Funktionsweise des zu entwickelnden
Kontakt:
sensorischen Verfahrens in der Gesamtheit anhand
eines Modellbeispiels darzustellen. Demzufolge umfasst
Prof. Dr. Karl-Heinz Feller
Tel.: (03641) 20 56 21
die Arbeit die gesamte Kette der Sensorchip-VerfahE-Mail: [email protected]
rensentwicklung von der Charakterisierung neuartiger
Sondenmaterialien über die Einbringung und Testung in
die Polymermatrix des Arrays bis zur Entwicklung eines
Kalibrierverfahrens. Zunächst wurden neuartige fluores-
109
Tag der Forschung 2006
Thema: „Lebenswissenschaften / Life Siences“
an der Fachhochschule Jena am 22.11.2006
Plenarvortrag
„Wie Mikrochips riechen lernen.“
Dr. Maximilian Fleischer, Siemens AG, Abteilung Corporate
Technology / Power & Sensor Systems
Vortragsblock I:
„Untersuchung fluoreszenzdetektierbarer Wirt-Gast-Wechselwirkungen und deren Einsatz zur sensorischen Mehrkomponentenanalyse“
K. Weber, FB Medizintechnik und Biotechnologie
„Magnetische Marker in der Medizin“
M. E. Bellemann, FB Medizintechnik und Biotechnologie
„Diagnostik der koronaren Herzkrankheit in Ruhe“
1
1
S. Trübner, R. Schröder, M. Goernig , H. R. Figulla , A. Voss,
FB Medizintechnik und Biotechnologie, Klinik für Innere Me1
dizin der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Vortragsblock II:
„Optimierung der Abbildung des Pflegeprozesses in Thüringer
Pflegeeinrichtungen - Ausgewählte Aspekte eines Forschungsund Entwicklungsprojektes“
S. Dorschner, A. Meussling-Sentpali, Georg-Streiter-Institut
für Pflegewissenschaft im FB Sozialwesen
„Der intrazelluläre Proteintransport als Target zur Suche nach
Wirkstoffen gegen humanpathogene Pilze“
1
R. Eck, K. Franke, M. Nguyen , D. Thamke, U. Fässler,
1
E. Hesse, P. Zipfel , A. Gitter, W. Künkel, FB Medizintechnik
und Biotechnologie, Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung
und Infektionsbiologie e. V. (HKI), Jena1
„Translokation von Candida albicans im Darmepithel“
D. Thamke, U. Fässler, K. Franke, E. Hesse, R. Eck, W. Künkel, A. Gitter, FB Medizintechnik und Biotechnologie
Vortragsblock III:
„Pflanzen als Farbstoffquelle - regionale und globale Bedeutung am Beispiel des Indigos“
B. Rudolph, FB SciTec
„Einfluss von pflanzlichen Wirkstoffen auf die primär hämostatische Funktion von Thrombozyten und Leukozyten und
auf die Barrierefunktion von Epithelien“
P. Spangenberg, A. Gitter, FB Medizintechnik und Biotechnologie
„Genetisch-bedingte Fibrinogendefekte: Untersuchungen zu
Struktur-Funktionsbeziehungen“
M. Meyer, D. Schmidt, A. Seeliger, D. Ketscher, FB Medizintechnik und Biotechnologie
110
Tag der Forschung
Preisträger „Forschungspreis für hervorragende Forschungsund Entwicklungsleistungen“
Prof. Dr. Karl-Heinz Feller, FB Medizintechnik und Biotechnologie
Preisträger Posterwettbewerb:
1. Preis: „Entwicklung, Konstruktion und messtechnische Erprobung von Wegsensoren zur Konfiguration in einem hexapodischen Messsystem“
Amir Abou Alam, FB Maschinenbau, Studienrichtung Maschinenbau
2. Preis: „Untersuchung des Einflusses der Vorfeld- und Seitenbeleuchtung automobiler Scheinwerfer auf die Erkennbarkeitsentfernung von Sehobjekten“
Christian Jebas, FB SciTec, Studienrichtung Augenoptik
3. Preis: „Umfangstemperatur von Glasprodukten“
Andreas Juckenburg, FB Maschinenbau, Studienrichtung
Fertigungstechnik
Auszeichnung sehr erfolgreich abgeschlossener Promotionsarbeiten
durch die Stiftung für Technologie, Innovation und Forschung
Thüringen (STIFT):
„Untersuchung fluoreszensdetektierbarer Wirt-Gast-Wechselwirkungen und deren Einsatz für sensitive Sonden in Mikroarrays“
Dr. rer. nat. Karina Weber, FB Medizintechnik und Biotechnologie, Betreuer Prof. Dr. Feller
„Entwicklung von Platinbasis Superlegierungen: Untersuchungen im Mikro- und Nanometerbereich sowie die Ermittlung mechanischer Kennwerte“
Dr.-Ing. Stefan Vorberg, FB SciTec, Betreuer Prof. Dr. Fischer
durch die Fachhochschule Jena:
„Lebensqualität von Patienten mit chronisch obstruktiver
Lungenerkrankung unter Langzeit-Sauerstofftherapie – Relevanz für die Pflege“
Dr. rer. medic. Iris Luzie Schaefer, FB Sozialwesen, Betreuer
Prof. Dr. Dorschner
Die Preisverleihung des Forschungspreises, der Promotionspreise und der Preise zum Posterwettbewerb wurde durch
Herrn K. Berka, Vorstandsvorsitzender des Förderkreises der
FH Jena e. V., Herrn Prof. Dr. H. Bartelt (Institut für Physikalische Hochtechnologie (IPHT), Bereichsleiter Optik), Mitglied
im Kuratorium von STIFT und Herrn Prof. Dr. M. Meyer, Prorektor für Forschung und Entwicklung vorgenommen.
Die FH Jena dankt dem Förderkreis der FH Jena e. V. für die Bereit-
stellung des Forschungspreises sowie der Posterpreise.
Gleicher Dank gilt der Stiftung für Technologie, Innovation und
Forschung Thüringen (STIFT) für die Bereitstellung der Promotionspreise.
Tag der Forschung
111
3. Jenaer Technologietag (JeTT) „Beschichtungen für die Optik und Optoelektronik“
Mit dem JENAER TECHNOLOGIETAG ist für Entwickler in Unternehmen und anwendungsorientierte Wissenschaftler regional und thüringenweit ein neuartiges wissenschaftlich-technisches Forum etabliert worden. Jährlich werden
neueste Ergebnisse und Trends zu einer ganz spezifischen Thematik aus Forschung und Entwicklung sowie Applikation
vorgestellt und diskutiert.
Mit Vorträgen international ausgewiesener Spezialisten aus Wissenschaft und Wirtschaft, Podiumsdiskussionen und
begleitenden Ausstellungen sollen über einen regen Erfahrungsaustausch die Prozesse von innovativer Produktentwicklung und der Anbahnung neuer bzw. vernetzter Kooperationsbeziehungen nachhaltig unterstützt werden. Der
JENAER TECHNOLOGIETAG ist ein Beitrag zum Regionenmarketing Mitteldeutschland und dient damit auch der länderübergreifenden Zusammenarbeit.
Definition Optische Schichten
Optische Schichten, in der Regel mehrlagig, dienen zum
Einstellen der optischen Eigenschaften (Reflexion, Transmission, Absorption) einer Oberfläche. Ihre Funktion beruht auf dem Interferenzeffekt und/oder den intrinsischen
Eigenschaften (Absorption) der Schichtmaterialien.
Beschichtungen für die Optik
Optische Beschichtungen sind heute sowohl im Alltagsleben als auch in den Schlüsseltechnologien, wie der Informations- und Kommunikationstechnologie oder der
Lasertechnik, nicht mehr wegzudenken. Jenaer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeiten in Kooperation mit vielen Thüringer Industrieunternehmen an der Weiterentwicklung optischer Oberflächenbeschichtungen und
den dafür benötigten Herstellungstechnologien.
Die optische Beschichtungstechnologie bietet ein enormes
Spektrum verschiedenster Möglichkeiten, die Funktionalität optischer Oberflächen zu beherrschen. Die Anwendung
optischer Beschichtungen geht heutzutage weit über die
klassische Optik, wie z.B. bei Brillen, Fotoapparaten oder
Mikroskopen hinaus: ohne Optik gäbe es keine Mikroelektronik, keine elektronische Datenverarbeitung und keine
Computer. Die immer kleineren Strukturen der Schaltkreise
werden mit optischer Lithografie hergestellt. In den kommenden Jahren sollen auf Mikrochips Strukturbreiten von
weniger als 20 nm erreicht werden. Dazu benötigt diese
Technologie neue Lichtquellen und neue Optiken. Die eingesetzten Wellenlängen, um die Strukturen zu belichten,
verkürzen sich von Gerätegeneration zu Gerätegeneration.
Derzeit vollzieht die Industrie einen Sprung von 248 nm im
Ultraviolett auf 193 nm, und für die kommende Generation soll Extremes Ultraviolett (EUV) bei einer Wellenlänge
von 13,5 nm eingesetzt werden.
Schichten für die Photovoltanik
Optoelektronisch aktive Schichten können einfallendes
Licht in elektrischen Strom umsetzen. Photovoltaik auf
der Basis von Dünnschichten verspricht eine Kostenreduktion gegenüber konventionellen Solarzellen auf Waferbasis. Zudem werden neue effiziente Möglichkeiten zur
lokalen und autarken Energieversorgung technischer Systeme eröffnet.
112
Jenaer Technologietag - JeTT
Wissenschaftlicher Beirat des 3. Jenaer Technologietages
Prof. Dr. Hartmut Bartelt – Institut für Physikalische Hochtechnologie e. V., IPHT, Jena
Prof. Dieter Beckmann – Institut für Bioprozess und Analysenmesstechnik e. V., IBA, Heiligenstadt
Dr. Klaus-Friedrich Beckstette – Carl Zeiss AG, Oberkochen
Prof. Dr. Norbert Kaiser – Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik, Jena
Dr. Hans Lauth – JENOPTIK Laser, Optik, Systeme GmbH, Jena
Prof. Dr. Hans-Jürgen Tiller/Dr. Bernd Grünler – INNOVENT e. V. Technologieentwicklung, Jena
Programm des 3. Jenaer Technologietages
Keynote-Vortrag
„Hochleistungsbeschichtungen für die Lasertechnik“, Dr. Detlev Ristau, Laser Zentrum Hannover e.V.
VORTRAGSBLOCK I: BESCHICHTUNGEN FÜR DIE OPTIK
„Industrielle Fertigung optischer Dünnschichtfilter für die
Fluoreszenzmikroskopie“, Uwe Schallenberg, mso jena,
Mikroschichtoptik GmbH, Jena
„Vom EUV bis zum IR: Schichten in den optischen Technologien“, Helmut Bernitzki, Oliver Falkenstörfer, Elvira Gittler,
Hans Lauth, Thomas Weyh, Jenoptik L.O.S. GmbH, Jena
„Optische Schichten für mikrostrukturierte Bauelemente“,
Michael Thaut, POG Präzisionsoptik GmbH, Gera
„Möglichkeiten der Entspiegelung von Kunststoffoptiken“,
Peter Munzert, Ulrike Schulz, Norbert Kaiser, Fraunhofer
Institut Angewandte Optik und Feinmechanik, Jena
„Substrate und Beschichtungen für Optiken mit geringsten
Verlusten“, Peter Zimmermann, Hartmut Heyer, Stefan
Schippel, Layertec GmbH, Mellingen
„Optiken für extrem ultraviolette Strahlung“, Torsten Feigl,
Sergiy Yulin, Nicolas Benoit, Norbert Kaiser, Fraunhofer
Institut Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF), Jena
„Visualisierung magnetischer Streufelder mit magnetooptischen Granatschichten“, Andreas Lorenz, M. Lindner,
H. Richert, P. Görnert, INNOVENT e.V., Jena
VORTRAGSBLOCK II: SCHICHTEN FÜR DIE PHOTOVOLTAIK
„Dünnschichttechnologie mit Silizium“, Bernd Rech,
Stefan Gall, Wolfhard Beyer, Hahn-Meitner-Institut,
Berlin/Forschungszentrum Jülich
„Anforderungen an und industrielle Umsetzung von Beschichtungen für CSG Solar Module, Jens Schneider,
CSG Solar AG, Thalheim
„CdTe-Dünnschicht-Solarzellen“, Dieter Bonnet, Friedrichsdorf
„ETF Fab1 – Eine der modernsten Fertigungsstätten für
a-Si Dünnschicht Module“, Lutz Mittelstädt, ErSol Thin Film
GmbH, Erfurt
„Laserkristallisierte Dünnschichtzellen aus Silizium auf Glas“,
Gudrun Andrä, Fritz Falk, Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. (IPHT), Jena
Jenaer Technologietag - JeTT
113
Ringvorlesungen „Forum Wissenschaft & Technik“
Koordinator: Prof. Dr. M. Meyer, FH Jena, Prorektor für Forschung und Entwicklung
Ringvorlesung „Anfang und Ende. Ausgewählte ethische Spannungsfelder des menschlichen Lebens“
„Biotechniken und vorgeburtliches menschliches Leben - ein ethisches Spannungsfeld“
Prof. M. Meyer, FH Jena, FB Medizintechnik und Biotechnologie
„Ethische Aspekte des Lebensendes aus der Sicht der Pflegewissenschaft“
Prof. St. Dorschner, FH Jena, FB Sozialwesen
FH Jena, 24. Januar 2006
Ringvorlesung “20 Jahre Tschernobyl – der Reaktorunfall und seine Folgen”
Prof. V. Wesselak, FH Nordhausen, Prorektor für Forschung und Hochschulentwicklung
FH Jena, 2. Mai 2006
Ringvorlesung “Politikberatung – ein Bericht aus der Praxis des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim
Deutschen Bundestag”
Dr. Th. Petermann, stellvertretender Leiter des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen
Bundestag
Ringvorlesung “Ruppe und Sohn, Apolda - ein erfolgreicher Kleinwagenhersteller der Kaiserzeit”
Prof. B. Spessert, FH Jena, FB Maschinenbau
FH Jena, 5. Dezember 2006
„Wissenschaftliches Kolloquium der FH Jena“
Koordinator: Prof. Dr. K.-H. Feller, FH Jena, FB Medizintechnik und Biotechnologie
„Werkzeuge für Ameisen - Extreme Miniaturisierung: Molekulare Geräte und Maschinen“
Prof. M. Venturi, Universität Bologna, Italien
FH Jena, 13. November 2006
Jenaer Technologietag JeTT
Fachübergreifende Veranstaltung von FH Jena und BVMW Jena, IGG Göschwitz, TIP Jena, STIFT Erfurt,
Stadt Jena
Koordinator: Prof. Dr. A. Voß, FH Jena, FB Medizintechnik und Biotechnologie
3. Jenaer Technologietag (JeTT 2006)
„Beschichtung für die Optik und Optoelektronik“
Vorträge - Diskussionen - Ausstellungen
FH Jena, 4. Oktober 2006
Ehrenkolloquium
Verabschiedung von Prof. Dr. B. Fischer und Prof. Dr. P. Pertsch (beide FB SciTec) in den Ruhestand
FH Jena, 2. Februar 2006
1. Antrittsvorlesung an der FH Jena
„Es wurde Licht“
Prof. Dr. N. Kaiser, Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF Jena
FH Jena, 19. April 2006
114
Fachbereich Betriebswirtschaft
Prof. Dr. K. Watzka
„Studenten schnuppern Praxisluft“
400 Studierende waren in Begleitung ihrer Professoren zu Gast in insgesamt 14 Unternehmen Thüringens.
Diese Veranstaltung bildete den Auftakt für den künftig jährlich am ersten Mittwoch im Mai stattfindenden
Exkursionstag im FB Betriebswirtschaft.
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Prof. Dr. P. Dittrich
Interessengemeinschaft “Elektrische Antriebe und Aktoren”, Elektrotechnisches Kolloquium der FH Jena
„Integrierte elektrodynamische Mehrkoordinatensysteme“
Dr. Ch. Schäfel, Institut für Mikroelektronik und Mechatronik-Systeme gGmbH, Ilmenau
„Positioniersysteme für die Elektronenstrahllithographie“
G. Schubert, Vistec Electron Beam GmbH, Jena
„Solarzellen aus Thüringen“
Dr. R. Schulz, ErSol Solar Energy AG, Erfurt
Prof. Dr. K.-D. Morgeneier
Stammtisch „Automatisierungstechnik“ (VDI)
Nr. 19: „Optimierte Bewirtschaftung von Kläranlangen“
Prof. Dr. H. Puta, Technische Universität Ilmenau
“Vorgehensweise und ausgewählte Beispiele zur Modellbildung nichtlinearer Systeme mit neuronalen Netzen
und Fuzzy-Systemen”
M. Fischer, U. Fohry, FH Jena, FB Elektrotechnik und Informationstechnik
Jena, 22. März 2006
Nr. 20: “Innovation in der Gebäudeautomation (Vorstellung der neuen Reglergeneration ems4 und Einsatz von
BACnet)”
M. Strempel, O. Durst, GFR - Gesellschaft für Regelungstechnik und Energieeinsparung mbH, Jena
Jena, 14. Juni 2006
Nr. 21: “Visuelle Qualitätssicherung mit digitaler Bildverarbeitung”
Prof. Dr. D. Hofmann, VisQuaNet e.V. Jena
„Bildverarbeitungstechnologien im Bereich der Stanz-Umformtechnik“
G. Otto, OTTO Vision Technology GmbH, Jena
„Wieviel Frame-Grabber-Funktionalität passt in eine (kleine) digitale Kamera?“
H. A. Mattfeldt, Allied Vision Technologies GmbH, Stadtroda
Jena, 15. November 2006
Fachbereich Grundlagenwissenschaften
Prof. Dr. K. Kleine (Initiator dieses Verbundes und Koordinator FH Jena)
Gemeinsame Jenaer Informatik Kolloquien der Regionalgruppen Ostthüringen der Gesellschaft für Informatik
(GI), der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Fachhochschule Jena
115
Fachbereich Maschinenbau
Prof. Dr. B. Spessert
3. Jenaer Akustiktag am “Tag gegen den Lärm 2006”
Themenbereiche:
- Musik oder Lärm?
- Akustische Messtechnik
- Fahrzeugakustik
- Verbrennungsmotorenakustik
Vortrag „Die Geschichte des Strahlflugzeuges Messerschmitt Me 262 und seiner Fertigung 1944/45 durch
die REIMAHG im Walpersberg bei Kahla“
1. Jenaer Anwendertagung „PULSE-Geräusch- und Schwingungsmesssystem“
Erfahrungsaustausch der Anwender, die das vielseitige PULSE-System in den unterschiedlichsten Branchen
und Anwendungsfällen nutzen.
FH Jena, 27. Juni 2006
Fachbereich Medizintechnik und Biotechnologie
Prof. Dr. K.-H. Feller
Internationale Tagung zu den neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der chemischen Sensorik
Symposium „ChemoChips“
Themenschwerpunkte:
- Synthese und Applikation von supramolekularen Strukturen als Sensoren
- Gast-Wirt-Molekülwechselwirkungs-Systeme (speziell nicht-ionische Stoffe)
- Optische Detektion in der chemischen Sensorik
- Mikrostrukturierte und mikrofluidische Bauteile für Sensoren und Transducer
- Support- und Chip-Technologie für Sensor-Arrays
- Entwicklung der Auswertesoftware
- Systemintegration und kommerzielle Entwicklung
Weimar, 15. bis 16. November 2006
Prof. Dr. A. Voß
Internationale Tagung zu Herzfrequenz und Blutdruckforschung in Jena
„ESGCO 2006 - Conference and Meeting of the European Study Group on Cardiovascular Oscillations“
Die im Rhythmus von zwei Jahren stattfindende Veranstaltung widmet sich vor allem der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Herzfrequenz- und Blutdruckvariabilität (HRV).
Jena, 15. bis 17. Mai 2006
Fachbereich SciTec Präzision - Optik - Materialien - Umwelt
Prof. Dr. J. Bliedtner
12. Fertigungstechnisches Kolloquium
„Moderne Maschinenkonzepte für die 5-Achsen- und 5-Seitenbearbeitung“
G. Dieling, Maschinenfabrik Berthold Hermle AG, Gosheim
3. Mitteldeutsche Werkzeug- und Formenbautagung
„HSC-Fräsen und 5-Achsbearbeitungen - Erfolgsfaktoren in der Fertigung“
Vorträge, Workshops und Ausstellungen
116
5. Jenaer Lasertagung
Themenschwerpunkte:
- Entwicklungsstand der Laserstrahlungsquellen
- Komponenten- und Systementwicklung
- Neue Verfahrensentwicklung in der Lasermaterialbearbeitung
- Anwendung der Lasertechnologie im Unternehmen
Plenarvortrag: „Stand und Perspektiven des Scheibenlasers“
Prof. Dr. A. Giesen, Institut für Strahlwerkzeuge Stuttgart (international anerkannter Erfinder des FestkörperScheibenlasers)
Jena, 23. bis 24. November 2006
Prof. Dr. B. Fleck / Prof. Dr. W. Sickenberger / Prof. Dr. H.-J. Grein
9. Augenoptisches Kolloquium
„Wellenfront und adaptive Optik - braucht das die Augenoptik?“
Prof. Dr. B. Fleck, FH Jena, FB SciTec
„Ophthonix - Erste Erfahrungen mit wellenfrontkorrigierten Brillengläsern im Augenoptik-Fachgeschäft“
H. Pult MSc., Horst Riede GmbH, Weinheim
„Individuelle Siliconhydrogele“
Prof. Dr. W. Sickenberger, FH Jena, FB SciTec
„Adaptiver Echtzeitphoropter - Refraktionsbestimmung der Zukunft“
Prof. Dr. H.-J. Grein, FH Jena, FB SciTec
Prof. Dr. W. Sickenberger
Expertenworkshop Augenoptik an der FH Jena
„Fälle aus der Praxis für die Praxis im Bereich Kontaktlinse“
Prof. Dr. J. Merker
23. Regionaltreffen des Metallographiekreises Thüringen
„Anlagenüberwachung und Qualitätssicherung“
Moderne Linienfertigung mit integrierten Induktionshärteanlagen
MITEC Automotive AG, MITEC engine.tec.gmbh, Eisenach
Eisenach, 18. Oktober 2006
Prof. Dr. H. Bergner (Koordinator FH Jena)
JENAer Carl-Zeiss-Optikkolloquien
veranstaltet von der Carl Zeiss Jena GmbH unter Mitwirkung der Friedrich-Schiller-Universität Jena, des Fraunhofer Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik Jena, des Instituts für Physikalische Hochtechnologie
e.V. Jena, der Technischen Universität Ilmenau und der Fachhochschule Jena sowie unterstützt von der Deutschen Gesellschaft für Angewandte Optik.
Prof. Dr. M. Opielka
Studentische Fachtagung zur Sozialpolitik
„Sozialpolitische Innovationen trotz oder wegen der Globalisierung?“
Prof. Dr. B. Bütow / Prof. Dr. K.-A. Chassé / Prof. Dr. R. Hirt
Ringvorlesung „Geht das Sozialpädagogische Jahrhundert zu Ende? – Soziale Arbeit im 21. Jahrhundert“
in Kooperation mit dem Paritätischen Landesverband Thüringen
„Soziale Arbeit nach dem Sozialpädagogischen Jahrhundert“
Prof. Dr. M. Galuske, Universität Kassel, Institut für Sozialpädagogik und Soziologie der Lebensalter
117
„Subjektivität und Solidarität im Neuen Kapitalismus“
Prof. Dr. R. Hirt, FH Jena, FB Sozialwesen
„Zwischen Mode und Tradition: Wie flexibel soll Soziale Arbeit sein?“
Prof. Dr. M. Winkler, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Erziehungswissenschaften
„Soziale Arbeit im Osten – Prototyp oder Sonderfall für die Bundesrepublik Deutschland?“
Prof. Dr. B. Bütow, Prof. Dr. K.-A. Chassé, FH Jena, FB Sozialwesen
„Bildung als Zukunftsprojekt der Sozialen Arbeit?“
Prof. Dr. H. Thiersch, Universität Tübingen (emeritiert)
„Welchen Sozialstaat braucht die Zukunft der Sozialen Arbeit?“
Prof. Dr. M. Opielka, FH Jena, FB Sozialwesen
„Auf dem Weg in die Bürgergesellschaft?“
Prof. Dr. L. Böhnisch, Technische Universität Dresden, Fakultät Erziehungswissenschaften
„Zur Zukunft der Professionalität in der Sozialen Arbeit“
Prof. Dr. F. Hamburger, Universität Mainz, Pädagogisches Institut für Sozialpädagogik
Prof. Dr. R. Adler
3. Thüringer Fundraisingtag
Fachtagung zum Spendenwesen für gemeinnützige Organisationen in Thüringen in Kooperation mit
FundraisingForum e.V.
„Sozial verantwortlich - ökonomisch klug“
FH Jena, 9. März 2006
2. Thüringer Betreuungstag
Fachtagung für rechtliche Betreuer in Thüringen in Zusammenarbeit mit dem Landesamt für Soziales und
Familie Thüringen
„Bedingungen und Perspektiven der Kooperation zwischen beruflichen Betreuern und Einrichtungen des Sozialund Gesundheitswesens nach dem 2. BtÄndG“
FH Jena, 19. September 2006
Prof. Dr. E. Schäfer
„Weiterbildung im Kontext von Bologna - Das Verhältnis von grundständigem Studium und wissenschaftlicher
Weiterbildung in Deutschland, Österreich und der Schweiz.“
EU-Fachtagung in Kooperation mit der Hochschulrektorenkonferenz
FH Jena, 27. bis 28. April 2006
Prof. Dr. B. B. Schmidt
Forschungs-Kolloquium zur Frühpädagogik in der Simulationsgesellschaft
„Neuer Ansatz der Forschungsgruppe „Bildkommunikation“ zur Frühpädagogik“
Prof. B. B. Schmidt, I. Voigt, R. Auchter, M. Söllner, FH Jena, FB Sozialwesen
Jena, 4. Dezember 2006
118
Prof. Dr. St. Dorschner
4. Thüringer Pflegetag
„Der Pflegeprozess in der Pflegepraxis - Aktuelle Aspekte von Konzeptentwicklung, Qualitätsmanagement und
Theorie-Praxis-Transfer in der Pflege“
Plattform für den fachlichen Dialog zwischen Pflegewissenschaft, Pflegemanagement und Pflegepraxis
Jena, 22. bis 23. September 2006
Georg-Streiter-Symposium mit Jenaer Thesen zu Pflege und Pflegewissenschaft
anlässlich der Gründung des Georg-Streiter-Insitutes im Fachbereich Sozialwesen der FH Jena
Prof. Dr. U. Jacobs / Prof. Dr. H. Ostermaier
Fachtagung zum Schwerpunkt „Produktion“
„Aktuelle Entwicklungen des Wirtschaftsingenieurwesens - 2006“
jährliche Veranstaltung des FB Wirtschaftsingenieurwesen gemeinsam mit dem Verein Jenaer Wirtschaftsingenieure e.V. (JWI)
Doktorandenkolloquien
Koordinator: Prof. Dr. M. Meyer, FH Jena, Prorektor für Forschung und Entwicklung
1. Doktoranden-Kolloquium 2006
„Lithografische Strukturierung der Funktionsflächen von optischen Lichtleitfasern und deren Anwendung“
U. Jauernig, FB SciTec
2. Doktoranden-Kolloquium 2006
„Gewinnung rekombinanter Produkte durch Verwendung integrierter Fermentations- und Aufarbeitungstechnik
mittels Adsorption an Flüssigmembranen“
C. Fritsche, FB Medizintechnik und Biotechnologie
„Nichtlineare, prädiktive Regelung zeitvarianter Systeme mit Methoden der künstlichen Intelligenz“
M. Fischer, FB Elektrotechnik und Informationstechnik
“Optimierung von intelligenten Regelungssystemen mittels evolutionärer Algorithmen“
U. Fohry, FB Elektrotechnik und Informationstechnik
119
Auszug Publikationen im Jahr 2006*
Fachbereich Betriebswirtschaft
Prof. Dr. G. Beibst
Beibst, G., Lautenschläger, A.:
Anforderungen und konzeptionelle Überlegungen für ein Gründer-Ausbildungsprogramm am Campus Jena, in:
Fachhochschule Jena (Hrsg.): Jenaer Schriftenreihe zur Unternehmensgründung, Nr. 9,
ISSN 1860-9147, 2006
Haase, H., Lautenschläger, A.:
Gründungsförderung an Thüringer Hochschulen: Zur Erfolgsanalyse des GET UP-Gründernetzwerkes, in: Fachhochschule Jena (Hrsg.): Jenaer Schriftenreihe zur Unternehmensgründung, Nr. 8,
ISSN 1860-9147, 2006
Prof. Dr. Th. Enders
Enders, Th.:
Darstellung und Bedeutung des Jugend(medien)schutzes im Direktmarketing, ZUM (Zeitschrift für Urheberund Medienrecht), 353, ISSN 0177-6762, 2006
Enders, Th.:
Das Recht im Direktmarketing – Eine Einführung in die wichtigsten rechtlichen Aspekte, in: Steckler/Pepels
(Hrsg.), S. 222 ff., ISBN 3-503-093745, Berlin 2006
Enders, Th.:
§§ 95a bis 119 UrhG im Urheberrecht, LexisNexis Online-Kommentar, Elsevier Verlag, Münster 2006
Prof. Dr. H. Geyer
von Schimmelmann, W., Franke, G., (Hrsg.), Geyer, H.:
Finanzplatz Deutschland, Neue Wege für das Bankensystem, in: F.A.Z.-Institut für Management-, Markt- und
Medieninformation, ISBN 3-89981-118-6, Frankfurt/Main 2006
Geyer, H.:
Immobilien und ihre Finanzierung, Fachbibliothek Verlag Büren, ISBN 3-932647-39-4, 2006
Geyer, H., Ehrhardt, S., Müller Hipper, A., Schaaf, T., Schlochow, K., Usmanowa, A.:
Die Vertriebsbank als Beraterbank, Postbank Finance Award, S. 249 - 250, Essay, 2006
Prof. Dr. K. Watzka
Watzka, K.:
JETT-M – Jenaer Entrepreneur Test & Training Modul: Ein Assessment-Center für Unternehmensgründer,
Jenaer Beiträge zur Wirtschaftsforschung, Jahrgang 2006, Heft 1, ISBN 3-939046-01-9, Jena, 2006
Meyer, H., Watzka, K.:
Zufriedene Zeitarbeiter, in: Personal, 58. Jg., Heft 4, Düsseldorf, S. 6 - 9, 2006
* Es werden Publikationen benannt, die auf eine schriftliche Veröffentlichung verweisen können (Jahr 2006).
120
ausgewählte Publikationen
Prof. Dr. P. Dittrich
Dittrich, P., Radeck, D.:
3–DOF Planar Induction Motor, IEEE International Conference on Electro/Information Technology EIT2006,
East Lansing, May 2006, S. 81 - 86, Xplore Digital Object Identifier 10, 1109/EIT, 2006, 252173
Prof. Dr. K.-D. Morgeneier
Fischer, M.:
Analysis of Nonlinear Predictive Control with Extended Dynamic Matrix Control, IEEE International Conference
on Control Applications, October 4 - 6, Munich, Germany, 2006
Fischer, M., Morgeneier, K.-D.:
Untersuchungen zur nichtlinearen prädiktiven Regelung mit dem Extended DMC-Algorithmus, 7. Nachwuchswissenschaftler-Konferenz, Wernigerode, ISBN 3-00-018148-2, 2006
Prof. Dr. O. R. Hofmann
Hofmann, O. R., Philipp, G., Geißler, E.:
A new Approach to calculate glass Homogenity and tank Homogenization, Conference of Europ. Soc. of
Glass, Sunderland (UK), proc pp. 128, September 2006
Hädrich, C., Ortmann, C., Hofmann. O. R., Seilwinder, J., Klein, A.:
Influence of electricity on post-mortal body temperature, Forensic Science International, 160, 173 - 177,
2006
Prof. Dr. B. Fritz, Prof. Dr. D. Planer
Fritz, B., Planer, D.:
Mathematikausbildung in den Bachelor-Studiengängen der FH Jena; in: Tagungsband zu den X. Internationalen Wissenschaftlichen Tagen für Agrarökonomie, Gyöngyös, ISBN 963-229-623-0, 2006
Planer, D.:
Studieren[de] in Deutschland - Ausgewählte Ergebnisse aus den Sozialerhebungen des Deutschen Studentenwerkes; in: Tagungsband zu den X. Internationalen Wissenschaftlichen Tagen für Agrarökonomie, Gyöngyös,
ISBN 963-229-623-0, 2006
Prof. Dr. J. Schütze
Lehmann G., Ott U., Schütze J., Steiner Th., Wolf G.:
Renale Osteodystrophie (ROP) bei chronischer Niereninsuffizienz, unter Dialysebehandlung und nach Nierentransplantation - eine histomorphometrische Analyse bei 469 Patienten, in: Interdisziplinary journal for bone
and joint studies, Band 15, Supplement 1, ISSN 1019-1291, Tagung „Osteologe 2006“, März, Köln, 2006
121
Prof. Dr. V. Weiß
Nagel, W., Weiß, V.:
STIT tessellations in the plane, Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo, serie II, suppl. 77,
pp. 441 - 458, 2006
Mecke, J., Nagel, W., Weiß, V.:
Length distributions of edges in planar stationary and isotropic STIT tessellations, Jenaer Schriften zur Mathematik und Informatik, 10/06, pp.1 - 22, 2006
Prof. Dr. P. Wilde
Wilde, P.:
Mathematik für Studierende technischer Fachbereiche, Ein Lehr- und Arbeitsbuch für das Grundstudium,
3. Auflage, Verlag Fachhochschule Jena, Jena, 2006
Fachbereich Maschinenbau
Prof. Dr. B. M. Spessert
Spessert, B. M.:
Auf den Spuren einer „Wunderwaffe“ – Der Düsenjäger MESSERSCHMITT Me 262 und seine Fertigung im
Walpersberg bei Kahla, in: Jenaer Jahrbuch zu Technik- und Industriegeschichte, Glaux Verlag Christine
Jäger KG, Jena, ISBN 3-931743-02-0, 2006
Träger, A., Spessert, B. M., Vogt, P., Veiz, A.:
Akustische Untersuchung eines Industriedieselmotors, 3. Jenaer Akustik-Tag der Fachhochschule Jena und
der Friedrich-Schiller-Universität Jena, 26. April 2006, Internetveröffentlichung
http://www.fh-jena.de/contrib/fb/mb/akustiktag/Träger2006.pdf, 2006
Spessert, B. M.:
Tagungsbericht 3. Jenaer Akustik-Tag, Lärmbekämpfung - Zeitschrift für Akustik, Schallschutz und Schwingungstechnik, 4/2006, Springer-VDI-Verlag, ISSN 0174-1098, 2006
Prof. Dr. K.-H. Feller
Schönefeld, K., Ludwig, R., Feller, K.-H.:
Fluorescence studies of host-guest interaction of a dansyl amide labelled calix[6]arene, Journal of Fluorescence 16, 449 - 454, 2006
Prof. Dr. A. H. Gitter
Schulzke, J. D., Bojarski, C., Zeissig, S., Heller, F., Gitter, A. H., Fromm, M.:
Disrupted barrier function through epithelial cell apoptosis, Ann. N.Y. Acad. Sci, 1072: 288 - 299, 2006
Günzel, D., Florian, P., Richter, J., Tröger, H., Schulzke, J. D., Fromm, M., Gitter, A. H.:
Restitution of single-cell defects in the mouse colon epithelium differs from that of cultured cells,
Am. J. Physiol. - Reg. Integ. Comp. Physiol, 290: R1496 - R1507, 2006
122
Prof. Dr. M. Meyer
Meyer, M., Bergmann, F., Brennan, S. O.:
Novel fibrinogen mutation (γ313 SerJAsn) associated with hypofibrinogenemia in two unrelated families,
Blood Coagul Fibrinolysis, 17:63 - 7, 2006
Marchi, R., Carvajal, Z., Meyer, M., Soria, J., Ruiz-Saez, A., Arocha-Pinango, C. L., Weisel, J. W.:
Fibrinogen Guarenas, an abnormal fibrinogen with an Aalpha-chain truncation due to a nonsense mutation at
Aalpha 467 Glu (GAA)-->stop (TAA), Thromb Res., 118:637 - 50, Epub 2006 Jan 9., 2006
Brennan, S. O., Homer, V. M., Davis, R. L., Meyer, M., George, P. M.:
Hypofibrinogenaemia associated with common gamma82Ala-->Gly mutation is not mediated by altered
mRNA splicing, Thromb Haemost., 96:535 - 7, 2006
Prof. Dr. H.-D. Pohl
Fritsche, C., Pohl, H.-D.:
Kultivierung des Parasiten Leishmania tarentolae im Laborfermenter, in: Tagungsband zur 7. Nachwuchswissenschaftler-Konferenz mitteldeutscher Fachhochschulen, Fachhochschule Harz, Wernigerode,
S. 231 - 232, ISBN 3-00-018148-2, 2006
Fachbereich SciTec
Prof. Dr. J. Bliedtner
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Eibner, W.:
Außenhandelsbeziehungen und Globalisierung. Studienbrief 2-010-0704 der Service Agentur des Hochschulverbundes Distance Learning, Brandenburg 2006
Eibner, W.:
Finanzpolitik. Studienbrief 2-010-0702 der Service Agentur des Hochschulverbundes Distance Learning,
Brandenburg 2006
Eibner, W.:
Internationale Finanzbeziehungen. Studienbrief 2-010-0705 der Service Agentur des Hochschulverbundes
Distance Learning, Brandenburg 2006
Eibner, W.:
Handlungsfelder der Wirtschaftspolitik: Umwelt und Wettbewerb. Studienbrief 2-010-0703 der Service Agentur des Hochschulverbundes Distance Learning, Brandenburg 2006
Eibner, W., Böckmann, L.:
Regionale Wirtschaftspolitik: Lehrmeinungen, Ziele und Instrumente. Studienbrief 2-010-0701 der Service
Agentur des Hochschulverbundes Distance Learning, Brandenburg 2006
Prof. Dr. R. Schuhmann
Schuhmann, R.:
Nach der Schuldrechtsreform: Technische Garantien im Anlagenbau, Zeitschrift für das gesamte Schuldrecht,
S. 290 - 296, 2006
132
Preisverleihungen
Kahnt, H., Braun, St.: *)
Ehrenurkunde anlässlich der Internationalen Fachmesse
„IDEEN - ERFINDUNGEN - NEUHEITEN“ IENA Nürnberg 2005 für ihre Erfindung:
„Signalbearbeitungseinheit und Signalbearbeitungsverfahren Der ‘Intelli-Q‘ - der intelligente Equalizer“
Kahnt, H., Lohfing, J.:
Preis der Stadtwerke Jena für die beste Diplomarbeit auf dem Gebiet der Elektrotechnik 2006
St. Braun, Prof. H. Kahnt
Hofmann, O. R., Juckenburg, A.:
Bronzemedaille anlässlich der Internationalen Fachmesse „IDEEN - ERFINDUNGEN - NEUHEITEN“
IENA Nürnberg 2006 für ihre Erfindung:„Infrarotspiegel“
Feller, K.-H.:
Forschungspreis für hervorragende Forschungs- und Entwicklungsleistungen an der
Fachhochschule Jena
anlässlich des Tages der Forschung am 22.11.2006
verliehen durch den Förderkreis der Fachhochschule Jena e.V.
Fachbereich SciTec
Prof. K.-H. Feller, K. Berka
Bliedtner, J., Müller, H.:
Bronzemedaille anlässlich der Internationalen Fachmesse „IDEEN - ERFINDUNGEN - NEUHEITEN“
IENA Nürnberg 2006 für ihre Erfindung:„Laserdekor“
Sickenberger, W., Haberland, P.:
Gunter-Scharmberger-Preis 2006 anlässlich des Kongresses der Vereinigung Deutscher Contactlinsenspezialisten (VDC) zur Internationale Wissenschaftstagung „Contact 06“ in Oberhausen im Oktober 2006 für die
Diplomarbeit „Trockenlagerung bei formstabilen Kontaktlinsen“
Schäfer, E.:
Theo-Prax-Preis 2006
2. Platz in der Kategorie „Fachhochschulen“ für das Projekt „24 Stunden Pflege“
*)
im Forschungsbericht 2005 noch nicht aufgeführt
Preisverleihungen
133
Gräfe, G.; Bliedtner, J. (FB SciTec); Dietrich, H.:
„Verfahren zur Herstellung von Polygonen mit n gleichen Polygonaußenseiten”
Deutsche Patentschrift Nr.: DE 10 2006 005 006 B3 (angemeldet: 31.01.2006)
Schimmelpfennig, M.; Kirschner, M.; Feller, K.-H. (FB MT/BT); Berka, K.:
„Vorrichtung zur Fassung einer planaren ein- oder mehrteiligen Mikroreaktionskammer“
Deutsche Patentschrift Nr.: DE 10 2006 022 511 B3 (angemeldet: 11.05.2006)
Voß, A. (FB MT/BT); Schrödner, R.; Trübner, S.:
„Kardiovaskuläre Turbulenz“
Deutsche Patentschrift Nr.: DE 10 2006 018 910 (angemeldet: 19.04.2006)
Hofmann, O. (FB GW); Juckenburg, A.:
„Infrarotspiegel“
Anger, I. (FB WI):
„Zigarette mit verminderter Zündungsneigung“
Pohl, H.-D. (FB MT/BT); Fritsche, C.; Weiland, N.:
„Protozoan“
Bliedtner, J. (FB SciTec); Müller, H.; Hecht, K.:
„Präzisionswerkzeug“
Bliedtner, J. (FB SciTec); u.a.:
„LED-Lupe“
Andrä, W.; Bellemann, M. E. (FB MT/BT); Danan, H.; Schmieg, R.:
„Arrangement for remote-controlled release of active ingredients”
US-Patentschrift Nr.: US 2006/0015088 A1 (offengelegt: 19.01.2006)
Andrä, W.; Bellemann, M. E. (FB MT/BT); Danan, H.; Dutz, S.; Liebisch, St.; Schmieg, R.:
„Kapsel zum Freisetzen von in ihr befindlichen Wirkstoffen an definierten Orten in einem Körper“
Deutsche Patentschrift Nr.: DE 10 2004 034 355 A1 (offengelegt: 16.02.2006)
Anger, I. (FB WI); Linde, H.:
„Zigaretten mit Brandschutzfilter“
Kahnt, H. (FB ET/IT); Braun, St.:
“Signalbearbeitungseinheit und Signalbearbeitungsverfahren”
134
Bolle, J.; Bliedtner, J. (FB SciTec); Zweinert, K.; Ecke, W.; Willsch, R.; Bürger, W.:
“Schweissanordnung, insbesondere zum Verbinden von Werkstücken durch Widerstands- oder Pressschweißen”
Internationale Patentschrift Nr.: WO 2006/108468 A1 (offengelegt: 19.10.2006)
Bolle, J.; Bliedtner, J. (FB SciTec); Zweinert, K.; Ecke, W.; Willsch, R.; Bürger, W.:
“Schweissanordnung, insbesondere zum Verbinden von Werkstücken durch Widerstands- oder Pressschweißen”
Denner, W-J. (FB MB); Wolf, J.; Lorenzen, D.:
„Kapillare Verdampferstruktur und Kühlsystem“
Patentschrift Nr.: DE 103 01 873 B4 (erteilt: 20.04.2006)
Schleicher, A. (FB SciTec); Herrmann, L. (FB MT/BT):
„Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Staubkonzentration in strömenden Gasen“
Patentschrift Nr.: DE 10 2004 010 661 B4 (erteilt: 14.06.2006)
Andrä, W.; Bellemann, M. E. (FB MT/BT); Danan, H.; Dutz, S.; Liebisch, St.; Schmieg, R.:
„Kapsel zum Freisetzen von in ihr befindlichen Wirkstoffen an definierten Orten in einem Körper“
Patentschrift Nr.: WO 2006/005287 A3 (erteilt: 13.07.2006)
Hoffmann, O. (FB GW); Eckhardt, K.:
„Messanordnung zur Bestimmung der Temperatur, der Feuchte und anderer physikalischer Größen“
Patentschrift Nr.: DE 10 2004 038 085 B4 (erteilt: 10.08.2006)
Kahnt, H. (FB ET/IT); Braun, St.:
“Signalbearbeitungseinheit und Signalbearbeitungsverfahren”
Patentschrift Nr.: WO 2006/053684 A3 (erteilt: 14.12.2006)
135
Übersicht über die Projektleiter / Autoren im Forschungsbericht
Name
136
E-Mail
Telefon
Seite
Ahrens, Bernd, Prof. Dr.
Assfalg, Helmut, Prof. Dr.
Beibst, Gabriele, Prof. Dr.
Buerke, Günter, Prof. Dr.
Bliedtner, Jens, Prof. Dr.
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
205562
205563
205578
205595
205444
12
13
15
13
61
Dittrich, Peter, Prof. Dr.
Dorschner, Stephan, Prof. Dr.
Ephrosi, Luis, Dr.
Feller, Karl-Heinz, Prof. Dr.
Fischer, Bernd, Prof. Dr.
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
205716
205853
205573
205621
205475
23
89
13
47
75
Gitter, Alfred H., Prof. Dr.
Grabow, Jörg, Prof. Dr.
Grein, Hans-Jürgen, Prof. Dr.
Heiderich, Thomas, Prof. Dr.
Heinze, Dirk, Prof. Dr.
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
205665
205319
205428
205321
205308
53
35
71
36
36
Hofmann, Otto, Prof. Dr.
Kahnt, Hanno, Prof. Dr.
Lakemann, Ulrich, Prof. Dr.
Lochmann, Klaus, Prof. Dr.
Merker, Jürgen, Prof. Dr.
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
205513
205707
205802
205306
205477
32
24
93
42
75
Meyer, Michael, Prof. Dr.
Morgeneier, Karl-Dietrich, Prof. Dr.
Mottl, Rüdiger, Prof. Dr.
Müller, Jörg, Prof. Dr.
Opielka, Michael, Prof. Dr.
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
205634
205713
205926
205702
205816
54
26
102
30
95
Ploss, Bernd, Prof. Dr.
Pohl, Hans-Dieter, Prof. Dr.
Sauer, Thomas, Prof. Dr.
Schäfer, Erich, Prof. Dr.
Schirrmeister, Falk, Prof. Dr.
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
205353
205635
205568
205815
205450
80
55
19
98
82
Schmidt, Bernd, Prof. Dr.
Spangenberg, Peter, Prof. Dr.
Spessert, Bruno, Prof. Dr.
Stoetzer, Matthias-W., Prof. Dr.
Töpfer, Jörg, Prof. Dr.
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
205821
205620
205307
205569
205479
99
57
44
19
83
Trenczek, Thomas, Prof. Dr.
Voß, Andreas, Prof. Dr.
Watzka, Klaus, Prof. Dr.
Weiß, Viola, Prof. Dr.
Wilde, Peter, Prof. Dr.
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
(03641)
205825
205625
205584
205507
205531
101
59
21
34
33
Übersicht über die Projektleiter
Dr. Dirk Schlegel
Evelyn Jahn
Katrin Sperling
Leiter SZT
Mitarbeiterin SZT
Mitarbeiterin SZT
(ab 2007)
Das ServiceZentrum Forschung und Transfer (SZT) ist Ihr zentraler Ansprechpartner an der Fachhochschule
Jena für alle Fragen zu Forschung, Entwicklung und Transfer. Es arbeitet als Schnittstelle zwischen Professoren
und Mitarbeitern, externen Kooperationspartnern und Fördermittelgebern. Wir bieten Ihnen Orientierung in der
Vielfalt der Kooperationsmöglichkeiten mit der FH Jena und unterstützen Sie mit folgenden Serviceleistungen:
X
X
X
X
X
X
X
X
Information und Beratung über Fördermöglichkeiten
Unterstützung bei Projektbeantragung und Projektmanagement
Beratung zu Forschung- und Entwicklungsvorhaben
Information zu Forschung, Arbeitsgebieten und Laborausstattungen an der FH Jena
Kontaktvermittlung zu Professoren und Arbeitsgruppen
Förderung von Kooperationen und Netzwerken mit Beteiligung der FH Jena
Veranstaltungsunterstützung für Tagungen, Messen, Kolloquien
eigene Veranstaltungen, wie Tag der Forschung und Firmenkontaktbörse/Kontaktbörse Soziales
Kontakt: ServiceZentrum Forschung und Transfer
Haus 5
Raum 05.00.27/28 (EG)
Tel.: (03641) 20 51 25
Fax: (03641) 20 51 26
Homepage: http://www.fh-jena.de/forschung
Firmenkontaktbörse “Praxis trifft Campus”
Am 18. Oktober 2006 fand an der Fachhochschule Jena die jährliche Firmenkontaktbörse, organisiert vom ServiceZentrum Forschung und Transfer, statt. Unternehmen nutzten die Gelegenheit, sich an der Fachhochschule zu
präsentieren und persönliche Kontakte zu Studenten zu knüpfen. Sie lernten Interessenten für Praktika, Diplomund Masterarbeiten oder Jobs kennen. Studenten gewannen Einblicke in Kompetenzen und gebotene Perspektiven der Unternehmen. An einer Job-Wand wurden weitere konkrete Angebote für Studierende und Absolventen
offeriert. Diese an der FH Jena zur Tradition gewordene Veranstaltung fand bei allen Teilnehmern, sowohl aus der
Praxis als auch aus der Hochschule, großen Zuspruch.
Forschung und Transfer
137
Anfahrtsskizze und Lageplan des Campus der FH Jena
im Unternehmens-, Hochschul- und Forschungspark Jena
Der Campus der FH Jena befindet sich im Südwesten der Stadt Jena und ist Teil des Unternehmens-, Hochschul- und Forschungsparkes Jena. In direkter Umgebung befinden sich eine Vielzahl technologieorientierter
Unternehmen und Start-ups sowie die Institute des Beutenberg-Campus - mit allen verbindet die FH Jena eine
enge Kooperation.
3
6
4
5
2
1 Carl Zeiss Jena GmbH
2 Technologie- und Innovationspark
Jena (TIP)
3 Günter-Köhler-Institut für Fügetechnik und Werkstoffprüfung GmbH
4 SCHOTT Jena GmbH
4
5 Gewerbezentrum Tatzendpromenade
6 Jenapharm GmbH & Co. KG
1
X
W
Z
^
Y
\
_
]
[
`
138
Anfahrtsskizze & Plan des Campusgeländes
a
W
X
Y
Z
[
Max-Planck-Institut für Biogeochemie
\
]
Abbe-Zentrum Beutenberg
^
_
`
BioInstrumentezentrum
a
Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und
Infektionsbiologie - Hans-Knöll-Institut (HKI)
Max-Planck-Institut für chemische Ökologie
Institut für Angewandte Physik der FSU Jena
Technologie- und Innvationspark Jena (TIP)
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und
Feinmechanik
Institut für Virologie und antivirale Therapie
der FSU Jena
Institut für Photonische Technologien e.V.
Leibniz-Institut für Altersforschung Fritz-Lipmann-Institut (FLI)

Leishmania tarentolae - EAH-Jena

Transcrição

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