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Garbsen Garbsener Ingenieure entwickeln intelligente Folien
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00:21 19.05.2018
Im Labor werden die Lichtleiter getestet. Quelle: Sebastian Romo
Garbsen-Mitte

 Ingenieure entwickeln im Produktionstechnischen Zentrum Hannover (PZH) in Garbsen Folien, die Druck, Temperatur und Feuchtigkeit optisch messen können. Erste Verwendung findet die Materialkomposition auf Flugzeugen und Autos

Beispiel Luftfahrt: Der Flügel eines Airbus A380 misst rund 1800 Quadratmeter Oberfläche. Er trägt in sich ein Nervensystem aus Drähten und elektrischen Sensoren für Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, Bewegung und mehr. Dieses System fehlerfrei arbeiten zu lassen, kostet Hersteller einen enormen Aufwand und es macht den A380 schwerer. Wie wäre es, wenn Licht statt Strom durch die Nervenbahnen fließen würde? Daran arbeiten Wissenschaftler am PZH seit 2012. Ihre Maßeinheiten sind Mikro und Nano.   

Ihre durchsichtigen Folien könnten einem Science-Fiction-Film entstammen: Sie sind dünner als ein menschliches Haar und tragen dennoch eine Menge ausgefeilter Technik in sich: Lichtquellen, Messgeräte und „Nervenbahnen“, durch die kein Strom mehr fließt – nur Licht. Temperatur, Druck oder Feuchtigkeit verändern dieses Licht. Diese Veränderungen nutzen Wissenschaftler, um Daten zu gewinnen.

Keine Funken, hohe Bandbreite

„Optische Systeme wie diese erzeugen keine Funken, werden nicht durch elektromagnetische Wellen gestört und sind außerdem leichter“, erklärt Professor Ludger Overmeyer, Leiter des Institutes für Transport- und Automatisierungstechnik (ITA). Ähnlich wie Glasfasern, können diese optische Systeme „viel mehr Daten übertragen, als alle verfügbaren Metalldrähte“, sagt Tim Wolfer, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am ITA und maßgeblich am Projekt beteiligt.

Andere Beispiele: Kritischer Punkt bei Elektrofahrzeugen sind die Batterien. Sie neigen bei Fehlern dazu, zu überhitzen. Die Folien made in Garbsen können  Temperatur und Ausdehnung von Batterien genauer messen und so eine Überlastung, Beschädigung oder einen Brand rechtzeitig vermeiden helfen. Eingewoben in Textilien, könnten die Sensoren medizinische Daten von Patienten liefern. Sie könnten Bauwerke überwachen oder die Herstellung von Lebensmitteln. 

Kooperation zwischen Universitäten

Solche Licht gesteuerten Sensoren herzustellen, ist eine Mammutaufgabe, die die Uni Hannover, geschweige denn das PZH allein nicht lösen könnte. Sie sollen extrem zuverlässig sein, vielseitig einsetzbar, günstig und massenhaft herstellbar.  Forschungspartner sind acht Institute der vier Universitäten TU Clausthal, TU BraunschweigAlbert-Ludwigs-Universität Freiburg und Hannover. An jeder Uni arbeiten Spezialisten an bestimmten Aufgaben. Wolfer und seine Arbeitsgruppe haben zum Beispiel das Verfahren entwickelt, mit dem sich die feinen Lichtleiter industriell und präzise auf die Folien drucken lassen. 

Normalerweise drucken diese Maschinen Bilder, Kalender oder Text auf Papier. Das Verfahren funktioniert  – vereinfacht gesagt – mit einem umgebauten Tintenstrahl- oder einem Offset-Drucker: Die Düsen drucken in hauchdünnen Bahnen mehrere Schichten eines chemischen Lackes übereinander. Diese Bahnen transportieren das Licht. Wie dehnbar, temperatur- oder druckempfindlich sie sind, ist Betriebsgeheimnis. Es soll am Ende sogar Senoren geben, die die chemische Zusammensetzung von Luft oder Wasser messen können. Luftmessungen sind extrem relevant für Flugzeuge. Sensoren könnten zum Beispiel rechtzeitig vor Wolken aus Vulkan-Asche warnen.  

Als nächstes will Wolfer mit industriellen Partnern konkrete Produkte entwickeln, um die Ergebnisse „vom Labor auf die Straßen zu bringen“, wie er sagt. Die Arbeitsgruppe habe erste Gespräche mit großen Unternehmen geführt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat das Projekt von 2012 bis 2016 mit rund 10 Millionen Euro finanziert. Weiteres Geld stammt aus der Wirtschaft.

Die Hallen des PZH: Hier entwickelten Mitarbeiter des Instituts für Transport- und Automatisierungstechnik das optische System. Quelle: Sebastian Romo

Von Sebastian Romo

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