Druck Dir Deine Welt

3D-Printer – Kleider, Schuhe, Wasserhähne, ja komplette Büros, Autos und Brücken – bald gibt es nicht mehr viel, was 3D-Drucker nicht herstellen können. Ein Blick auf ein neues Zeitalter.

Wer genügend Zeit mitbringt, kann sich im Café DimensionAlley, gelegen im Berliner Trendviertel Prenzlauer Berg, einen besonderen Spaß erlauben: Bevor genussvoll der Espresso geschlürft wird, können sich die Kunden von Café-Besitzerin Norma Barr ihre persönliche Tasse entwerfen. Lange warten auf ihren Kaffee müssen sie aber nicht. In dem Laden steht ein 3D-Drucker, der auf Knopfdruck die individuelle Tasse Schicht für Schicht aufbaut.

Nicht nur am Prenzlauer Berg, überall auf der Welt wächst das Interesse daran, Alltagsgegenstände selbst zu gestalten und herzustellen, statt sie bloß zu kaufen. Immer raffiniertere 3-D-Drucker bieten die Möglichkeit dazu. Sie verarbeiten inzwischen eine Vielfalt an Materialien – von Kunststoffen über Metalle bis zu Holz –, können auch größere Dinge anfertigen und werden zugleich schneller und billiger. Brauchbare Einstiegsmodelle kosten nicht mehr als rund 500 Euro.

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Ein 3D-Drucker zeigt auf der Messe CeBIT in Hannover wie Plastik-Elemente gedruckt hat. Aus der kleinen rötlichen Spitze fließt das Material, das in hauchdünnen Schichten Stück für Stück aufgetragen wird. Dabei bewegt sich der Druckkopf langsam hin und her und gibt nach der Druckvorgabe vom PC das Material frei.

So wird von Berlin über Tokio bis New York gedruckt, was die Kisten hergeben: Brillengestelle, Schmuck, Spielfiguren, Lampen, Stühle oder Teegeschirr, um nur ein paar Beispiele zu nennen. Selbst einen gestandenen Handarbeiter wie Deutschlands berühmtesten Modedesigner Karl Lagerfeld hat die Faszination der neuen Technologie gepackt: Auf der Modewoche Anfang Juli in Paris stellte er einen Anzug vor, der weitgehend aus dem Drucker stammen soll. Weltpremiere! Ein stolzer Lagerfeld verriet der französischen Nachrichtenagentur AFP: „Die Weste ist aus einem Stück gegossen, da ist kein Stück genäht.“
Deutsche würden 3D-Printer kaufen

Was in der Welt der Haute Couture Gesprächsstoff liefert, gefährdet womöglich schon bald die Existenz Zehntausender Näherinnen in Bangladesch. Nämlich dann, wenn sich eine Erfindung aus San Francisco durchsetzt. Dort haben die Gründer von Electroloom den mechanischen Webstuhl revolutioniert: Sie spritzen Baumwoll- und Polyesterfasern auf eine T-Shirt-Form aus Aluminium. Ein elektrisches Feld zieht die Fasern an. Unter Wärmezufuhr verkleben sie zum nahtlosen Hemd: abziehen, anziehen, fertig.

Wie 3D-Drucker unsere Wirtschaft verändern

Schuhe, T-Shirts und Handys aus dem 3D-Drucker: Verbraucher stellen ihre Wunsch-Produkte künftig einfach vor Ort selbst her. Welche Wirtschaftsprozesse das infrage stellt, wo es Geschäftschancen gibt.

Was aber wird aus Millionen Arbeitsplätzen in den Fabriken, wenn Konsumenten sich ihre Produkte lokal ausdrucken können? Dreht es die Globalisierung zurück, wie Richard D’Aveni, renommierter Wirtschaftsprofessor an der Business School des Dartmouth College in den USA, glaubt. Seine Voraussage: „Viele Produktionen wandern dann zurück vor Ort, egal ob Schuhe, Spielzeug oder Elektronik.“

Auch für die Koryphäen großer Beratungsunternehmen wie Gartner, McKinsey und PwC hat die Technologie das Potenzial, die Welt umzukrempeln. Und sie sehen sie auf dem Weg in den Massenmarkt. Laut der Marktforscher von Wohlers Associates haben sich die Umsätze mit der revolutionären Drucktechnik seit 2009 auf mehr als vier Milliarden Dollar gut vervierfacht; ihre Kollegen von Canalys sagen bis 2018 Wachstumsraten von fast 46 Prozent voraus – jährlich.

Da wollen auch die Deutschen nicht zurückstehen und kurbeln die Nachfrage an. Zwei von drei Bundesbürger liebäugeln einer aktuellen Umfrage des Meinungsforschungsinstituts TNS Emnid zufolge jedenfalls mit dem Kauf eines 3D-Druckers, zehn Prozent sind schon fest entschlossen. Jeweils rund ein Viertel der Befragten kann sich sogar vorstellen, dass die Geräte in Zukunft auch Lebensmittel und Mahlzeiten zubereiten.

Nichts scheint mehr unmöglich zu sein – und täglich neue Meldungen von unglaublichen Entwicklungen bestätigen diesen Eindruck.

Bald wird der US-Badausrüster American Standard besondere Waschtisch-Armaturen und Mischbatterien anbieten, die aus dem Drucker stammen – in extravaganten Designs, die mit herkömmlichen Gießformen nicht zu realisieren sind. Dubai investiert in das erste Büro aus dem Zauberkasten, China präsentierte einen gedruckten Roboter, der älteren Menschen zur Hand gehen soll. Flugzeugbauer wiederum planen komplette Rümpfe zu drucken, Architekten aus den Niederlanden schicke Brücken, die die Kanäle des Landes überspannen sollen.

via: www.wiwo.de/technologie/

„Project Jacquard“: Google und Levi’s wollen Kleidung zu Trackpads machen

Die Versmartung der Welt macht auch vor Jacke und Hose nicht halt: Google präsentierte bei seiner Entwicklerkonferenz ein Projekt, dass Stoff zum Eingabegerät macht. Jeanshersteller Levi Strauss ist Kooperationspartner.

Der Jeanshersteller Levi Strauss will künftig „smarte“ Stoffe verarbeiten, mit denen Bekleidungsstücke in Eingabeinstrumente für Smartphones und andere Mobilgeräte verwandelt werden können. Levi’s ist der erste Kooperationspartner von Google im „Project Jacquard“[1], mit dem intelligente Textilien massentauglich
gemacht werden sollen.

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„Es gibt eine Chance, dass die von uns geliebte Kleidung uns dabei helfen kann, das beste und notwendige dieser digitalen Welt anzusprechen“, sagte Paul Dillinger, Designer bei Levi Strauss, am Freitag auf der Entwicklerkonferenz Google I/O in San Francisco. „Und wenn wir dabei den Augenkontakt mit der Person beibehalten können, mit der wir gerade zu Abend essen, dann hat das einen besonderen Wert.“ Der Projektname spielt auf Joseph-Maria Jacquard[2] an, den Erfinder des lochkartengesteuerten Webstuhls.

Um Jacken und andere Kleidungsstücke als eine Art Trackpad einsetzen zu können, müssen in den Stoffen dünne Metallfäden verwoben werden, die als Sensoren Berührungen der Hand oder einzelner Finger registrieren. Dabei stehen die Forscher vor zahlreichen Herausforderung: Die Elektronik muss miniaturisiert werden, die Fäden sowie die winzigen Kommunikationschips müssen die Integration in die Stoffe schadlos überstehen und die verwobene Technik muss auch noch mit Strom versorgt werden.

Erste Anwendung dieses „smarten“ Stoffs könnte etwa die Steuerung von Mobilgeräten sein. Mit einem berührungssensitiven Jackenärmel könnte ein Smartphone-Anwender beispielsweise einen Anruf auf seinem Kopfhörer annehmen, ohne das Telefon auf der Tasche zu holen. Wie Engadget berichtete[3], zeigte Google unter anderem wie Toucheingaben auf dem Stoff Lampen und einen Mediaplayer steuern konnten. Auch Zweifingergesten soll das Material erkennen können. Die Kommunikation mit den Geräten sei über WLAN gelaufen.

Bis zur Integration in Bekleidung dürfte es allerdings noch dauern. Berichten nach planen beide Partner für das kommende Jahr mit fertigen Produkten. Man darf gespannt sein, wie alltags- und waschmaschinentauglich die technisierte Bekleidung dann sein wird.

via: http://www.heise.de/newsticker/

Neuer Akku-Prototyp lädt in nur einer Minute

Aluminium statt Lithium. Forscher der Stanford University haben einen Akku mit Aluminium-Ionen entwickelt, der sich blitzschnell wieder aufladen lässt. Das Laden des Alu-Akkus dauert den Wissenschaftler zufolge nur etwa eine Minute.

Aluminium statt Lithium: Neuer Akku-Prototyp lädt in nur einer Minute

Außerdem soll der Energiespeicher im Gegensatz zu den verbreiteten Batterien mit Lithium-Ionen sehr leicht, flexibel sowie günstig herstellbar sein und eine längere Lebensdauer haben. Die Forscher sprechen von mehr als 7500 Ladezyklen ohne Kapazitätsverlust. Bei Lithium-Ionen-Akkus ist dagegen oft schon nach 1000 Zyklen das Lebensende erreicht. Zudem sollen Batterien mit Aluminium-Ionen sicherer sein.

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Die neuen Aluminium-Akkus könnten ein schnelles Entladen verhindern.

Lithium-Ionen-Akkus können sehr heiß werden oder sich unter Umständen sogar selbst entzünden. Allein die Spannung der Alu-Batterien ist für viele Anwendungszwecke noch nicht hoch genug. Die Wissenschaftler trotzen ihrem Akku-Prototypen derzeit zwei Volt ab, die aber schon für Tests mit einem Smartphone reichen. Nun arbeiten die Wissenschaftler nach eigenen Angaben daran, die Spannung und die Energiedichte ihres Akkus zu erhöhen.

via: www.rp-online.de/digitales/

Zukunft der Arbeit – Die Digitalisierung bedroht die Mittelschicht

Die Digitalisierung wird klassische Jobs vernichten, die für die Mittelschicht stehen. Übrig bleiben hochqualifizierte und einfache Tätigkeiten. Das stellt das Selbstbild einer Gruppe infrage, die sich für die tragenden Säule der Gesellschaft hält.

Hätte man vor zehn oder 20 Jahren einmal die Frage gestellt, welcher Beruf besonders sicher ist, „Finanzbeamter“ hätte als Antwort wohl weit vorne gelegen. Steuern wollen eingetrieben werden, solange es Staaten gibt. Und immer neue Steuergesetze machen die Sache mit dem Finanzamt nicht einfacher, sondern immer komplizierter.

Doch wer weiß, ob Finanzamtsmitarbeiter nicht einmal zu den aussterbenden Berufsgruppen zählen werden. Die Steuerbehörden machen zwar ein größeres Geheimnis daraus – aber schon jetzt wird ein zweistelliger Prozentsatz der Steuererklärungen in Deutschland nicht mehr von Menschen geprüft. Spezielle Computerprogramme winken die einfachen Fälle durch, allenfalls Stichproben werden noch von Beamten gesichtet.

Das soll Platz schaffen für komplexere Vorgänge – doch auch diese könnten irgendwann einmal vom Kollegen Computer bearbeitet werden. Schneller und zuverlässiger als von Menschen, „Big Data“ sei dank.

Digitalisierung der Arbeit
Die Digitalisierung verändert die Industrie – doch ganz ohne Menschen geht es trotzdem nicht.

Die Formel Bildung gleich Chancen könnte nicht mehr aufgehen

Dass Technik Arbeitsplätze vernichtet, ist keine neue Erkenntnis. Die gesamte industrielle Revolution war getragen davon. In den 1930er Jahren hatte der bekannte Ökonom John Maynard Keynes vor einer „neuen Krankheit“ gewarnt: der durch technischen Fortschritt verursachten Arbeitslosigkeit. In Zukunft, so seine Prognose, gebe es bloß noch Bedarf für eine 15-Stunden-Woche.

Keynes lag falsch. Zwar wurden viele Arbeitsschritte durch Maschinen ersetzt. Das aber machte auch viele Produkte billiger. Die Verbraucher gaben das so gesparte Geld für anderes aus – vor allem Dienstleistungen, was wiederum viele neue Jobs schuf. Es waren vor allem einfache Tätigkeiten, die ersetzt wurden. Um den Kampf gegen die Maschine zu gewinnen, sollten die Menschen sich weiterbilden – ein Mantra, das bis heute gilt.

Mit der digitalen Revolution aber könnte die Formel Bildung gleich größere Chancen zum ersten Mal nicht mehr aufgehen. Waren es früher mechanische Handgriffe, die ersetzt wurden, sind heute vor allem Jobs bedroht, die in Industrieländern als typisch für die Mittelschicht gelten.
Aktuelle Beiträge aus dem Wirtschaft-Ressort

Eine Studie der Universität Oxford kam vor zwei Jahren zu dem Schluss, dass 47 Prozent der US-Bevölkerung in Berufen arbeiten, die besonders stark durch die Digitalisierung gefährdet sind: Buchhalter, Kreditsachbearbeiter und eben Finanzbeamte zählen dazu – klassische Schreibtischjobs, die früher als absolut sicher und weniger „schmutzig“ als manuelle Tätigkeiten galten.

Fachliche Kenntnisse werden in Zukunft wohl eine immer geringere Rolle spielen – weil reines Wissen durch Computer viel besser analysiert und zur Verfügung gestellt werden kann. Der Mathematiker und Autor Gunter Drueck hat dafür den Begriff der „Amateurintelligenz“ geprägt, für die es bald keinen Bedarf mehr gebe. Hat der Durchschnitt also ausgedient?

Tatsächlich sagt die Oxford-Studie voraus, dass Architekten, Ingenieure, Richter oder Ärzte noch eine ganze Weile gebraucht werden – was wenig überraschend ist. Aber auch am anderen Ende der Skala gibt es Berufe, die noch eine Zukunft haben sollen, weil sie durch „Big Data“ nicht gefährdet sind. Friseure, Gärtner, Kellner zum Beispiel zählen dazu, handwerkliche Berufe sowieso.
Die Digitalisierung kann soziale Unterschiede vergrößern

Wird Keynes’ düstere Prophezeiung von der Gesellschaft, der die Arbeit ausgeht, also doch noch wahr, nur mit einiger Verzögerung? Zumindest könnte die Digitalisierung den auch in Deutschland vorherrschenden Glauben an den Aufstieg durch Arbeit infrage stellen. Die Angestelltenmentalität ist hier vielleicht weiter verbreitet als anderswo und zukunftsträchtige „kreative Intelligenz“ ist an Schulen und Unis viel schwerer zu vermitteln als reines Faktenwissen.

Vor allem aber gefährdet die Internet-Revolution das Selbstbild einer Mittelschicht, die sich als tragende Säule des Staates versteht. Noch operiert gerade in Deutschland die Politik eher mit Szenarien, die wegen des Geburtendefizits Vollbeschäftigung in Aussicht stellen. Politischer Druck wurde in der Vergangenheit vor allem auf jene ausgeübt, die als unqualifiziert und arbeitsscheu galten, nicht aber auf den mittleren Teil der Gesellschaft, der sich nach unten gerne abgrenzt.

Die Digitalisierung kann die sozialen Unterschiede vergrößern – trotzdem wäre es falsch, in ihr nur ein Untergangsszenario zu sehen. Zum sichersten Beruf kürten die Oxford-Forscher schließlich den „Recreational Therapist“, was man mit Entspannungstherapeut übersetzen könnte. Wenn das mal kein gutes Zeichen ist.

via: http://www.tagesspiegel.de/wirtschaft/

Chinesen drucken Haus: Werden Bauarbeiter bald arbeitslos?

Die wohl modernste und nachhaltigste Villa Chinas wurde nicht nur aus recycelten Materialien hergestellt … sie kommt auch noch aus einem 3D-Drucker!

Das Unternehmen WinSun nutzte Bauabfälle und neu aufbereitete Steine, um das 1115 Quadratmeter große Anwesen Schicht für Schicht zu drucken. Der 3D-Druck von Gebäuden ist damit einen großen Schritt vorangekommen.
Druck mit Bauabfällen

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Für den Druck der Häuser verwendeten die Chinesen einen Drucker, der eigens für diesen Zweck entwickelt und designed wurde: Er ist sechs Meter hoch und hat ein Druckbett von mehr als 370 Quadratmeter Fläche. Die Druckköpfe spucken eine Kombination aus Zement und recycelten Baumaterialien aus.

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Die einzelnen Teile des Designs werden schichtweise aufgetragen und müssen anschließend nur noch aushärten, bevor Schlüsselstellen mit Stahl verstärkt und Isolierungen in die Hohlräume der Konstruktion eingebracht werden können.

Zwar haben auch schon andere Unternehmen Gebäude gedruckt, WinSun ist aber drauf an dran, ein neues Zeitalter der Nachhaltigkeit für die Immobilienindustrie einzuläuten.

Revolution in der Immobilienindustrie

Aus dem gleichen Printer, der das Anwesen druckte, kam auch schon ein fünf Stockwerke hohes Appartmentgebäude. Wie lange das gedauert hat? Einen Tag zum Drucken, fünf weitere für den Zusammenbau. Das ist schneller als die Herstellung eines Fertighauses, die dazu noch in einer Fabrik abläuft und nicht direkt am Standort.

Zusätzlich überzeugen 3D-Drucker auch beim Druck von Häusern in puncto Materialeffizienz. Es entsteht nahezu kein Abfall, da das Gerät nur das Material verwendet, dass das Design vorsieht. Hinzu kommt beim Drucker von WinSun noch der Recycling-Anteil beim Material, wodurch der Ressourcenverbrauch noch niedriger bleibt.

Ebenfalls gering ist der Bedarf an menschlicher Arbeitskraft. Bauarbeiter dürfte diese Entwicklung also eher nicht erfreuen.
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Das fünfstöckige Appartment-Gebäude von WinSun – ebenfalls gedruckt. (Copyright: WinSun)

Nachhaltige Produktion, günstige Preise

Auch in der für den Verbraucher interessantesten Kategorie überzeugen die gedruckten Häuser: Das Riesen-Anwesen kostet nach Unternehmensangaben lediglich 161.000 US-Dollar. Ein Fertighaus der gleichen Größenordnung kommt den Käufer um ein Vielfaches teurer zu stehen.

In nicht allzu ferner Zukunft könnte der 3D-Druck also die immer gravierenderen Platzprobleme der sieben Milliarden Menschen auf der Erde auf günstige und effiziente Weise lösen. Die Hälfte von ihnen lebt mittlerweile in Städten.

Dass 1000-Quadratmeter-Villen dafür weder die platzsparendste, noch die günstigste Variante sind, wissen auch die Designer bei WinSun. Aber sie können es auch weniger pompös: Im März 2014 druckten sie ebenfalls aus recyclten Materialien eine Baureihe von zehn kostengünstigen Wohnhäusern – zum Preis von jeweils 5000 US-Dollar.

Für die Zukunft denkt man bei WinSun allerdings in anderen Größenordnungen: Als nächste Projekte werden gedruckte Brücken und Wolkenkratzer angegeben. Um den Materialbedarf zu decken, sollen in ganz China bis zu 100 Recyclinganlagen den Betrieb aufnehmen.

via: http://green.wiwo.de/

Fenster kühlen sich von selbst

Diese Fenster kühlen sich von selbst durch ein integriertes Kühlwasser-System. Entwickler von der Harvard University in den USA haben die ersten Fensterscheiben entwickelt, die sich in brütender Hitze nicht erwärmen und die Hitze ins Haus lassen, sondern sich selbstständig und umweltverträglich kühlen. Wie die “coolen” Fenster von der Harvard Universität funktionieren und wie man die Fenster zur sauberen Warmwassergewinnung nutzen kann erklärt dieser Artikel.

Integriertes Kühlwasser-System in den Fenstern

Das Prinzip der selbstkühlenden Fenster basiert auf einem integrierten Kühlwasser-System. Hauchdünne Venen ziehen sich durch die Fensterscheibe und sobal es draußen heiß wird, wird Wasser durch die dünnen Kanäle gepumpt. Dieses nimmt die Wärme der aufgeheizten Fenster auf und transportiert sie ab. Das Kühlsystem soll es ermöglichen Fenster ohne nennenswerten Energieaufwand bis zu 8 Grad abzukühlen.


Fenster die sich von selbst kühlen

Die größte Herausforderung während der Entwicklung der neuen Fenster von der Harvard University bestand darin, die Kanälchen für das menschliche Auge unsichtbar zu gestalten und Schmutzpartikel aus den Kanälen fern- um die Scheiben so sauber zu halten.

Gekühlte Fensterscheiben zur Wärmegewinnung einsetzen

Eigentlich sind hier nicht die Fensterscheiben, sondern mehr das abtransportierte Wasser gemeint. Denn dieses wird automatisch erwärmt und kann später als Warmwasser genutzt werden. Wenn man darüber nachdenkt, wie viel Fläche Fensterscheiben es in Gebäuden, vor allem in gläserne Hochhäusern gibt, sieht man das Potential von Glas für Energiegewinnung an sich.

via: http://www.dvice.com/

Solarzellen zu Hause selber drucken

Solarzellen: Kann sie bald jeder zu Hause selbst drucken? Zwei deutsche Unternehmen, die kurz vor dem Produktionsbeginn von organischen Solarzellen stehen, bekommen Konkurrenz aus Australien. Nach fünfjähriger Forschungsarbeit hat das Victorian Organic Solar Cell Consortium, ein Forschungsverbund, dem mehrere Unternehmen und Forschungsinstitutionen angehören, die wohl größte Zelle der Welt vorgestellt, die in einem 3D-Druckverfahren hergestellt wurde.

Die Drucktechnik ähnelt der für Banknoten aus Kunststoff, an der Wissenschaftler des Materialforschungsinstituts CSIRO mitgearbeitet haben. Der eigens für die Herstellung von organischen Solarzellen entwickelte Drucker kostete 200000 Australische Dollar (rund 150000 Euro). Die Zelle ist so groß wie ein Blatt Briefpapier. „In naher Zukunft kann jeder sich zu Hause solche Solarzellen ausdrucken“, sagt CSIRO-Materialforscher Scott Watkins. Die ersten 3D-Drucker zu Preisen um 1000 Euro sind bereits auf dem Markt. Nach Schätzungen des Konsortiums wird es allerdings noch ein paar Jahre dauern, ehe die Zellen serienreif sind.

Die bisherigen Module aus Australien haben einen Wirkungsgrad von bestenfalls sechs Prozent. Eine im Labor in Handarbeit hergestellte Zelle von Heliathek, einem jungen Unternehmen, das in Dresden und Ulm angesiedelt ist, kommt dagegen auf zwölf Prozent. Die Australier streben zehn Prozent an. Gute Siliziumzellen erreichen mehr als 20 Prozent.

Der Drucker für Solarzellen

Organische Solarzellen haben eine Reihe von Vorteilen, verglichen mit den üblichen Zellen aus Silizium. Sie lassen sich ohne großen Energieverbrauch herstellen. Umweltschädliche Materialien werden nicht eingesetzt. Sie sind extrem leicht und biegsam. Einzige Nachteile: Der niedrige Wirkungsgrad und der frühzeitig einsetzende Alterungsprozess, der die Effektivität reduziert. Die Australier „hoffen“, dass ihre Zellen länger als zehn Jahre durchhalten. Siliziumzellen kommen auf 20 Jahre und mehr.

Wie viel die Zellen kosten können die Forscher nicht sagen. Sie sollen allerdings deutlich billiger sein als die, die heute auf dem Markt sind. Wie sie genutzt werden wissen sie dagegen schon ganz genau. Weil sie flexibel sind, können sie auf beliebig geformte mobile Geräte geklebt werden, um diese mit Strom zu versorgen.

Sie könnten auch in Kleidungsstücke integriert werden, um beispielsweise Sensoren zu versorgen, die den körperlichen Zustand überwachen. Zudem lassen sie sich als Vorhänge nutzen, die nebenbei zu starke Sonneneinstrahlung verhindern, und in Fassaden integrieren. Da sie beliebig einfärbbar sind werden sie zu architektonischen Gestaltungselementen an Fassaden.

An den Entwicklungsarbeiten sind zehn Unternehmen, darunter Bosch Singapur, und Forschungseinrichtungen beteiligt, die ihr Know-how im Victorian Organic Solar Cell Consortium gebündelt haben.

Hier erklärt CSIRO-Forscher Scott Watkins seine Druck-Technologie:

via: http://green.wiwo.de/

Astronauten sollen ihr Essen selber drucken

Nasa-Forschungsprojekt. Auf Flügen zum Mars sollen Astronauten sich ihre Mahlzeiten aus dem Drucker holen. So sieht es jedenfalls ein aktuelles Forschungsprojekt vor. Sogar gegen Ernährungsprobleme in der Dritten Welt soll die Technik helfen.


TNO Research
Gedrucktes Essen: Algen, Gras und Insekten als Nährstofflieferanten

Bis jetzt ist es nicht viel mehr als ein interessantes Konzept, aber der Nasa ist es immerhin 125.000 Dollar wert. So viel investiert die amerikanische Raumfahrtbehörde in die Entwicklung eines 3-D-Druckers für Lebensmittel. Dabei geht es weniger um die Realisierung von Science-Fiction-Visionen wie dem Replikator aus „Star Trek“. Vielmehr stellt sich mit Blick auf künftig geplante Langzeitmissionen zum Mars die Frage nach der Lebensmittelversorgung der Astronauten.

Der Entwurf des Nasa-Partners Systems & Materials Research Corporation (SMRC) sieht dabei vor, dass ein 3-D-Drucker die verschiedenen Bestandteile menschlicher Ernährung in pulverisierter, lagerfähiger Form verarbeitet. Zucker, Proteine und Kohlenhydrate würden dann je nach zuvor vom Computer geladenen „Rezept“ zusammengestellt und tellerfertig produziert. Die ersten Entwürfe für das Astronautenessen der Zukunft sehen allerdings noch etwas fremdartig aus und erinnern ein wenig an Hundekuchen.

Hinter SMRC steht Anjan Contractor, ein Ingenieur mit einiger Erfahrung im Bereich des dreidimensionalen Druckens. In den kommenden Wochen will er sich zunächst an die Umsetzung eines vergleichsweise einfachen Rezepts machen und mit einem 3-D-Drucker eine Pizza herstellen. Deren Schichtaufbau kommt dem Druckverfahren entgegen. Die Grundlage soll ein Teigboden bilden, der im Moment des Drucks auf einer beheizten Unterlage gebacken wird. Danach soll eine Art Tomatensauce aufgebracht werden, gefolgt von einer Protein-Schicht. Die Zutaten sollen dem Gerät in Pulverform zugeführt und vor dem Drucken mit Wasser und Öl zu einer druckbaren Masse verarbeitet werden.

Einen Prototyp für dieses Verfahren gibt es bereits, einen 3-D-Drucker, der Schokolade druckt. Ende 2012 veröffentlichte Contractor einen Videoclip vom Schokodrucker.

Nach Contractors Vorstellungen soll das Druckproject Open Source bleiben, so dass Anwender in aller Welt kreative Nutzungsansätze für die Technik entwickeln können. Das ist naheliegend, weil der Entwurf für den Speisendrucker seinerseits auf einem Open-Source-Projekt beruht, dem RepRap-Drucker.

Doch Anjan Contractor hat nicht nur die Ernährung von Astronauten im Blick, er hofft, sein Konzept könne einen entscheidenden Beitrag gegen den Hunger in der Welt leisten. Er glaubt, angesichts einer wachsenden Weltbevölkerung könnte synthetisierte Nahrung aus dem Drucker Versorgungsprobleme lösen.

In dieselbe Richtung gehen auch Forschungen des niederländischen Think-Tanks TNO Research. Deren Argument: Per Drucker produzierte Nahrung könnte auf Grundsubstanzen basieren, die sich leicht aus pflanzlichen und tierischen Quellen herstellen lassen, die in ihrer natürlichen Form nicht für Menschen geeignet wären. Das könnten beispielsweise Algen, Gras oder Insekten sein; also Material, das fast überall zur Verfügung steht.

via: http://www.spiegel.de/netzwelt/

Windenergie: Neue Windturbine schmiegt sich an Hausfassaden

Windräder haben sich seit ihrer Erfindung vor mehr als 3000 Jahren kaum verändert: Flügel rotieren im Luftstrom und verwenden die Energie, um ein Getriebe zu bewegen. Niederländische Forscher wollen mit diesem Prinzip jetzt radikal brechen: Sie haben eine Windturbine entwickelt, die ganz ohne bewegliche Teile auskommt. Statt drehender Flügel nutzt sie fallende Wassertropfen, um Strom zu erzeugen.


Copyright: TU Delft

Das klingt nach einem verspäteten Aprilscherz. Aber auf dem Campus der Technischen Universität Delft ist seit kurzem ein Prototyp des neuartigen Kraftwerks installiert. Der Electrostatic Wind Energy Convertor, kurz Ewicon, besteht aus einem etwa drei Meter hohen Rahmen, indem zahlreiche Rohre horizontal untereinander angebracht sind.

Jedes Rohr ist mit Elektroden bestückt – und außerdem mit Düsen, die kontinuierlich Wassertropfen abgeben. Diese sind positiv geladen – zum Beispiel durch einen hohen Salzgehalt. Weht der Wind diese Tropfen nun davon, dann entsteht ein elektrischer Strom. Und den kann man ins Stromnetz einspeisen.

Vorteil des Systems: Es gibt keine beweglichen Teile, die verschleißen könnten. Das verspricht geringere Wartungskosten als bei heutigen Windrädern. Zudem verursacht die Wassertropfen-Windturbine keinen Lärm und keine nervig flackernden Schatten. Auch stellt die Anlage keine Gefahr für Vögel dar.

Hausfassade erntet Windenergie

“Das Ewicon könnte künftig in Städten eingesetzt werden”, hofft der Ingenieur Dhiradj Djairam, der die neuartige Turbine im Rahmen seines Phd mitentwickelt hat. “Es könnte sich etwa als flache Fassadenschicht über Häuser ziehen und dort Strom produzieren.” Auch für den Offshore-Einsatz sei die Technik ideal: “Salzwasser gibt es dort im Überfluss”, sagt Djairam. Und gerade bei Offshore-Windrädern sind Techniken gefragt, die den teuren Wartungsaufwand verringern.
Noch aber ist die Erfindung der Holländer lange nicht leistungsstark genug für den kommerziellen Einsatz. “Wir wandeln derzeit im Labor nur ein bis zwei Prozent der Windenergie in Strom um”, sagt Djairam, “das sind einige Watt pro Quadratmeter.” Eine Turbine von der Größe eines Sechs-Megawatt-Windrades käme nur auf 0,5 Megawatt Leistung.

Darum will Djairam mit seinen Kollegen die Technik jetzt deutlich effizienter machen. “Wir wollen 15 bis 20 Prozent der Windenergie in Strom umwandeln”, sagt er. Damit könnten Großanlagen dann vielleicht mit herkömmlichen Windrädern in Wettbewerb treten.

Sehen Sie hier, wie das neuartige Windkraftwerk funktioniert:

via: http://green.wiwo.de

Elektronische Brausetablette

Bioelektronik. Forscher entwickeln hauchdünne Schaltkreise, die sich nach getaner Arbeit komplett auflösen. Das lässt ganz neue Anwendungen zu. Schaltkreise sind hartnäckige Biester. „Ein wichtiges Ziel der Elektronikindustrie war es von Anfang an, Geräte zu bauen, die ewig halten und dabei durchgehend stabil laufen“, sagt John Rogers, Professor für Ingenieurswesen an der University of Illinois.

Doch es gibt durchaus Anwendungen, für die eine lange Lebensdauer von Nachteil ist: Medizinische Implantate etwa, die ihre Aufgabe im Körper nach einigenWochen erledigt haben. Oder Sensoren, die nur für ein paar Tage Umweltdaten messen sollen.
Rogers Team hat nun gemeinsam mit Kollegen von der Tufts University in Boston und der Northwestern University in Chicago eine Elektronik entwickelt, die mit Vergänglichkeit punktet. Davon berichten sie im Magazin Science.

In der vom US-Militär mitfinanzierten Studie präsentieren die Wissenschaftler Schaltkreise, die sich in Wasser oder Körperflüssigkeiten auflösen, etwa Transistoren, Funkantennen und sogar ein kleiner Bildsensor mit 64 Pixeln. Die Schaltkreise bestehen aus ähnlichen Materialien wie jene Halbleiter, die auch in Computern oder Smartphones stecken.

Chips aus Seide

Grundlage ist eine hauchdünne Nanomembran aus Silizium. Die Leiterbahnen bestehen aus Magnesium und Magnesiumoxid. Versiegelt wird der Chip mit einer Schutzschicht aus Seide. Je nach Struktur dauert es unterschiedlich lang, bis sich diese auflöst.

Das Interessante an dem Seidenmantel ist, dass man damit die Lebensdauer zeitlich variiieren kann – je nachdem, wie man ihn ausgestaltet. Chips für Unterhaltungselektronik sollen mindestens ein bis zwei Jahre halten. Benötigt man ein „medizinisches Implantat, das beispielsweise die Entzündung einer Operations-Wunde verhindern soll, reichen einige Wochen“, sagt Rogers.

Da die eingesetzten Stoffe gut verträglich sind und nur in winzigen Mengen vorkommen, peilen die Forscher vor allem die Entwicklung medizinischer Implantate an. Diese könnten etwa die Wundheilung überwachen, oder Wirkstoffe gezielt im Körper freisetzen.

Einen Chip, der Bakterien durch Wärme abtötet, haben die Forscher bereits erfolgreich an einer Ratte getestet. Nach drei Wochen hatte sich das über eine Induktionsspule betriebene Implantat fast komplett aufgelöst.

Rogers und seine Partner sind nicht die ersten, die biologisch abbaubare Schaltkreise entwickeln. Vor zwei Jahren stellten die Biomedizintechniker Christopher Bettinger und Zhenan Bao diese aus leitfähigen Polymeren her – ebenfalls für die Medizintechnik.

Chips aus Proteinen

Forscher von der Universität in Tel Aviv entwickeln die elektronische Bauteile sogar aus körpereigenen Stoffen: Ihre Schaltkreise bestehen aus drei Sorten von Proteinen, die in Blut, Schleim und Milch vorkommen. Die Proteine bilden Strukturen im Nanometerbereich, die noch feiner sind als die moderner Computerchips – und ebenfalls leicht abbaubar.

Noch erreicht jedoch kein Ansatz annähernd die Leistung herkömmlicher Halbleiter. Die kompostierbare Platine liegt also noch in ferner Zukunft. Die Gegenwart jedenfalls ist ernüchternd.

Schätzungen des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP) zufolge fallen jährlich weltweit bis zu 50 Millionen Tonnen Elektroschrott an. Der landet vor allem auf der ganz normalen Müllhalde.

Viele Platinen werden in Entwicklungsländern unter abenteuerlichen Bedingungen eingeschmolzen, um wertvolle Metalle wie Gold oder Kupfer wiederzugewinnen. Dabei entstehen hochgiftige Abgase und Rückstände. Bislang zielen die Maßnahmen zur Vermeidung von Müll eher auf Gehäuse und Ummantelung der elektronischen Bauteile. So werden in den Gehäusen von IT-Komponenten hier und da bereits Kunststoff aus pflanzlichen Rohstoffen eingesetzt. Doch selbst diese landen am Ende ihres Lebens auf der Halde oder in der Müllverbrennung.

Ingenieur John Rogers ist mit seinen Kollegen derweil noch dabei, brauchbare Anwendungen für ihre Entwicklungen zu identifizieren. Auch müssen sie erst in weiteren Tierversuchen nachweisen, dass ihre elektronischen Implantate gut verträglich sind.

Ein erster Schritt in Richtung Praxis immerhin steht an: Gemeinsam mit einer Halbleiterfabrik wollen sie ausloten, wie es möglich ist, die neuartigen Chips in Massen zu fertigen. Auch hier betreten sie Neuland.

via: New Scientist Deutschland