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Posts Tagged ‘Sensorik’

Eine Veranstaltung wie jede andere? Das ist die NanoVision ganz sicher nicht. Dafür sorgt allein das Format. Denn das Organisationskomitee von NanoMat holt sich in jedem Jahr einen anderen Partner ins Boot, mit und bei dem die Veranstaltung organisiert wird – neue Themen, Perspektiven und Kontakte inklusive. In diesem Jahr ist die DECHEMA mit ihrer Deutschen Plattform NanoBioMedizin Co-Organisator. Wir haben mit Nathalie Matter-König, der langjährigen Organisatorin der NanoVision, über die Veranstaltung gesprochen.

DECHEMA: Was ist das Besondere am internationalen Science-Industry-Symposium „NanoVision“?

Nathalie Matter-König: Die NanoVision ist eine Veranstaltung mit Tradition, die es seit 20 Jahren gibt und die sich mit NanoMat und den Partnern immer weiterentwickelt hat bis zum heutigen Format. Hier treffen sich Teilnehmer/innen aus der Industrie und verschiedenen wissenschaftlichen Institutionen, um zu gegebenen Themen einen regen Austausch zu haben, auch mit der Idee, neue Zusammenarbeiten zu knüpfen. Bei der NanoVision gibt es einen besonderen „Esprit“. Er beruht darauf, dass immer langjährige NanoMat-Partner/innen dabei sind, sowie Personen, die zum ersten Mal kommen, alle aber ein „Zugehörigkeitsgefühl“ haben.

Warum wird ein besonderer Fokus darauf gesetzt, die Veranstaltung mit wechselnden Partnern und an immer neuen Orten stattfinden zu lassen?

Zu Beginn war es so, dass die NanoVision hauptsächlich in Karlsruhe stattgefunden hat, am Sitz des NanoMat-Clusters. Unsere Partner haben uns angeboten, die NanoVision mit zu tragen, indem wir sie bei ihnen durchführen. Zum einen gibt es dem Co-Organisations-Partner eine hohe Sichtbarkeit, zum anderen orientieren sich auch die Themen der NanoVision an der Expertise und dem aktuellen Forschungsschwerpunkt des Partners. Das heißt, dass der Partner dank der NanoVision in seinem Hause in konzentrierter Form Gäste mit den gleichen Interessen und einer komplementären Expertise hat. Meist folgt auch eine Instituts- oder Laborbesichtigung am Veranstaltungsort für interessierte Teilnehmer/innen, so dass man detaillierte Einblicke in die Forschung der ausrichtenden Organisation erhalten kann.

https://www.nanomat.de/NanoVision2020.php

Wodurch zeichnet sich die NanoVision 2020 aus?

Ein Highlight der NanoVision 2020 ist, dass die BASF SE, ein langjähriger NanoMat-Partner, dieses Jahr drei Posterpreise vergeben wird. Die wissenschaftlichen Projekte, die hier vorgestellt werden, erhalten dadurch die Chance auf eine hohe Sichtbarkeit. Die NanoVision 2020 gibt dieses Jahr Einblicke in interessante Aspekte der Wechselwirkungen an den Schnittstellen zwischen Biologie und Technologie, wie z. B. neuro-elektronische Schnittstellen, Interaktion der Biomaterialien mit Stammzellen… Die NanoVision 2020 schließen wir mit einem Perspektiv-Vortrag zu der technologiegetriebenen Vision des zukünftigen Gesundheitswesens ab – ein Thema, das uns alle im Alltag früher oder später beschäftigen wird.

Die Veranstaltung steht unter dem Motto „Sense of Materials“. Was kann man sich darunter vorstellen? Was erwartet die Teilnehmer inhaltlich?

Die NanoVision 2020 – Sense of Materials gliedert sich in die drei Themen Bioelektronik, Funktionale Oberflächen und Smart Nanomedizin. Jedes dieser Themen bedarf der Entwicklung neuer Materialien und Grenzflächen. Weiterhin befinden sich die einzelnen Themen an einer Schnittstelle zwischen verschiedenen Expertisen, was für die Teilnehmer besonders attraktiv ist. Diese Themen betreffen direkt die Gesellschaft, werden in unserem Alltag erläutert und die NanoVision gibt den Teilnehmer/innen einen Blick in das „Hier und Jetzt“, aber auch in die zukünftigen Potentiale.

Warum sollte man die diesjährige NanoVision auf keinen Fall verpassen? Für wen ist die Veranstaltung interessant?

Die NanoVision sollte man nie verpassen, die Veranstaltung ist immer eine Bereicherung. Die NanoVision 2020 ist nicht nur für Start-ups, Wissenschaftler/innen und Studierende interessant, sondern auch für Bürger/innen, die sich für diese Themen interessieren. Journalisten/innen nehmen auch oft teil. Natürlich, wie es der Name sagt, ist es eine internationale Veranstaltung, das heißt, dass die Vorträge in englischer Sprache stattfinden. Dieses Jahr ist die Balance zwischen Referenten/innen aus der Industrie und den wissenschaftlichen Institutionen besonders ausgeglichen. Auch hier kann man verschiedene Blickwinkel erfahren. Die NanoVision bietet in kurzer Zeit ein breites Spektrum an Informationen und Einblicken an und das Format ist ganz bewusst so ausgewählt, dass es viele Möglichkeiten für Einzelgespräche gibt.

Das Programm der NanoVision 2020 und weitere Informationen zur Veranstaltung finden Sie hier.

Dr. rer. nat. Nathalie Matter-König studierte Zell- und Molekularbiologie an der Universität Louis Pasteur in Straßburg mit anschließender Promotion über die Regulation der Aktivität des Zellkern-spezifischen inositol 1,4,5-trisphosphate Rezeptors. Danach bekleidete sie seit 1996 verschiedene Positionen am Karlsruher Institut für Technologie, KIT. Sie war dort Postdoktorandin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Toxikologie und Genetik, Programmbevollmächtigte des Helmholtz-Programms BioInterfaces und Persönliche Referentin des Bereichsleiters des KIT-Bereichs V: Physik und Mathematik. Seit 2015 ist sie Wissenschaftsmanagerin beim NanoMat-Cluster und Geschäftsführerin des KIT-Zentrums Materialien.

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Die Diskussion zur Digitalisierung in der chemischen Industrie schwankt zwischen Enthusiasmus und Ängsten – Zeit, die Diskussion anhand konkreter Beschreibungen zu führen. Das wollen wir in den nächsten Monaten in einer losen Serie tun.

Über die Veränderung der Arbeitswelt durch Digitalisierung und von neuen Geschäftsmodellen wird viel gesprochen. Deutlich wird dies durch allgegenwärtige Begriffe wie Künstliche Intelligenz, Blockchain, Big Data, 5G, Internet of Things und – als Zusammenfassung aller Aspekte im industriellen Umfeld – die Industrie 4.0. Auch Ängste sind mit diesem Trend verbunden. Wird Digitalisierung viele Berufe – vielleicht sogar den eigenen – überflüssig machen? Haben wir die Anlagen denn überhaupt noch unter Kontrolle, wenn sie nur noch von Algorithmen gesteuert werden?

Auf der anderen Seite gibt es aber auch die Enthusiasten, die durch die Digitalisierung die Lösung oder zumindest Unterstützung zur Lösung nahezu aller Herausforderungen sehen. Ein Grund für die großen Unterschiede in diesen Positionen ist eine Diskussion, die zumeist auf einem sehr hohen Abstraktionslevel geführt wird: Es werden Technologien allgemein betrachtet und ungefähre Anwendungsfälle beschrieben, ohne jedoch auf die konkrete Umsetzung in einem Bereich einzugehen.

Es ist an der Zeit, konkreter zu werden

Dies ist in Zukunftsdiskussionen durchaus zulässig und eine Vision kann man nicht entwerfen, wenn man sich in Details verliert. Manchmal ist es aber gerade bei Zukunftsfeldern an der Zeit, die Abstraktion zu reduzieren und bei der Beschreibung etwas konkreter zu werden. Durch diese konkreten Betrachtungen werden auch Chancen und Einschränkungen in spezifischen Einsatzfeldern deutlich. Zudem können die nötigen Schritte zur Umsetzung aufgezeigt werden.

In den nächsten Monaten werden wir hier Themen der Digitalisierung in der Prozessindustrie Betrachten. Zum Einstieg gibt es ein Ergebnispapier aus dem Workshop Digitalisierung elektrochemischer Prozesse, der dieses Jahr im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme InnoEMat durchgeführt wurde. Mitte Dezember organisierte Covestro die Chemalytix-Konferenz zu Data Science und Chemie – wir werden berichten. Ein Whitepaper zur Sensorik für die Digitalisierung chemischer Produktionsanlagen aus einem Workshop, der dieses Jahr bei der DECHEMA stattgefunden hat, wird in Kürze veröffentlich – auch dazu bald mehr an dieser Stelle.

Stichwort „Blockchain“

Außerdem schauen wir im kommenden Jahr auch auf eine konkrete digitale Technologie, mit einem Überblick über Blockchain, in dem wir darauf eingehen, was Blockchain überhaupt ist und welche Chancen und Einschränkungen diese Technik beim Einsatz in der Prozessindustrie hat. Auch das Thema Künstliche Intelligenz in der chemischen Industrie werden wir beleuchten. Mit dem Projekt KEEN startet im April ein BMWi gefördertes großes Verbundvorhaben zu diesem Thema.

Vielfältige Aktivitäten gibt es bereits im Bereich der Modularen Produktion, wobei die Modularisierung neben der Hardwareebene auch in der Automatisierungstechnik und Prozesssteuerung umgesetzt werden muss. Die Modularisierung wird ein Fokusthema auf der ACHEMA 2021 sein und daher auch hier einen besonderen Fokus erhalten.

Sensorik als Grundlage für Digitalisierung sind

Jede Intelligenz, ob klassisch oder künstlich, benötigt Sinnesorgane, um die nötigen Informationen für Entscheidungen zu erhalten. Daher ist Sensorik und Messtechnik ein zentrales Element der Digitalisierung das uns über das bereits erwähnte Whitepaper hinaus beschäftigen wird. Der Arbeitskreis Prozessanalytik hat beim Herbstkolloquium gerade 15 Jahre Trialog zwischen Anwendern, Herstellern und Akademia gefeiert und im Mai findet die europäische Konferenz für Prozessanalyse und –steuerung EuroPACT in Kopenhagen statt. Auch die Prozessanalytik wird ein Kongressthema auf der ACHEMA 2021 sein und entsprechend Platz in unserem Blog finden.

Neben der Digitalisierung in Produktionsprozessen spielt auch die Digitalisierung der Forschung und Entwicklung eine immer größere Rolle und natürlich werden wir auch hierzu berichten. Zum Labor im Zeitalter der Digitalisierung findet im März das PRAXISforum Lab of the Future statt. Ebenfalls im nächsten Jahr starten die Initiativen zur nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) in denen Datenmodelle und Infrastruktur zur Dokumentation und Bereitstellung von Forschungsdaten entwickelt werden.

Und was meinen Sie?

Es gibt also viel zu berichten. Wir werden versuchen, einen möglichst umfassenden Überblick in kurzen und fokussierten Beiträgen zu liefern. Mit Sicherheit ist die Aufzählung aber nicht vollständig und es gibt noch eine Vielzahl weiterer Themen und Veranstaltungen zur Digitalisierung in der chemischen Industrie.

Wenn Sie finden, eine wichtige Veranstaltung wurde hier vergessen und sollte Erwähnung finden, teilen Sie uns dies gerne in den Kommentaren mit.

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„Miss alles, was sich messen lässt, und mach alles messbar, was sich nicht messen lässt“, soll Archimedes gesagt haben. Das klingt einfach – und ist doch extrem komplex.

Umwelt und Gesundheit – hier spielt Messtechnik eine besondere Rolle
Bild: Erich Westendarp auf Pixabay

Das gilt besonders dann, wenn es um Gesundheit geht. Bei wenigen Themen wird dies so deutlich wie bei der anhaltenden Diskussion um Fahrverbote für Dieselautos. Und hier fängt die Kontroverse schon bei den vermeintlich objektiven Fakten, den Messwerten an: Was wird gemessen, und vor allem: Wo wird gemessen? Und ist auf Basis dieser Messungen eine Aussage darüber möglich, wie es wenige Meter entfernt oder oberhalb aussieht? Das Ergebnis lässt sich in der öffentlichen Debatte besichtigen. Da wird um jede Messstelle gerungen und heftig diskutiert, ob Grenzwerte an Arbeitsplätzen anders einzuordnen sind als Grenzwerte auf Durchgangsstraßen und warum. Das gipfelt in dem Versuch, durch die Installation einer Absauganlage neben einer Messstelle die Messwerte unter die kritischen Schwelle zu drücken – so ernsthaft an einer stark befahrenen Straße in Kiel geplant.

Dass die Luftverschmutzung in weiten Teilen Indiens gesundheitsgefährdend hoch ist, ist wohl auch ohne Messung jedem ersichtlich. Aber wie steht es um deutsche Innenstädte? Laut Europäischer Umweltagentur war Feinstaub die Ursache für rund 422.000 vorzeitige Todesfälle in 41 europäischen Ländern, Stickoxide sorgten für 79.000 Tote. Verkompliziert wird das Ganze dadurch, dass eine Optimierung von Dieselmotoren auf möglichst geringen Stickoxid-Ausstoß zu einem Anstieg der Feinstaubemissionen führt und andersherum; darauf machte Professor Matthias Klingner, der Leiter des Fraunhofer-Instituts für Verkehrs- und Infrastruktursysteme in Dresden, 2017 in der „Welt“ aufmerksam. Und Feinstaub ist nicht gleich Feinstaub – allein die Größe eines Partikels sagt noch nicht viel über dessen Toxizität aus. Dafür spielen unter anderem die Form des Teilchens und dessen Oberflächeneigenschaften eine entscheidende Rolle.

Es geht also nicht nur um eine immer bessere Messtechnik, man muss sich auch darüber im Klaren sein, welche Aussagekraft die gemessenen Daten haben.

14. Dresdner Sensor-Symposium

Wie man sich diesen komplexen Fragestellungen nähern kann, ist Thema einer Podiumsdiskussion beim 14. Dresdner Sensor-Symposium. Reinhard Nießner, TU München, Heinz Burtscher, Fachhochschule Nordwestschweiz,  Axel Haverich, Medizinische Hochschule Hannover, und Volker Ziegler, Grimm Aerosol Technik Ainring beschäftigen sich mit der Frage: Partikel und Gesundheit – Messen wir das Richtige? Die Moderation hat Ulrich Kaiser, Endress+Hauser. Die Veranstaltung ist Teil des Dresdner Sensor-Symposiums vom 2. bis 4. Dezember 2019.

Mehr zu Programm und Teilnahme unter https://dechema.de/dss14.html

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Otto von Guericke – Preisträger 2018: Dr.-Ing. Grzegorz Śliwiński und Dipl.-Ing. (FH) Michael Werner (Quelle: AiF)

Für die Entwicklung eines kindgerechten Therapiegeräts und einer Simulationsplattform für die Skoliosebehandlung haben Dr.-Ing. Grzegorz Śliwiński von der Technischen Universität (TU) Dresden und Dipl.-Ing. (FH) Michael Werner vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umform­technik (IWU) in Chemnitz den Otto von Guericke-Preis der AiF erhalten. Der Preis wird einmal im Jahr für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der IGF vergeben und ist mit 10.000 Euro dotiert. Koordiniert wurde das Projekt vom AiF-Mitglied DECHEMA; dort ist die Medizintechnik eines von sieben Fokusthemen. Wir sprachen mit dem Geschäftsführer der DECHEMA, Prof. D. Kurt Wagemann.

Welche Rolle spielt Medizintechnik in der DECHEMA?

Wagemann: Auf den ersten Blick verwundert es vielleicht, dass wir als Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie Medizintechnik als ein Fokusthema benannt haben. Es gibt aber viele thematische Schnittmengen und Synergien – drei Beispiele sollen dies veranschaulichen: Zellkulturtechniken aus der Biotechnologie können Gewebeersatz produzieren, aber ebenso auch für die Pharmaentwicklung eingesetzt werden – übrigens war dies das Thema des gleichfalls von uns nominierten Otto von Guericke-Preisträgers 2013, Tobias May! Zweites Beispiel: Werkstoffe für Implantate – stellen Sie sich vor, man würde sich mit deren Korrosionsverhalten nicht befassen. In der Sensorik basieren viele Anwendungen auf dem gleichen Messprinzip – mit einem Gassensor lassen sich Fermentationsgase ebenso wie Atemgas analysieren. Biotechnologie, Prozesstechnik und Medizintechnik können stark voneinander profitieren, das ist meine feste Überzeugung.

Planen Sie weitere Aktivitäten in diesem Bereich?

Wir haben durch die Fusion mit der Gesellschaft fms im letzten Jahr unsere Kompetenzen erweitert – wobei ich dazu sagen möchte, dass die Medizintechnik schon lange an verschiedenen Stellen der DECHEMA ihren Platz hatte, sei es in der Sensorik, verschiedenen Anknüpfungspunkten zur Zellkulturtechnik oder in der Werkstoff-Forschung des DECHEMA-Forschungsinstituts. Zukünftig möchten wir uns auf diesem Gebiet weiter verstärken. Dabei können wir die besonderen Stärken der DECHEMA ausspielen: Anwendungsorientierung, Interdisziplinarität und das Bestreben, mit Technologie das Leben der Menschen zu verbessern.

Mehr zur Medizintechnik in der DECHEMA

Weitere Informationen zum Otto von Guericke-Preis 2018

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anatomy-1751201.pngDie Sensortechnologie richtet sich neu aus: Sensorintelligenz, Dezentralisierung, Multisensorsysteme und Miniaturisierung sind die Anforderungen, die Sensoren zukünftig erfüllen müssen. Hintergrund für den Paradigmenwechsel in der Sensortechnologie sind neue Ansätze in der Prozesstechnik, die der Philosophie von „Industrie 4.0“ und „Internet der Dinge“ folgen: Auch in der Bioverfahrenstechnik sollen Prozesse zukünftig integriert und kontinuierlich laufen und möglichst in Echtzeit gesteuert und optimiert werden. Die Biotechnologie stellt dabei besonders hohe Ansprüche an Produktqualität und –sicherheit; gleichzeitig sind die Prozesse und Strukturen teils hochkomplex. Eine Vielzahl an Messdaten allein nützt wenig; die Datenflut muss gleichzeitig ausgewertet und die Ergebnisse in den Prozess zurückgespeist werden. Sogenannte „Smart Sensors“ sind in der Lage, nicht nur zu messen, sondern auch Aufgaben der komplexen Signalverarbeitung zu übernehmen und zusätzliche Informationen über sich und die Prozessumgebung bereitzustellen. Diese erweiterte „Sensorintelligenz“ umfasst Selbstdiagnose, die Ausführung dezentraler Logikfunktionen, die eigenständige Validitätsprüfung der Messwerte, die Selektion und Bewertung von Prozessprofilen bis hin zur Vorhersage von Prozessabläufen und die direkte Interaktion mit zugeordneten Akteuren über dezentrale Steuereinheiten. Damit die Vision des Smart Sensors Wirklichkeit werden kann, sind allerdings noch einige Hürden zu überwinden – vom Nachweis der Prozess und Produktsicherheit über Schnittstellengestaltung und Standards für Daten bis hin zur Datensicherheit.

Was genau Sensoren der Zukunft können müssen, ist nachzulesen im Positionspapier „Smarte Sensoren für die Biotechnologie“ der DECHEMA-Fachgruppe „Messen und Regeln in der Biotechnologie“

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Human-nose_Public DomainGeht es um Lebensmittelaromen oder Parfumkompositionen, ist die Nase ungeschlagen. Doch wer Spuren von CO oder NO finden will, sollte auf Halbleitergassensoren setzen. Ihr Prinzip: Die Leitfähigkeit der Sensoroberfläche verändert sich, wenn sich ein Gas daran anlagert. Damit die Sensoren auf unterschiedliche Gase „anspringen“, kann man die Zusammensetzung der Oberfläche – eine ganze Palette an Metalloxiden steht zur Auswahl – so wählen, dass sich verschiedene Gase unterschiedlich stark anlagern. Sehr selektiv sind diese Sensoren jedoch in aller Regel nicht. Und sie sind häufig auch nicht langzeitstabil; deswegen können sie für manche sicherheitstechnische Anwendungen – z.B. bei der Branderkennung in Kohlekraftwerken oder der Untersuchung von Atemgasen – nicht eingesetzt werden. Könnte man die Sensoren jedoch überwachen, so dass ein Leistungsabfall gleich erkannt würde, könnte man ihre Einsatzbreite erheblich ausdehnen. Das wollen Wissenschaftler der Universität des Saarlandes in einem Projekt der industriellen Gemeinschaftsforschung angehen.
Parallel zur einfachen Leitfähigkeitsmessung sollen dabei weitere Messverfahren zum Einsatz kommen (z.B. die Impedanzspektroskopie im temperaturzyklischen Betrieb). Die Signale der verschiedenen Verfahren hängen immer von der Wechselwirkung zwischen Gasmolekülen und Sensoroberfläche ab, aber die Zusammenhänge sind je nach Gas so unterschiedlich, dass es möglich sein sollte, zwischen Änderungen in der Gaszusammensetzung und Veränderungen des Sensors zu unterscheiden.
Die Forscher gehen davon aus, dass besonders innovative KMU von diesem Projekt profitieren werden. Die Einsatzmöglichkeiten von Halbleitergassensoren würden dadurch erweitert, und die Projektergebnisse sollen sich in verschiedensten Branchen nutzen lassen.
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