Technologie

Informationsdienst Technolohie und Innovationen: KW 15

Elektrotechnik, Maschinenbau:
1. Neues Hochspannungskabel für höheren Stromdurchfluss
2. Qualitätssteigerung bei großen Zahnrädern

IT-Technologie:

3. Automatisierte IT-Sicherheit für Mittelständler
4. Deutsches Verbundprojekt für energieeffizienten Laser

Medizin, Psychologie:

5. Bionische Gehhilfe für Querschnittgelähmte
6. Unterentwickelte Hirnregionen als Ursache für gewalttätige Jugendliche
7. Gezieltes Vermehren von Nervenzellen im Gehirn Erwachsener
8. Studie: Sozialliberale haben komplexeres Gehirn als Konservative

 

Elektrotechnik, Maschinenbau:

 

Neues Hochspannungskabel für höheren Stromdurchfluss
ThyssenKrupp VDM hat ein neuartiges Hochspannungskabel entwickelt, das einen höheren Stromdurchfluss ermöglicht. Hintergrund: Wenn durch Hochspannungskabel höhere Strommengen geleitet werden, erwärmen sich diese und hängen zu stark durch, was sich negativ auf den Stromdurchsatz auswirkt. ThyssenKrupp hat nun den Werkstoff Pernifer 36 MoW mit einer um den Faktor 4 reduzierten Wärmedehnung bei gleichzeitig hoher mechanischer Festigkeit entwickelt. Der Werkstoff basiert auf einer Eisen- Nickel-Legierung, der unter anderem Kohlenstoff, Molybdän und Wolfram zur Bildung von Karbid (Molybdän-Wolfram-Karbid) hinzugefügt werden. Eine weitere Steigerung der Festigkeit geschieht im anschließenden Kaltzieh-Prozess, sowie in einer Beschichtung mit Aluminium. Dr. Jutta Klöwer, Leiterin Forschung und Entwicklung bei ThyssenKrupp VDM: „Dieser leistungsstarke Werkstoff gibt den Energieversorgern neue Möglichkeiten beim Bau von Stromnetzen mit gleichzeitigem positiven Effekt für die Umwelt. Daher versprechen wir uns für unser Produkt eine hohe Nachfrage.“ Der neue Werkstoff erlaubt somit leistungsfähigere Freileitungen. So erhöht sich die Kapazität des vorhandenen Stromnetzes, das sich in vielen Industrieregionen bereits an der Belastungsgrenze befindet, wodurch auch die Notwendigkeit zum kostenintensiven Bau neuer Überlandleitungen und damit die Errichtung großer Strommasten verringert werden kann.

 

Qualitätssteigerung bei großen Zahnrädern
Je genauer die riesigen Zahnräder in Windrädern, Schiffsmotoren und Erdölförderanlagen ineinander greifen, desto verschleißfreier und ruhiger laufen sie und umso effizienter wird Energie produziert, bzw. genutzt. Mit einem neuen Großverzahnungsnormal aus der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) kann die Qualität solcher Zahnräder für den Einsatz in großen Getrieben jetzt erstmals zuverlässig nachgewiesen werden. Die Großverzahnungsnormal wurde, zusammen mit einer hochgenauen Messeinrichtung zur Kalibrierung großer Bauteile direkt in der Industrie, innerhalb eines EU-Forschungsprojektes entwickelt. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung innerhalb der abgeschätzten Messunsicherheiten von unter 5 µm.

 

IT-Technologie:

 

Automatisierte IT-Sicherheit für Mittelständler
An der Fachhochschule Frankfurt am Main wurde eine Software entwickelt, die automatisiert die Informationstechnologie (IT) in Unternehmen sichert. Die Software ist aus dem Forschungsprojekt „Datenschutzkonforme Netzwerksicherheit“ (DaNe) hervorgegangen und bietet durch sein Baukastensystem eine individuelle Lösung für fast alle Anwendungsfälle im IT-Bereich. Dadurch werden die bisher nur Großunternehmen vorbehaltenen Sicherheitslösungen auch für den Mittelstand zugänglich. Denn kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMUs) fehlen dafür oft die finanziellen und personellen Ressourcen für die komplexe und kostenintensive Technik. Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts DaNe ist es daher, dass KMUs kostengünstig und weitestgehend automatisiert ihre IT-Infrastruktur mit modernen Methoden absichern können.

 

Deutsches Verbundprojekt für energieeffizienten Laser
Das vom BMBF geförderte Verbundprojekt „VCSEL – Vertical Cavity Surface Emitting Laser“ der Vertilas GmbH und das Fraunhofer HHI entwickelt derzeit neuartige Technologien für die kostengünstige Produktion von energieeffizienten Lasern. Sie sollen die Übertragung von akkumulierten Datenraten von 100 Gbit /s und darüber hinaus ermöglichen, der Energieverbrauch wird gleichzeitig um 50 Prozent reduziert. Ziel ist unter anderem zukünftig kostengünstig Volumenanwendungen wie Glasfaser-Anbindungen bis in Gebäude (Fibre-to-the-home) zu realisieren. Dies ist eine Antwort auf die Herausforderung, den weltweit extrem schnell wachsenden Datenverkehr in Breitbandnetzen und Datenzentren zu managen. Die Halbleiterlaser wandeln dabei die elektrischen Signale in optische um, um diese mit hohen Bitraten über Glasfaserkabel zu übertragen. Diese Laser erlauben bei einem extrem niedrigen Leistungsverbrauch bei gleichzeitiger sehr hoher Performance nicht nur Datenübertragung über lange Strecken, sondern auch die Entwicklung von kostenoptimierten und hochintegrierten Modullösungen.

 

Medizin, Psychologie:

 

Bionische Gehhilfe für Querschnittgelähmte
Auf der britischen Fachmesse für Reha-Technologien Naidex in London wurde eine bionische Gehhilfe vorgestellt, die es Querschnittsgelähmten ermöglicht, sich eigenständig fortzubewegen. Das Gerät namens „ReWalk“ ist ein computergesteuertes Exoskelett, das über eine Fernsteuerung am Handgelenk bedient wird. Lehnt sich der Benutzer nach vorne, werden Körpersensoren aktiviert, die die Stützen in Bewegung setzen. Nach einer Phase der Einübung sind Bewegungsabläufe, wie das Aufstehen aus dem Rollstuhl um Gegenstände aus Schränken und Regalen zu nehmen bis hin zu komplexen Bewegungsabläufen wie Treppenlaufen, möglich. Die zu teilen zurückgewonne Eigenständigkeit ist für die Betroffenen enorm bedeutend. Allerdings ist der Preis der Gehhilfe mit 45.000 Euro noch vergleichsweise teuer. (Siehe Video.)

 

Unterentwickelte Hirnregionen als Ursache für gewalttätige Jugendliche
Die Psychologie war bislang davon ausgegangen, dass Kinder und Jugendliche aggressives Verhalten in erster Linie durch Nachahmen erlernen. Die Beobachtung und die Erfahrung, dass aggressives Verhalten zur Erreichung bestimmter Ziele führt, führe dann dazu, dass diese Verhaltenspraxen belohnt und verstärkt werden und somit in das bevorzugte Handlungsrepertoire aufgenommen werden. Eine neurowissenschaftliche Studie an der Universität Cambridge hat jetzt eine interessante Entdeckung gemacht, die diese Annahme teilweise in Frage stellen. Bei der Untersuchung von 65 verhaltensauffälligen und 27 anderen Jungen wurde eine deutliche Verkleinerung der beiden Regionen Insula und Amygdala festgestellt – und zwar unabhängig davon, ob die Verhaltensstörung schon in der Kindheit oder erst in der Jugend begonnen hatte. Die beiden Regionen sind für das Erkennen und Verarbeiten von Emotionen wichtig. Dies kann eine Störung der Empathie erklären (Einfühlungsvermögen / Fähigkeit zum Empfinden der Emotionen anderer durch Perspektivwechsel = Voraussetzung für Altruismus, das selbstlose Helfen anderer durch Mitgefühl und Anteilnahme). Nun gelte es herauszufinden, ob die auffälligen Hirnstrukturen Ursache oder Folge der Verhaltensstörung seien – also ob unsoziales Verhalten durch Nachahmung anderer entsteht und dann ein entsprechendes „Training“ des Gehirns erfolgt, oder ob die degenerativen Veränderungen im Gehirn das unsoziale Verhalten auslösen. Je nach Schlussfolgerung müssen unterschiedliche Strategien zum Umgang mit dem Problem entwickelt werden. Zumindest verschärfend wirkt jedoch das Problem, dass viele Eltern bei dem Entwicklungsprozess der kognitiven Fähigkeiten ihrer Sprösslinge psychologisch hoffnungslos überfordert sind. Man darf ein Auto nur mit Führerschein fahren, aber Kinder werden zu erschreckend großen Teilen ohne jegliche psychologische Grundkenntnisse (v)erzogen und dann auf die Gesellschaft losgelassen – zum Leidwesen aller Beteiligter. In Großbritannien gelten etwa fünf Prozent der Heranwachsenden als extrem aggressiv und schlecht in Gruppen integrierbar – ein weiterer signifikanter Teil erlernt niemals konsistente soziale Verhaltensweisen und strebt als sozialer Autist eine Karriere beispielsweise als Investmentbanker an…

 

Gezieltes Vermehren von Nervenzellen im Gehirn Erwachsener
Am DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) wurde ein
Versuchsmodell mittels neuronalen Stammzellen entwickelt, mit dem im erwachsenen Säugetierhirn Nervenzellen gezielt vermehrt werden können. Dies eröffnet zahlreiche Möglichkeiten bei der Therapie degenerativer Prozesse wie Alzheimer und Altersdemenz. Darüber hinaus sind die neuronalen Stammzellen für die Kontrolle der kognitiven Funktionen wie Lernen und Gedächtnis entscheidend. Eine verstärkte Neurogenese (Produktion von Neuronen und Stützzellen) erhöhe daher auch die Lern- und Gedächtnisfähigkeit. Da vor allem im hohen Alter die Anzahl der neugebildeten Nervenzellen sehr niedrig ist, wird nach einer Methode gesucht, wie die Anzahl der Stammzellen in adulten Gehirnen erhöht werden könnte. Mittels viralen Vektoren (genetisch umprogrammierten Viren) konnten die Forscher nun im Hippocampus erwachsener Mäuse (für Langzeit-Gedächtnisleistungen zentrales Hirnareal) eine Überexpression des Proteinkomplexes cdk4 und cyclinD1 herbeiführen, die eine erhöhte Produktion von Stammzellen in Gang setzten. Damit wurde nachgewiesen, dass es möglich ist, die Neurogenese positiv zu beeinflussen. Die Möglichkeit zusätzliche neuronale Stammzellen und damit Neuronen zu gewinnen, ist ein bedeutender Fortschritt für die Entwicklung neuer Therapien für neurodegenerative Erkrankungen oder Verletzungen des zentralen Nervensystems.

 

Linksliberale haben komplexeres Gehirn als Konservative
Die politische Einstellung von Menschen lässt sich auch an der Struktur ihres Gehirns nachweisen. Politisch konservative Menschen haben ein größeres Angstzentrum für die Verarbeitung möglicher Gefahren im Hirn – Teile der Amygdala sind vergrößert. Die umfassende Studie mittels Magnetresonanz-Tomographie des University College London belegt auch, dass linksliberale Menschen dahingegen mehr Masse im Bereich der vorderen Großhirnrinde aufweisen – anteriorer cingulärer Cortex, der für die Verarbeitung komplexer, höhere Hirnfunktionen zuständig ist. Dazu zählen das Lernen, das Sozialverhalten, Entscheidungen, und andere zielgerichtete Verhaltensweisen, wie das Verarbeiten sich widersprechender Informationen. Ausgelöst wurde die Untersuchung von Hinweise, dass Konservative empfänglicher für Bedrohungen und Unsicherheiten sind, sozialliberale hingegen offener für neue Erfahrungen sind. Mit den Untersuchungsergebnissen ist es nun möglich, einige psychologische Eigenschaften und die politische Orientierung von Menschen mit spezifischen Hirnstrukturen zu verknüpfen.
 

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