Jeder möchte alt werden, sich aber nicht alt fühlen. Damit Gesundheit für möglichst viele auch bezahlbar bleibt, arbeiten Medizintechniker, Biowissenschaftler und Lifescience-Experten an neuen Konzepten zur Patienten- und Altersversorgung.

01 Lifetronics:

Elektronische Schutzengel und natürliche Prothesen

Die Gesundheitsassistenten der Zukunft sind mobile, elektronische Geräte, die die Menschen bei Gesundheitsvorsorge, Diagnostik, Therapie und Pflege unterstützen. Als Sensoren in der Kleidung versteckt, überwachen die Systeme zum Beispiel die Herzaktivität, Temperatur und Atmung von Herz-Kreislauf-Patienten. Im Notfall schlagen sie Alarm. Lifetronics - die Verbindung von Life Sciences mit Mikrosystemen - eröffnet völlig neue Diagnoseverfahren: Ärzte müssen in Zukunft nicht mehr lange auf Blutbildanalysen warten, sie werden automatisch erstellt. Die Neuroprothetik, bei der Nervenfasern mit Elektronik verknüpft werden, erweitert die Heilmöglichkeiten enorm. Anregungen für neue dauerbelastbare und hoch ästhetische Prothesen holen sich die Biowissenschaftler und Medizintechniker aus der Produktionstechnik.

02 Biofunktionalität:

Oberflächen können sprechen

Die Medizin von morgen wird Krankheiten erfassen, noch bevor der Mensch die Symptome wahrnimmt. Individuelle Prädispositionen werden durch umfassende Diagnostik erkannt und medizinische Implantate können nicht nur Körperfunktionen aufrecht erhalten, sondern auch Langzeittherapien erleichtern. Die Basis für solche bahnbrechenden Innovationen ist die Erforschung so genannter biofunktionaler Oberflächen. Und die Kombination von biologischen und technischen Systemen, die diese Oberflächen zum Sprechen bringen. Materialforscher und Mikroelektronikspezi­alisten bringen die "Haut" von Materialen, Instrumenten oder Geräten dazu, in Kontakt mit bestimmten biologischen Umgebungen eine Funktion auszuüben. Zum Beispiel bestimmte Moleküle herauszufischen, Signale zu empfangen oder eine Reaktion zu stimulieren.

03 Food Chain Management:

Kiwis frisch auf den Tisch

"Frisch auf den Tisch" war einst ein beliebter Werbespruch, ist in Zeiten globalisierter Märkte aber nur schwer einlösbar, wenn Früchte aus Neuseeland, Fisch aus Fernost oder Rindfleisch aus Südamerika kommt. Ein Stau auf der Autobahn, ein Fluglotsenstreik oder ein ausgefallenes Kühlaggregat können zur Folge haben, dass ganze Container voller Obst, Gemüse oder Fisch verderben. Food Chain Management betrachtet den kompletten Weg von der Urproduktion bis zum Verbraucher. Experten für Mikrosystemtechnik, der Informationstechnik und der Lebensmittelanalytik arbeiten zurzeit intensiv daran, diese komplette Produktions- und Lieferkette darstell- und überwachbar zu machen. Ein lohnendes Forschungsfeld: Der Markt für Lebensmittel in Europa liegt bei 840 Milliarden Euro pro Jahr.

Nein, wir haben keine zweite Welt im Kofferraum, wir müssen mit der ersten schonend und nachhaltig umgehen. Modernste Umwelttechnik hilft zum Beispiel, die Verteilung des kostbaren Guts Wasser in Zukunft besser zu managen.

04 Wassermanagement:

Duschen auf schwäbische Art

Aus der Dusche fließt gereinigtes Regenwasser, aus den Küchenabfällen wird im Bioreaktor Biogas erzeugt und die Vakuumtoiletten, die Fäkalien per Unterdruck wegsaugen, verbrauchen fünf- bis zehnmal weniger Wasser als herkömmliche Toiletten. In der Neubausiedlung in Knittlingen bei Karlsruhe probt die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihrem Forschungsprojekt DEUS 21 schon heute das Wassermanagement von morgen. Der Kampf um sauberes Wasser gilt als eine der größten Herausforderungen im 21. Jahrhundert.

06 LEDs und OLEDs:

Licht aus Festkörpern

Die gute alte Glühbirne von Thomas Alva Edison hat nach mehr als 100 Jahren ausgedient. Nur fünf Prozent der eingespeisten Energie ward Licht, der Rest wurde zu Wärme, umwelttechnisch ein "No go". LEDs und OLEDs sind die Beleuchtungskonzepte der Zukunft. LEDs sind Leuchtdioden, die auf anorganische Halbleiterkristalle aufbauen, OLEDs basieren auf hauchdünnen, organischen Schichten.  Im Zusammenspiel mit Sensoren erkennen sie, wo gerade Licht gebraucht wird. Auf dem Fensterglas angebracht können sie tagsüber das Sonnenlicht hineinlassen und abends als flächige Lampe Licht werfen ? als ob die Sonne weiter scheint. Jetzt wird daran gearbeitet, sie noch effizienter zu machen.

07 Energiespeicher:

Vorsorge für schattige Zeiten

Wenn die Sonne scheint, produzieren Photovoltaikanlagen Strom ohne Unterlass. Bei starkem Wind sind Windräder fleißige Stromlieferanten. Für den Energiebedarf in schattigen oder mauen Zeiten müssen derzeit aber noch so genannte Schattenkraftwerke vorgehalten werden: konventionelle Kraftwerke, die nur mit geringer Leistung arbeiten, aber bereit stehen, um Versorgungslücken sofort zu schließen. Das Fernziel der Techniker: Die Zahl der Schattenkraftwerke zu reduzieren. Also wird an elektrochemischen Speichern wie Redoxflowbatterie, an Druckluftspeichern in Stahlröhren oder unterirdischen Salzstöcken geforscht, um sie - wie auch Energiespeicher auf Basis der Lithium-Technologie - weiter zu optimieren.

08 Green Powertrain Technologies:

Antrieb für umweltschonende Autos

Seit Jahren arbeitet die Industrie daran, Autos leichter, sparsamer und umweltfreundlicher zu machen. Ein Schlüsselelement ist der Antriebsstrang, der Powertrain, der für das Drehmoment und dessen Übertragung vom Motor bis zum Rad zuständig ist. Mit Leichtbauwerkstoffen soll er leichter und kleiner werden. Spezielle Beschichtungen sorgen für einen reibungsärmeren Betrieb.

Der Mensch hat das tiefe Bedürfnis, mobil zu sein. Die Zahl der Autos, der Reisen, aber auch der Warentransporte nimmt stetig zu. Die Wissenschaft hilft, dass sich Menschen auch in Zukunft problemlos, sicher und schnell bewegen können.

11 Hybride Materialstrukturen:

Werkstoffe mit Köpfchen

Hybrid ist eigentlich ein Zwitter und meint in der Wissenschaft positiv das Beste aus beiden Welten. Denn erst die Kombination völlig unterschiedlicher Materialen erlaubt neue Eigenschaften, die jeder Stoff für sich alleine nie hätte. Das klassische Beispiel: der Autoreifen. Hochfestes Gewebe in der Karkasse wird ergänzt durch elastisches Gummi und erhält im Materialverbund neuartige Vorzüge. Richtig High-Tech wird das, wenn beispielsweise piezokeramische Fasern als Sensoren oder Aktoren in solche Materialverbünde hinzu stoßen. Sie liefern Informationen über den Belastungszustand des Bauteils und mit Hilfe elektrischer Spannung lassen sich die Eigenschaften in Sekundenbruchteilen verändern. Fahrzeug- und Maschinenbau sind hungrig nach solchen Lösungen.

12 Durchgängige Lokalisierungstechnologien:

Die Welt dirigieren

Als ganz Europa im Jahre 2007 Hilfe nach Griechenland schickte, um die verheerenden Waldbrände zu bekämpfen, landeten viele Hilfstruppen an falschen Orten, Löschzüge fanden sich auf einmal vom Waldbrand eingekesselt, Krankenwagen kamen zu spät. Die Kommunikation entpuppte sich als mangelhaft. Als Lösung bauen Wissenschaftler zurzeit im Laboratorium des Satellitennavigationssys­tems Galileo eine Entwicklungsplattform zur Herstellung durchgängiger Lokalisierungssysteme auf. Ziel ist eine einheitliche Technologie zur Lokalisierung von Personen und Gütern für Industrie und Wirtschaft, Verkehr und Mobilität. Die Einsatzfelder sind vielfältig: Vom Katastrophenfall über Autodiebstähle und Parkgebühren bis zur Verkehrsführung und Parkplatzsuche.
(jul)