06. September 2005 - Pressemitteilung des Bundespräsidialamtes

Vier Teams für die Endausscheidung des Preises des Bundespräsidenten für Technik und Innovation nominiert

Am 11. November 2005 verleiht Bundespräsident Horst Köhler im bcc Berliner Congress Center den Deutschen Zukunftspreis 2005. Der Preis wird seit 1997 vergeben und ist mit 250.000 Euro dotiert.

Der Chef des Bundespräsidialamtes, Staatssekretär Dr. Michael Jansen, hat heute in Berlin die vier für die Endausscheidung des Deutschen Zukunftspreises 2005 nominierten Teams der Öffentlichkeit vorgestellt und die Ziele erläutert, die der Bundespräsident mit dem Preis als einem Wegweiser in das „Land der Ideen“ verbindet: Die Auszeichnung gilt Projekten, die nicht nur von hoher wissenschaftlicher Qualität, sondern auch anwendungs- und damit marktreif sind.

„Mit dem Deutschen Zukunftspreis will ich ein Schlaglicht auf die enorme Leistungsfähigkeit von Wissenschaft und Forschung in Deutschland werfen“, so der Bundespräsident. „Und ich möchte die Forscher und Entwickler würdigen, die hinter diesen Leistungen stehen. Ihr Erfolg ist unser Gewinn. Ihre Projekte verbessern unser Leben, ihre Entwicklungen machen aus Zukunft Gegenwart. Wir brauchen Menschen, die nicht nachlassen in der Suche nach neuen und besseren Verfahren und Produkten. Neugier, Kreativität, Disziplin und Teamfähigkeit – mit diesem Rüstzeug können wir den Wettbewerb in der globalisierten Welt bestehen.“

Die Jury aus renommierten Vertretern der Wissenschaft und Wirtschaft entscheidet am 11. November 2005 über die diesjährigen Preisträger; das Ergebnis ihrer Wahl verkündet der Bundespräsident den Nominierten und den Gästen in der anschließenden feierlichen Preisverleihung.

Das ZDF berichtet in den Tagen vor der Preisverleihung fortlaufend über die Nominierungen; eine Sondersendung zur Preisverleihung wird am 11. November 2005 nach dem „heute-journal“ gesendet. Auf PHOENIX ist eine Ausstrahlung der Veranstaltung ebenfalls für den 11. November 2005 geplant.

Für den Deutschen Zukunftspreis 2005 – Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation – wurden folgende Teams und Projekte nominiert:

Dipl.-Ing. Friedrich Boecking (Sprecher)
Dr.-Ing. Klaus Egger
Prof. Dr. rer. nat. Hans Meixner
Robert Bosch GmbH, Stuttgart
Siemens VDO Automotive AG, Regensburg

Piezo-Injektoren: Neue Technik für saubere und sparsame Diesel- und Benzinmotoren

Kernkomponente eines Dieselmotors ist das Einspritzsystem. Es besteht aus einer Pumpe, die den Kraftstoff auf ein hohes Druckniveau bringt, und einer Düse, die mit Hilfe eines Ventils fein dosiert Kraftstoff in den Motorzylinder einschießt. Je höher dabei der Druck und je gezielter Dosis und Zeitpunkt des Einspritzens sind, desto effizienter und schadstoffärmer ist die Verbrennung. Die Einspritzdüse ist somit entscheidend für die Motorenqualität.

Zwei Bauarten sind bei den Einspritzsystemen heute gebräuchlich: „Common Rail“- oder „Pumpe-Düse“-Systeme. Das Öffnen und Schließen der Ventile erfolgte bei beiden Systemen bisher meist elektromagnetisch. Die „Piezo-Technik“ ist ein neuer Weg zur Steuerung der Ventile. Wesentlicher Bestandteil des Piezo-Injektors ist ein Aktor, der aus mehreren hundert dünnen Piezo-Keramik-Schichten besteht und, durch Spannungsimpulse gesteuert, die Einspritzdüse öffnet und schließt. Piezo-Steller haben gegenüber den Stellern mit elektromagnetischem Antrieb prinzipielle Vorteile: Sie sind schneller, haben höhere Stellkraft und erlauben eine kompaktere Bauweise. Durch die hohe Schaltgeschwindigkeit des Piezo-Aktors können die Abstände zwischen den einzelnen Einspritzvorgängen verringert und der Einspritzverlauf mit hoher Dosiergenauigkeit flexibel geformt werden.

Bei beiden Einspritzsystemen wird durch den Einsatz des Piezo-Aktors eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und damit der Schadstoffemission erzielt. Die Vorteile der Piezo-Direkteinspritzung sind so überzeugend, dass die am Projekt beteiligten Firmen die Piezo-Technologie demnächst auch bei Direkteinspritzsystemen für Benzin-motoren einsetzen wollen; erste Produkte sind für 2006 geplant.

Mobilität ist eine wesentliche Bedingung industrieller Gesellschaften weltweit. Sie bringt allerdings auch einige Probleme mit sich; der Verbrauch an fossilen Brennstoffen und Umweltbelastung gehören dazu. Mit der Piezo-Direkteinspritzung ist ein weiterer Schritt zu einer erheblichen Minderung dieser Belastungen gelungen, ohne die Ansprüche der Autofahrer hinsichtlich Sicherheit oder Komfort zu beeinträchtigen.

Die Nominierung dieses Projektes weist eine Besonderheit auf: Erstmals wurden Forscher und Entwickler aus zwei Unternehmen, die im Wettbewerb zueinander stehen, als Team nominiert. Die Nominierten haben jeweils in ihren Unternehmen zusammen mit ihren Mitarbeitern maßgeblich die Entwicklung der Piezo-Einspritztechnik bis hin zur Großserienreife vorangetrieben und damit einen weltweiten Technologievorsprung für deutsche Unternehmen erzielt.

Dr.-Ing. Gerd Heinz (Sprecher)
Dipl.-Ing. (FH) Dirk Döbler
Swen Tilgner
Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik (GFaI), Berlin

Mit den Augen hören: Die Akustische Kamera

Die Akustische Kamera ist ein System zur Schalllokalisierung und Schalldokumentation. Eine Digitalkamera bildet das schallerzeugende Objekt ab, gleichzeitig nimmt eine hochkanalige Anordnung von Mikrofonen, ein Array, die Schallwellen auf. Die Schallwellen, die zu dem Array gelangen, können aufgrund ihrer unterschiedlichen Laufzeit zu den Mikrofonen sehr genau lokalisiert werden. Eine speziell entwickelte Software errechnet eine Schalldruckkarte und verknüpft das akustische und optische Schallbild, indem das Foto oder der Film des zu analysierenden Gerätes mit der Schallkarte oder dem Schallfilm überlagert wird. Man sieht sofort, wo es laut ist. Ein Schallfilm oder Schallfoto entsteht innerhalb von Sekunden.

Akustische Fotos oder Filme geben dann die Schallintensität farbcodiert wieder: Laute Bereiche werden z.B. rot, leise blau eingefärbt. Die relevanten Quellen für hohe Schallpegel sind schnell und eindeutig erkennbar. Das war bisher - insbesondere bei bewegten Schallquellen, Maschinen oder großen Anlagen - nicht möglich. Eine Geräuschkulisse besteht oft aus der Überlagerung verschiedener Schallquellen; diese können aufgrund ihrer unterschiedlichen spektralen Zusammensetzung in Einzelquellen zerlegt werden. Modulare Arraygeometrien gestatten den Einsatz in unterschiedlichen  Wellenlängen- und Entfernungsbereichen.

Die Akustische Kamera wurde zusammen mit potenziellen Kunden entwickelt und in den verschiedenen Einsatzgebieten getestet. Die dabei gemachten Erfahrungen spiegeln sich in einer einfachen Handhabung und in der intuitiv erlernbaren Software wider. Parallel zur eigentlichen Schallaufnahme können weitere Parameter wie Drehzahl, Drehwinkel, Spannungen und Ströme aufgezeichnet werden. Dadurch wird eine zeitliche und räumliche Zuordnung der Schallquellen zum Betriebszustand des Messobjektes möglich.

Die Einsatzbereiche für die Akustische Kamera sind vielfältig: Einerseits können Lärmquellen gemessen, eindeutig identifiziert, verringert oder eliminiert werden. Diese Anwendung wird zunehmend wichtiger. Denn Lärm ist ein bisher stark unterschätztes Umweltgift: Das Herzinfarktrisiko z.B. steigt bei einer Dauerbelastung von 65 Dezibel erheblich. Durch einen einfachen Vorher-Nachher-Vergleich kann auch die Wirksamkeit von Lärmschutzmaßnahmen eindeutig belegt werden.

Andererseits müssen Geräusche nicht immer laut sein, um Unbehagen zu verursachen. „Sounddesign“ ist heute ein Qualitätsmerkmal hochwertiger Produkte, insbesondere in der Automobilindustrie. Vorgaben für einen spezifischen Sound können mit Einsatz der Akustischen Kamera definiert und überwacht werden. In Produktionsabläufen oder bei Maschinen machen sich auftretende Fehler häufig durch veränderte Klangabstrahlung bemerkbar; eine standardisierte Qualitätssicherung per Schallbild ist ein weiteres Einsatzgebiet für die Akustische Kamera.

Dr. rer. nat. Hubert Sauter (Sprecher)
Dipl.-Ing. (agr.) Klaus Schelberger
BASF Aktiengesellschaft, Ludwigshafen

Grün, gesund und ertragreich: F 500 – Pflanzengesundheit durch Chemie nach dem Vorbild der Natur

Ausgangspunkt für diese Innovation war das Strobilurin A, eine Substanz, mit der sich der Kiefernzapfenrübling, ein Waldpilz, seine Nahrungskonkurrenten, andere Pilze, auf Abstand hält. Dieser natürliche Pilzinhaltsstoff wurde untersucht und ist in seiner Struktur das Vorbild für ein chemisches Produkt, ein Fungizid.

Nachdem die Wirkungsweise der Strobilurine entschlüsselt war, konnten die Chemiker deren Substanz verändern und für den Einsatz in der Landwirtschaft nutzbar machen. Es entstand eine neue Stoffklasse der Strobilurine, die sich durch besondere Wirksamkeit gegen Schadpilze und hohe Umweltverträglichkeit auszeichnete.

Auf Basis einer spezifischen Untergruppe der Strobilurine, der Methoxycarbamate, entwickelte das Team der BASF die Struktur für F 500: Eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung im Zentrum des Moleküls wird durch eine Stickstoff-Sauerstoff-Einfachbindung ersetzt. Diese Modifikation führt zu erheblichen Verbesserungen in den physikalischen und biologischen Eigenschaften des Wirkstoffs. Die Behandlung mit F 500 bekämpft nicht nur eine Vielzahl von Pflanzenkrankheiten, sondern erhöht auch die Vitalität, erkennbar an deutlich sattgrünen Blättern. Der Wirkstoff vermindert zudem das Auftreten reaktiver Sauerstoffradikaler und hemmt die Ethylenproduktion. Damit kann sich die Pflanze gegen Stressfaktoren, die den Ertrag beeinträchtigen, wehren, beispielsweise gegen zu viel Sonne oder Wassermangel. Weiterhin wird die Nitratreduktase gefördert, was zu verbesserter Stickstoffassimilation führt.

Der Wirkstoff F 500 bekämpft nicht nur alle relevanten Pilzkrankheiten, er stärkt zudem die pflanzeneigenen Abwehrkräfte gegen unterschiedlichste Einflüsse und erhöht die Leistungsfähigkeit der Pflanzen. Dies ist ein neuer, innovativer Ansatz, die Qualität und die Quantität der landwirtschaftlichen Produktion zu sichern und zu steigern.

Dr. rer. nat. Peter Schardt (Sprecher)
Dr. rer. nat. Karin Söldner
Prof. Dr. Dr. rer. nat. Wolfgang Knüpfer
Siemens AG, Medical Solutions, Erlangen

Revolutionärer Höchstleistungs-Röntgenstrahler für die Computertomographie

Die nicht-invasive Untersuchung von Herzkranzgefäßen mit dem Computertomographen stellt enorme Anforderungen an die Röntgenstrahlenquelle. Um das schlagende Herz abzubilden, sind möglichst kurze Belichtungszeiten im Subsekundenbereich notwendig, damit das Bild nicht „verwackelt“ wirkt und feine Details erkennbar sind. Will man diese Belichtungszeit drastisch verkürzen, bedarf es einer Röntgenquelle mit extrem hohen Leistungen. Herkömmliche Röntgenröhren verwerten aber aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften nur 1 % der zugeführten Energie, um die erforderliche Leistung des Brennflecks zu generieren, der Rest muss als Verlustwärme abgeführt werden. Dieses Verfahren bedeutet auch eine hohe Beanspruchung aller Materialien und war in seiner Entwicklung an die Grenzen möglicher Optimierungen gestoßen.

Das Erlanger Team um Dr. Schardt bricht durch seine Innovation mit dieser bisher üblichen - rund 70 Jahre alten - konventionellen Röntgenröhren-Technologie und setzt auf ein völlig neues System.

Das wesentliche technische Unterscheidungsmerkmal besteht darin, dass statt des drehenden Anodentellers im Inneren der Röntgenröhre die gesamte Röhre schnell um die eigene Achse gedreht wird. Dies bewirkt, dass die entstehende Verlustwärme ca. hundertmal schneller abgeführt wird und die Röntgenröhre wesentlich kompakter, einfacher und leichter aufgebaut werden kann. Kürzeste Abkühlzeiten sind wichtig für optimierten Untersuchungsablauf und verbesserten Workflow.

Die neue Technologie basiert auf einem mechanischen Vakuum-Bauteil und einer intelligenten Elektronik. Die mikroprozessorgesteuerte elektromagnetische Elektronenstrahlablenkung ermöglicht flexible dynamische Brennflecke und optimiert die Bildauflösung. Die kompakte Bauweise wiederum verbessert die Zeitauflösung, denn die kleine und leichte Röntgenröhre widersteht den immens hohen Fliehkräften (30fache Erdbeschleunigung), die bei der Rotation von Röntgenstrahler und Detektor in 0,33 Sekunden pro Umdrehung um den Patienten im Computertomographen entstehen.

Der Technologiewechsel von der Strahlungskühlung zur Konvektionskühlung der Anode gestattet zudem eine deutlich höhere Dauernutzung der Geräte. Das sichert die Wirtschaftlichkeit und eröffnet neue Einsatzbereiche außerhalb der Medizin.

Die mit der neuen Technologie mögliche exakte Darstellung des schlagenden Herzens, von Plaquebildungen oder Aneurysmen trägt durch frühe und exakte Diagnose zur Bekämpfung des Herzinfarktes, der Todesursache Nr. 1 ist, bei. Die schnellere Bildaufnahme bei wesentlich höherer Röntgenleistung bringt lebensrettende Zeitvorteile in der Unfalldiagnostik. Auch in der Materialprüfung und Sicherheitstechnik wird mit dem Röntgenstrahler „Straton“ eine erhebliche Qualitätsverbesserung erzielt.

Alle vier nominierten Projekte des Deutschen Zukunftspreises 2005 stehen nicht nur für wissenschaftliche Leistung, sondern auch für unternehmerischen Mut und wirtschaftlichen Erfolg. So unterschiedlich sie bisher in ihrer Marktdurchdringung sind, schaffen sie in erheblichem Maß neue Arbeitsplätze - im direkten Umfeld und bei zahlreichen Zulieferern. Auch im internationalen Vergleich belegen sie die Qualität deutscher Technologieprodukte.

Weiteres Material und aktuelle Informationen zum Deutschen Zukunftspreis 2005 finden Sie auch unter
www.deutscher-zukuftspreis.de.

Informationen und Kontakt: 
Deutscher Zukunftspreis, Dr. Christiane A. Pudenz,
Telefon 089 / 21 09 61-27, Fax: 089 / 21 09 61-20
info@deutscher-zukunftspreis.de