Datenbrille mit vielfältigen Informationen beispielsweise im Konstruktionsbereich
Foto: © Fraunhofer IGD

Rumpfbeschichtung, Radar und Roboter

Fraunhofer zeigte auf der SMM in Hamburg Highlights der maritimen Forschung

Biomimetische Rumpfbeschichtung, Detektion von Schiffbrüchigen per Radar, innovative Roboter mit intelligenter Sensorführung für den Schiffsbau – das sind nur einige der vielfältigen Entwicklungen, die Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf dem Fraunhofer-Gemeinschaftsstand präsentierten.

Das digitale Schiff: 3D-Konstruktionsmodelle enthalten alle Informationen über Geometrie, Werkstoffe und Funktion.
Im Fokus der Fraunhofer-Forschung stehen nicht nur Effizienz und Umweltauswirkungen der Seeschifffahrt, sondern auch die integrierte Betrachtung von Digitalisierung, Automatisierung und Entwicklung neuer Fertigungstechnologien im Kontext von Industrie 4.0. Auf der SMM zeigten sieben Fraunhofer-Einrichtungen, die sich zur Gruppe Waterborne zusammengeschlossen haben, ihre maßgeschneiderten Lösungen für Reedereien, Werften, Häfen, Logistikdienstleister und die maritime Zulieferindustrie.

Das Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML aus Hamburg arbeitet an einer neuartigen Rumpfbeschichtung mit biomimetischen Eigenschaften. Der Schwimmfarn, der als Vorbild hierfür dient, und erste Proben aus der Vorlaufforschung werden in Wasserbecken ausgestellt. Außerdem stellt das CML aktuelle Entwicklungen aus seinen Arbeiten zur autonomen Schifffahrt vor.

Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD forscht in Rostock am Einsatz von Visual Computing in der maritimen Branche. In diesem Jahr stellt das IGD eine Datenbrille vor, mit der die vielfältigen Informationen beispielsweise im Konstruktionsbereich virtuell verfügbar gemacht werden. Besucher dürfen die dafür eingesetzte „HoloLens“ auf dem Stand testen.

Mehr zum Ausprobieren bietet das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT aus Oldenburg an: Weil viele gefährliche Situationen auf See bis hin zu Havarien und anderen Unglücksfällen in mangelhafter Klarheit in der Kommunikation begründet sind, hat das IDMT eine Trainingsplattform entwickelt. Die englischen „Standard Marine Communication Phrases“ der International Maritime Organization wurden von den Forscherinnen und Forschern in ein dialogorientiertes Trainingstool umgesetzt, das auch online nutzbar ist.

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM aus Bremen stellt an einem Schiffsmodell seine Entwicklungen für neue Oberflächen für Schiffsrümpfe vor. Zusätzlich informieren die Forscher über ihre Testumgebungen auf Helgoland und Sylt, die für die wissenschaftliche Erforschung von beispielsweise Korrosions- und Bewuchsschutz unter realen Umweltbedingungen von Nord- und Ostsee genutzt werden können.

Die Ortung von Schiffbrüchigen ist die Grundvoraussetzung für die Bergung von Personen im Wasser. Je höher die Wellen steigen, desto schwieriger wird jedoch der Sichtkontakt. Eine neuartige Lösung für die Detektion von Personen oder auch anderen Gegenständen im Wasser hat ein Forschungskonsortium unter Mitwirkung des Fraunhofer-Instituts für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR aus Wachtberg entwickelt. Das auf der SMM ausgestellte Radar empfängt frequenzmodulierte Signale, die ein neuartiger Transponder erzeugt, und spürt eine entsprechend ausgerüstete Person auch in einer Menschenmenge auf.

Neueste Entwicklungen für die Fertigung stellt die Fraunhofer-Einrichtung für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP aus Rostock vor. Gleich zwei Roboter zeigen den Stand der Technik in der maritimen Produktion durch den Einsatz von intelligenter Sensorführung und innovativer Bildverarbeitung. Die autonome Programmierung der Roboter stellt dabei einen neuen Schritt zur wirtschaftlichen Umsetzung dar.

Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF aus Darmstadt zeigt innovative Elemente zur Schwingungsreduktion im maritimen Umfeld. Insbesondere Schwingungen und Vibrationen in Antriebssträngen von Haupt- und Nebenaggregaten führen im maritimen Einsatz zu unerwünschten Nebeneffekten wie erhöhtem Verschleiß und Geräuschemissionen verbunden mit einer insgesamt reduzierten Minderung der Einsatzdauer. Eine vom LBF entwickelte Toolbox erarbeitet Optimierungen und Lösungsvorschläge durch den Einsatz analytischer und numerischer Methoden.

-Presseinformation Fraunhofer-

 

Pandemie-Prävention am Flughafen

Neue Antiinfektionsstrategien für den Flugverkehr

Isabel Steppert, Wissenschaftlerin am Fraunhofer IZI, bei der Probenmessung
Foto: © Fraunhofer IZI
Nicht nur Personen und Waren reisen im Flugzeug rund um den Globus, auch Infektionserreger sind unerwünschte Passagiere im Flieger. Innerhalb weniger Stunden legen sie weite Strecken zurück. Auf dem Luftweg können sich die Keime unkontrolliert verbreiten.

Ziel des Verbundprojekts HyFly ist es, die wissenschaftlichen Grundlagen zu erarbeiten, um Infektionsketten zu unterbrechen und gegebenenfalls Pandemien zu verhindern. Unter anderem sollen sich infizierte Personen mithilfe eines nicht-invasiven Verfahrens künftig über Bestandteile ihrer Atemluft ermitteln lassen. Flughäfen sind Drehkreuze für Erreger aus aller Welt. Über den Luftweg breiten sich Infektionskrankheiten mit großer Geschwindigkeit über Länder und Kontinente hinweg aus. Das Risiko weltweiter Epidemien nimmt laut Weltgesundheitsorganisation WHO zu. Neue Antiinfektionsstrategien sind gefragt. Hier setzt das Verbundprojekt HyFly an, das im Rahmen der Initiative InfectControl 2020 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 2,6 Mio Euro gefördert wird. Partner aus Industrie und Forschung erarbeiten Strategien, um Infektionsketten im Flugverkehr einzudämmen und präventiv effektive Gegenmaßnahmen zu etablieren. Ergebnis des Projekts sollen konkrete Handlungsempfehlungen für Flughafenbetreiber und Fluggesellschaften sein.

Nicht-invasive Diagnostik zum Nachweis von Infektionserregern

Einer der Ansätze im Projekt, Ausbreitungswege zu kontrollieren, ist es, bereits bei der Passagierkontrolle am Flughafen Infektionen schnell und zügig ohne den Einsatz molekularbiologischer Methoden nachzuweisen. Hierfür etablieren Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI ein nicht-in-vasives Verfahren, das auf der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) basiert. Die Ergebnisse des Projekts sollen in die konkreten Handlungsempfehlungen von Flughafenbetreibern und Flughäfen einfließen.

»Molekularbiologische Methoden scheiden hier aus, sie sind zu zeitaufwändig. Wir setzen stattdessen auf die IMS, ein nicht-invasives Verfahren, das beispielsweise auf Abstriche oder die Entnahme von Blut und Speichel verzichtet. Die Methode hat sich seit vielen Jahren an Flughäfen weltweit zum Nachweis von Drogen- und Sprengstoffresten bewährt«, sagt Dr. Dirk Kuhlmeier, Leiter der Arbeitsgruppe MicroDiagnostics am Fraunhofer IZI. Der Forscher und sein Team entwickeln ein System, das Bakterien in wenigen Minuten anhand von volatilen organischen Substanzen (VOC, kurz für volatile organic compounds) voneinander unterscheiden soll. Diese flüchtigen organischen Verbindungen sind Bestandteile der Atemluft. »IMS zeichnet sich durch die Möglichkeit zur schnellen, empfindlichen Detektion von flüchtigen organischen Verbindungen direkt in der Luft aus«, so Kuhlmeier.

Per Gaschromatographie werden die Bestandteile der Atemluft im ersten Schritt vorgetrennt und anschließend an das angekoppelte Ionenmobilitätsspektrometer weitergeleitet, wo geladene Teilchen hergestellt werden. »Neutrale Moleküle der VOCs werden durch hohe Energie ionisiert. Die geladenen Moleküle bewegen sich im homogenen elektrischen Feld sehr schnell zum Detektor. Anhand der Driftzeit, die ein Molekül bis zum Aufprall auf die Elektrode benötigt, lässt es sich charakterisieren, das Bakterium kann aufgrund einer spezifischen Zusammensetzung der VOCs identifiziert werden«, erläutert der Forscher das Verfahren.

Erste Labortests sind erfolgreich abgeschlossen, die neu entwickelte nicht-invasive Diagnostik hat großes Potenzial, um verschiedene Erreger voneinander zu diskriminieren. Derzeit optimieren Kuhlmeier und sein Team das Verfahren. Geplant ist, die Diagnostik im neuen Fraunhofer-Projektzentrum »Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin« zu perfektionieren. Das Projektzentrum in Erfurt wird am 19. Oktober dieses Jahres von Fraunhofer-Präsident Prof. Reimund Neugebauer gemeinsam mit dem Thüringer Minister für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Wolfgang Tiefensee offiziell eröffnet. Neben dem Fraunhofer IZI decken dort die Fraunhofer-Institute für Optik und Feinmechanik IOF und für Photonische Mikrosysteme IPMS mit ihren Kernkompetenzen die Disziplinen Biowissenschaften, Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik sowie Optik und Photonik ab.

Präklinische Untersuchungen sind für 2019 anberaumt. Dann will das Leipziger Forschertem in weiteren Tests den Einfluss der Nahrungsaufnahme auf die Atemluft untersuchen und prüfen, inwieweit diese die Diagnostik beeinflusst.

  -PM Forschung Kompakt-