Fast 50.000 Mitarbeiter beschäftigt Siemens in Forschung und Entwicklung. Im vergangenen Jahr sind die Erfindungsmeldungen des Hauses um 17 und die Patentanmeldungen um 8 Prozent angestiegen. In Deutschland belegt Siemens in der Patentstatistik den 1. Platz, beim Europäischen Patentamt den 2. und in den USA ist Siemens in den Top 10 – ein Beleg für die globale Innovationskraft des Unternehmens. An seine zwölf erfolgreichsten Forscher vergibt Siemens die Auszeichnung „Erfinder des Jahres 2006“. Die in diesem Jahr vom Forschungsvorstand Hermann Requardt ausgezeichneten Erfindungen umfassen u.a. multifunktionelle Funkantennen für Autos, ein Navigationssystem, das Chirurgen den Weg durch den Körper des Patienten weist und ein kundenfreundliches Grafik-Darstellungsverfahren für die Automatisierung.

Der Schwerpunkt der ausgezeichneten Erfinder liegt in diesem Jahr auf dem Standort Deutschland. Dabei verteilen sich die Auszeichnungen auf zahlreiche Unternehmensbereiche wie Automatisierung, Kommunikation oder Medizintechnik.

Während einige Erfinder wie der 34-jährige Sergio Parolari noch ganz am Anfang ihrer Forschung stehen, werden andere für ihr ideenreiches Lebenswerk ausgezeichnet. So etwa der 59-jährige Manfred Meinherz, der durch seine kontinuierliche Arbeit mehrere Generationen von gasisolierten Schaltanlagen begleitet und permanent verbessert hat.

Trotz aller Unterschiede ist eines allen Erfindern gemeinsam: Sie haben ihre Innovationen nicht im Alleingang, sondern im Team entwickelt. Die meisten Preisträger nennen deshalb auch ihre Kollegen und Vorgesetzten als größte Inspirationsquelle für ihre Arbeit. Beispielhaft dafür stehen Dr. Jörg Freudenberger und Dr. Peter Schardt, die gleichberechtigt am Thema „lasergesteuerte Röntgenröhren“ arbeiten und deshalb auch gemeinsam geehrt werden.

Die Auszeichnung „Erfinder des Jahres“ wird seit 1994 jährlich an zwölf ausgewählte Mitarbeiter vergeben, die die technische Kompetenz und den wirtschaftlichen Erfolg der Firma in besonderem Maß verbessert haben.

Die Gewinner sind:

Dr. Elena Costa - Geschickt verpackt – Leistungsfähige Kodierungs- und Dekodierungsverfahren, Siemens Networks, München

Manfred Meinherz - Kompakt isoliert – Weiterentwicklung von gasisolierten Schaltanlagen, Power Transmission and Distribution, Berlin

Sergio Parolari - Schnell und vielseitig – Verbesserung von GPRS-Systemen, Siemens Networks, Mailand, Italien

Frank Sauer - Landkarte des Körpers - Dreidimensionale Herzbilder zur Unterstützung von minimal-invasiven Herzeingriffen, Corporate Technology, Princeton, USA

Dr. Peter Schardt und Dr. Jörg Freudenberger - Alte Hülle, neuer Kern – Neue Möglichkeiten durch lasergesteuerte Röntgenröhren, Medical Solutions, Erlangen

Dr. Johannes Leopold Schenk - Abgase sparen hilft Rohstoffe sparen – Effizienzsteigerung bei der FINEX-Technologie, Industrial Solutions and Services, Linz, Österreich

Christian Schneider - Eine Antenne für alle Fälle – Verbesserte drahtlose Kommunikation im Auto, Siemens VDO Automotive, Regensburg

Karlheinz Schreyer - Sicherheit ohne Kompromisse – Brandmelder werden funktechnologietauglich, Siemens Building Technologies, München

Dr. Werner Stamm - Die Mischung macht’s – Neue Schutzschicht für Siemens Gasturbinen Power Generation, Mülheim

Frank Volkmann - Genial einfach – Grafikdarstellung in webbasierten Automatisierungssystemen Automation and Drives, Nürnberg

Karl Weidner - Flach und vielseitig – Planare Verbindungstechnologien zum Aufbau von elektronischen Modulen, Corporate Technology, München

Dr. Elena Costa - Geschickt verpackt – Leistungsfähige Kodierungs- und Dekodierungsverfahren, Siemens Networks, München

Mobilfunknetze und drahtlose Internetverbindungen übertragen immer größere Datenströme in immer höherer Geschwindigkeit. "Kunden erwarten die Leistungssteigerung der Netze. Gleichzeitig erwarten sie aber auch eine zuverlässige Datenübertragung", erklärte Dr. Elena Costa, Projektleiterin Beyond 3G Mobilfunksysteme bei Siemens Networks. Hierfür setzte sie auf das Thema Kodierung, insbesondere auf die Low-Density Parity-Check (LDPC) -Codes, die zu den besten bisher bekannten Kanalcodes gehören, und führte grundlegende Verbesserungen ein.

Das Prinzip der Kodierung ist zunächst sehr schlicht: Den Originaldaten werden vor dem Versand redundante Informationen hinzugefügt, mit deren Hilfe beim Decodieren Fehler erkannt und korrigiert werden können. Die Stärke von LDPC-Codes liegt in ihrer sehr hohen Übertragungsqualität und der relativ einfachen Dekodierung. Zur Erzeugung eines solchen Codes konnte man bisher auf zwei alternative Methoden zurückgreifen, die jeweils Vor-und Nachteile haben: die pseudo-random Methode und die algebraische Methode.

Bei der pseudo-random Methode lassen sich sehr leistungsstarke Codes erzeugen, allerdings ist ihre Implementierung kompliziert. Die algebraische Methode lässt sich leichter implementieren. Die auf diese Art erzeugten Codes liefern jedoch eine schlechtere Performance - sowohl bezüglich der Fehlerrate als auch der Übertragungsgeschwindigkeit.

Genau diese Problematik überwindet Dr. Elena Costa mit ihrer prämierten Erfindung. Sie hat eine Methode entwickelt, die zwei unterschiedliche Matrizen auf vorteilhafte Weise kombiniert. Der so erzeugte Code weist eine hohe Performance auf und ist gleichzeitig leicht implementierbar. "Die Überlegung hinter der Erfindung war: Was können wir gegenüber unseren Wettbewerbern verbessern?", so Dr. Costa.

Obwohl Dr. Costa erst seit sechs Jahren bei Siemens ist, hat die 35-jährige bereits zahlreiche Projekte geleitet. Die eindrucksvolle Zwischenbilanz besteht aus derzeit 70 Erfindungen in vielfältigen Themengebieten wie beispielsweise Antennen-Konzepten, Vielfachzugriffsverfahren oder - wie oben beschrieben - der Einsatz von Codierungen in der Mobilfunkkommunikation.

"Meine Arbeitsgruppe liefert mir immer neue Anregungen und Herausforderungen", sagte Dr. Costa. "Dort wurde auch sehr viel Wert darauf gelegt, dass die Kodierungsverfahren leistungsstark, aber in der Implementierung nicht zu aufwändig sind." Mit ihren Kollegen arbeitet Dr. Costa intensiv an der Weiterentwicklung der Mobilfunkstandards 3G LTE (Third Generation Long Term Evolution) und 4G (Fourth Generation). Bereits in dem neuen 3G-LTE-Demonstrator sollen die von Dr. Costa verbesserten LDPC-Codes für eine fehlerfreie und zuverlässige Übertragung sorgen.

Mit der Arbeit bei Siemens Networks hat sich für die gebürtige Italienerin ein Karrieretraum erfüllt. Sie studierte und promovierte an der Universität von Padua im Bereich Nachrichteningenieurswissenschaften und lernte während des Studiums vorsorglich Deutsch, mit dem Ziel, später bei Siemens zu arbeiten: "Nach der Promotion habe ich mich sofort bei Siemens beworben, da ich wusste, dass es dort eine herausragende Forschungsabteilung auf dem Gebiet der Kommunikation gibt. Die Möglichkeit, in einer solchen Forschungsabteilung zu arbeiten, hat mich sehr angezogen." Immer noch ist Dr. Costa begeistert von den interessanten und spannenden Projekten, an denen ihre Abteilung arbeitet: "Ich finde es sehr motivierend, in einem Team zu arbeiten, das immer über den neusten Stand der Nachrichtentechnik verfügt und ein solches Maß an Kreativität fordert."

Manfred Meinherz - Kompakt isoliert – Weiterentwicklung von gasisolierten Schaltanlagen, Power Transmission and Distribution, Berlin

Seit 40 Jahren arbeitet der heute 59-jährige Manfred Meinherz bei Siemens auf dem Feld der Hochspannungsschaltanlagen. Er spezialisierte sich auf das damals neue Gebiet der gasisolierten Schaltanlagen (GIS), die gegenüber konventionellen luftisolierten Anlagen Schwefelhexafluorid (SF6) zur Isolierung der elektrischen Leiter benutzen. Da das Schwefelgas eine höhere Durchschlagsfestigkeit als Luft besitzt und so unerwünschte Spannungsdurchschläge besser verhindern kann, nehmen GIS-Anlagen weniger Platz ein. Außerdem sind die so betriebenen Schaltanlagen weniger anfällig für Störungen.

Meinherz entwickelte im Laufe der Zeit eine Vielzahl an Technologien, die zumeist aufeinander aufbauen, und hat mit seiner kontinuierlichen Arbeit die Konzepte und Erscheinungsformen ganzer Generationen von gasisolierten Schaltanlagen maßgeblich geprägt. Durch ihn konnten die Anlagen immer leistungsfähiger, zuverlässiger und kompakter gebaut werden, was sicher zum Siegeszug dieser Technik beitrug. Die Auszeichnung "Erfinder des Jahres 2006" gilt deshalb weniger einer konkreten Erfindung, als vielmehr seinem Lebenswerk, das er ganz in den Dienst der GIS-Anlagen gestellt hat: "Ich sehe die Auszeichnung als Erfinder des Jahres 2006 auch als Würdigung der langjährigen erfinderischen Tätigkeit auf diesem Gebiet."

113 Erfindungsmeldungen hat er bisher eingereicht, die in 99 Patentfamilien umgesetzt wurden. "Damit ist für Siemens das gesamte Gebiet der gasisolierten Schaltanlagen patentrechtlich gut abgesichert", so Meinherz.

Ein Ende seines Ideenstroms ist nicht in Sicht. Früher, so erzählt Meinherz, wurden Schaltanlagen ausschließlich in Gebäuden untergebracht, um sie vor Korrosion und Witterungseinflüssen zu schützen. Es musste also immer zuerst ein Gebäude gebaut werden, in das anschließend die Anlage eingepasst wurde. Meinherz machte die gasisolierten Schaltanlagen outdoor-tauglich. Die hochintegrierten Schaltanlagen (HIS) vereinen die Vorteile konventioneller freiluft- mit denen gasisolierter Schaltanlagen und benötigen 70% weniger Stellfläche als eine vergleichbare luftisolierte Schaltanlage. "Diese für den Freilufteinsatz optimierten HIS-Anlagen -gibt es schon in zwei verschiedenen Spannungsebenen. Die nächste Herausforderung ist, den Einsatzbereich der HIS-Anlagen auf die Spannungsebene von 550 kV auszudehnen." Eine entsprechende Schalter-Variante soll 2007 auf den Markt kommen.

Das Fundament für seine produktive Erfinderkarriere eignete sich der waschechte Berliner an der heutigen Technischen Fachhochschule (TFH) an. Später sattelte er auf sein Maschinenbaustudium noch einen BWL-Abschluss drauf: "Ich habe ein zweites Studium absolviert, weil ich meine Arbeit nicht immer nur einseitig aus technischer Sicht betrachten wollte. Mich interessierten immer auch die wirtschaftlichen Zusammenhänge." Das Geheimnis seiner Kreativität, sagte Meinherz, liege in seiner alltäglichen Arbeit: "Wenn man mit der Konstruktion zu tun und dies auch gelernt hat, dann kommt man bei der Gestaltung einfach auf neue Ideen, wie man die Technik und die Wirtschaftlichkeit gleichermassen verbessern kann."

Sergio Parolari - Schnell und vielseitig – Verbesserung von GPRS-Systemen, Siemens Networks, Mailand, Italien

Der jüngste "Erfinder des Jahres 2006" ist 34 Jahre alt und kommt aus Italien. Sergio Parolari ist ein Schnellstarter: Er studierte in Mailand an der renommierten Polytechnik Universität und machte schon dort seine erste Erfindung - eine neue intelligente Antennenart für Mobilfunknetze.

Heute kann Parolari bereits auf 15 Erfindungen verweisen: "Ich mochte es schon immer, Probleme zu lösen und neue Wege zu finden", sagte er. Nach seinem Abschluss arbeitete er ein Jahr lang in der universitären Forschung, entschied sich dann aber für eine Laufbahn in der Wirtschaft. Heute arbeitet er als Systemdesigner an der Weiterentwicklung von Mobilfunkstandards. Seine prämierten Erfindungen erhöhen die Bandbreite in GPRS-Systemen, machen sie multitaskingfähig und reduzieren Verzögerungen bei der Datenübertragung.

GPRS ist eine Erweiterung des GSM-Mobilfunk-Standards. Die zu sendenden Daten werden bei dieser Methode in einzelne Pakete umgewandelt, als solche übertragen und beim Empfänger wieder zusammengesetzt. Diese Technologie wird derzeit vor allem als Datenübertragungsdienst für die Nutzung von WAP-Seiten sowie für den Multimedia Messaging Service (MMS) verwendet.

"Mit GPRS-Systemen ließen sich Multimedia-Dienstleistungen in Echtzeit nicht effizient unterstützen. So war es nicht möglich Multimedia Broadcast Multicast Services (MBMS) wie Mobile-TV oder MMS zu nutzen und gleichzeitig eine SMS zu empfangen oder ein Gespräch anzunehmen", so Parolari. Um dieses nun Terminals, Handhelds oder Laptops zu ermöglichen, die über GSM mit dem Mobilfunknetz verbunden sind, suchte er nach einer technischen Lösung, mit der GPRS-Systeme Echtzeitanwendungen unterstützen und mehrere paketorientierte Datenservices gleichzeitig empfangen können, ohne dass es zu Störungen kommt. Hierfür hat Sergio Parolari das Übertragungsprotokoll für Datenpakete modifiziert und den Übertragungsmechanismus so verbessert, dass im Rückmeldekanal nur eine ganz geringe Bandbreite benötigt wird. "Mit dieser Methode wird der Datendurchlauf optimiert und die Übertragungszeit verringert", so Parolari. "Das ist besonders bei verzögerungsempfindlichen GSM/EDGE-Anwendungen, wie etwa Videofilmen oder Audiostreams wichtig."

Neben seiner Forschungstätigkeit ist Sergio Parolari auch aktiv in der Standardisierung. Die Konferenzen und die multilaterale Zusammenarbeit mit Kollegen aus Deutschland, Amerika, dem Vereinigten Königreich und Polen sind für Parolari immer wieder eine wichtige Inspirationsquelle: "Mein Preis ist kein rein persönlicher Erfolg, sondern beruht vor allem auf der guten Zusammenarbeit mit meinen Kollegen", betonte er.

Frank Sauer - Landkarte des Körpers - Dreidimensionale Herzbilder zur Unterstützung von minimal-invasiven Herzeingriffen, Corporate Technology, Princeton, USA

Noch Anfang der 90er Jahre gelangte man häufig nur über große Schnitte an den eigentlichen Operationsort. Mit neuen Techniken für minimal-invasive Eingriffe lässt sich die Öffnung des gesunden Gewebes auf ein Minimum reduzieren. "Diese Technologie ist sehr beliebt, weil der Patient schneller wieder belastbar und der Krankenhausaufenthalt entsprechend kürzer ist", so Frank Sauer, Abteilungsleiter Imaging and Visualization im Siemens Forschungslabor in Princeton, USA. "Minimal- invasiv heißt eben maximal schonend."

Acht von zehn Operationen lassen sich heute bereits minimal-invasiv durchführen. Diese Methode stellt jedoch besondere Herausforderungen an die Ärzte. Sie müssen sich im Körper des Patienten zurechtfinden, ohne ein freies direktes Blickfeld zu haben. Eine wesentliche Grundlage für den Erfolg von minimal-invasiven Methoden sind daher bildgebende Verfahren, die dem Arzt einen Blick in das Innere des Körpers erlauben. "Unser Ziel war es, dem Arzt ein dreidimensionales Überblicksbild der Anatomie anzubieten und dieses in den operativen Vorgang einzubringen." Hierfür entwickelten Sauer und sein Team spezielle bildgebende Verfahren, die dem Arzt in einer bisher nicht gekannten Präzision zeigen, wo er sich mit den Instrumenten im verschlossenen Körper befindet.

Zunächst wird vor der Operation mit Hilfe von medizinischen Bildern - vorzugsweise aus dem Kernspin- oder aus dem Computertomographen - eine dreidimensionale anatomische Landkarte des Patienten angefertigt. Im nächsten Schritt wird während der Operation das medizinische Instrument auf dieser Landkarte sichtbar gemacht, so dass immer eine genaue Lokalisierung möglich ist. Die Navigationsarbeit leisten dabei kleine Positionssensoren, die in eine Katheterspitze integriert werden und somit die Lage der Operationsinstrumente im Raum messen und anzeigen können.

"Die Navigation der Instrumente bei minimal-invasiven Eingriffen wird durch diese Methode einfacher. Die Eingriffe können schneller und somit sicherer durchgeführt werden", erklärte Frank Sauer. Operationen, die früher einen ganzen Tag in Anspruch nahmen, können dank der fortschrittlichen Bildunterstützung in wenigen Stunden durchgeführt werden. Hinzu kommt, dass bisher eine mehrjährige fachliche Ausbildung in ausgewählten Zentren notwendig war, um diesen Eingriff kompetent durchführen zu können. "Mit Hilfe der neuen Methode können die Ärzte die Technik nun schneller erlernen, was zur Folge hat, dass sie vermehrt Anwendung findet.

"Die neue bildgebende Methode für minimal-invasive Chirurgie entwickelten Sauer und sein Team in Zusammenarbeit mit dem Geschäftsgebiet Angiographie-, Fluroskopie- und Röntgensysteme von Siemens Medical Solutions und dem Partner Biosense Webster. Die Möglichkeiten dieser Technologie sind dabei noch lange nicht ausgeschöpft. "Wir wollen die Positionsanzeige der Geräte mit Bildern verknüpfen, die während des medizinischen Eingriffs entstehen. Dadurch kann man Gefahrensituationen sofort erkennen und rechtzeitig eingreifen", beschrieb Frank Sauer die Zukunft.

Dr. Peter Schardt und Dr. Jörg Freudenberger - Alte Hülle, neuer Kern – Neue Möglichkeiten durch lasergesteuerte Röntgenröhren, Medical Solutions, Erlangen

Wer die Dinge gründlich verändern will, der muss von innen anfangen - nach dieser Devise haben Dr. Peter Schardt und Dr. Jörg Freudenberger der altbekannten Röntgentechnik völlig neue Perspektiven eröffnet.

Das Herz herkömmlicher Röntgengeräte ist ein Faden aus Wolframdraht, der bei Temperaturen um 2500°C sehr hell glüht. Durch die hohen Temperaturen sendet die Wolframwendel Elektronen aus, die im Vakuum durch Hochspannung beschleunigt werden und beim Auftreffen auf die Gegenelektrode Röntgenstrahlung erzeugen.

In modernen Diagnoseverfahren, etwa wenn die Röntgendosis individuell auf einen Patienten angepasst werden muss, ist oft eine schnelle Modulation des Elektronenstroms notwendig. Für viele dieser neuen Anwendungen ist das Material der bisher genutzten Methode zu träge. Die prämierte Lösung zu diesen Anforderungen von Dr. Peter Schardt und Dr. Jörg Freudenberger setzt auf Lasertechnik. Ein Laserstrahl bestrahlt eine Kathode, die die für die Röntgenstrahlung benötigten Elektronen freisetzt. Dabei bestimmt der Laserfleck auf der Kathode den Ort, die Größe und die zeitliche Dynamik der Emission. Das Aufheizen durch den Laser geht sehr viel schneller und flexibler, als es beim Wolframdraht möglich wäre.

Dank der Lasertechnik kann die Röntgenstrahlung in medizinischen Anwendungen zukünftig präziser und vielseitiger eingesetzt werden. "Vor allem bei Anwendungen wie der Angiografie, wo in schneller Abfolge mehrere Röntgenaufnahmen hintereinander gemacht werden, kann die Diagnose wesentlich schonender mit einer niedrigeren Strahlenbelastung durchgeführt werden", erklärte Dr. Freudenberger.

Vor allem aber lässt sich die lasergesteuerte Röntgenröhre bei einem neuen Verfahren der Computertomografie vorteilhaft einsetzen: Um verschiedene Gewebearten auf Bildern besser unterscheidbar zu machen, führte Siemens die Bildaufnahme mit zwei verschiedenen Röntgenenergien ein. Das Ergebnis sind "farbige" Röntgenbilder, mit deren Hilfe krankes Gewebe - etwa von Krebsgeschwüren - präziser und früher identifiziert werden kann. "Im derzeit auf dem Markt befindlichen Gerät sind dazu noch zwei Röntgenstrahler und zwei Detektoren nötig. Die lasergesteuerte Röntgenröhre kommt mit nur einem Strahler aus, da man mit ihr sehr schnell zwischen zwei unterschiedlich hohen Röntgenenergien umschalten kann", sagte Dr. Schardt. Durch den Einsatz von Lasern wird sich in Zukunft die Rotation der Röhre um den Patienten vermeiden lassen. Ein schmaler Detektorring könnte die wuchtige Mechanik ersetzen und die heute sehr großen und aufwändigen CT-Geräte ließen sich kompakter gestalten.

Der 41-jährige Dr. Schardt und der 36-jährige Dr. Freudenberger arbeiten gemeinsam an den Neuentwicklungen und erhalten den Erfinderpreis deshalb als Team. Die Zusammenarbeit der beiden funktioniert wohl auch deshalb so preisverdächtig gut, weil sich ihre Ausbildungswege perfekt ergänzen. Beide studierten und promovierten im Fach Physik an der Technischen Universität in Darmstadt. Dr. Schardt spezialisierte sich auf Beschleunigertechnologie, das Fachgebiet von Dr. Freudenberger ist die Röntgenstrahlung. Bei Siemens können sie nun ihrer gemeinsamen Leidenschaft nachgehen: Dinge erfinden und sie in konkrete Produkte umsetzen. Dr. Schardt, der heute die Innovationsabteilung des Röntgenröhrentechnologie bei Siemens Medical Solutions leitet, sagte: "Ich hatte immer den Drang, technische Ideen mit eigenen Händen Wirklichkeit werden zu lassen, um deren Funktionsfähigkeit zu beweisen." Dr. Freudenberger sieht das ähnlich: "Eine geschriebene Erfindungsmeldung ist erst mal totes Papier. Diese dann mit Leben zu füllen, das macht Innovation für mich aus."

Dr. Johannes Leopold Schenk - Abgase sparen hilft Rohstoffe sparen – Effizienzsteigerung bei der FINEX-Technologie, Industrial Solutions and Services, Linz, Österreich

Vor gut 250 Jahren wurde in der Luisenhütte zum ersten Mal Roheisen im Hochofen hergestellt - ein Verfahren, das seitdem aus der Stahlerzeugung nicht mehr wegzudenken ist. Mit der FINEX-Technologie hat Siemens nun ein Verfahren entwickelt, mit dem Roheisen wesentlich umweltschonender und kostensparender produziert werden kann als im Hochofen. Der wesentliche Vorteil der FINEX-Technologie ist, dass sie kostengünstige Rohstoffen wie nichtkokbare Kohle und Feinerz verwendet. Außerdem ist der Produktionsprozess schlanker: Die beim Hochofen nötige Verfahrensschritte wie die Koksherstellung, das Feinerz-Sintern und das Pelletieren sind hier überflüssig.

1989 meldete Siemens VAI das erste Verfahrenspatent für diese Technologie an; 1992 begann die Entwicklung mit dem koreanischen Partner POSCO, dem weltweit viertgrößten Stahlerzeuger. Nach dem erfolgreichen Abschluss der Verfahrensentwicklung kam dann 2004 der Auftrag zur Umsetzung bei POSCO im Werk Pohang, Korea. Bis heute wurden im Zuge der FINEX-Entwicklung 24 Patentfamilien angemeldet.

Dr. Johannes L. Schenk war mit 32 Erfindungen wesentlich an dieser Entwicklung beteiligt und arbeitet auch heute noch mit seinen Kollegen an der Verbesserung der Grundtechnologie. "Innovationen sind harte Arbeit und die Idee ist nur der erste Schritt eines langen Weges", sagte er.

Die Entwicklung, für die Dr. Schenk die Auszeichnung "Erfinder des Jahres 2006" erhält, hilft, den Eisen-Produktionsprozess noch effizienter zu gestalten. Der Erfinder hat herausgefunden, wie sich das bei der Eisenherstellung entstehende "Top-Gas" weiterverwenden lässt. Dieses Gas ist ein Kuppelprodukt, für das bisher immer eine externe Nutzung wie Heizgas zur Stromerzeugung, vorhanden sein muss, um das Verfahren wirtschaftlich betreiben zu können. Bei dem neuen Verfahren wird das Gas dagegen zu einem hohen Anteil wiederaufbereitet und in den Prozess zurückgeführt. Das Verfahren ist zwar aufwändig, sagt der Erfinder, aber es lohnt sich: "Durch die Technologie entsteht eine richtige Spar-Kettenreaktion: Wenn man weniger Kohle verwenden muss, sinkt auch der Sauerstoffverbrauch. Damit verbunden ist wiederum ein geringerer Wasserverbrauch sowie deutlich reduzierte Emissionswerte und Energieausgaben." Die Hersteller profitieren von diesem Gas-Recycling also gleich mehrfach.

Ein willkommener Nebeneffekt von Dr. Schenks energiesparenden Erfindung ist die bessere Produktqualität: Durch die Rückführung des Top-Gases lassen sich die sehr hohen Temperaturen im so genannten Herd des Einschmelzvergasers besser kontrollieren. Qualitätsfaktoren wie Siliziumgehalt oder Kohlenstoffgehalt des Roheisens können dadurch besser gesteuert werden können.

Mit der Umsetzung dieser Erfindung kann die Wirtschaftlichkeit von FINEX-Anlagen noch weiter gesteigert werden. Die Produktionskosten lassen sich gegenüber dem herkömmlichen FINEX-Verfahren zusätzlich um bis zu 10 Prozent senken. Deshalb soll die Entwicklung auch so bald wie möglich zusammen mit dem Entwicklungspartner POSCO in einer Demonstrationsanlage im großtechnischen Maßstab verifiziert und optimiert werden.

Dr. Schenk, der in Graz Verfahrenstechnik studiert hat, ist froh, dass er zu dem zukunftsträchtigen FINEX-Projekt gestoßen ist: "Rückblickend auf meine Erfindungen kann man sagen, dass es eine relativ gute Ausbeute gibt. Viele meiner Ideen wurden auch in Produkte umgesetzt." Ein Ansporn für ihn, auch zukünftig an der Weiterentwicklung der FINEX-Technologie zu arbeiten. Dr. Schenk will mit neuen Erfindungen ihre Wettbewerbsfähigkeit weiter steigern: "Der Hochofen brauchte etwa 200 Jahre, um die derzeiti-ge Technologiereife zu erreichen. Unsere junge Technologie versucht gerade, die ersten Schritte zu machen."

Christian Schneider - Eine Antenne für alle Fälle – Verbesserte drahtlose Kommunikation im Auto, Siemens VDO Automotive, Regensburg

"Wer den Hafen nicht kennt, für den ist kein Wind ein günstiger", lautet das Motto von Christian Schneider. Dieser maritime Sinnspruch überrascht zunächst bei einem Erfinder, der sich vor allem mit Autoelektronik befasst. Schneider will damit aber vor allem ausdrücken, mit welcher Präzision man sich in Forschungsfelder einarbeiten muss und mit welcher Ausdauer Ziele verfolgt werden müssen, wenn man zu innovativen Verbesserungen kommen will.

Die Arbeiten, für die er mit dem Erfinderpreis 2006 ausgezeichnet wird, befassen sich unter anderem mit den Fahrzeugantennen, über die alle drahtlosen Anwendungen des Wagens laufen. Sie sorgen dafür, dass fahrzeugexterne wie auch -interne Dienste mit den notwendigen Daten versorgt werden und ständig verfügbar bleiben. Von ihnen hängen beispielsweise die Qualität des Mobilfunksempfangs und fahrzeuginterne Bluetooth- und WLAN-Verbindungen ab. Bisher sind für dieses breite Aufgabenspektrum mehrere Antennen nötig, die per Kabel mit dem jeweiligen Empfangsgerät verbunden werden müssen. Die Folge sind ein erhöhter Installationsaufwand und eine potentielle Beeinflussung der Einzelantennen.

Christian Schneider und seinem Team gelang hier eine elegante Lösung: Sie entwarfen ein Antennenmodul, das die verschiedenen Dienste vereint und auf die verschiedenen Anforderungen flexibel reagieren kann: "Das Antennensystem erkennt eigenständig, ob die einzuleitende Kommunikation im Außen- oder Innenraum des Fahrzeugs aufgebaut werden muss. Durch die maßgeschneiderten Funkverbindungen steigt die Qualität der Übertragung und neue Funktionen werden möglich." Außerdem hilft die neue Antenne Kosten sparen: "Unser Modul verringert die Kosten für Herstellung und Einbau der Funksysteme maßgeblich", so der Erfinder.

Dem Thema Entwicklung in der Automobiltechnik ist Christian Schneider seine ganze Laufbahn über treu geblieben und hat auf diesem Gebiet trotz vieler zusätzlicher Aufga-ben immer neue Erfindungen vorgelegt - darunter auch Grundlagenpatente im Bereich der Wegfahrsperren. Eine von vielen Erfindungen in diesem Feld ist die Entwicklung einer neuen Generation von schlüssellosen Zugangskontrollsystemen, die Schneider als Projektleiter begleitete. Zum Öffnen und Starten des Autos reicht es, wenn der Be-sitzer einen speziellen Identifikationsträger mit sich führt. "Bereits 1990 haben wir be-gonnen, eine Patentfamilie für Zugangskontrollsysteme und Wegfahrsperren aufzubau-en, welche es Siemens VDO heute erlaubt, Weltmarktführer auf diesem Gebiet zu sein", sagte Schneider.

Im Alleingang wäre eine so kontinuierliche Forschung und Umsetzung nicht möglich. Der 42-jährige Wissenschaftler legt Wert darauf, dass über seine Ehrung nicht die Ar-beit der gesamten Mannschaft vergessen wird. "Um Patente produktfähig machen zu können, braucht man ein schlagkräftiges Team." Deshalb weise ihn auch keines der Patente als Einzelerfinder aus: "Meine Teamkollegen haben mindestens genauso viel beigetragen." Bei der prämierten Erfindung des Antennenmoduls arbeitete Schneider besonders eng mit seinem Gruppenleiter Dr. Chakam zusammen, den er von der Uni Karlsruhe holte, um gemeinsam an neuen Technologiekonzepten zu arbeiten.

Karlheinz Schreyer - Sicherheit ohne Kompromisse – Brandmelder werden funktechnologietauglich, Siemens Building Technologies, München

Karlheinz Schreyer arbeitet in einem sensiblen Bereich - der Gefahrenmeldetechnik. Dieses Gebiet umfasst vor allem Brand- und Einbruchsmelder, also Geräte, von deren Zuverlässigkeit manchmal Leben abhängen. Umso beherzter verfolgt der 59-jährige Erfinder das Motto: "Wenn jemand sagt, das geht nicht, machen wir's."

Schreyer und seine Kollegen erkannten schon früh, dass die Zukunft von Gefahrenmeldesystemen in der drahtlosen Vernetzung der einzelnen Alarmgeräte liegt. Allerdings waren die Vorbehalte gegen diese Neuerung am Anfang groß, erinnert sich Schreyer: "Die Funktechnologie in Brandmeldeanlagen war lange Zeit als zu unsicher verpönt. Wir haben mit unseren Produkten jedoch eine Zuverlässigkeit erreicht, die in manchen Situationen sogar über die der herkömmlichen, drahtgebundenen Systeme hinausgeht."

Seit acht Jahren arbeitet der Erfinder schon am Thema Funkübertragung. Als Projektleiter bei Siemens Building Technologies entwickelt er markt- und projektbezogene Lösungen im Bereich der Brandschutzsysteme. Dabei gelang es Schreyer immer wieder erfolgreich, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit zu verbinden: "Ich wollte in der Funktechnik Lösungen finden, die zwei fast diametral gegensätzliche Aufgabenstellungen zusammenführen. Einerseits muss die ständige und unverzügliche Einsatzbereitschaft der Anlagen gewährleistet, andererseits die Energieaufnahme aus der Batterie möglichst gering sein."

Dank Schreyers Innovationen kann ein Funkbrandmelder von Siemens - der SIGMASYS / TeleRex-Reihe - sechs Jahre lang mit nur einem Batteriesatz versorgt werden. Die Versorgung umfasst dabei sowohl den eigentlichen Detektor zur Raucherkennung als auch die nachgeschaltete Funkübertragung. Aufgrund der langen Batterielebensdauer, die die Resultate des Wettbewerbs bei Weitem übertrifft, werden die Umwelt und der Geldbeutel des Anwenders gleichermaßen geschont. Die erfreuliche Folge dieser Entwicklung ist eine größere Sicherheit für alle, sagte Schreyer: "Durch die niedrigeren Kosten werden immer mehr Firmen und Privatleute in den Brandschutz investieren. Die Erfindung führt also zu einem gesteigerten Sicherheitsniveau in der ganzen Gesellschaft."

Schreyers aktuelle Erfindung befasst sich mit der Umsetzung dieser Funktechnologie für Gefahrenmelder in einen größeren Maßstab. Heute muss im Durchschnitt noch zu jeder Funkzelle, die vielleicht aus sieben bis zehn Meldern besteht, ein kombiniertes Strom-/Datenkabel gezogen werden, um den Master der Funkzelle datentechnisch anzubinden und mit Energie zu versorgen. Schreyers neueste Erfindungen ermöglichen den Aufbau eines kabellosen Netzwerkes von mehr als 100 Funkbrandmeldern, ohne dabei den Batterieverbrauch der einzelnen Melder zu erhöhen.

Sein fundiertes Wissen erwarb Schreyer in gleich zwei Studiengängen: Am Oskar-von-Miller-Polytechnikum in München studierte er mit dem Schwerpunkt Nachrichtentechnik und an der Fachhochschule München stellte er mit einem Abschluss als Wirtschaftsingenieur seine Kenntnisse auf eine breitere Basis. Nach seiner Ausbildung entschied der Erfinder sich für Siemens, "weil ich den Eindruck hatte, in der angebotenen Tätigkeit mein breites Wissen am besten einsetzen zu können."
Auf die Frage, wie er zum Erfinden kam, betonte er: "Kreativität ist Veranlagung. Aber ich hatte auch das Glück, von Anfang an Vorgesetzte und Kollegen zu finden, die mich inspirierten und förderten. Ohne dieses innovative Umfeld wären meine Erfindungen nicht denkbar."

Dr. Werner Stamm - Die Mischung macht’s – Neue Schutzschicht für Siemens Gasturbinen Power Generation, Mülheim

Der Einsatz in einer Gasturbine ist für Materialien ein Härtetest: Dort herrschen bei Gastemperaturen um 1300 °C extreme Betriebszustände, was dazu führt, dass die heißgasführenden Teile zahlreichen mechanischen und korrosiven Angriffen ausgesetzt sind. Materialien, die in Gasturbinen zur Anwendung kommen, müssen deshalb besonders strapazierfähig sein. Je mehr sie aushalten, desto effektiver kann das Kraftwerk arbeiten.

Der Erfinder Dr. Werner Stamm arbeitet daran, die Widerstandsfähigkeit der Maschinenteile in Gasturbinen durch neuartige Beschichtungen zu steigern. Weil die heute eingesetzten Grundwerkstoffmaterialien "nur" Temperaturen um 950°C aushalten, werden die Schaufeln von innen mit einem Luftstrom gekühlt und oft noch zusätzlich mit einer Wärmedämmschicht überzogen. Diese ermöglicht eine Absenkung der Oberflächentemperatur auf ein für den Grundwerkstoff verträgliches Temperaturniveau. Teilweise oxidieren die Schaufeln der Kraftwerksturbinen unter den Heißgasen so stark, dass sie noch nicht über die von Kunden gewünschte Lebensdauer von 25.000 Stunden hinaus einsetzbar sind.

Dr. Stamm verbesserte den Materialschutz deutlich und trägt zur Steigerung der Lebensdauer der Gasturbinenschaufel bei: "Die Erfindung erlaubt es, die Turbinen mit längeren Laufzeiten und höheren mechanischen Belastungen zu betreiben. Durch die längere Lebensdauer der heißgasführenden Teile kann die Turbine wirtschaftlicher betrieben werden", sagte der Erfinder.

Ihm gelang es, eine Schutzschicht mit Rhenium-Zusatz zu entwickeln, die sowohl als reine Oxidationsschutzschicht als auch als Haftvermittlerschicht zwischen Grundwerkstoff und Wärmedämmschicht eingesetzt werden kann. Die neu entwickelte Schicht weist gegenüber den bisher eingesetzten Schichten deutliche Vorteile auf. Rhenium, ein relativ spät entdecktes chemisches Element, bringt für diese Anwendung günstige Eigenschaften mit: Sein Schmelzpunkt liegt sehr hoch, und das Metall hat eine ungewöhnlich hohe Dichte. Wird Rhenium in Legierungen oder Oberflächenbeschichtungen eingesetzt, erhöht es durch diese Charakteristika die Hitzebeständigkeit. Durch die optimierte Zusammensetzung der Schicht wird gleichzeitig der Oxidationswiderstand verbessert und der Risswiderstand erhöht. Die Beschichtung - im Wesentlichen bestehend aus Nickel, Kobalt, Chrom, Aluminium mit sorgsam dosierten Zusätzen von Rhenium und Yttrium - bildet bei hohen Temperaturen auf der Schichtoberfläche ein langsam wachsendes Aluminiumoxid, das die Bauteile vor reiner Oxidation schützt und im Falle von Wärmedämmschichten ein frühzeitiges Versagen des Schichtverbundes verhindert.

Weil die Vorteile offensichtlich sind, soll die Rhenium-Beschichtung in Zukunft bei allen Siemens-Gasturbinen verwendet werden.

Das nächste Projekt des 53-jährigen ist die exaktere Prognose der Lebensdauer von Wärmedämmschichten: "Ich will noch zuverlässiger berechnen können, wie lange eine Keramikbeschichtung unter bestimmten Betriebsbelastungen hält. Denn wenn man die Ursachen des möglichen Versagens genau kennt und diese exakt beschreiben kann, lassen sich die Fehler durch Optimierung der Schichten noch besser vermeiden."

Seit 15 Jahren arbeitet Dr. Werner Stamm bei Siemens und hat in dieser Zeit 52 Erfindungen eingereicht. Was er an seiner Arbeit besonders schätzt ist, dass er den gesamten Produktionszyklus seiner Produkte auf einen Blick überschauen kann: Vom Grundwerkstoff, über die Schichten bis hin zum Endprodukt, den Schaufeln der Gasturbinen. Die Einstellung des technischen Mitarbeiters zur Arbeit beschreibt ein kleiner Satz mit großer Bedeutung: "Ich arbeite, weil es mir unglaublichen Spaß macht!"

Frank Volkmann - Genial einfach – Grafikdarstellung in webbasierten Automatisierungssystemen Automation and Drives, Nürnberg

Frank Volkmann arbeitet in einem der zukunftsträchtigsten Bereiche der Automatisierungswelt: dem Einsatz von Netzwerk- und Webtechnologien. Zur Anzeige von Steuerungsdaten werden heute in der Regel Internetbrowser eingesetzt. Doch während die Darstellung automatisierter Prozesse dynamische Grafiken erfordert, um beispielsweise blinkende Warnlämpchen einzublenden oder Betriebsdaten aktuell zu verfolgen, zeigen Browser derzeit nur Texte, Zahlen und statische Grafiken an.

Bisher installierte man daher auf dem Browser ein zusätzliches Plug-in, mit dem Bilder dynamisch dargestellt werden können. Aus Sicherheitsgründen wollen die meisten Anlagenbetreiber eine solche Installation jedoch möglichst vermeiden, erklärte Volkmann. "Außerdem muss man bei dieser Lösung die notwendige Software auf jedes Anzeigegerät, also zum Beispiel einen Laptop, eigens installieren und danach wieder deinstallieren."

"Wir brauchten eine Lösung, die den Kundenwunsch nach erhöhter Sicherheit bei gleichzeitiger Minimierung des Administrationsaufwands berücksichtigt", sagte er. Um trotz der Beschränkung auf statische Bilder eine dynamische Darstellung erzeugen zu können, generiert der Webserver in seinem Verfahren kontinuierlich Grafiken und sendet sie an den Client. Der Client bindet die Bilder dann in eine bereits zuvor erhaltene Webseite ein, so dass bei einer Änderung lediglich das Grafikobjekt aktualisiert und nicht die komplette Webseite neu gesendet werden muss. Durch diese Lösung wird der Datenverkehr zwischen Server und Client auf ein Minimum reduziert."

Das Verfahren funktioniert, soweit es die Infrastruktur zulässt, mit jedem Endgerät, zu jeder Zeit und von jedem Ort, was beim Thema Support eine sehr wichtige Rolle spielt", so Volkmann. Es reicht vollkommen aus, ein Notebook, PDA oder Handy mit dem Server zu verbinden, und sofort hat man Zugriff auf die grafisch aufbereiteten Daten.

Für diese Innovation und seine erfolgreiche Bilanz von 44 Erfindungen erhält Frank Volkmann die Auszeichnung "Erfinder des Jahres 2006". Im Kreis seiner ebenfalls ausgezeichneten Kollegen stellt er durch seine Ausbildung eine Ausnahme dar. Mit 27 Jahren entschied er sich für eine Siemens-Stammhauslehre. Die Ausbildung zum staatlich geprüften Industrietechnologen für die Automatisierungstechnik war eine gute Wahl, sagte er, rückblickend: "Die Ausbildung ist wirklich klasse!" Volkmann schloss nach zwei Jahren als Jahrgangsbester ab.

Karl Weidner - Flach und vielseitig – Planare Verbindungstechnologien zum Aufbau von elektronischen Modulen, Corporate Technology, München

Ein großer Erfahrungsschatz, gepaart mit Begeisterung und Kreativität und der Unterstützung durch ein hervorragendes Expertenteam - auf all diese Faktoren führt Karl Weidner seinen Erfolg als Erfinder zurück. Er beschäftigt sich seit 1980 mit innovativen Aufbau- und Verbindungstechnologien. In diesen Bereich fällt auch die so genannte Drahtbondtechnologie, bei der mit Hilfe von kleinen Drahtbrücken leitende Verbindungen zwischen den verschiedenen Kontaktstellen auf einem Chip hergestellt werden. Nun entwickelte Karl Weidner SiPLIT (Siemens Planar Interconnect Technology), eine neue Verbindungstechnologie, die anstelle der herkömmlichen Drahtbondtechnik in Elektronik-Systemen, vor allem im Bereich Power-Elektronik eingesetzt werden kann. "Hinter der Erfindung steckt die Idee, dass auf dem gleichen Platz eine Technologie eingesetzt wird, die planar ist - also eine ebene Struktur hat und somit die Drähte der etablierten Technologie verschwinden", so Weidner.

Elektronische Schalter mit den flachen SiPLIT-Verbindungen sind den herkömmlichen Produkten in vieler Hinsicht überlegen: Sie sind um bis zu 30 Prozent kleiner, haben eine höhere Strombelastbarkeit und können unter höheren Temperaturen eingesetzt werden. Außerdem arbeiten Schalter mit den neuen planaren Verbindungen zuverlässiger als Schalter, in denen die Drahtverbundstechnik eingesetzt wird. Ein weiterer Vorteil von SiPLIT zeigt sich erst im Notfall: "Bei der Drahtbondtechnologie müssen die einzelnen Drähte durch eine Silikonschicht geschützt werden", erklärte der Erfinder und ergänzte: "Wenn es über dem Schalter zu einem Kurzschluss und somit einer Überlastung bis zu einer Zerstörung kommt, gasen die Silikone aus und kontaminieren die gesamte Umgebung. Da SiPLIT-Module ohne Silikon hergestellt werden, kann das nicht passieren."

Die möglichen Anwendungsgebiete der von Karl Weidner entwickelten Verbindungs-technologie sind zahlreich: "SiPLIT wurde insbesondere für Power-Elektronik-Systeme entwickelt - fokussiert auf elektronische Schalter, Umrichter für Motoren, elektronische Batterieumschalter und Bordnetze für die Industrie und Anwendungen im Automobilbereich." Schalter mit SiPLIT könnten beispielsweise in der bei Produktionsprozesse Kunststoffindustrie eingesetzt werden, da dort sehr hohe Temperaturen herrschen. Konventionelle Schalter mit Drahtverbindungen haben ihre Belastungsgrenze bei 125 °C. Bei der planaren Konstruktion ist dagegen eine Kühlung direkt auf dem Chip möglich, sodass die Prozesstemperatur auf bis zu 200 °C erhöht werden könnte.

Um die vielfältigen Anwendungen für die Trendtechnologie SiPLIT zu bündeln, wurde 2003 gemeinsam mit mehreren Bereichen der Siemens AG ein Top+-Projekt gestartet. Innerhalb des Projektes konnte durch verschiedenste Prototypen das Potenzial für SiPLIT aufgezeigt werden. Da es sich bei Herstellung von SiPLIT allerdings nicht um einen etablierten Prozess handelt, müssen zur Realisierung von Testmustern neue hochleistungsfähige Materialien, Prozesse und Anlagenkonzepte definiert werden. Aus diesen gemeinsamen Anstrengungen rund um die innovativen Verbindungstechnologie sind bisher 39 Erfindungen entstanden, zu denen der 53-jährige Karl Weidner maßgeblich beitrug.

Das Team von Karl Weidner hat schon viele potentielle Kunden, und das Interesse an der Technologie wächst von Tag zu Tag. Wenn der jetzige Masterplan eingehalten werden kann, wird die Schalterproduktion mit der SiPLIT-Technologie 2009 in Amberg beginnen.


Reference number / Informationsnummer: CT 200612.01 d


Guido Weber
81739 München
Tel.: +49-089-636-49030
Fax: +49-089-636-49220
E-Mail: guido.weber@siemens.com

Dr. Klaus Kleinfeld, Vorstandsvorsitzender der Siemens AG, führt die Tradition des Hauses fort und zeichnet die 12 besten Erfinder des Jahres persönlich aus. „Seit Werner von Siemens ist Innovation unser Lebenselixier. Für unseren künftigen Erfolg brauchen wir permanente Innovation. Und es sind unsere Entwickler, die unsere weltweit führende Stellung als innovativer Konzern begründen.“ so Kleinfeld. Im vergangenen Geschäftsjahr wurden bei Siemens über 8.800 Erfindungsmeldungen eingereicht, die Patentanmeldungen sind gegenüber dem Vorjahr um 15% auf 5700 gestiegen. Prof. Winfried Büttner, Patentchef von Siemens erklärt: „Die Grundlage dieses Erfolgs ist unsere immer konsequentere Ausrichtung auf die Förderung von Innovationen und ihre rechtliche Absicherung. Nur so können wir unser geistiges Eigentum schützen und dauerhaft Wettbewerbsvorteile daraus schöpfen“.

Die diesjährigen Preisträger zeigen, über welche geschäftliche Breite das Unternehmen Impulse setzt. Die prämierten Technologien setzen Trends in den unterschiedlichsten Arbeitsgebieten, von der Automobil-, Automatisierungs-, und Medizintechnik über die Energieerzeugung und -distribution bis hin zur Kommunikations- und der Transporttechnik des Unternehmens. „Dabei richten unsere Preisträger ihre Arbeit an den Megatrends unserer Gesellschaft aus“ so Büttner. „Sie sind zusammen mit über 47.000 anderen Forschern und Entwicklern der Motor des Unternehmens.“ Bei internationalen Vergleichen der Patentanmeldungen belegt Siemens stets Spitzenpositionen: Kein anderes Unternehmen meldet in Deutschland mehr Patente an und auch in den USA ist Siemens unter den TopTen der innovationsstärksten Konzerne. Insgesamt hält Siemens über 53.000 Patente.

Die Auszeichnung „Erfinder des Jahres“ wird seit 1995 jährlich an zwölf herausragende Mitarbeiter vergeben, die die technische Kompetenz und den wirtschaftlichen Erfolg der Firma in besonderem Maß verbessert haben.

Die Gewinner sind:

Dr. Joachim Charzinski: Alles unter Kontrolle - Automatische Steuerung für die Netzwerke der Zukunft, Siemens Communications, München

Dr. Karsten Freundt: Kleiner Schalter - Große Vorteile: Der neue SION-Vakuumleistungsschalter, Power Transmission and Distribution, Berlin

Dr. Bernhard Gottlieb, Mikrosystem mit Makroleistung – ein innovatives Piezo-Antriebssystem setzt Maßstäbe in der Stellantriebstechnik, Corporate Technology, München

Rüdiger Holz: Einfach unschlagbar – „Mausezähne“ verbessern Züge, Transportation Systems, München

Dr. Li Hui: Beyond 3G - Ressourcenmanagment für zukünftige Mobilfunk-standards, Corporate Technology, Beijing, China

Dr. Matthias Lott: Problemloses Handover in Multi-Hop-Netzen, Siemens Communications, München

Mohammad Mehdianpour: Höchste Präzision und Schnelligkeit in der Elektronikfertigung, Automation and Drives, München

Winfried Möll: CESAR – Auf Siegeszug im Cockpitbau, VDO Automotive AG, Babenhausen

Dr. Bharat Rao: Mehr Daten, weniger Kosten - REMIND hilft, vorhandene Patientendaten besser zu nutzen, Medical Solutions, Malvern, PA, USA

Dr. Martin Spahn: Röntgen im digitalen Zeitalter - Flachdetektoren verbessern Workflow und Diagnosen, Medical Solutions, Forchheim

Dr. Mike Twerdochlib: Neuartige Sensoren für noch mehr Sicherheit in Kraftwerken, Power Generation, Orlando, FL, USA

Rolf Vollmer: Konkurrenzfähig und vielseitig – Oberwellentechnik in Synchronmaschinen, Automation and Drives, Bad Neustadt a.d.Saale

Alles unter Kontrolle - Automatische Steuerung für die Netzwerke der Zukunft.

KING, Komponenten für das Internet der nächsten Generation, heißt ein mittlerweile abgeschlossenes Projekt, das auf Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung am Internet der nächsten Generation arbeitet. Damit ein solches leistungsfähigeres und schnelleres Netz auch umgesetzt werden kann, bedarf es effektiver Steuermechanismen.

Der 39jährige Dr. Joachim Charzinski hat KING von Anfang an begleitet und arbeitete bei Siemens COM an der Umsetzung dieser Vision. Ein wichtiger Schritt dabei war der Einsatz von automatischen Steuersystemen: Bisher wird der Datenverkehr von vielen Netzbetreibern noch per Hand geregelt. Nicht mehr lange, meint der Erfinder Dr. Charzinski: „Wir kommen langsam an den Punkt, an dem Netze so komplex werden, dass man sie kaum noch intuitiv steuern kann. Die Entscheidung, einen Datenstrom über einen anderen Weg zu schicken, kann schwer kalkulierbare Folgen für das ganze Netzwerk haben.“ Die menschliche Reaktionsgeschwindigkeit wird in Zukunft nicht mehr immer ausreichen, um auf veränderte Netzwerkanforderung rechtzeitig zu reagieren.

Deshalb entwickelt Siemens COM seit einiger Zeit Systeme zur Automatisierung des Netzbetriebes. „Das kann man sich vorstellen wie ein Verkehrleitsystem. Das Datenaufkommen wird überwacht und umgeleitet, bevor es überhaupt zu einem Stau kommen kann“, so Dr. Charzinski. In einem Punkt, das hat der Erfinder bald festgestellt, greift der Vergleich aber nicht; Eingriffe in den Datenstrom eines Netzwerks müssen wesentlich sensibler gehandhabt werden als im Straßenverkehr: „Die Betreiber wollen die Kontrolle nicht völlig aus der Hand geben. Zwar wünschen sie sich eine Vereinfachung, aber sie haben auch Angst, die Kontrolle über ihr Netzwerk zu verlieren.“

Um das Optimierungspotential trotzdem nutzbar zu machen, hat Dr. Charzinski mit seinem Team eine Art halbautomatische Überwachung entwickelt, mit der die Betreiber langsam Zutrauen in die Steuerung gewinnen können. Der Carrier wird vom System über jede neue Netzwerkkonfiguration informiert und muss bei wichtigeren Entscheidungen seine Zustimmung geben. Dr. Charzinski: „Bei zunehmendem Vertrauen in die Qualität der Vorschläge unserer automatischen Netzsteuerung kann der Betreiber dieser Steuerung allmählich immer mehr Aufgaben übertragen und so die Ressourcen seines Netzes immer besser nutzen.“

So können sich die Netzwerkbetreiber sukzessive an die automatisierte Netzsteuerung gewöhnen – und profitieren gleichzeitig von deutlichen Kostenvorteilen: „Mit einem gut eingestellten System kann man 40 Prozent mehr Leistung erreichen als mit den Grundeinstellung“, so Dr. Charzinski.

Dadurch, dass das Automatisierungssystem das Netz ständig überwacht und optimal reguliert, können die Carrier sehr viel näher an die Belastungsgrenze gehen, ohne die Zuverlässigkeit des Netzwerks zu gefährden. Und die Netze können weiter in Richtung „KING“ ausgebaut werden, ohne dass sie dadurch eine für das Bedienpersonal nicht mehr beherrschbare Komplexität erreichen.

Kleiner Schalter - Große Vorteile: Der neue SION-Vakuumleistungsschalter

Mittelspannungsschaltanlagen werden bei der Stromverteilung von Energieversorgern oder in großen Industrieanlagen eingesetzt. Dort müssen sehr hohe Ströme oft, schnell und zuverlässig geschaltet werden. Häufig geschieht dies mit Vakuumschaltern, die sich seit den 80er Jahren auf diesem Gebiet bewährt haben. An diesem Grundprinzip – die Nennstrom- bzw. Kurzschlussunterbrechung über eine Vakuumröhre, hat sich wenig geändert – wohl aber an den Anforderungen an das komplette Schaltgerät. Kompaktheit, Zuverlässigkeit, einfache Integrierbarkeit und Senkung der Kosten innerhalb der gesamten Prozesskette sind die Anforderungen an die neuen Generationen. Dr.-Ing. Karsten Freundt ist seit 2003 zuständig für die Produktneuentwicklung bei Siemens PTD M C und Projektleiter für das Entwicklungsprojekt SION.

Bei den Schalterabmaßen kommt es vor allem auf eine möglichst geringe Tiefe an. Die Breite ist dagegen in Abhängigkeit der eingesetzten Schaltanlagen vorgegeben. So ist beispielsweise die von Siemens PTD M C entwickelte SION-Schalterreihe mit einer Nennspannung bis 17,5 kV nur 370 mm tief. Dadurch können die Anlagenbetreiber im Vergleich zu anderen Schaltermodellen Platz und damit letztendlich auch Geld sparen, sagt Dr. Freundt. „Die Schalter des Wettbewerbs sind mindestens 50 mm tiefer. Obwohl der Unterschied nur gering wirkt, eröffnet er doch dem Schaltanlagenbauern neue Möglichkeiten, Platzersparnisse in einem Gesamtkonzept umzusetzen.

Um diese kompakte Bauart zu ermöglichen, waren einige Erfindungen nötig: Ein kluger Isolierstoffmix, ein direktes Antriebskonzept und die Schaffung eines Schalterportfolios aus weniger Bauteilen wie bisher sind die wichtigsten Innovationen. Dr. Freundt erhält die Auszeichnung „Erfinder des Jahres 2005“ aber auch für seine jahrelange kontinuierliche Arbeit an dem Thema Vakuumleistungsschalter: In zwölf Jahren bei Siemens reichte er 17 Erfindungen ein, 10 davon wurden bis jetzt patentiert.

Ein weiterer Vorteil der neuen, kompakten SION-Schalter, die der 40-jährige Dr. Freundt mit seinem Team entwickelt hat, ist die große Flexibilität: „Wir liefern den Schalter mit verschiedenen Schnittstellen. Der Kunde kann die nutzen, die mit seinem System kompatibel ist.“

Auch in Sachen Isolierung ist der SION-Schalter wandlungsfähig: Weil das Isoliermaterial einen großen Teil des Volumens im Primärteil des Vakuumschalters ausmacht, kann sich der Kunde, entsprechend seiner Anforderungen an die Isolation, selbst entscheiden wie viel Kunststoff er benötigt. Über einfache Schnapp- und Rastverschlüsse können die Isoliermaterialien je nach Bedarf adaptiert werden.

Die neue Schalterserie SION wurde im September auf der „Fachmesse Elektrotechnik“ in Dortmund vorgestellt und wird ab Januar 2006 auf den Markt kommen.

Mikrosystem mit Makroleistung – ein innovatives Piezo-Antriebssystem setzt Maßstäbe in der Stellantriebstechnik

Präzise Stellmotoren finden in allen Industriezweigen ihren Einsatz. In der Gebäudetechnik z.B. sorgen durch Stellmotoren betätigte Lüftungsklappen für angenehmes Raumklima. Die Produktionstechnik setzt zur effizienten Ausrichtung und Platzierung von Bauteilen und Werkzeugen Präzisionsstellantriebe ein. Laserbearbeitungsverfahren erfordern naturgemäß ein Höchstmaß an Stellgenauigkeit bezüglich der Orientierung des Laserstrahls zum Werkstück, um nur einige Beispiele zu nennen.

Auch im Alltag kann auf präzise Stellantriebe kaum noch verzichtet werden. In einem modernen Mittelklassewagen leisten, oft unbemerkt, bis zu 150 dieser Antriebe ihren Beitrag zu Sicherheit, Fahrkomfort, Verbrauchs- und Emissionsreduktion. In allen Bereichen werden bisher zur Lösung der Stellaufgabe bevorzugt elektromagnetische Motoren eingesetzt.

Das innovative PAD (Piezoelectric Actuator Drive) System vereint viele vorteilhafte und essentielle Eigenschaften wie z.B. ultraschnelles Start-Stop Verhalten, hohe Stellkraft, integrierte Lastsensorik, hohe Antriebssteifigkeit und Stellpräzision im rein gesteuerten Betrieb in sich, die bei elektromagnetischen Motoren, wenn überhaupt, nur mit aufwändiger und teurer Zusatzsensorik und Regelungstechnik erreicht werden. „Bei allen Stellaufgaben, in denen die vereinten Vorteile des PAD Systems zum Tragen kommen, wird es aus technischen und wirtschaftlichen Gründen den elektromagnetischen Motor in der Klasse der Kleinmotoren ersetzen und neue Applikationen erschließen“, prognostiziert Dr. Gottlieb.

Das von ihm entwickelte PAD System erreicht in Labormustern mit einer verblüffend einfachen Konstruktion aus nur zehn Komponenten bereits ein maximales Drehmoment von 4 Nm, eine Drehzahl von bis zu 30 U/min und daraus resultierend eine mechanische Leistung von ca. 12 W.

Dr. Gottlieb: „Die Drehbewegung wird durch zwei Linearaktoren erzeugt, die um 90° zueinander versetzt an einem Ring angeordnet sind. Legt man an einen Linearaktor eine sinusförmige und an den zweiten Linearaktor eine kosinusförmige elektrische Spannung an, so vollzieht der Ring eine kreisförmige Verschiebebewegung, die auf die Welle wirkt und diese rotatorisch antreibt.“ Zur besseren Kraftübertragung werden Ring und Welle mit einer Mikroverzahnung ineinander gepasst.

Durch den so herbeigeführten Formschluss kann der Positionierfehler unter einer Winkelsekunde gehalten werden. Eine Winkelsekunde – das entspricht anschaulich der Dicke eines Menschenhaares aus einer Distanz von 10 m betrachtet.

Eine weitere Eigenschaft, durch die sich das PAD-System auszeichnet, ist seine Energieeffizienz. Im Gegensatz zu konventionellen Elektromotoren nimmt es im belasteten Haltezustand keine elektrische Energie auf. Mit seinem elektromechanischen Gesamtwirkungsgrad von bis zu 35 Prozent liegt es zudem deutlich über den typischen Vergleichswerten von etwa 15-25 Prozent üblicher elektromagnetischer Motoren dieser Leistungsklasse.

Der 43-jährige Diplom-Physiker Dr. Gottlieb hat den überwiegenden Teil seiner bislang 9-jährigen Entwicklungstätigkeit bei Siemens aus der Corporate Technology heraus sehr erfolgreich auf dem Gebiet der Piezoeinspritztechnik gearbeitet und dabei richtungsweisende Beiträge zu dieser Technologie geleistet. Dank dieses Erfahrungsschatzes in der Applikation von Piezoaktoren war es ihm möglich, die Grundlagen für das PAD-System auszuarbeiten und die patentrechtliche Absicherung in 106 eingereichten Erfindungsmeldungen einzuleiten. „Beim PAD handelt es sich um eine Querschnittstechnik. Sie kann überall dort eingesetzt werden wo gleichzeitig hohe Genauigkeit und Kraft gefordert sind. Das können so unterschiedliche Bereiche wie die Gebäudetechnik, die Medizintechnik oder die Robotik sein“ unterstreicht Gottlieb die Bedeutung des PAD-Systems für das Haus Siemens.

Einfach unschlagbar – „Mausezähne“ verbessern Züge

Manchmal sind die einfachsten Lösungen die besten: Als Rüdiger Holz vor mehr als zehn Jahren nach einem Weg suchte, die Stabilität von Lokomotivwänden kostengünstig und korrosionssicher zu steigern, kam er auf die Idee, in die senkrechten und waagrechten Profile, die die Bleche gitterartig stützen, halbkreisförmige Ausschnitte zu machen. Durch diese Ausschnitte bilden sich in den Profilen so genannte „Mausezähne“. Sie liegen nicht mehr vollständig an der Wand an. „Die stabilisierende Wirkung bleibt die gleiche, aber durch die neuartige Profilform ergeben sich viele Vorteile für Hersteller und Käufer“, sagt der Erfinder.

Beispielsweise können die Profilstege beim Anbringen leichter und exakter ausgerichtet werden, da die „Mausezähne“ schräg abgekantet sind. Außerdem liegen die Profile nur an den Schweißnähten an, so dass keine „Blechdopplungen“ entstehen, die abgedichtet werden müssten. Zusätzlich wird bis zu 30 Prozent Rohmaterial gespart, wenn man die Zähne zweier Profile beim Ausschneiden aus dem Blech ineinander verschachtelt. Es verringern sich die Wärme- und Schallbrücken, was den Energieverbrauch und den Komfort für den Fahrer verbessert. Auch können Kabel und Rohre durchgelegt werden, ohne dass Löcher gebohrt werden müssen.

Die Kunden profitieren vor allem von der erhöhten Korrosionssicherheit: „Da kann eigentlich nichts mehr rosten. Kondenswasser kann sich an der Profilkonstruktion nicht sammeln und die Lackierung kann an allen Stellen des Profils sicher angebracht werden“, erklärt Rüdiger Holz.

Der 58-Jährige hat sein Leben der Entwicklung immer besserer Züge gewidmet, erst bei Krauss Maffei, dessen Lokbau später von Siemens übernommen wurde. Er war u.a. an der Entwicklung des Transrapid und des ersten ICE beteiligt. Allein aus seiner Siemens-Zeit stammen 13 Erfindungen und 5 Patente.

Noch immer ist Rüdiger Holz erstaunt, dass gerade dieser einfache Verbesserungsvorschlag der Profilstege eine größere Wirkung erzielt als all seine anderen Erfindungen: „Das Patent ist eher simpel, so simpel, dass ich die Erfindung zuerst gar nicht anmelden wollte“, erinnert er sich. Sein damaliger Chef musste erst Überzeugungsarbeit leisten, damit er die Erfindungsmeldung schrieb.

Seit dieser Anmeldung sind mehr als zehn Jahre vergangen. Doch diese Erfindung ist nach wie vor allen anderen Ansätzen überlegen. Neuere Bauweisen für Wagenwände sind deutlich teurer und weisen technische Nachteile gegenüber der Lösung von Holz auf.

Sein „Flächenbauteil“ bleibt die kostengünstigste und praktikabelste Lösung und wurde seit 1996 in fast 1000 von Siemens produzierten Lokomotiven und Triebköpfen eingesetzt. Und damit ist das Potential noch lange nicht ausgeschöpft, meint Rüdiger Holz: „Die Erfindung wäre auch in Flugzeugen oder Schiffen sinnvoll anwendbar – eigentlich überall dort wo es gilt, große Metallwände zu stabilisieren.“

Beyond 3G - Ressourcenmanagment für zukünftige Mobilfunkstandards

Das Telefonieren mit dem Handy, immer und überall, ist für den modernen und mobilen Menschen einfach nicht mehr wegzudenken. Dabei ist es allerdings ärgerlich, wenn der Empfang plötzlich schlechter wird oder sogar völlig abbricht. Eine Ursache solcher Störungen – so genannte Interferenzen – entsteht, wenn das Handy Signale von zwei Sendern mit gleicher Frequenz und zur gleichen Zeit empfängt. Einen vergleichbaren Effekt kennt man beispielsweise vom Radiohören während der Autofahrt. Die Empfangsqualität lässt nach und ehe der andere Sender die Frequenz übernehmen kann, stören sich beide gegenseitig.

Um im Mobilfunk die Interferenzen in Grenzgebieten von zwei Sendern zu minimieren, wird zum einen die Vergabe der Frequenzen sorgfältig geplant. Zum anderen sorgt eine Zellularstruktur, die der Struktur von Honigwaben ähnelt, für eine optimale Netzabdeckung. Die Zellen stellen Sendebereiche dar, die jeweils von einem Sendemast versorgt werden. An der Grenze zwischen zwei Zellen, treten diese Interferenzen auf.

„Zusätzliche Frequenzen könnten hier Abhilfe schaffen“, erklärt Dr. Li Hui von Corporate Technology bei Siemens China, der sich mit mobilen Radiosystemen für die Zukunft beschäftigt. „Damit wären jedoch auch höhere Kosten verbunden.“ Hierfür wird in der 3. Generation des Mobilfunksystems UMTS, das WCDMA-Verfahren (Wideband Code Division Multiple Access), in dem jeder Nutzer eindeutig identifiziert werden kann, vorgesehen. Dadurch erkennt das Netz Störungen und beseitigt sie. „Bei sehr vielen Nutzern stößt jedoch auch WCDMA an seine Grenzen“, so Dr. Li. „Ab einer kritischen Teilnehmerzahl ist die Ressourcendynamik nicht mehr steuerbar und folglich können auch die Störung nicht mehr beseitigt werden.“

Dr. Li und sein 12-köpfiges Forschungsteam, die im letzten Jahr 15 Patente anmeldeten, arbeiten an internationalen B3G (beyond the 3. generation of mobile network) Forschungsprojekten, die sich die Weiterentwicklung der Mobilfunktechnik zum Ziel setzen. Hierbei wird eine verteilte Antennentechnologie mit dem OFDMA-Verfahren (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), das bestimmte Frequenzbänder in kleine, orthogonale Einheiten zerlegt um eine bessere Dynamik zu erreichen, kombiniert. Anstelle einer starken Antenne im Zentrum der Zelle, verteilt Dr. Li nun zahlreiche Antennen mit jeweils geringer Leistungsfähigkeit gleichmäßig innerhalb der Zelle. Dadurch lässt sich nun mit weniger Sendeleistung, die Abdeckung optimieren und gleichzeitig die Störung im Grenzbereich durch dynamische Allocationen von Radioressourcen beseitigen. „Mit der neuen Technologie wird es uns gelingen, den Nutzungsgrad der Radioressourcen zu steigern und gleichzeitig die Qualität der Dienstleistung zu verbessern“, so Dr. Li. „Ich bin sehr zuversichtlich, dass wir mit dieser Technologie für Radioressourcenmanagment in zukünftigen Mobilfunkstandards vertreten sein werden.“

Für die Zukunft möchte sich der an der TU Berlin promovierte Forscher stärker an chinesischen Forschungsprojekten beteiligen. „Wir stärken unsere Position am chinesischen Markt, wenn wir gemeinsam mit anderen chinesischen Forschungsgruppen die Grundlagen für die nächste Generation von Mobilfunksystemen legen“.

Problemloses Handover in Multi-Hop-Netzen

Dr. Matthias Lott hat einen seiner Forschungsschwerpunkte auf die Mobilität in Multi-Hop-Verbidungen gelegt. Multi-Hop bedeutet, dass eine Nachricht nicht direkt vom Sender zum Empfänger gelangt, sondern mehrmals von Übermittlungsstellen weitergeleitet wird. Mit 37 Jahren ist er der jüngste der ausgezeichneten Erfinder, trotzdem hat er bereits 91 Erfindungen eingereicht, von denen 31 zum Patent angemeldet wurden. Diese beeindruckende Bilanz ist auf die innovative und gute Zusammenarbeit im Team von Dr. Egon Schulz zurückzuführen, betont Dr. Lott.

Bei einem Multi-Hop-Netz werden Basisstationen, auch „Access Point“ genannt, durch mehrere, untergeordnete intelligente Relaisstationen ergänzt. Diese neue Netz-Architektur macht das Mobilfunknetz effektiver.

Multi-Hop-Netze werden in Zukunft die Netzreichweite und die Datenkapazität erhöhen. Mutli-Hop-Verbindungen sollen in den Mobilfunknetzen der Zukunft für eine reibungslose Übertragung zum Beispiel von Multimediadiensten sorgen, wo große Datenraten zeitkritisch übertragen werden müssen.

Allerdings wird durch die neue Netzstruktur das Handover erschwert. Wenn sich der Empfang eines Handys verschlechtert und es deshalb die Station wechseln will, muss die Wahl zwischen einer Relaisverbindung und einem Wechsel zur Basisstation getroffen werden. Die Signalqualität ist dabei nicht das einzige Kriterium für die Übergabeentscheidung: „In manchen Fällen kann es günstiger sein, eine schlechtere Funkverbindung zur Basis zu wählen, als eine gute Verbindung zu einem Relais aufzubauen. Denn bei einer Relaisverbindung müssen die Daten zweimal geschickt werden: vom Handy zum Relais und vom Relais zu Basis“, erklärt Dr. Lott

Abhilfe schafft eine neue Form der Statusbestimmung: Wenn die Verbindung abzureißen droht, sendet das Mobilfunkgerät ein Signal aus, das von den Stationen geortet und ausgewertet wird. Dadurch wird der Übergabeprozess im Vergleich zu früheren Lösungen beschleunigt, sagt der Multi-Hop-Spezialist Dr. Lott: „Ein einziges Signal reicht für die Messung und die Übergabe-Entscheidung. Das Netz hat alle nötigen Informationen über die Ressourcen und kann so entscheiden, ob es eine Multi-Hop-Verbindung bevorzugt oder eine normale Übertragung wählt.“

Diese Entscheidung läuft so schnell ab, dass der Mobilfunknutzer die Übergabe gar nicht bemerkt, auch wenn er gerade eine zeitkritische Multimedia-Anwendung nutzt. Er hat das Gefühl ständig verbunden zu sein

In zukünftigen Netzen mit und auch ohne Multi-Hop-Verbindungen trägt die Erfindung dazu bei, mit weniger Übertragungsressourcen einen schnellen Handover zu realisieren – eine wichtige Vorraussetzung, damit Multimedia-Dienste zu günstigen Preisen und guter Qualität zu jeder Zeit an jedem Ort verfügbar sind.

Höchste Präzision und Schnelligkeit in der Elektronikfertigung

„Elektronische-Produkte werden immer kleiner und zunehmend komplexer“ erklärt Mohammad Mehdianpour, der seit 1987 Bestückautomaten bei Siemens entwickelt. So wird mit dem Handy nicht mehr nur telefoniert, sondern auch fotografiert und ins Internet gegangen. Dadurch nimmt die Zahl der Bauelemente zu. Gleichzeitig werden die Komponenten immer stärker miniaturisiert.

Moderne Bestückautomaten arbeiten nicht mehr als eine allein stehende Insel in der Fertigung, sondern sind zu ganzen Fertigungsstraßen verknüpft. „Ein Automat hat nicht nur einen Bestückkopf, der abholt und bestückt sondern oftmals bis zu zwei, drei oder vier“ erklärt Mehdianpour. Und diese Köpfe arbeiten nach dem so genannten Collect&Place –Prinzip. So nimmt zum Beispiel der 20-Segment-Bestückkopf zunächst 20 Bauelemente aus der Zuführung auf und bestückt diese dann auf der Leiterplatte. Dabei arbeiten mehrere dieser Bestückköpfe parallel. In rasanter Geschwindigkeit werden Bauelemente so kontinuierlich mit einer Präzision von einem 100stel Millimeter auf die Leiterplatten gesetzt.

„Nach Optimierungen in der Automatisierung sowie bei der Schnelligkeit und Präzision der Maschinen, wird die Fertigungsoptimierung der Automaten immer wichtiger“ so Mehdianpour, der sich mit seinem Team genau diesem Thema verschrieben hat. „Wir stehen hier mit unserer neuesten Erfindung vor dem entscheidenden Durchbruch.“ Bestückautomaten und Fertigungslinien werden in der Zukunft nicht mehr in Fabriken des Lieferanten gebaut und zusammengestellt, sondern beim Kunden in seiner eigenen Fertigung. „Damit werden Flexibilität und Preis-Leistungsverhältnis nicht nur optimiert, sondern komplett auf den Kopf gestellt.“

Die Siemens AG zeichnet Mohammad Medianpour als einen ihrer Erfinder des Jahres aus, weil er und sein Team durch ihre kontinuierlichen Innovationen einen wesentlichen Anteil an dem Erfolg der SIPLACE Bestückautomaten haben. 69 Erfindungen gehen allein auf Mohammad Mehdianpur zurück, von denen 29 Patente zur Anmeldung gekommen sind. „Bei allen Innovationen streben wir an, die Faktoren zu vereinen, die für die Elektronikfertigung wesentlich sind“ erklärt Mehdianpour. In flexiblen Hochleistungselektronikfertigungen zählen hierzu neben höchster Bestückgenauigkeit und Bestückleistung, die Schnelligkeit und vor allem die Wirtschaftlichkeit. „Und dies“ fährt er fort „unter Wahrung äußerst hoher Qualitätsansprüche.“ Schließlich sollen der Airbag-Sensor und der Herzschrittmacher ja nicht nur einmal sondern immer und immer äußerst zuverlässig funktionieren.

CESAR – Auf Siegeszug im Cockpitbau

Für Autokäufer ist es heutzutage selbstverständlich, aus einer Vielzahl von Ausstattungsvarianten wählen zu können. Gleichzeitig sollen auch Raumnutzung, Gewicht und Bedienkomfort nach Möglichkeit verbessert werden. Die Hersteller haben das Ziel all diese Bedürfnisse zu befriedigen ohne dass dieses zusätzliche Kosten verursacht. Eine Lösung, die nicht nur diesen Anforderungen gerecht wird, sondern darüber hinaus auch die Möglichkeit bereithält, den Wagen zu einem späteren Zeitpunkt multimedial nachzurüsten hat Siemens VDO für das Cockpit durch die Standardisierung der Bauteile realisiert

Mit einer neuartigen Instrumententafel aus drei einschiebbaren Modulen schafft Siemens VDO Automotive die Grundlage für mehr Flexibilität bei der Innenraumgestaltung im Fahrzeug. Das modulare Konzept CESAR (Cockpit Electromechanical System ARchitecture) erfüllt diese Anforderungen an die Armaturen-Tafel der Zukunft: Durch die Integration der Elektrik- und der Mechanik reduziert sie das Gewicht um etwa 15 Prozent, vergrößert den nutzbaren Bauraum um bis zu 40 Liter und kann die Kosten für das Cockpit um bis zu 30 Prozent senken. Besonders effektiv wird der Wartungsaufwand durch die Modulbauweise reduziert: Die Zeitersparnis beträgt bis zu 80 Prozent.

Das Konzept für diese neue Cockpit-Architektur stammt von Winfried Möll: „Dabei kam es vor allem auf die Integration verschiedener Ideen an. Vieles haben andere schon angedacht, aber niemand hat sie in einem schlüssigen Konzept vereinigt“, erinnert sich der 41jährige.

Bei der Herstellung wird die Instrumententafel aus drei vorgefertigten Modulen für Fahrer- und Beifahrerseite und die Mittelkonsole hergestellt – das ermöglicht ein Cockpit gleichzeitig individuell und günstig zu bauen. Da sich die Module einzeln und einfach ausmontieren lassen, sind auch Nachrüstungen ohne weiteres möglich.

Eine weitere Innovation ist die Tragstruktur mit einem Querträger aus Magnesium-Druckguss. Er ist sieben Kilo leichter als gebräuchliche Stahlträger-Konstruktionen und dabei genauso stabil. Außerdem profitieren die Autohersteller von den sehr guten Recyclingeigenschaften des Magnesiums.

Das Herzstück von CESAR ist die zentral gesteuerte Elektronik-Architektur. Bisher wurde die Instrumententafel einschließlich der gesamten Instrumentierung für jedes Fahrzeugmodell komplett neu entwickelt. Wird heute eine zusätzliche Funktion benötigt, so kann diese integriert werden ohne dass ein neues System entwickelt werden muß. Mit CESAR können einzelne Komponenten problemlos ausgetauscht oder aufgerüstet werden. – „Ein völlig neuer Ansatz“, erklärt Winfried Möll, der bereits 30 Erfindungen angemeldet hat: „Wir verfolgen einen ganzheitliches Konzept, in dem die elektrischen Komponenten mit den mechanischen Komponenten gleichermaßen berücksichtigt werden. Dabei wird auch der Bedienbarkeit eine große Rolle zugewiesen. Man kann sich das vorstellen wie bei einem PC. Auch dort wird neue Hardware automatisch erkannt und ins System integriert. “

Auf der Internationalen Automobilausstellung 2005 wurde die CESAR-Instrumententafel unter der Zukunfts-Vision „Always On“ präsentiert – ein Konzept bei dem das Fahrzeug auch nach der Auslieferung immer auf dem neuesten Stand der Technik bleibt. Der Fahrer kann sich durch die Modulbauweise problemlos einen „Update“ für sein Auto holen: Multimediaanwendungen, neue Navigationssysteme oder ein zusätzlicher Bildschirm können einfach in das Auto integriert werden, ohne dass sich der Besitzer bei der Bedienung umstellen muss.

Mehr Daten, weniger Kosten - REMIND hilft, vorhandene Patientendaten besser zu nutzen

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind mit 17 Millionen Fällen weltweit die Todesursache Nummer eins. Oft verläuft die Krankheit chronisch, so dass die Patienten über Jahre hinweg auf ärztliche Hilfe angewiesen sind – eine extreme Belastung, auch für das Gesundheitssystem. Und der Lebensstil in den Industriestaaten trägt dazu bei, dass die Zahl der Betroffenen in Zukunft noch ansteigen wird. Der Bedarf für eine weitere Verbesserung der Versorgungsqualität bei gleichzeitiger Senkung der Kosten ist also groß.

Um die Versorgung von Herz-Kreislauf-Patienten zu verbessern, hat Dr. Bharat Rao von Siemens Medical Solutions ein System entwickelt, das Patientendaten aus verschiedenen Quellen sammelt, auswertet und Empfehlungen für die weitere Behandlung gibt: REMIND (Reliable Extraction and Meaningful Inference from Nonstructured Data).

“REMIND hilft den Ärzten aktuelle Behandlungsrichtlinien beispielsweise von der American Heart Association umzusetzen. So kann der Patient bei gleichem Zeitaufwand besser versorgt werden und es entstehen weniger Kosten für das Gesundheitssystem“, sagt der Erfinder des Programms.

Die Behandlung kann aber nur verbessert werden, wenn das Patienten-Verwaltungs-System über genug Datenmaterial verfügt, um sinnvolle Behandlungsvorschläge beispielsweise für die Behandlung mit Beta-Blockern zu geben.

Die Ausgangslage der Patientendaten ist dabei oft nicht besonders gut, erklärt Dr. Rao: „Die Informationen sind verstreut, liegen oft nur als Fließtext vor und sind von Klinik zu Klinik unterschiedlich strukturiert.“ REMIND ermöglicht es, Patientendaten aus all diesen Quellen zu sammeln und zu vergleichen, ohne dass weitere Daten von Hand eingegeben werden müssen. Das Programm greift auf vorhandene Rechnungen, Rezepte, Laborberichte, und die schriftlichen Notizen des Arztes zurück. „Wir nehmen was wir kriegen können und erzeugen damit einen optimalen Datensatz. Wenn sich in Zukunft die Datenqualität durch elektronische Patientenakten verbessert, wird auch REMIND davon profitieren“, prognostiziert Dr. Rao.

Jeder Krankheitsverlauf ist anders. Größtmögliche Flexibilität war deshalb ein wichtiger Faktor bei der Entwicklung von REMIND. Es kann auf allen Komplexitätsstufen angewandt werden – von der einfachen Praxisverwaltung bis hin zu Patienten-Management-Systemen in großen Kliniken. Und neue Behandlungs-Richtlinien können problemlos in das Programm integriert werden.

Nicht nur die Ärzte und Patienten profitieren auf individueller Ebene von der besseren Patienten-Verwaltung. Aus dem anonymisierten Datenmaterial können auch wertvolle Ergebnisse für Klinische Studien oder für das Qualitätsmanagement in Krankenhäusern gewonnen werden.

REMIND ist bisher vor allem auf das amerikanische Gesundheitssystem zugeschnitten, könnte aber auch für jeden anderen Staat konfiguriert werden. Und auch der Anwendungsbereich kann noch erheblich vergrößert werden, meint Dr. Rao: „Es hat sich gezeigt, dass REMIND auch für andere Anwendungen und Krankheiten beispielsweise für die Behandlung von Krebspatienten geeignet ist. Momentan wird das System schon bei fünf Millionen Patienten mit ganz unterschiedlichen Diagnosen eingesetzt.“

Röntgen im digitalen Zeitalter - Flachdetektoren verbessern Workflow und Diagnosen

Röntgen ist das älteste bildgebende Verfahren in der Medizin. Am Vorgehen hat sich über hundert Jahre hinweg nicht viel geändert: Skelett- oder Lungenaufnahmen wurden auf Film belichtet und vor einem Leuchtschirm analysiert. Die Fotographie war Ende der 90er Jahre längst im digitalen Zeitalter angekommen, als die digitale Bildverarbeitung über die Flachdetektoren ihren Einzug in die Praxen und Kliniken auf dem Gebiet der Radiographie mit Echtzeitbilddarstellung antrat.

An dieser Erfolgsgeschichte hat Dr. Martin Spahn entscheidend mitgeschrieben. Er ist bei Siemens MED für das Thema Flachdetektoren zuständig. Bei dieser Technologie werden die Röntgenstrahlen in direkter oder indirekter Konversion in Bildsignale umgesetzt. Die Technik setzt ähnlich wie bei einem Fotochip in der Digitalkamera Halbleitermaterialien aus amorphem Silizium ein, bei einem Röntgensystem sind diese allerdings großflächiger angeordnet: „Bei der indirekten Konversion wird in einer Szintillator-Schicht die Röntgenstrahlung zunächst in Licht gewandelt und dieses anschließend in der darunter liegenden aktiven Pixelmatrix aus amorphem Silizium in elektrische Signale gewandelt“, erklärt der Erfinder. Das indirekte Verfahren hat sich in fast allen Anwendungsgebieten der Radiologie und Kardiologie durchgesetzt, während sich die direkte Konversion vor allem für die Mammographie eignet.

Durch den Einsatz von Flachdetektoren ergeben sich zahlreiche Vorteile für die Röntgendiagnose: Die Untersuchungszeit wird kürzer, weil das Bild sofort am Monitor dargestellt wird und die zeitintensive Filmentwicklung entfällt. Außerdem können die digitalen Daten ohne Umwege abgespeichert und an andere Ärzte weitergeleitet werden. Moderne Flachdetektoren erhöhen also die Effizienz in Kliniken und Praxen und tragen gleichzeitig zu einer deutlichen Kostenreduktion bei.
Für die Patienten gestaltet sich das Röntgen wesentlich schonender: Weil Flachdetektoren empfindlicher sind als Film, kann die Dosis der Röntgenstrahlen um die Hälfte reduziert werden, ohne dass sich die Bildqualität dadurch verschlechtert.

Und nicht nur die Anwendung wird praktischer; Flachdetektoren erlauben den Ärzten bessere Diagnosen, indem sie vielfältige Methoden der digitalen Bildbearbeitung ermöglichen, berichtet Dr. Spahn. Dazu zählen Verfahren zur automatischen Kontrastregelung oder frequenzabhängiger Rauschunterdrückung, aber auch ganz simple Bildmanipulationen, die eine Bilddrehung oder Lupenfunktion unterstützen. Das gesamte Spektrum dieser Bildverarbeitungsverfahren kann in vielen Fällen die Diagnose erleichtern.
Zuerst wurden die Flachdetektoren vor allem in der Radiographie und der Mammographie, also bei den statischen Anwendungen eingesetzt. Inzwischen haben sie sich auch in der Angiographie und Kardangiographie etabliert. Dort geht es um bewegte Bilder, z.B. vom Blutfluss. Bisher wurde in diesem Bereich mit Bildverstärkern gearbeitet.

Weitergehende Entwicklungen zielen darauf ab, die Detektoren leichter und handlicher zu machen, so dass auch mobile Anwendungen optimal unterstützt werden können. Außerdem, so berichtet Dr. Spahn, könnte mittelfristig eine Vision in greifbare Nähe rücken: „Der ideale Detektor ist ein zählender Detektor. Mit solchen Detektoren ließen sich eine Reihe weiterer Verbesserungen erzielen, wie zum Beispiel noch rauschärmeren Bildern, integrierter Bildvorverarbeitung auf der Pixelmatrix oder neuen Applikationen, die sich durch eine Detektion der Energie der Röntgenquanten ergäben.“

Übrigens: Die Flachdetektoren setzen eine lange Tradition der Röntgentechnik bei Siemens fort. Denn schon kurz nach der Entdeckung der Röntgenstrahlen im Jahr 1895 durch Wilhelm Conrad Röntgen begann das Erlanger Unternehmen Reiniger, Gebbert und Schall (RGS) – der heutige Siemens-Bereich Medical Solutions – bereits mit der Fabrikation von Röntgenröhren- und Einrichtungen.

Neuartige Sensoren für noch mehr Sicherheit in Kraftwerken

Für noch mehr Sicherheit in Kraftwerken hat der Siemens PG Mitarbeiter Dr. Mike Twerdochlib einen neuartigen Sensor entwickelt und zum Patent angemeldet. Mit dem Wasserstoff- Überwachungsmonitor können eventuelle Leckagen im Generator jetzt viel schneller als bisher erkannt werden. Darüber hinaus ist das neue Meßsystem viel kostengünstiger als alternative Systeme.

Dieser patentierte Monitor ist direkt am Generator angebracht und kann somit viel schneller auf eine Überhitzung reagieren. Bisherige Überwachungsanlagen wurden extern installiert und über ein komplexes System von Pumpen und Ventilen mit den Wasserstoffproben versorgt.

Ein weiteres Beispiel für eine kontinuierliche Verbesserung der Kraftwerk-Sensorik ist das Geräteverschleiß-Messgerät im Turbogenerator, das ebenfalls von Dr. Twerdochlib entwickelt wurde. „Hier kann während des laufenden Betriebs gemessen werden ob sich das Bauteil beispielsweise durch Rotation verschoben oder abgenutzt hat. Dadurch wird sichergestellt, dass die Anlage rechtzeitig angehalten wird, bevor ein größerer Schaden entsteht“, sagte Dr. Mike Twerdochlib. Der von ihm entwickelte Sensor nimmt Messungen und Berechnung der Oberflächenentfernungen vor und vergleicht sie mit Referenzdaten. Indem das Messgerät an verschiedene Stellen des Generators bewegt wird, können mehrere Bauteile gleichzeitig überwacht werden.

Diese und andere Überwachungsanlagen sowie Sensoren, die Dr. Twerdochlib für Siemens entwickelt hat, sind in einer Produktlinie umgesetzt worden. Sie haben dazu beigetragen die Marktführerschaft auf diesem Gebiet zu festigen und die Marktanteile zu steigern: „Wir können den Kraftwerksbetreibern attraktivere Produkte zu konkurrenzfähigen Preisen anbieten. Bessere Überwachungsanlagen bedeuten auch für die Stromkunden zuverlässigere und günstigere Elektrizitätsversorgung“ sagte der Twerdochlib.

Der Erfinder Dr. Mike Twerdochlib lässt sich aber nicht so leicht auf ein Gebiet festlegen. „Ich bin Generalist und befasse mich mit fast allen Themen rund um die Überwachung und Sensorik in Kraftwerken. Mein oberstes Ziel ist ein reibungsloser Kraftwerkbetrieb. Außerdem will ich die Überwachungsanlagen handlicher, zuverlässiger und kundenfreundlicher gestalten.“

Konkurrenzfähig und vielseitig – Oberwellentechnik in Synchronmaschinen

„Ich will elektrische Maschinen in jeder Hinsicht verbessern“, ist das Ziel des 44jährigen Entwicklungsingenieurs Rolf Vollmer. Sein Spezialgebiet sind Oberwellenmaschinen, einer Sonderform der Synchronmaschinen, wie sie zum Beispiel in Robotern und Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. „Oberwellenmaschinen erzielen gegenüber anderen Technologien eine höhere Motorleistung“ so Vollmer. „Dank meiner Erfindungen, können wir die ohnehin hohe Leistung noch weiter steigern.“

Synchronmaschinen bestehen vor allem aus zwei Bestandteilen: dem beweglichen Teil, den Rotor mit Permanentmagneten und dem stehenden Teil, dem Stator, der mit mehreren Spulen bewickelt ist. Beide Bauteile erzeugen Magnetfelder, die miteinander in Wechselwirkung stehen und so mechanische Kräfte ausüben. Ein Paar aus einem magnetischen Nordpol und Südpol, wird als Polpaar bezeichnet. Entscheidend für diese Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern in elektrischen Maschinen ist, dass die Polpaarzahlen von Statorfeld und Permanentmagnetfeld übereinstimmen.

„Von der gewählten Polpaarzahl hängt nicht nur die Höhe der Motordrehzahl ab, sondern auch die Motorleistung“ erklärt Rolf Vollmer. „Normalerweise arbeitet man mit der niedrigsten Polpaarzahl des Statorfedes, dabei bleibt der Motor aber immer unter seinem Potential. Wir benutzen höhere Polzahlen des Statorfeldes und erreichen so gerade bei kleinen Drehzahlen einen besseren Wirkungsgrad.“

„Um dies zur Leistungssteigerung der elektrischen Maschinen zu nutzen, müsse man zum einen wissen, dass das funktioniert und zum anderen benötigt man dazu seine Erfindung“, strahlt Rolf Vollmer.

Durch den höheren Wirkungsgrad sparen die Anlagenbetreiber Energie. Außerdem können mit der Oberwellentechnik Motoren mit geringerem Platzbedarf und Gewicht gebaut werden. „Es ist möglich Maschinen mit hoher Polzahl, trotz geringer Anzahl von Spulen zu bauen. Für eine Polzahl von 8 reichen schon drei Spulen aus“, erklärt Vollmer. Der Elektrotechniker arbeitet seit 19 Jahren für Siemens und hat in dieser Zeit 66 Erfindungen gemeldet. Davon wurden 43 erfolgreich zum Patent angemeldet.

Durch die Erfindungen der Oberwellenmotoren sind neue Produkte entstanden und – dank der gesunkenen Herstellungskosten – ganz neue Anwendungsbereiche erschlossen worden. Mögliche Einsatzbereiche für die Erfindungen von Rolf Vollmer sind Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen wie Textilmaschinen oder Fahrzeugantriebe, Medizintechnik und Postverteileranlagen – Tendenz steigend, denn der Anteil der Oberwellenmaschinen an der Gesamtproduktion wächst erheblich.

Und Konkurrenz aus Asien müssen die neuen Oberwellenmaschinen erst mal nicht fürchten, meint Rolf Vollmer zuversichtlich. „Die Material- und Baukosten sind deutlich niedriger als bei anderen Synchronmaschinen. Dadurch können wir wettbewerbsfähig am Standort Deutschland fertigen.“

Reference number / Informationsnummer: CT 200512.01 d

Guido Weber
81739 München
Tel.: +49-089-636-49030
Fax: +49-089-636-49220
E-Mail: guido.weber@siemens.com

Heute zeichnet Siemens in der Münchner Zentrale zwölf herausragende Forscher aus. 5,1 Milliarden Euro investierte der Elektrokonzern im vergangenen Geschäftsjahr in Forschung und Entwicklung. Das sind 23,2 Millionen Euro pro Arbeitstag. Über 45.000 Mitarbeiter sind weltweit im Bereich Forschung und Entwicklung für Siemens tätig. Zu den vom Vorstandsvorsitzenden Dr. Heinrich v. Pierer prämierten Erfindungen zählen unter anderem intelligente Verkehrssysteme, besonders benutzerfreundliche Hörgeräte und Videosysteme, die auf die Inhalte der Bilder reagieren.

Siemens prägt seit Bestehen des Unternehmens durch seine Entwicklungen die technologischen Trends. Bereits mit der Entwicklung des Zeigertelegraphen veränderte Werner von Siemens die Kommunikationstechnologie nachhaltig. Es folgten die Entwicklung des Dynamo-Prinzips, die erste elektrische Bahn oder die Erzeugung des ersten hochreinen Siliziums – die Substanz, aus der elektronische Speicherbausteine und Prozessoren gefertigt werden.
Auch heute sind Erfindungen der Motor des Unternehmens und haben eine hohe Relevanz für den Umsatz. Weltweit verfügt der Konzern derzeit über 48.000 erteilte Patente. Allein im letzten Geschäftsjahr haben die Forscher über 8.200 Erfindungsmeldungen eingereicht, von denen fast zwei Drittel zum Patent angemeldet wurden. Damit belegt Siemens in den internationalen Statistiken angemeldeter Patente Spitzenpositionen. Der Bundespräsident, Horst Köhler, zeichnete Siemens in diesem Jahr gemeinsam mit Infineon und dem Fraunhofer Institut für Siliziumtechnologie ISIT ihren „Chip auf dem Labor“ mit dem Zukunftspreis 2004 aus.
„Innovationskraft steht am Anfang jeder Wertschöpfungskette“, betonte Heinrich v. Pierer. Heute prämiert der Konzern daher zum zehnten Mal in Folge die besten unter seinen Wissenschaftlern. Ihre Erfindungen betreffen fast alle Bereiche des öffentlichen Lebens – von der Kommunikations- und Sicherheitstechnologie über intelligente Verkehrssysteme bis hin zur Funktechnologie als Weiterentwicklung des Autoschlüssels.

Die Gewinner sind:

Osman Ahmed:
Kostengünstig und leistungsfähig – Halbleiter-Plattformen revolutionieren die Gebäudetechnik, Siemens Building Technologies, Buffalo Grove, Illinois, USA

Alain Brillon:
Weg mit dem Bart – Karte statt Schlüssel für mehr Komfort und Sicherheit, Siemens VDO Automotive, Toulouse, Frankreich

Dorin Comaniciu:
Informationen aus Bildern – Statistische Verfahren für Anwendungen der Siemens Medizin-, Automobil- und Gebäudetechnik, Siemens Corporate Research, Inc., Princeton, New Jersey, USA

Dr. Joachim Franke:
Mit Tradition in die Zukunft – der Benson-Kessel in modernen 700°C-Kraftwerken, Siemens Power Generation, Erlangen

Dr. Andreas Hutter, Dr. Jörg Heuer:
XML-Metadaten effizienter nutzen, Siemens Corporate Technology, München

Günter Steindl:
Nachbarschaftshilfe im Ethernet – Automatische Zuweisung von IP-Adressen, Siemens Automation and Drives, Amberg

Dr. Paul Mathias:
Mehr Sicherheit und Komfort im städtischen Straßenverkehr durch neuartige Assistenzfunktionen für Autofahrer – Intelligente Verkehrssysteme, bei denen Bordcomputer und Ampelanlage zusammenspielen, Siemens Industrial Solutions & Services, München

Dr. Jürgen Michel:
Puzzeln für lückenlosen Empfang – Innovationen für MBMS-Dienste in UMTS-Handys, Siemens Communications, München

Hans-Jochen Morper:
Das Beste aus zwei Welten – Wireless LAN und WiMax ergänzen Festnetz und Mobilnetz, Siemens Communications, München

Dr. Torsten Niederdränk:
Bedienkomfort bei Hörgeräten – Drahtlose Technik verbessert nicht nur das Hörvermögen, Siemens Medical Solutions, Erlangen

Rudolf Temming:
Bahnanlagen im Bausteinprinzip – weniger Kosten und Entwicklungsaufwand durch Funktionsmodule, Siemens Transportation Systems, Braunschweig

Dr. Oliver Veits:
Damit beim Telefonieren über das Internet die Datenpakete auch an der richtigen Adresse ankommen, Siemens Communications, München

Kostengünstig und leistungsfähig – Halbleiter-Plattformen revolutionieren die Gebäudetechnik

Osman Ahmed
Siemens Building Technologies, Buffalo Grove, Illinois, USA

Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Lichtbedingungen, das sind Faktoren, die man unbewusst wahrnimmt, wenn man einen Raum betritt. Was Menschen nur gefühlsmäßig als „Raumklima“ beschreiben können, besteht für moderne Gebäudetechniksysteme aus einer Vielzahl konkreter Messdaten und Überwachungsvorgänge.

Dr. Osman Ahmed, leitender Ingenieur bei Siemens Building Technologies in den USA, hat seit 1988 elf Erfindungen im Bereich Gebäudetechnik eingereicht. Er beschreibt einen typischen Prozess in einem System zur Steuerung in einem Gebäude so: „Ein Sensor misst zum Beispiel die Temperatur und meldet sie an einen Rechner weiter, der sie mit der gewünschten Temperatur abgleicht. Dann wird ein Signal an das Gerät gegeben, das die Temperatur entsprechend reguliert. Das ist der klassische Regelkreis.“ Diese Prozesse wurden früher von vier oder fünf verschiedenen Komponenten ausgeführt. Ahmed hat jetzt eine Möglichkeit gefunden, all diese Prozesse auf einer Plattform zu vereinigen. Diese so genannten MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) -Plattformen haben lediglich die Größe von Halbleiterchips. Trotzdem können sie sehr viele Funktionen beherbergen. So sind sie beispielsweise in der Lage einen Luftzug zu messen, die Daten zu verarbeiten und an eine Station zu funken. Gleichzeitig lassen sie sich sehr kostengünstig und in großer Stückzahl produzieren.

Ein weiterer Vorteil der MEMS ist, dass man sie mit Funkmodulen ausstatten kann. So lassen sich bis zu 70 Prozent der Installationskosten einsparen. „Heutige Sensorsysteme haben meist zwei Dinge gemeinsam“, sagte Ahmed, „nämlich Drähte zur Stromversorgung und Drähte, um Signale zur Kontrollzentralezu übermitteln. Und damit sind hohe Kosten verbunden, denn der Zeitaufwand für die Installation oder eine eventuelle Fehlersuche sind immens. MEMS hingegen kommen ohne Verdrahtung aus und melden ihr Signal per Funk an eine Vermittlungsstelle. Das können Klimadaten sein, Brandalarme oder sogar Überwachungsbilder aus winzigen MEMS-Kameras.“

Ob es am Boden zieht, die Sonne den Arbeitsplatz aufheizt oder die Raumluft verbraucht ist - ein weit verzweigtes Sensornetz im Gebäude kann konkrete Hinweise zur Verbesserung des Raumklimas machen und in Büros, Universitäten oder Geschäften eine Wohlfühl-Atmosphäre schaffen, die auch die Effizienz steigert. Ahmed glaubt, dass die Gebäudetechnik durch kostensparende Innovationen wie Halbleiterplattformen und drahtlose Kommunikation an Bedeutung gewinnen wird: „Die Überwachung kann von den klassischen Bereichen wie Temperatur und Luftqualität auf andere Bereiche und Geräte ausgedehnt werden. Der Trend geht von der reinen Gebäude-Kontrolle hin zum intelligenten Umgang mit Rauminformationen im Gebäude.“ In einem Feldtest hat Ahmed diese Methode für die Messung des Kohlendioxid- und Ammoniakgehalts in den Käfigen von Mäusen gemessen. Stellen die MEMS in den Mäusekäfigen einen hohen Kohlendioxid- und Ammoniakgehalt fest, deutet das auf stickige Luft und einen nötigen Wechsel des Streus hin.

Ob es am Boden zieht, die Sonne den Arbeitsplatz aufheizt oder die Raumluft verbraucht ist - ein weit verzweigtes Sensornetz im Gebäude kann konkrete Hinweise zur Verbesserung des Raumklimas machen und in Büros, Universitäten oder Geschäften eine Wohlfühl-Atmosphäre schaffen, die auch die Effizienz steigert.

Weg mit dem Bart – Karte statt Schlüssel für mehr Komfort und Sicherheit

Alain Brillon
Siemens VDO Automotive, Toulouse, Frankreich

Noch ist der Schlüssel zum Auto meistens am Schlüsselbund zu finden. Dank der Erfindungen von Alain Brillon und seinem Team bei Siemens VDO Automotive kommen heute jedoch immer mehr Autos auf den Markt, bei dem eine Schlüsselkarte im Portmonee über ein Funksignal das Fahrzeug entriegelt und die Zündung freischaltet. Die Annehmlichkeit, auf das Fahrzeug zuzugehen, einzusteigen und loszufahren, ohne nach dem Autoschlüssel suchen zu müssen, ist dabei nur ein Vorteil des neuen Systems

Alain Brillon ist einer der geistigen Väter des „Passive Start and Entry Systems“ – kurz PASE, also der schlüssellosen Zugangskontrolle für Autos. Seit 1997 hat er vor allem in diesem Bereich 26 Erfindungen zum Patent angemeldet. Im Jahr 1998 wurde das System von Siemens VDO als Weltpremiere in der S-Klasse von Mercedes angeboten. Inzwischen ist diese Technologie auch in anderen Fahrzeugklassen zu haben: Wer heute einen Renault Mégane mit Schlüsselkarte bestellt, fragt sich nach kurzer Zeit, warum nicht alle Autos auf den „Zündschlüssel“ verzichten. Dabei geht es jedoch nicht nur darum, einfach den „bärtigen Schlüssel“ durch eine Karte zu ersetzen und d