Innovation 2012

So fördert man radikaleInnovationen

StrategischesForschungsmanagement

Energieeffizienz imMaschinenbau steigern

August 2012

SILICA | The Engineers of Distribution.

Appsolut geniales Portfolio.

Führend in Service und Leistung – so geht Distribution heute.

Technisch und logistisch überzeugen wir über 15.000 Kunden in Europa – vom Ingenieurbürobis zum internationalen Industriekonzern. Wir bieten ein komplettes Angebot vom diskreten Bau-element bis zu Produkten mit hohem Design-in Anspruch. Unsere Applikationsspezialisten undVertriebsingenieure unterstützen Sie bei der Auswahl der richtigen Bauteile. Und bei individuellenAnforderungen erarbeiten wir gemeinsam mit Ihnen die maßgeschneiderte Lösung.

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Liebe Leserinnen und Leser

Innovation ist der Schlüssel für die wirtschaftli-che Entwicklung unseres Landes. Innovation ist aberauch unabdingbar für einen Planeten, auf dem im-mer mehr Menschen leben, arbeiten und Ressourcenverbrauchen. Wir stehen vor der Herausforderung,unsere Energie-, Verkehrs-, Siedlungs- und Umwelt-politik nachhaltiger als bisher zu gestalten. Dafürbrauchen wir neue Denkansätze.

Die Folgen des wachsenden Ressourcenverbrauchssind Klimaveränderungen sowie der Verlust vonfruchtbaren Böden und von Tier- und Pflanzenarten.Gleichzeitig werden die Rohstoffe knapper, ihre Preiseschnellen in die Höhe. Die Menschheit verhält sich heu-te so, als ob sie eine weitere Erde in Reserve hätte. Diesgilt auch für die Schweiz mit ihrem zu grossen ökologi-schen Fussabdruck, der sich in den letzten 50 Jahrenverdoppelt hat. Dabei wissen wir, dass natürliche Res-sourcen für wirtschaftliche Prosperität, gesellschaftli-che Wohlfahrt und eine hohe Lebensqualität zentralsind.

Ein schonenderer Umgang mit den Ressourcenist daher unumgänglich – und er wird sich auch aus-zahlen: Wenn wir zum Beispiel in Technologien fürerneuerbare Energien investieren, schaffen wir neueArbeitsplätze und mindern unsere Abhängigkeit

In unsere Innovationskraftinvestieren

vom Erdöl. Wer heute mit diesem Umbau beginnt,wird morgen erfolgreich sein. Die Voraussetzungen,dass er gelingt, sind mehr als nur gegeben: DieSchweiz – bereits zum vierten Mal in Folge als das in-novativste Land Europas ausgezeichnet – hat alsstarker Forschungs- und Wirtschaftsplatz mit derEntwicklung und Vermarktung von umweltverträgli-cheren Technologien, neuen Materialien und Dienst-leistungen einiges zu bieten. Der Bundesrat will die-sen Prozess nach Kräften fördern. Er hat dafür denMasterplan Cleantech und eine Strategie für einenachhaltige Entwicklung verabschiedet.

Auf dem Weg zu einer grünen, ressourceneffizi-enten Wirtschaft sind Beharrlichkeit und Pionierar-beit gefragt. Es braucht den politischen Willen undeine Bewusstseinsänderung der Gesellschaft. Rundum den Globus sind viele junge Menschen dafürsensibilisiert, wie vor wenigen Monaten der UNO-Nachhaltigkeitsgipfel in Rio de Janeiro gezeigt hat.Die Schweiz hat bewiesen, dass sie visionäre Ideenund Projekte erfolgreich realisieren kann. Davonzeugt etwa das Projekt «Solar Impulse». Davon zeugtauch der Bau des grössten Bahntunnels der Welt.Davon zeugen die zahlreichen Patente vieler innova-tiver Unternehmen. Das alles stimmt mich zuver-sichtlich.

Investieren wir daher weiterhin in unsere Inno-vationskraft. Erneuern und erfinden: Diese beidenTugenden sollen unser Kompass für die Zukunftsein.

Doris LeuthardBundesrätin und Vorsteherin des EidgenössischenDepartements für Umwelt, Verkehr, Energie undKommunikation (UVEK)

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Innovation 1

Geleitwort

Toaster, Elektroschrauber oder Software-Tools – heu-te ist jedes neue Produkt eine Innovation. Zumindestwenn man den Herstellern glaubt. Doch das Wort«Innovation» gehört unterdessen zu den abgedro-schenen Begriffen. Wenn die PR-Texter in die Tastegreifen, um ein neues Produkt anzupreisen, erlebensprachliche Kreativität und Fantasie Höhenflüge, dienüchtern betrachtet meistens ziemlich hart auf demBoden der Realität landen – ich weiss, wovon ichspreche.

Innovation ist heute für ein Unternehmen eineGrundvoraussetzung, um erfolgreich zu sein und imharten globalen Wettbewerb bestehen zu können.Wer sich nicht kontinuierlich den stetig änderndenMärkten und Bedingungen anpasst oder sich garneu erfindet, verliert innert kürzester Zeit den An-schluss. Aktuelles Beispiel ist Nokia. 1865 in Tampereim Südwesten Finnlands gegründet, stellte das Un-ternehmen anfangs Papiererzeugnisse her. Dann, zuBeginn des 20. Jahrhunderts, vor allem Gebrauchsge-genstände wie Gummistiefel. In den 1980er-Jahrenfolgte die radikale Neuausrichtung als Handyherstel-ler. Von 1998 bis 2011 dominierte Nokia als weltgröss-ter Hersteller den Mobilfunkmarkt. Doch seit gut an-derthalb Jahren ist der Nokia-Stern am Verglühen.Die Finnen haben den von Apple ausgelösten Smart-phone-Boom verschlafen und kämpfen mittlerweile

ums Überleben. Bereits werden sogar Übernahmege-rüchte herumgereicht, da der Wert des Unterneh-mens an der Börse so stark eingebrochen ist.

Um sich vom Mitbewerber abzuheben, sind heu-te radikale Innovationen gefragt. Ein Unternehmenmuss kurzfristige Werte schaffen und langfristig ra-dikal Neues hervorbringen. Doch die meisten Firmenversuchen, Innovation mit den gleichen Methodenzu managen wie beispielsweise die Produktion: mitRegeln, klar definierten Abläufen und festgelegtenZuständigkeiten. Für radikale Innovationen jedochdürfen nicht die Prozesse im Vordergrund stehen,sondern das Ziel. Visionen sind gefragt, wie zum Bei-spiel die von Apple: Dem Benutzer möglichst intuitiv,einfach und konsistent zu bedienende Geräte zu bie-ten – notfalls sogar zulasten der Funktionalität. OderNational Instruments, das einen 100-Jahr-Plan auf-gestellt hat und im ganzen Unternehmen eine Inno-vationskultur lebt.

Vielleicht sollten Maschinenbauer und Automa-tisierer die kreative Google-Kultur kopieren undPingpongtische, eine Jungle Lounge mit Pflanzenoder eine Rutsche im Gebäude installieren. Nur mitMut und Leidenschaft entsteht radikal Neues. Undwer sich erst einmal als Revolutionär einen Namengemacht hat, der zieht als Nebeneffekt auch die Spit-zenkräfte an, die er braucht, um immer wiedermit neuen Überraschungen punkten zu können.

Patrick Müller, Chefredaktor [email protected]

Innovation 3

Editorial

Der grosse WurfFortschritt war gestern –Unternehmen, die im Wettbe-werb bestehen wollen, müs-sen die Revolution ausrufen:Die radikale Innovation.Lernen Sie die Denkansätzekennen, welche «aus Verteidi-gern Angreifer machen».

Dilemmata alsInnovationstreiber

Wie kann die Forschung denwidersprüchlich scheinen-den Erwartungen – kurzfris-tig Wert zu schaffen undlangfristig radikal Neueshervorzubringen – gerechtwerden?

Mehr als nurLippenbekenntnisse

Galt die Optimierung desEnergieverbrauchs vonMaschinen noch vor zweiJahren als ethisch motivierteLiebhaberei, begründet sichdas Interesse an Energieeffi-zienz heute oft auf konkreteWirtschaftlichkeitsüberle-gungen.

Geleitwort von Bundesrätin Doris Leuthard 1Editorial: Sind Sie radikal genug? 3Nachrichten aus Industrie und Wirtschaft 5Radikale Innovation – der grosse Wurf 7Fördergelder – Fragen kostet nichts 10Der 100-Jahr-Plan 12«Keine Innovation ist viel riskanter ...» 15Die Annäherung ans Perpetuum mobile 18Dilemmata als Innovationstreiber 22Die Technik schrumpft weiter 26Pneumatik im Miniformat 28WMTF – Nebenwirkung erwünscht 30And the winner is ... Cyklos 32Perfekte Kombination 34Aufgeräumte Steuerung 38Mehr als nur Lippenbekenntnisse 39Sicher durch den Flaschenhals 42Der Transrapid für die Fabrik 44Um Längen voraus 47Starke Ideen fördern 55

Themen

Licht unter der Lupe 50Produkte 52, 53Viel Leistung für unterwegs 54

Highlights und Produkte

Zum Titelbild

Um Längen voraus

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In dieser Ausgabe

Innovation4

7

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Innovation 5

Nachrichten

Fraunhofer-Froscher ist es erstmals gelun-gen, einen Piezo-Aktor mithilfe des selekti-ven Laserschmelzens (SLM) mit einem aufAnwendungen angepassten individuellenGehäuse zu versehen.

In der Regel verbessert ein dichtes Ge-häuse die Zuverlässigkeit von Piezo-Akto-ren, da ohne Schutz Umwelteinflüsse wieFeuchtigkeit oder Schmutz ihre Lebensdau-er verringern. Bislang waren bei der Her-stellung von Aktor-Gehäusen wegen dernötigen Vorspannung aber vieleeinzelne Teile erforderlich, wassich auf die Kosten auswirkte.

Ziel der Forscher war es, dasGehäuse als ein Bauteil zu ferti-gen. Sie nutzten das SLM, eineetablierte Fertigungstechnolo-gie, die aus verschiedenen Me-tallpulvern feste Teile fertigt. Da-

bei wird das Metallpulver durcheinen Laserstrahl auf seineSchmelztemperatur erhitzt.Durch die schichtweise Zugabevon Material lassen sich festeTeile direkt aus CAD-Daten er-stellen, ohne dafür teilespezifi-sche Werkzeuge anfertigen zumüssen. Mit dieser Methodelässt sich ein Grossteil des Auf-wandes für Werkzeuge einspa-ren und die Herstellungskostenvon komplexen Teilen in eherkleinen Stückzahlen senken. Als

Aktor wählten die Forscher einen piezoke-ramischen Stapelaktor mit einer Blockier-kraft von 2 kN.

Vor der grössten Herausforderungstanden die Darmstadter Forscher, als esdarum ging, den Aktor während der Her-stellung des Gehäuses in dieses zu integrie-ren. Nur auf diese Weise konnte es gelin-gen, eine hermetische Abdichtung zurealisieren. Zu diesem Zweck unterbrachendie Wissenschaftler den Prozess des selekti-

ven Laserschmelzens an einer bestimmtenHöhe. In diesem Stadium integrierten sieden Aktor und setzten anschliessend denSLM-Prozess fort. Mit dieser Vorgehenswei-se konnte er erstmalig vollständig mit ei-nem mit bestimmten physikalischen Eigen-schaften ausgestatteten Metallgehäuseumschlossen werden.

www.lbf.fraunhofer.de

Forscher stellen Gehäuse für Piezo-Aktoren mit selektiven Laserschmelzen her

Piezo-Stapelaktor, der in einemSLM-gefertigten monolithischenGehäuse untergebracht ist.

the spirit of safety

automation

Sensorik

Steuerungstechnik

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Wer hoch hinaus will,setzt auf Sicherheit.

In bestimmten Situationen hat Sicherheit Priorität. Dies

gilt auch für die Steuerung von Maschinen und Anlagen.

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heitstechnik sind wir mit unserer breiten Produktrange der

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be, die sich in innovativen und offenen Systemen, wie der

PSSuniversal widerspiegeln: einer Steuerungsplattform

für Sicherheits- und Standard-Steuerungstechnik. Kein

Wunder, dass immer mehr Kunden Pilz auch als Partner

für die komplette Automatisierungstechnik sehen.

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Innovation6

Nachrichten

2004 entdeckten Forscher, dass die zwei Materialien SrTiO3 undLaAlO3, die keinen Strom leiten, eine elektrisch leitende Schichtbilden, wenn man sie miteinander verbindet. Seit daher rankensich verschiedene kontroverse Ansätze um das Phänomen.

Einem internationalen Team unter der Federführung vonForschern des Paul Scherrer Instituts gelang ein entscheidenderCoup. Sie haben gezeigt, dass es die Kombination der Eigen-schaften beider Materialien ist, die den Effekt erzeugt und damitdie Vorstellung widerlegt, dass sich an der Grenzfläche die Mate-rialien vermischen und ein neues leitendes Material bilden. Um

der Kontroverse auf den Grund zu gehen, untersuchten die For-scher die Leitfähigkeit der Stoffe. Dazu Mathilde Reinle-Schmitt:«Wir haben wieder mit SrTiO3 als Unterlage angefangen und da-rauf Gemische von SrTiO3 und LaAlO3 in verschiedenen Mischver-hältnissen und Schichtdicken aufgebracht und die Leitfähigkeitgemessen. Das Ergebnis überraschte: Für dünne Schichten desaufgetragenen Gemisches war das System ein Isolator, für dicke-re Schichten wurde die Grenzfläche leitend. Und zwar muss dieSchicht umso dicker sein, je weniger LaAlO3 in dem Gemisch ent-halten ist.

Die Materialien sind sogenannte Perowskite – Angehörige ei-ner grossen Klasse von Materialien mit interessanten elektri-schen oder magnetischen Eigenschaften, die eine wesentlicheRolle für zukünftige elektronische Geräte spielen dürften.

www.psi.ch

Kontroverse um stromleitende Isolatoren geklärt

Die ForscherinnenClaudia Cancel-lieri und Mathil-de Reinle-Schmittan einer Anlage,an der mithilfe ei-nes Lasers dünneSchichten von un-terschiedlichenMaterialien her-gestellt werden.

Das Antriebstechnik-Unternehmen Festofinanziert an der Technischen Universität(TU) Wien ein Labor zur Erforschung neuerLösungen in der Automatisierungs- undRegelungstechnik. Das «Festo Systemla-bor» wird am Institut für Automatisie-rungs- und Regelungstechnik (ACIN) einge-richtet und soll die bereits bestehende Ko-operation zwischen der Firma und dem In-stitut festigen.

Im Zentrum der Zusammenarbeit ste-hen die Forschungsgebiete optische Mess-technik, flexible Automatisierungstechnikwie auch die mathematische Modellierungund optimale Regelung. Die optischeMesstechnik konzentriert sich auf intelli-gente Kamerasysteme, die selbstständigaus Bildern wichtige Daten beziehen. Ver-schiedene Produkte sollen mithilfe der fle-xiblen Automatisierungstechnik auf der-

selben Fertigungslinie herstellbar sein.Gleich wie bei Computern, an denen Gerä-te wie Drucker einfach angesteckt werdenkönnen («plug and play»), sollen künftigauch Industrie-Komponenten von alleinerichtig zusammenspielen («plug and pro-duce»). Schliesslich sollen mithilfe von ma-thematischen Methoden und Computer-modellen industrielle Prozesse verbessertwerden. www.festo.com

Festo finanziert Labor an der Technischen Universität Wien

Das Technologieunternehmen 3M hat gemeinsam mit der Rhei-nisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aacheneinen neuen Weltrekord im Kleben aufgestellt.

Für diese bemerkenswerte Leistung im Kleben wurde aufdem Gelände in Neuss ein 10 Tonnen schwerer Lkw mit einemKran eine Stunde lang einen Meter über der Erde gehalten. DasBesondere: Der Lkw wurde mit einem handelsüblichen 2-Kompo-nenten-Konstruktionsklebstoff von 3M an einer Fläche mit einemDurchmesser von gerade mal 7 cm am Kran befestigt. Der Rekordwurde offiziell anerkannt. «Das war eine grosse Herausforde-rung. Wir sind stolz, den Weltrekord im Kleben gebrochen zu ha-ben», so Günter Gressler, Vorsitzender der Geschäftsführung der3M Deutschland GmbH. Im Anschluss daran wurde eine Weltneu-heit präsentiert: ein neuer 2-Komponenten-Konstruktionskleb-stoff. Das Produkt verfügt über einen Farbindikator, der erstmalsden Aushärtungsverlauf eines Klebvorgangs mithilfe der Ampel-farben Rot, Gelb und Grün eindeutig anzeigt. Durch die optischeAnzeige wird der chemische Prozess beim Fügen von Werkstoffenkontrolliert und somit eine verfrühte Belastung verklebter Ober-flächen verhindert. www.3m.de

3M stellt Weltrekord im Kleben auf

Der Kleber von 3M hält auch die Last von 10 Tonnen.

Innovation 7

Fortschritt war gestern – Unternehmen, die im Wettbewerb bestehen wollen, müssen die

Revolution ausrufen: die radikale Innovation. Doch stattdessen verändert sich draussen

die Welt, drinnen verändert sich die Power-Point-Präsentation. Jens-Uwe Meyer, einer

der anerkanntesten Innovationsvordenker in Deutschland, stellt in seinem Buch

«Radikale Innovation» jene Denkansätze vor, die «aus Verteidigern Angreifer machen».

om grossen Wurf träumen viele.Um ihn zu erreichen, stecken Fir-

men enorme Summen in die For-schung und Entwicklung. Und sieheda: Es entstehen zwar immer neue Va-rianten des Bestehenden, aber dasreicht heute nicht mehr weiter. «Wirsind gut in Innovationen», sagte ein-mal ein Geschäftsführer eines interna-tionalen Konzerns, «solange wir vonvornherein wissen, was am Ende dabeirauskommt».

Märkte umgestaltenWirklich innovative Ideen entstehenanders. Und sie haben radikalere Aus-wirkungen. Mit ihnen gestalten Unter-nehmen die Märkte um oder könnensogar ganz neue Märkte entwickeln.Oder wie es der US-amerikanische Pro-fessor Richard Leifer schrieb, der mitseinem Team von Mitarbeitern mehre-re Jahr lang radikale Innovationspro-jekte untersuchte: «Radikale Innovatio-nen verändern das Verhältnis zwischenKunden und Lieferanten. Märkte wer-den umgestaltet, aktuelle Produkteverdrängt und häufig komplett neueProduktkategorien geschaffen». Dashört sich gut an, gezögert wird trotz-dem. Einer der Gründe mag finanziel-ler Natur sein; denn Radikale Innovati-onen bieten die Plattform für langfris-tiges Wachstum. Und dieses schlägtsich nicht in den nächsten Quartals-zahlen nieder. Radikale Innovationensind eine Investition in die Zukunft.

Ziel vor Augen statt ProzesseRadikale Innovation erfordern auch ra-dikal neue Konzepte. Einer, der sich da-rüber reiflich Gedanken gemacht hat,

V

Der Weg zu den radikalen Innovationen

ist Jens-Uwe Meyer, einer der aner-kanntesten Innovationsvordenker inDeutschland. In seinem Buch «RadikaleInnovation», stellt er jene Denkansätzevor, die «aus Verteidigern Angreifermachen» und neue Märkte ent-wickeln, um nicht aus den alten ver-drängt zu werden.

Die meisten Unternehmen wür-den versuchen, Innovation mit dengleichen Methoden zu managen, mitdenen sie auch andere Bereiche wiebeispielsweise die Produktion mana-gen: Mit Regeln, klar definierten Abläu-fen und festgelegten Zuständigkeiten,schreibt Meyer. Das genügt vielleichtfür inkrementelle Innovationen – diezwar nicht unterschätzt werden sollen.Während aber in klar strukturierten, li-nearen Abläufen der Prozess im Vor-dergrund steht, ist es bei den radikalenInnovationen das Ziel.

«Der Prozess», so Meyer, «spielt ge-rade in den Unsicherheitsphasen amAnfang kaum eine Rolle. Vor, zurück,seitwärts, sich im Kreis drehen undtrotzdem voll auf ein Ziel zusteuern,diese Art zu denken und zu handelnmuss vorhanden und erlaubt sein.»

Andersdenkende willkommenWährend vorsichtige Unternehmensich an Businessplänen festhalten,werden Firmen, die radikalen Innova-tionen eine Chance geben wollen, auchein gut begründetes Bauchgefühl alswichtig anerkennen. Überhaupt kannder Innovationsprozess chaotisch wir-ken, doch er hat Methode: ein sponta-nes und situatives Vorgehen hilft, soviele Lösungs- und Entwicklungswegein kürzester Zeit auszutesten, so viele

Feedback- und Verbesserungsschleifenwie möglich zu drehen, sagt Meyer.Dass mit «Aussenseitern», Anders-denkenden, Firmenfremden undüberhaupt fachübergreifend gear-beitet werden soll, ist da nicht eineMöglichkeit, sondern ein Muss.

Ein solches Team brauche, soExperte Jens-Uwe Meyer, eine Artvon Inkubatorenorganisation, inder die Mitarbeiter eigenverant-wortlich wie Unternehmen han-deln und weitgehend ungestörtvom Alltagsgeschäft ihren Innova-

tionen folgen können. Das schrecktviele Firmen bereits ab. Ein Maschi-nenbauer, der wie Google auftrittund Pingpongtische oder eine Rut-sche im Gebäude installiert? Mutund Leidenschaft gehören dazu –und wer sich erst einmal als Revo-lutionär einen Namen gemachthat, der zieht, als Nebeneffekt,auch die Spitzenkräfte an, die erbraucht.

Über den Autor Jens-Uwe Meyer gehört zu Deutschlandsprofiliertesten Vordenkern für Innovation. Die FAZnennt ihn «einen der führenden Experten für Innova-tion in Deutschland», der Harvard Business Manager ei-nen «Top-Managementberater für disruptive Innova-tion und Innovationskultur». In mehr als zehn Jahrenhat er weit über hundert Unternehmen in der Entwick-lung neuer Produkte und Geschäftsmodelle sowie demAufbau einer Innovationskultur beraten. Er ist Autor vonacht Büchern und mehr als fünfzig Fachartikeln zumThema.KONTAKT: Die Ideeologen – Gesellschaft für neue IdeenDE-76532 Baden-Baden, www.ideeologen.de

Radikale Innovationen von Jens-Uwe Meyer

Innovationsmanagement

Innovation8


Was Kunden morgen wollenDer Zugang zu radikalen Innovationenkommt nicht ohne Werkzeuge aus.Eines davon ist zum Beispiel das Vor-gehen, um die Lösungskompetenz imUnternehmen zu definieren, also: Wastun wir? Welches Know-how steckt da-hinter? Was nützt dieses Know-how?Welche konkreten Innovationschancenlassen sich daraus ableiten? Die detail-lierte und konkrete Beantwortung die-

ser Fragen soll ein neues Licht auf dasinterne Know-how werfen und zeigen,worauf die Firma ihre (radikalen) Inno-vationen aufbauen kann.

Einen immensen Unterschied zwi-schen dem Vorgehen bei inkrementel-len resp. radikalen Innovationen siehtzum Beispiel Jens-Uwe Meyer in denfolgenden Fragen. Während die vor-sichtigen Unternehmen sich fragen,was der Kunde will, denkt man bei den

radikalen Innovationen einen Schrittweiter: «Was will der Kunden morgenwollen?»; statt «worüber beschwerensich Kunden?» heisst es «was fällt Kun-den schwer, ohne dass sie es wahrneh-men?» oder statt «welche neue Ziel-gruppe können wir ansprechen?» lau-tet die Frage «welche neue Zielgruppekönnen wir schaffen?» [ea]

Herr Meyer, die Suche nach radikalen Innova-tionen und deren Methoden sind nicht neu.Welche Entwicklungen hat es in den letztenJahren aber gegeben?

Unternehmen beginnen Innovation differen-zierter zu sehen. Während sie früher häufig nichtzwischen inkrementeller Innovation – also reinenVerbesserungen oder Produktvarianten – und ra-dikalen Innovationen – der Entwicklung wirklich

neuer Produkte und der Erschlies-sung neuer Märkte – unterschie-den haben, treiben sie jetzt Innova-tion mit mehreren Methodengleichzeitig voran. Der klassischeInnovationsprozess hat genausoseine Berechtigung wie sogenann-te «Innovation Greenhouses», dieausserhalb des Tagesgeschäftes ra-dikalere Innovationen vorantrei-ben. Viele Unternehmen investie-ren mittlerweile auch in «Open In-novation»-Ansätze oder in Inkuba-toren mit Start-ups. Dies erhöht so-wohl die Qualität wie auch die Ge-schwindigkeit von Innovationen.

Sie fordern Firmen auf, «nichts Geringeres alseine Marktrevolution» anzupeilen. Das brauchtMut. Wie baut man die eigenen Hemmschwel-len ab?

Das ist in der Tat eine der schwierigstenFragen im Innovationsmanagement. Wir erle-ben es häufig, dass radikale Veränderungenvon aussen angestossen werden. Mehr undmehr sind Unternehmen aber gezwungen, ihreeigenen Handlungsweisen und Annahmenüber Märkte in Frage zu stellen und widerspre-chende Wege gleichzeitig zu gehen. Diese Wegezu gehen, ist häufig das Ergebnis eines langenErkenntnisprozesses. Unternehmen sind meis-tens dazu bereit, wenn sie bereits einmal die

«Scheitern muss man in Kauf nehmen»

bittere Erfahrung gemacht haben, dass ihnen Firmenausserhalb ihres Wahrnehmungskreises ihnen Markt-anteile. Es gibt aber auch Unternehmen, die könnensich überhaupt nicht von den eigenen Barrieren lösen.

Scheitern und Stillstand soll man hinnehmen, schreibenSie. Wie kann man da als Unternehmer gelassen bleiben?

Es geht nicht darum, dass Scheitern generell einewundervolle Erfahrung ist. Sondern: Während man beiProjekten, die auf bewährten Wegen und Methodenberuhen, fehlerfrei agiert, muss man im Rahmen vonInnovation intelligentes Risiko definieren. Das heisst,genau die Rahmenbedingungen festlegen, unter denenScheitern möglich ist. Wer Angst hat zu scheitern, wirdnie an die Grenzen des Möglichen gehen und damitneue Chancen niemals wirklich voll erschliessenkönnen. Die Frage inwieweit Unternehmen bereit sind,so ein Risiko einzugehen, ist eine Art Entschlossenheits-test: Nur wer bereit ist, das Scheitern im schlimmstenFall in Kauf zu nehmen, ist bereit für das Abenteuer derradikalen Innovation.

Sie beraten Firmen beim Aufbau einer neuen Innova-tionskultur. Wie gehen Sie da vor?

Der erste Schritt ist der Abgleich der Unternehmens-strategie mit den bestehenden Strukturen und derInnovationskultur. Viele Unternehmen haben zwar denAnspruch, zum Innovationsführer der Branche zu werden,sind jedoch in einer Kultur verankert, die maximal inkre-mentelle Innovation zulässt. Die Bestandsaufnahme derInnovationskultur gibt einen sehr fundierten Einblick dar-über, zu welchen Arten von Innovationen ein Unterneh-men derzeit überhaupt fähig ist. Wir haben hierzu einTool entwickelt, das auf der Auswertung von knapp200 Studien zum Thema beruht und das wissenschaftlichabgesichert ist. Aufbauend auf der Analyse werden dannMassnahmen entwickelt. Wichtig ist dabei: Jedes Unter-nehmen ist individuell. Einfach das Modell von Googlenehmen und auf ein X-beliebiges Unternehmen übertra-gen, ist der sicherste Weg zum Scheitern.

Eugen Albisser, Chefredaktor technica

lens-Uwe Meyer.

Innovation 9


Distribution is today.

Tomorrow is EBV.

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Innovation10


Vorsicht: Die Erfolgs-gerade ist nicht immergeradlinig.

(Bild: istockphoto)

ur Innovationsförderung undgegen die Frankenstärke verteil-

te die Kommission für Technologieund Innovation (KTI) noch im ver-gangenen September zusätzliche100 Mio. Franken an Firmen. Mit1064 eingereichten Projekten warder Ansturm unerwartet hoch.

Ein Zeichen dafür ist das sichimmer schneller drehende Wettbe-werbs-Karussell. Um darauf aufzu-springen, müssen junge Start-upsdrei Voraussetzungen erfüllen:marktfähige Anwendungen kreie-ren und über Startkapital undMarktzugang verfügen. Jedoch wis-sen viele Firmen oft nicht so genau,wo sie die Unterstützung erhalten.Obschon die Wissens- und Techno-logietransfer-Szene teilweise ver-worren ist, bieten oder vermittelnetliche Büros und Förderstellen beiHochschulen, Bund, Kantonen undder Privatwirtschaft diese Dienstean.Folgende Liste verschafft einenÜberblick:

Z

Wettbewerbe verteilen Startkapital und Anlaufstellen bieten Know-how an innovative Unterneh-

men, damit diese zwischen der zündenden Idee und dem erfolgreichen Produkt nicht ins Straucheln

geraten. Wo sich eine Bewerbung und Anfrage lohnt, zeigt eine Liste.

Innovationsfördergelder und Technologietransfer für KMU

WettbewerbeDie GrossenDe Vigier � ältester SchweizerFörderpreis für innovativeGeschäftsideen, findet jährlichstatt, mit 100 000 Franken plusSupport dotiert.

www.devigier.ch

Heuberger Winterthur � findet allezwei Jahr statt, mit 150 000 Frankenplus Support dotiert (1/3 davonzweckgebunden).

www.jungunternehmer-preis.ch

Venture � Fokus aus Technologie-transfer zwischen Hochschuleund Wirtschaft, findet alle zweiJahre statt, Bewerber werdengecoacht, mit 60 000 Frankendotiert. www.venture.ch

NationalSwiss Start-ups Award � für Unter-nehmen vor der Gründung, findetjährlich statt, Gewinner per Inter-

net ermittelt, mit 50 000 Frankendotiert. www.startups.ch

Swiss Technology Award � richtetsich an innovative Hochtechno-logie-Idee, findet jährlich statt,Gewinner erhalten nachhaltigenSupport. www.ch-innovation.ch

ZKB-Pionierpreis � richtet sich anHochschulabsolventen, primär anTechnologie-Start-ups. www.technopark.ch

BranchenspezifischETG-Innovationspreis � zeichnetinnovative Idee aus Automation,Elektronik und Informationstechnikaus, findet jährlich statt und istmit 10 000 Franken dotiert. www.electrosuisse.ch

KTI Medtech Award � für jungeUnternehmen mit Fokus auf Medi-zinaltechnik, mit 10 000 Frankendotiert www.kti.admin.ch

www.bbt.admin.ch

Innovation 11

www.verschlusstechnik.ch

Das leistungsstarke Kraftpaket bis 5000 kW!

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Dreiphasige Stand-Alone- USV-Lösungen.

_ 100 % Wirkleistung bei cos phi 1.0 _ Parallelfähig (bis zu 10 Einheiten, = 5000kVA / 5000kW)_ Wirkungsgrad bis zu 96 %_ Kleine Stellfläche: 500 kW = 1.4m2

_ Hohe Leistungsdichte: 357 kW/m2

(500 kVA/500 kW)

Newave Energy AG . 5432 Neuenhof . 2504 Biel . www.newavenergy.ch

Life Sciences Prize � zeichnet jungeUnternehmen in den BereichenBio-, Medizinaltechnologie undPharma aus, findet jährlich statt,dotiert mit 10 000 Franken.

www.lifesciencesprize.ch

AnlaufstellenBündner Stiftung INNOZETGrüsch, Tel. 081 330 34 [email protected]

Credit Suisse Foundation –Jubilee Fund8070 Zürich, Tel. 044 333 32 [email protected]

Fördergesellschaft KMU-HSGSt. Gallen, Tel. 071 224 71 [email protected]

Gerbert Rüf StiftungBasel, Tel. 061 270 88 [email protected]

innoBE AGBern, Tel. 031 335 62 [email protected], www.innobe.ch

Innovationsstiftung derSchwyzer KantonalbankSchwyz, Tel. 058 800 21 [email protected]

Klimastiftung Schweiz8022 Zürich, Tel. 043 285 44 80www.klimastiftung.ch

kmufinance plusAltendorf, Tel. 055 451 53 [email protected]

Kommission für Technologieund Innovation KTI Bern031 322 24 40, [email protected]

W. A. De Vigier StiftungSolothurn, Tel. 079 265 61 29www.devigier.ch

Stiftung KMU SchweizBern, Tel. 031 380 14 [email protected]

Standortförderung des KantonsZürichZürich, Tel. 043 259 49 [email protected], www.vd.zh.ch

TS Industrie- undTechnozentrum SchaffhausenSchaffhausen, Tel. 052 674 77 [email protected]

venturelabc/o IFJ Institut fürJungunternehmenSt. Gallen, Tel. 071 242 98 [email protected]

Innovation12


Dr. James Truchard, Präsident, CEO und Mitbegründer von National Instruments, Jeff Kodosky, Mit-

begründer und NI Business and Technology Fellow, sowie Duncan Hudson, Business and Technology

Fellow bei NI, erläutern in einer offenen Diskussion, wie radikale Innovationen entstehen.

Heutzutage wird beinahe jedesneue Produkt als «Innovation»bezeichnet. Was verstehen Sie untereiner Innovation?

Duncan Hudson: Bei NI definie-ren wir Innovation als die Anwen-dung einer Idee auf eine neue Artund Weise, um damit etwas Nützli-ches zu vollbringen.

Jeff Kodosky: Eine Innovationkann zudem in zwei Gruppen einge-teilt werden: kleine Innovationenund marktverändernde Innovatio-nen. Kleine Innovationen sind konti-nuierliche Verbesserungen, die aneinem bestehenden Produkt vorge-nommen werden. Marktverändern-

Wie eine Firmenkultur für radikale Innovationen gefördert wird

de oder radikale Innovationen hin-gegen bewirken eine neue Funktio-nalität oder bestimmen die Art, wieetwas getan wird, neu. Häufig liegtdie Lösung im Nachhinein auf derHand, doch zuerst muss jemandeine Idee haben und den Beweisdafür erbringen.

Duncan Hudson: Selten ist dieLösung für alle erkennbar, bevor derBeweis vorliegt.

Dr. James Truchard: Ganz ehrlich:Manchmal erscheint eine Innovationfalsch zu sein, wenn sie umgesetztwird, und das macht es so schwierig.Wenn man etwas immer auf die-selbe Weise erledigt, weshalb sollteman daran etwas ändern? Oft mussman neue Wege gehen und denGedanken frei-en Lauf lassen.Dann kann manalles wieder zu-sammenfügen.

DuncanHudson: Genau,es ist wichtig,sich zu überle-gen, wie das bereits Vorhandene zueiner neuen Vorgehensweise ver-bunden werden kann. Vielfach gibtes nicht den «einen» Weg, sondernman muss festgefahrene Verhal-tensmuster überdenken und auf-brechen, um sie anzupassen.

Dr. James Truchard: Eine Innova-tion wird manchmal auch geschaf-fen, wenn alte Ideen neu angewandtwerden, um eine neue Herausforde-rung zu lösen. In anderen Fällen isteine Innovation völlig neu, wie beiLabView. Alle anderen haben sich aufobjektorientierte Programmierungkonzentriert, aber wir haben den Da-tenfluss in den Mittelpunkt gerückt.

Nur grosse Visionen führen zuradikalen Innovationen – was istIhre Vision?

Jeff Kodosky: Unsere Vision istGraphical System Design, ein platt-formbasierter Ansatz. NI bietet Inge-nieuren und Wissenschaftlern damiteine Plattform mit integrierter Hard-und Software für die schnelle Ent-wicklung und Implementierung vonSystemen, in denen gemessen, ge-steuert und geregelt werden muss.Diese einheitliche Plattform ist glei-chermassen für Entwicklung, Einsatzund Test von Desktop- bis hin zu Em-bedded-Systemen geeignet. UnsereVision schlägt eine Brücke zwischenEntwurf und Test und lässt sich aufbeide Bereiche gut anwenden.

Dr. James Truchard: Wir wollendie Arbeit für Ingenieure so erleich-tern, wie das die Tabellenkalkulationfür die Finanzfachleute getan hatund den Embedded-Bereich so vor-anbringen, wie dies der PC für dieArbeit am Schreibtisch tat.

Thomas Watson Senior, Unterneh-mensgründer und Vorsitzendervon IBM von 1914 bis 1956, sagteeinmal: «Um erfolgreich zu werden,muss man seine Fehlerquote ver-doppeln.» Stimmen Sie dem zu?

Dr. James Truchard: So viele Feh-ler man auch macht, sollte manzunächst in Gedanken immer alle

Dr. James Truchard (links), Präsident, CEO sowie Mitbegründervon National Instruments, und Jeff Kodosky, Mitbegründerund NI Business and Technology Fellow.

(Bilder: National Instruments)

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«Eine sehr gute Vision ebnetmehrfach den Weg für vieleGelegenheiten zu einer radikalenInnovation.»

Dr. James Truchard, Präsident, CEO undMitbegründer von National Instruments

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Möglichkeiten durchspielen, bevorman ein Produkt auf den Marktbringt.

Jeff Kodosky: Was Dr. James Tru-chard sagen will, ist, dass man vie-les ausprobieren und fortwährendexperimentierfreudig sein sollte.Bei NI gehen wir diesen Weg, aberwir verwerfen viele Ideen bereitsfrüh im Entwicklungsprozess, so-dass ein schlechtes Produkt garnicht bis zur Marktreife entwickeltwird.

Dr. James Truchard: Etwas miss-lingt, wenn man sich nicht an eineVision gehalten hat. Es ist wichtig,die Vision immer vor Augen zu ha-ben und Innovation wird sich vonselbst einstellen. Wenn man darü-ber nachdenkt, kommt man zumSchluss, dass die Angst, letztlich zuversagen, Innovation begünstigt,da die Erfahrung, Fehler zu machenund sich schnell davon wieder zu

erholen, schliesslich zum Erfolgführt. Man will immer positive Feh-ler machen, das heisst, man willaus einem Fehler lernen, umschliesslich zum Ziel zu gelangen.

Duncan Hudson: Die Fehlerquo-te ohne eine Vision zu verdoppeln,ist kein guter Plan. Entscheidenddabei ist die Risikobereitschaft. Jefrüher man mit Ideen experimen-tiert und erkennt, welche von ihnennicht zum Erfolg führen werden,desto effektiver kann man seineBemühungen auf innovative Ideenkonzentrieren, die tatsächlich einenWandel einleiten werden. Es sollendoch sicherlich keine schlechtenIdeen unterstützt werden. Wenndie Fehlerquote in der Gedanken-findungsphase verdoppelt wirdoder die Bereitschaft da ist, beimEinsatz neuester Technologie Rück-schläge einzustecken, ist dies eingeeigneter Ansatz.

Welche Gründe für Fehlschlägehaben Sie in der Vergangenheitkennengelernt und welche Lektio-nen haben Sie daraus gezogen?

Dr. James Truchard: Bei NI istetwas misslungen, wenn wir unsnicht an unsere Vision gehalten ha-ben. Daraus haben wir gelernt, dassman sich an den Kern, die Visionund die Plattformen eines Unter-nehmens anpassen muss, um er-folgreich zu sein. Wir haben Pro-dukte entwickelt, die nicht auf einePlattform abgestimmt und deshalberfolglos waren. Andere wiederumwaren auf eine Plattform ausge-richtet, hatten jedoch nicht dieFunktionalität und technischen

Funktionen, die wir wollten. Platt-form, Vision und technische Funkti-onen müssen aufeinander abge-stimmt werden. Interne Fehler sindTeil der zuvor angesprochenen Feh-lerquote und Gedankenfindungs-phase.

Duncan Hudson: Wir definierenFehler nicht durch Rendite. Statt-dessen bestimmen wir Erfolg undMisslingen darüber, wie gut das,was wir tun, die gesamte Funktio-nalität unserer Plattform voran-treibt, und über unseren Fortschritthin zu der Vision, die wir erreichenmöchten. Wenn wir mit einemSchritt nach vorne die Plattformstärken, erhöht das den Wert, dawir so die Vision verwirklichen kön-nen.

Experten unterscheiden zwischeninkrementellen und radikalenInnovationen. Was war die letzteradikale Innovation von NI?

Duncan Hudson: Wenn ich überdie jüngste radikale Innovation vonNI nachdenke, kommen mir immerLabView FPGA und unsere RIO-Plattformen in den Sinn. Damitkann eine neue Expertengenera-tion FPGAs auch in Anwendungenprogrammieren, in denen dies zu-vor nicht möglich war. Ihre erwor-

Duncan Hudson, Business and Tech-nology Fellow National Instruments.

«Es ist wichtig, Innovationvon der Unternehmensspitze hinzum einzelnen Mitarbeiter zuermutigen.»

Jeff Kodosky, Mitbegründer undNI Business and TechnologyFellow

Innovation14


benen Fertigkeiten sind dadurchnicht veraltet, sondern sie könnennun Dinge tun, die bisher nichtmöglich waren. Es bleibt abzuwar-ten, ob dies eine so radikale Innova-tion ist, dass frühere Programmier-methoden für FPGAs aufgrund die-ses neuen Ansatzes an Bedeutungverlieren. In ein paar Jahren werdenwir mehr wissen.

Wie oft kann ein Unternehmen eineradikale Innovation verwirklichen?

Dr. James Truchard: Die Frageist: «Wie gut ist die Vision?» Einesehr gute Vision ebnet mehrfachden Weg für viele Gelegenheitenzu einer radikalen Innovation. Inunserem Fall waren dies Messgerä-testeuerung mit GPIB, Datenerfas-sung, LabView Real-Time und Lab-View FPGA. Alle diese Innovationenstammten von einer Vision, die wirweiterentwickeln konnten. EineVision treibt ein Unternehmen an,wenn sich Technologien verän-dern. Die Infrastruktur, die dieseVision unterstützt, kann sich än-dern, aber die Vision muss beste-hen bleiben.

Wie weit muss die R&D-Abteilungin die Zukunft blicken, um zuentscheiden, was der nächste «Knal-ler» sein wird?

Duncan Hudson: Im Hinblickauf Visionen dauert es normaler-weise zehn Jahre und länger. Bezo-gen auf den technologischen Fort-schritt handelt es sich dabei jedochum ein kürzeres Zeitfenster, da diesein aktiverer Prozess ist.

NI hat Mitarbeiter, die nach neuenTechnologien Ausschau halten.Was genau sind ihre Aufgaben?

Dr. James Truchard: Unser Zielist, weiterhin zu den führendenTechnologieunternehmen zu zäh-len, also beschäftigen wir in unse-rem Unternehmen verschiedene

Teams, die den technologischenFortschritt beobachten.

Duncan Hudson: Es ist keineeigene Position, sondern ein Aufga-benbereich einer Stelle. Unsere ver-antwortlichen Softwarearchitektenwollen stets Grenzen überschreiten.Sie haben die besten Ideen, wennwir die Idee eines Mitarbeiters mitder Idee eines anderen Mitarbeitersverbinden und so ein Aha-Erlebnishaben.

Jeff Kodosky: Ausserdem sindletztlich unsere Kunden die Fachex-perten und wir versuchen, Werk-zeuge zu erstellen, die sie vorwärts-bringen. Wir legen also viel Wertauf ihre Meinung. In diesen Pro-zess, in dem wir unsere Kunden umFeedback bitten, sind beide Seitengleichermassen involviert. So lassenwir uns von unseren Kunden inspi-rieren, die mit unseren Technolo-gien einige der grössten Herausfor-derungen der Welt bewältigen.Dies inspiriert uns dazu, einen ein-facheren Weg zu finden, mit demsie ihr Ziel erreichen können.

Können Sie mir ein Beispiel nennen,bei dem dies der Fall war?

Dr. James Truchard: Ein Beispielist LabView Real-Time. 1989 hattenwir die Idee dazu und 1998 wurdees zum ersten Mal verkauft. Häufigbeginnt man damit, an einer Ideezu arbeiten, und es dauert zehnJahre, bis sie so weit ist.

Ist es möglich, eine Kultur fürInnovation in einem Unternehmenzu begründen – und sie zu erhalten,wenn das Unternehmen so schnellwächst wie NI?

Dr. James Truchard: Wir wissen,dass die grössten und beständigs-ten Wettbewerbsvorteile von NI sei-ne Kultur und die Angestelltensind, die den fortwährenden Erfolgder anderen Schlüsselfaktoren desUnternehmens direkt beeinflussen:Kunden, Aktionäre, Zulieferer unddas Umfeld, in dem sie leben undarbeiten. Während NI sein stetesund globales Wachstum fortsetzt,stellt das Unternehmen sicher, dasssein «menschlicher Vorteil» be-wahrt wird. Im Sinne dieser Strate-gie stellt NI nur die besten und mo-

tiviertesten Mitarbeiter ein, fördertein tolles Arbeitsumfeld mit gross-artigen Karrierechancen und erhälteine Kultur aufrecht, in der denMitarbeitern aufgrund hervorra-gender Förderprogramme viel zu-rückgegeben wird. Wir werden wei-terhin für unsere Kultur bekanntsein, die durch Auszeichnungenwie einem Platz unter den 25 Un-ternehmen der «World’s Best Multi-national Workplaces» des amerika-nischen Great Place to Work Institu-te sowie Auszeichnungen von sechsNiederlassungen durch nationaleGreat Place to Work Institute ge-würdigt wurde.

Je grösser ein Unternehmen, destostandardisierter müssen die Prozes-se sein. Das begrenzt normalerweiseunkonventionelle Ideen. Ist esschwieriger für ein grosses Unter-nehmen wie NI, so innovativund bahnbrechend zu sein wie fürein kleines?

Duncan Hudson: Nun, es ist ein-deutig zu schaffen. Dies ist genauder Grund, weshalb wir einen 100-Jahr-Plan aufgestellt haben, an des-sen Spitze die Kultur steht: Schliess-lich bestimmt die Kultur die Fähig-keit, eine Vision zu erfüllen und In-novation zu gestalten. Innovationmuss ein grundlegender Aspekt ei-ner Unternehmenskultur sein unddie Unternehmensführung mussihre Umsetzung sicherstellen. Esgibt viele Rollen, die vorhandensein müssen, wenn ein Massstabfestgesetzt wird. Zum einen müs-sen Mitarbeiter da sein, die zu In-novationen ermutigt werden, zumanderen Mitarbeiter, die dieseIdeen aufgreifen und die Ideen zurDiskussion auf einer grösseren Ebe-ne bereitstellen.

Jeff Kodosky: Wir sind auch sehrfroh, dass Dr. James Truchard wei-terhin mit gutem Beispiel voran-geht und Innovationen im ganzenUnternehmen ermutigt. Es ist wich-tig, Innovation von der Unterneh-mensspitze hin zum einzelnenMitarbeiter zu ermutigen. [pm]

«Wir haben einen100-Jahr-Plan aufgestellt, andessen Spitze die Kultur steht.»

Duncan Hudson, Business andTechnology Fellow National Instruments

Innovation 15

Warum das Ausruhen auf den Lorbeeren deutlich mehr Risiken in sich birgt als der Innovations-

prozess selber, erklärt Marcel Aeschlimann, Managingpartner des Bieler Think-Tanks Creaholic, im In-

terview.

Herr Aeschlimann, in der Innova-tion spielt unter anderem die Krea-tivität eine zentrale Rolle. Ist sieerlernbar? Und, landläufig gilt: Dieerste Idee ist immer die Beste.Stimmt das? Marcel Aeschlimann: Kreativität istbestimmt etwas Angeborenes, dasjeder Person innewohnt. Sie kannüber Training verbessert und geför-dert werden. Einige haben glück-licherweise die Chance, sie im Berufauszuüben; andere in der Freizeit.

Wir haben gemerkt: Kreative

Im Gespräch mit Marcel Aeschlimann

Lösungen haben mit Leidenschaftzu tun – manchmal muss man viel«leiden und schaffen» bis eine guteIdee gebärt. Häufig muss auch dasUnterbewusstsein mit der Problem-stellung gefüttert werden, damit esdie Lösungsansätze weiter verfei-nern und verbessern kann. In derRegel führen darum eher die letz-ten Ideen zum Erfolg.

Fliessen auch kulturelle Aspekte, wie zum Beispiel der Mut, in denProzess mit ein?

Immer wenn ich in den amerika-nischen Westen reise und von derOst- an die Westküste fliege, denkeich: Für die europäischen Auswan-derer bedeutete zuerst einmal die Rei-se in die Staaten eine grosse Unge-wissheit. Irgendwann nahmen einigevon ihnen erneut das Risiko auf sichund siedelten mit dem Planwagenvon Osten gen Westen – das vor über100 Jahren. Daher ist es auch kein Zu-fall, dass die Westküste so innovativist und sich das Silicon Valley dort be-findet.

Keine Schatztruhe im eigentlichen Sinne:Doch das Agentur-Archiv ist Fundus undInspirationsquelle für neue Projekte. (Bilder: Creaholic)

Innovation16


Ähnliches ist auch in derSchweiz erkennbar: nämlich in Biel.Es ist keine schöne Industriestadtmit malerisch, stimmigen Bergenund Seen. Doch sie ist sehr positivmultikulturell – mit den verschie-densten Kulturen und Industrienaus aller Herren Länder. Die Stadtwar immer offen für andere Kultu-ren: Dieser «Geist» ist noch spürbar.

Sind auch Charaktereigenschaftenrelevant? Oder ist es ein bestimmter Typus Mensch?

Es ist mit der Musik vergleich-bar: Der beste Pianist ist ein Virtuo-se. Einige erreichen das Ziel etwasbesser, andere hingegen etwasschlechter. Doch beide hätten die

Chance dazu. Um etwa ein neuesStück zu schreiben, braucht es auchkreative Einfälle. In beiden Fällen istein Teil vermutlich veranlagt, derandere erlern- und trainierbar. Fürmich ist die Veranlagung der klei-nere Teil als die Motivation, sich indieser Fähigkeit verbessern zu wol-len..

Müssen Sie ihre Kunden auch zuIhrem Glück «zwingen»?

Kunden die uns aufsuchen,kommen aus einem bestimmtenGrund: Sie suchen die Revolutionund nicht die Renovation. Häufigwird aber der implizite Wunschdeutlich, den bestehenden Pfad sowenig wie möglich zu verlassen.Darum erklären wir von Beginn andie Bedeutung der Revolution bzw.

der radikalen Innovation.Mögli-cherweise hilft hier der Freiraum,nicht die im Betrieb bereits vorhan-denen Mittel zu verwenden. Damüssen wir die Kunden schon einwenig zur Innovation hinführen.Unsere besten Leistungen sind aberda, wo sie am Kunden dienen:Manchmal ist nur ein Teil revolutio-när und der Verbleib evolutionär.

Für den Schweizer Düngemittel-hersteller Hauert entwickelte Crea-holic einen raffinierten Behälter. SeinAusguss wurde neu kreiert und miteinem Dosierungselement verbun-den, das bereits einzelne Einheitenabmisst. Anfangs stellten wir uns vor,über die komplett neue Verpackungan das Problem heranzugehen. ImDialog mit dem Kunden fokussiertenwir uns im Innovationsprozessschliesslich auf den Ausguss, da seineEntwicklungszeit relativ kurz war.

Fehlt es den Unternehmen an Mut,ausgetrampelte Pfade zu verlassen?

Ein Unternehmen das existierenkonnte, musste eine gewisse Zeit er-folgreich gewesen sein. Es war er-folgreich mit dem Produkt, das esbereits realisiert hatte. Und, wennder Erfolg ausbleibt, stellt sich un-weigerlich die Frage: Wie kann ichdas Produkt renovieren, d. h. neu de-signen und neu anstreichen?

Vom Weg der Innovation träu-men alle. Viele Firmen haben je-doch nicht den Mut, für etwasBesseres das Bestehende aufzuge-ben.

Interne Strukturen bieten ja auchSicherheit?

Bestimmt. Interne Strukturensind nämlich auf die spezifischenProdukte ausgelegt. Innovationbedeutet somit immer auch eingrosses Risiko – das kann ich nurunterstreichen! Aber: Es ist nochviel riskanter, nicht zu innovie-ren. Wer nur auf Bewährtes setzt,wird spätestens in einigen Jahrenvon der Bildfläche verschwundensein.

Braucht es Mut zum Scheitern?Wir können keinem Kunden ga-

rantieren, dass wir eine gute Lö-sung finden. Über all die verschie-

denen Kreativitätsmethoden verfü-gen wir aber über eine gute Erfolgs-wahrscheinlichkeit – die viel höherist, als wenn der Kunde das selbermachen würde. Die Garantie für Er-folg hat jedoch niemand – auch wirnicht.

Andersherum gedacht trägt dasScheitern auch zur Erkenntnis bei.Denn manchmal weist die Sack-gasse und das Wissen, was nichtgeht, auf den richtigen Pfad zurück.

Ist das Bauchgefühl ein wichtigesElement in der Innovation?

In der Innovation kann mannicht jeden Weg mit Bestimmtheitprüfen. Entwicklung wäre nichtmehr zahlbar. Es ist nicht meinBauchgefühl alleine, sondern diekollektive Intuition eines Teams.Nachdem wir immer verschiedeneWege gefunden haben, legten wirklare Kriterien, wie etwa die Ent-wicklungszeit und-kosten, fest. Aberauch die Faktoren, wenn man aus50 Lösungen die 3 besten auswählt,ist das schlussendlich das Bauch-gefühl von einem Team, das aus un-seren Leuten oder dem Kunden be-steht. Dann baut man darauf auf,ob man diesen Pfad nun tatsächlichverfolgt. Da helfen sicher die Erfah-rungen von uns oder die Erfahrung,die der Kunde mitbringt – der kenntseinen Markt am besten.

Wie zentral ist das Innovationsmanagement?

Viele Unternehmen gehenfalsch heran. In der Praxis wird derBereich als Vorentwicklung be-zeichnet. Doch, die Vorentwicklungbeschäftigt sich hauptsächlich mitProblemen aus der täglichen Pro-duktion. Viele Firmen wirken aufdiesem Auge betriebsblind.

Innovation bedeutet jedoch: ei-nen komplett neuen Weg zu be-schreiten. Dieser benötigt entspre-chend Zeit und die Freiheit, beste-hende Pfade und das Alltagsge-schäft verlassen zu dürfen – nichtim Sinne von Narrenfreiheit.

Für eine bahnbrechende Inno-vation lohnt sich daher die geogra-fische Trennung von Innovations-und Kernteam. Viele Firmen über-geben diesen Part an uns.

Marcel Aeschlimann: Innovation ist mehr als die Summe seinerMitwirkenden.

Innovation 17


Haben Sie im Verlauf auch Strategien oder Hilfsmittel zur Lösungsfindung entwickelt?

Das Kern-Team entwickelte imVerlauf eigene Innovationswege.Als wir als Team stetig wuchsen,entschieden wir, das Know-howschriftlich festzuhalten. Daraus ent-stand die Gasphasentoolbox: 80Tools oder auch Empfehlungen wiebeim Innovationsprozess vorzuge-hen ist. Der Projektleiter wählt, an-gepasst an das Kundenprojekt undan die Teamkonstellation, manch-mal mehr, manchmal weniger vondiesen Werkzeugen aus – jedochnie alle.

Der erste Block dient der Analy-se. Die Entwurfsphase, in der dasProblem durchdacht wird, ist zent-ral. Wir stellten fest: Ingenieurevernachlässigen diesen Teil gerneund beginnen gleich mit der Kons-truktion. Zur Verifikation, ob tat-sächlich das Problem und nicht nurdas Symptom bekämpft wird, stel-len wir beim Projekt die Aufgaben-stellung des Kunden erneut in Fra-ge – was Kunden meist überrascht.

In den nächsten Phasen wirddie Organisation durchleuchtetund der Inspirations- und Idea-tionsprozess beginnt. Hier bedie-nen wir uns vielerlei Werkzeugen:Beispielsweise durchforsten wirmithilfe eigener Algorithmen Pa-tentdatenbanken nach neuenGrundlagetechnologien oder wirgreifen auf gesammelte Materiali-en, die wir in unserem Archiv able-gen.

Evaluiert wird in der letztenPhase: Im Innovationsprozess istdie zündende Idee nur ein kleinerSchritt. Innovativ sind schlussend-lich nur die, die auf dem Markt er-folgreich sind. Die Fähigkeit, Inno-vation umzusetzen, ist sehr vorteil-haft.

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Innovation18

Forschung

Könnte das Perpetuum mobile dereinst Realität werden? Dieser Frage ging der mittler-

weile ausgelernte Konstrukteur Pascal Wiget im Rahmen einer Wettbewerbsarbeit nach.

«Schweizer Jugend forscht» zeichnete ihn dafür aus.

ppur si muove – Erforschung eines Perpetuum mobiles» ist

eine der 61 von «Schweizer Jugendforscht» (SJf) im Frühjahr ausge-zeichneten Forschungsarbeiten.Hat der gewiefte JungforscherPascal Wiget (20) aus Oberarth(Kanton Schwyz) gar das Perpetu-um mobile erfunden und damit ei-

ne mittlere Sensation geschafft?Gar etwas erreicht, wovon anderebislang nur träumten? «Nein,nein», wehrt der mittlerweile aus-gelernte Konstrukteur in aller Be-scheidenheit ab. «Das Ziel meineram Berufsbildungszentrum Goldauund beim Seilbahnbauer Garaventa

E

Konstrukteur-Lehrling forscht auf Hochschulniveau

umgesetzten, für den Wettbewerb‹Schweizer Jugend forscht› weiterausgebauten Maturaarbeit warnicht der Bau eines Perpetuum mo-biles. Ich wollte das Thema vertieftergründen und mit praktischenVersuchen der Machbarkeit derEnergieumwandlung durch denDiamagnetismus auf die Spur kom-

men.» Inspiriert fühlte sich derangehende Maschinenbau-Studentvom legendären Philosophen, Ma-thematiker, Physiker und Astrono-men Galileo Galilei (1564–1642), dermit seinen bahnbrechenden Entde-ckungen auf mehreren Gebietender Naturwissenschaften für Furoresorgte.

Physikgesetze hinterfragt«Mein primäres Ziel war, einen Ver-bundwerkstoff zu entwickeln, zu-mal ich bei meinen Recherchen aufkeine Forschungsansätze dieser Art

gestossen war. Bestehend aus einerSandwich-Konstruktion mit zweiParamagneten und einem Diamag-neten sollte dieses Spezialmaterialdie Eigenschaft besitzen, magneti-sche Feldlinien in seinem Innerenzu unterbrechen.» Der junge Pio-nier wollte den von ihm entwickel-ten Verbundwerkstoff ohne Kraft-

aufwand auf einer 200 Millimeterlangen Messstrecke durch ein Mag-netfeld bewegen. Auf der Suchenach einer Lösung für das utopischanmutende Vorhaben hinterfragteer bewusst fundamentale Physik-gesetze.

Die Basis bildete eine von ihmmittels CAD konstruierte und sel-ber gebaute Versuchskonstruktion.An der Aufhängevorrichtung befes-tigte Wiget alsdann den Verbund-werkstoff, nachdem dieser mitStickstoff auf die erforderliche Tem-peratur von minus 196 Grad Celsius

Pascal Wiget ergründet mit seinem Versuchsaufbau die Machbarkeitdes Perpetuum mobile.

Der Verbundwerkstoff ist bereit für die Fahrt durch das Magnetfeld.(Bilder: Hans Stirnimann)

Daniel Wagner, Fachjournalist8640 Rapperswil SG

Autor

Innovation 19

heruntergekühlt worden war. Die-ser Kühlprozess war notwendig, da-mit der Werkstoff seine volle Wir-kung entfalten konnte. Auf der Be-schleunigungsstrecke bestimmte erdie jeweilige Geschwindigkeitsän-derung – mit verschiedenen Mate-rialkombinationen – beim Eindrin-gen in das Magnetfeld. Er sei mitdieser interdisziplinären Wettbe-werbsarbeit in für ihn völlig fremdeGebiete der Physik vorgedrungen.Dabei habe er gelernt, die Aufga-ben analytisch, systematisch undakribisch anzugehen.

«Forschung beginnt im Kopf»Wigets Wettbewerbsarbeit zeigtexemplarisch auf, wie Forschungfunktioniert. «99 von 100 Versu-chen gehen schief», sagt der visio-näre Erfinder Andreas Reinhard.Der SJf-Experte bringt sogleich sei-ne Begeisterung für Wigets Wirkenzum Ausdruck: «Als Berufsschülerhat er erstaunlich tiefgründig re-

cherchiert und seine faszinieren-den Gedankenspiele sogleich in dieRealität umgesetzt.» Aller Magiefür den Magnetismus zum Trotzhabe der junge Forscher den nüch-ternen Blick für die Fakten nie ver-loren.

Die exemplarische Forschungs-arbeit lässt aufhorchen, vor allemwenn man bedenkt, mit welchenbescheidenen finanziellen Mittelnsich Pascal Wiget der äusserst kom-plexen Thematik annäherte. «DieForschung beginnt für mich imKopf. Basierend auf intensiven Ma-terial-Recherchen und anhand vonGedankenspielen musste ich michfür die passenden Werkstoffe ent-scheiden, zumal ich die Versuchs-reihe nur einmal durchführenkonnte.» So gesehen sei die äus-serst zeitaufwendige Beschaffungder benötigten Spezialmaterialienund der Messvorrichtungen eineder besonderen Knacknüsse gewe-sen.

Wiget liebäugelte mit dem ab-soluten Favoriten unter den Hoch-temperatur-Supraleitern, mit derchemischen ZusammensetzungHg0.8Tl0.2Ba2Ca2Cu3O8. «Dieser Dia-magnet ist mit einer Sprungtempe-ratur von 138 Kelvin beziehungs-weise minus 135 Grad Celsius amnächsten an der Raumtemperatur

Master of Advanced Studies (MAS) in

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Schweizer Jugend forscht (SJf)

Forschung

dran. Weil dieser Supraleiter-Typnicht für industrielle Zwecke ver-fügbar ist, musste ich mich von die-ser Variante von vornhereinverabschieden.» Zum Einsatz kam –dank des Goodwills des deutschenAnbieters THEVA – dann der YBCO-Diamagnet (keramischer Hochtem-peratursupraleiter, YBa2Cu3O7H,Sprungtemperatur 93 Kelvin bezie-hungsweise minus 180 Grad Celsi-us). «Rund 600 Franken, das wärenur einer der grösseren Geldpostengewesen», atmet Wiget auf. «Diegrosszügige Unterstützung durchmeinen Lehrbetrieb, weitere Fir-men und die Fachhochschule Lu-zern war für mich Gold wert.»

Entscheidender VersuchFür den paramagnetischen Teil desVerbundwerkstoffs konzentriertesich Pascal Wiget auf zwei, für kalteTemperaturen prädestinierte Spezi-alprodukte mit sehr hoher Suszep-tibilität (Magnetisierbarkeit), CRYO-PERM und VITROVAC 6025 I50. «Dasrostfreie Blech CRYOPERM ist einMillimeter stark. Die Bearbeitungdieses Halbfabrikats hat sich wegender hohen Festigkeit aber alsschwierig erwiesen. VITROVAC 6025I50 ist hingegen nur 0,023 Millime-ter dick und beliebig verformbar.»Bei diesem amorphen, sehr dünnenMetall konnte der Jungforscher dieDicke des Materials für die Ver-suchsdurchführung beliebig variie-ren.

Der Idealfall also? «Leider nein»,erklärt Wiget. «Der Einsatz des Vit-rovac-Bands führte zu keinem be-friedigenden Resultat. Der Wagenschaffte es nicht, die Magnetfelderzu durchfahren. Der Paramagnetwar bei keiner der Versuchsfahrtenstark genug, um genügend magne-tische Feldlinien zu absorbieren.Damit war das Gleichgewicht zwi-schen Abstossungs- und Anzie-hungskraft nicht zu erreichen.»

Blieb also die Hoffnung aufdem alles entscheidenden Versuchmit dem ein Millimeter starkenCRYOPERM-Blech. Der Jungforscherhatte allen Grund zur Freude. Erspricht nach der gelungenen «Ses-selbahn-Fahrt» im Hause Garaven-ta «vom perfekten Zusammenspiel

dank der idealen Verbindung derbeiden Materialien» Wiget stelltfest: «Die Auswertung der Sensor-signale mit dem digitalen Echtzeit-Oszilloskop ergab eine verbleiben-de Bremskraft von 0,43 Newton.»Fazit des jungen Visionärs: «Die ge-messene Geschwindigkeit vor undnach dem Eintritt ins Magnetfeldhätte identisch sein müssen, umvon einem hundertprozentigen Ge-lingen sprechen zu können.» Ange-sprochen auf Vergleichswerte, sagtWiget: «Mir sind keine ähnlich ge-lagerten Versuchsreihen bekannt.»So gesehen sei es für ihn fast einDing der Unmöglichkeit, Vergleicheanzustellen. Ob er die Suche nachbesseren wirkungsvolleren Ver-bundwerkstoffen später erneutaufnehmen will, weiss er heutenoch nicht.

Eine gute Spürnase gehabtHans Stirnimann, Betreuer an derBerufsschule in Goldau, attestiertdem hellen Kopf so oder so eineGlanzleistung: «Allen Limiten zumTrotz hatte Pascal eine sehr guteSpürnase bei der Materialfindung,der Erfolg gibt ihm schliesslichrecht.» Der Berufsmaturand habesich interdisziplinär mit Forschungauf Hochschulniveau auseinander-gesetzt.» Wiget fügt schmunzelndhinzu, dass er auch eine PortionGlück gehabt habe. «Das Experi-ment hätte auch schief gehen kön-nen. Die aufwendige Forscherrea-lität ist schliesslich nicht immer einZuckerschlecken. [dw]

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Innovation22

Forschung

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führenden Technologieunterneh-men. Das Portfolio umfasst einebreite Palette richtungsweisenderIT-Lösungen. Kernelement der IBM-Strategie ist Innovation, die einenUnterschied macht – für das eigeneUnternehmen, seine Kunden undPartner und nicht zuletzt auch für

I

In den kommenden Jahren sind in der IT-Industrie radikale Innovationen gefragt. Forschung und

Entwicklung nehmen dabei eine Schlüsselrolle ein. Wie kann die Forschung den widersprüchlich

scheinenden Erwartungen – kurzfristig Wert zu schaffen und langfristig radikal Neues hervorzubrin-

gen – gerecht werden? Ein Blick auf das strategische Forschungsmanagement der IBM soll illustrie-

ren, wie der Spagat nicht nur gelingen, sondern als Treiber für Innovation genutzt werden kann.

Strategisches Forschungsmanagement in der IT-Industrie

die Welt. IBM fasst dies unter demMotto «Smarter Planet» zusam-men. Eine zentrale Rolle in dem vonInnovation geprägten Geschäfts-modell spielt die Forschung. Sie istmit rund 3000 Forschern in 11 Zent-ren rund um die Welt die grössteprivate IT-Forschungsorganisation.Das Zürcher Forschungszentrum inRüschlikon war 1956 die erste Er-weiterung des IBM Forschungsnetz-werks über die Grenzen der USA hi-naus. Die Mission besteht im Ver-folgen einer «kühnen» Forschungs-agenda und dem Sicherstellen vonlangfristigem Erfolg und Technolo-gieführerschaft durch frische Ideenund bahnbrechende Entwicklun-gen. Im Fokus stehen derzeit dreiHerausforderungen, die für dieweitere Entwicklung der Informati-ons- und Kommunikationstechno-logie von entscheidender Bedeu-tung sind: das Ende der Top-down-Miniaturisierung, der steigendeEnergiehunger der Rechenzentrensowie die immer grössere Daten-flut.

Das Ende derTop-down-MiniaturisierungSeit über 40 Jahren hat die IT-In-dustrie auf ein spezielles Erfolgsre-zept gesetzt: Durch die fortlaufen-de Miniaturisierung der Transisto-ren, der Bauelemente der Compu-terchips konnte deren Leistung im-mer weiter gesteigert und Compu-ter konnten immer günstiger ange-

boten werden. Heute befinden sichauf einem Hochleistungschip vonder Grösse eines Fingernagels überzwei Milliarden Transistoren, derenkleinste Strukturgrösse bei 22 Na-nometer liegt, was dem Durchmes-ser eines 3500-mal gespaltenenHaares entspricht. Die Folge: In na-her Zukunft wird diese Miniaturi-sierung an physikalische Grenzenstossen. Selbst mittels diverserKunstgriffe kann eine Weiterent-wicklung der heutigen Chiptechno-logie nur noch für 10 bis 15 Jahre er-wartet werden. Dann sind radikalneue Lösungen gefragt.

Der Energiehungerder RechenzentrenFür Rechenleistung wird aktuell soviel Energie benötigt wie für dengesamten globalen Flugverkehr.Überdies wird innerhalb wenigerJahre eine Verdopplung des Ener-giebedarfs erwartet. Neue hochleis-tungsfähige Supercomputer – so-genannte Exascale-Systeme – wer-den entwickelt, um mit dem Bedarfnach Computerleistung Schritt zu

Im Reinraum des Binnig and Rohrer Nanotechnology Centersarbeiten Forscher der IBM und ETH Seite an Seite.

Der IBM-Supercomputer SuperMUC am Leibniz-Rechenzent-rum bei München: Es ist das erste kommerzielle System, das diebionisch inspirierte Kühlung aus der IBM-Forschung einsetzt.

IBM Forum Zurich Research ISLForschungslabor Zürich8803 RüschlikonTel. 044 724 87 19www.zurich.ibm.com/isl

Infos

Innovation 23

halten. Allerdings muss ihre Ener-gieeffizienz gegenüber bestehen-den Systemen massiv gesteigertwerden. Ein einziger Exascale-Computer auf der Basis der heuti-gen Systeme würde nämlich etwa1000 Megawatt und damit ein ei-genes Kraftwerk erfordern. Lösun-gen für eine nachhaltige IT zuschaffen, ist daher das Gebot derStunde.

Die DatenflutPro Tag werden etwa 2,5 TrillionenBytes Daten erzeugt. 90 Prozent derGesamtmenge der heutigen digita-len Informationen wurden in denvergangenen zwei Jahren generiert.Ursache für dieses explosionsartigeWachstum sind etwa die forschrei-tende Vernetzung von Computernund Kommunikationssystemen al-ler Art, die Durchdringung der Weltmit Sensorik und die rasante Aus-breitung sozialer Netzwerke. Umaus den riesigen Datenmengen innützlicher Frist wertvolle Informati-onen zu gewinnen, wird an neuenAuswertungstechniken und soge-nannten lernenden Systemen ge-forscht.

Forschungsmanagement– eine hohe KunstVor dem Hintergrund der geschil-derten Entwicklungen sind die Er-wartungen an die Forschung im-mens. Dringlich stellt sich daher dieFrage, wie Umgebung, Rahmenbe-dingungen, Kultur, Prozess und Ma-nagement von Forschung gestaltetsein müssen, um die Entstehungdes radikal Neuen zu forcieren undzum Markterfolg zu führen. Ausser-dem ist die Forschung in grossenOrganisationen in diverse Span-nungsfelder eingebettet, die dasForschungsmanagement vor merk-liche Herausforderungen stellen,zugleich aber eine wesentlicheBasis des Erfolgs bilden. Und zwardann, wenn diese Dilemmata inproduktive Spannungen transfor-miert werden können. Zu den zent-ralen Spannungsfeldern zählen:• bottom-up versus top-down• langfristige Forschung versus

kurzfristige Anwendungsorien-tierung

• Open Innovation versus Schutzdes geistigen Eigentums.

Der Umgang mit diesen Dilemmataerfordert vom Forschungsmanage-ment einen Balanceakt: In der Pra-xis ist die Entscheidung für daseine oder das andere häufig keineOption, sondern es geht vielmehrdarum, ein gewinnbringendes So-wohl-als-auch zu realisieren.

Dilemma 1:Bottom-up versus top-downOft bestimmt in der industriellenForschung und Entwicklung die An-gebotspalette die Forschungsagen-da. Dadurch wird jedoch nicht sel-ten ein Korsett strategischer Vorga-ben von «oben» übergestülpt, wo-durch neue, eigenwillige Ideen imKeim erstickt werden. Um ein So-wohl-als-auch – eine Balance zwi-schen bottom-up und top-down be-triebener Forschung – zu schaffen,setzt IBM verschiedene Instrumenteein. So wird absoluten Spitzenfor-schern ein zunehmend grösseresMass an Freiheit eingeräumt. Aufder Basis eines über Jahre erworbe-nen Vertrauens können diese eige-ne Ideen verfolgen und neue Projek-te ins Leben rufen. Das grösste Massan Forschungsfreiheit wird inner-halb der IBM mit dem Status einesIBM Fellows erreicht. Seit seiner Ein-führung vor rund 50 Jahren wurdeninsgesamt 238 Forscher mit diesemStatus ausgezeichnet. IBM Fellowstragen entscheidend dazu bei, wert-volle Innovationsimpulse für IBM zugenerieren – insbesondere auchdurch Abweichung vom operativund strategisch Gegebenen.

Ein weiteres wichtiges Instru-ment des Dialogs zwischen strate-gischer Führung und Innovations-impulsen aus den Reihen der For-scher ist der Global TechnologyOutlook (GTO, siehe Kasten). JedesJahr werden Technologietrendsidentifiziert, die nach Ansicht derIBM-Forscher während der kom-menden 3 bis 10 Jahre die Welt tief-greifend verändern und neueMarktmöglichkeiten schaffen wer-den. Der GTO führt bottom-up undtop-down zusammen: Die Trendswerden in einem internen Prozess,an dem alle Forscher partizipieren

können, bottom-up identifiziertund ihre Praxisrelevanz illustriert.Der daraus entstehende Trendre-port wird dann mit den Mitglie-dern der Unternehmensleitung dis-kutiert, die entsprechende Investiti-onsentscheidungen auch davon ab-leiten. Das macht den GTO internzu einer wesentlichen Grundlagefür die Gestaltung der Forschungs-strategie, welche die technischeAgenda von IBM massgeblich be-stimmt. Zudem macht das Unter-

Um den Energieverbrauch von Rechenzentren massiv zureduzieren und sie nachhaltiger zu betreiben, haben sichWissenschaftler am IBM Forschungszentrum in Zürich vonder Natur inspirieren lassen. Sie entwickelten eine hochef-fiziente Wasserkühlung, dank der Kühlen selbst mit 60 °Cheissem Wasser möglich wird. Das spart aufwendige Käl-temaschinen und Klimatisierungsaufwand. Rechenzent-ren können so 40% Energie einsparen und zugleich wert-volle Abwärme liefern – etwa für die Heizung von Gebäu-den. Die direkte Abwärmenutzung reduziert die CO2-Bi-lanz um bis zu 85 %. Die Technologie ist damit nicht nurökonomisch sinnvoll, sondern setzt auch neue Massstäbein der Umweltbilanz von Rechenzentren. 2008 wurde dieHeisswasserkühlung erstmals auf der CeBIT vorgestellt –mit bemerkenswerter Resonanz. Nur ein Jahr später fandsich mit der ETH Zürich ein ambitionierter Partner für dieRealisierung eines Prototyps: Mit dem 10-Teraflops-Com-puter Aquasar wurde im Mai 2010 der Nachweis der Pra-xistauglichkeit mit Bravour erbracht. Schon im März 2012wurden die ersten kommerziellen Produkte angekündigt.Erstmalig finden diese Einsatz bei SuperMUC (Bild 2), demneuen Hochleistungsrechner des Leibniz Rechenzentrumsin München. Mit seinen 3 Petaflops Spitzenleistung ist Su-perMUC derzeit der schnellste Computer Europas und derviertschnellste weltweit. Die innovative Kühlung – bei Su-perMUC wird mit 45 °C heissem Wasser gekühlt – spartjährlich 1 Mio. Euro an Betriebskosten.

Für die IBM-Forscher ist dies jedoch nur einer von vie-len Meilensteinen. Sie arbeiten bereits an der Realisierungeiner langfristigen Vision: Chips sollen 10000-mal effizi-enter werden und damit die Leistungsfähigkeit desmenschlichen Gehirns erreichen. Dort übernimmt ein ein-zigartiges Netzwerk an Blutkapillaren Wärmeregulierungund Nährstoffversorgung. Unser Gehirn ist nicht planarwie heutige Computerchips, sondern es entwickelt seineenorme Leistungsfähigkeit durch extrem dichte Netzwer-ke von Nervenleitungen und Blutkapillaren. In Anlehnungdaran erforscht das IBM Team 3D-Chips, die miteinem engmaschigen Netz von Kühlkanälen durchsetztsind – damit so der Supercomputer im Zuckerwürfelfor-mat von einer Utopie Schritt für Schritt zur greifbaren Vi-sion wird.

Bionisch-inspirierte Kühlung – von der Ideezu Europas schnellstem Supercomputer

Innovation24

Forschung

nehmen zentrale Erkenntnisse desGTOs auch seinen Kunden zugäng-lich, etwa im Rahmen eines Work-shops am IBM Forum Zurich Re-search ISL des IBM Forschungszent-rums in Rüschlikon. Dieser offeneThink Tank eröffnet Kunden, Part-nern, Universitäten und anderenInteressierten die Möglichkeit, Ein-blick in die IBM-Forschung und denGTO zu nehmen und deren Rele-vanz für die eigene Organisation zuerschliessen. Hier können die Besu-cher gemeinsam mit Forschern undBusiness-Experten Innovationspro-jekte für das eigene Unternehmenandenken und diskutieren. Ande-rerseits erhält IBM – insbesondereauch die Forschung – wertvollesFeedback. Dialoge mit den Kundensind ein weiteres zentrales Element

der Balance von Bottom-up- undTop-down-Impulsen im For-schungsmanagement. Auf dieseWeise entsteht eine Communityvon Entscheidern und Meinungs-trägern, mit denen zusammen Zu-kunft aktiv gestaltet wird. Nicht«Trends entdecken», sondern«Trends setzen» lautet das Pro-gramm des GTO.

Dilemma 2: LangfristigeForschung versus kurzfristigeAnwendungsorientierungDer Anspruch an die IBM-For-schung ist es, auch «morgen» und«übermorgen» für das Unterneh-men relevant zu bleiben; zeitlichnah einen Return-on-Investmentzu versprechen und zugleich revo-lutionär neue Ideen für zukünftigeInnovationen zu kreieren. Um bes-

te Voraussetzungen dafür zuschaffen, ist IBMs Ziel ein ausge-wogenes Forschungsprogrammvon angewandten und langfristi-gen Projekten. Gelingt die Balance,werden so auch Synergien erzeugt:Mittels kurzfristig zum Geschäfts-erfolg beitragender angewandterForschung werden etwa Mittel fürlangfristige explorative Projektebereitgestellt. Auch ermöglichendie angewandten Projekte, dass ei-ne Technologieplattform reifenkann. Sie binden langfristige For-schung an die Kernthemen undfördern die Integration von Inno-vationsimpulsen von aussen. Ausder Auseinandersetzung mit derPraxis entsteht reichhaltiges Wis-

sen. Umgekehrt liefern die Ergeb-nisse explorativer Forschung auchInnovationsimpulse für die zeitna-hen Projekte oder eröffnen neueGeschäftsfelder.

Als erfolgreiches Beispiel ausder Praxis kann die Forschung anbionisch-inspirierten Kühltechnolo-gien gewertet werden (siehe Kas-ten). In beispielhafter Ausgewogen-heit arbeiten die Wissenschaftlerparallel an grossen explorativenFragen und an kurz- bis mittelfris-tig verwertbaren anwendungsori-entierten Projekten. Auf diese Wei-se konnten innerhalb weniger Jahrebereits erste Produkte mit dieserradikal neuen Technologie auf denMarkt gebracht werden.

Der IBM Global Technology Outlook (GTO) 2012 beleuchtet ausgewählte In-novationstrends in der Analytik und deren Geschäftsrelevanz und disku-tiert etwa neue Ansätze, um die rasant steigenden Datenmengen bessernutzen zu können, auch wenn sie mit Unsicherheiten (wie Messfehlern,sprachlichen Mehrdeutigkeiten, prozess- oder modellbedingten Ungenau-igkeiten) behaftet sind. Ein weiteres Thema ist der Einsatz von Social Me-dia und Kollaborationsplattformen, um mittels Analytik das Mitarbeiter-verhalten besser zu verstehen und so das Personalmanagement im Unter-nehmen zu verbessern. Erörtert werden auch neue Anwendungsmögli-chen für Systeme, die auf dem Watson-Computer basieren. Diese Systemestellen eine neue Klasse dar, die natürliche Sprache verstehen und analy-sieren können und zudem fähig sind, aus der Erfahrung zu lernen undselbstständig Verknüpfungen herzustellen. In vielen Geschäftsbereichenkönnen diese Computer eine neue Qualität der Datenanalyse ermöglichenund wertvolles Wissen als Entscheidungsgrundlage generieren. Ein wichti-ges Element in der Weiterentwicklung ist die Ermöglichung eines Dialogsmit dem Computer und der Einbezug multimodaler Daten.

IBM Global Technology Outlook 2012

Ein warmwasser-gekühltesComputerboardvon SuperMUC.

Hochleistungsfähige Mikrokanalkühler für Computerchips (links im Schemaabgebildet) und ein ausgeklügelter Kühlkreislauf ermöglichen Kühlen mitheissem Wasser und eine direkte Nutzung der Abwärme, etwa für die Ge-bäudeheizung. (Bilder: IBM Research – Zurich)

Dilemma 3: Open Innovationversus Schutz des geistigenEigentumsGeistiges Eigentum schafft Hand-lungsspielräume und gilt als einMass für Innovationsfähigkeit. An-dererseits braucht es zur Lösung dergrossen Herausforderungen unsererZeit zunehmend die Zusammenar-beit verschiedenster Partner und Or-ganisationen, wobei zukunftswei-sende Modelle besonders gefragtsind, um ein Sowohl-als-auch undeine Win-win-Situation für allePartner zu schaffen. In der IBM-For-schung haben sich zum Beispiel so-genannte First-of-a-kind-Projektebewährt, deren Ziel die erstmaligeUmsetzung von Ideen aus der For-schung für Kunden ist. Aufgrunddes damit einhergehenden hohenRisikos und der erforderlichen Inves-titionen sind diese Kundenprojekteals Innovationspartnerschaften an-gelegt, bei denen Risiko und Kostengeteilt werden und der Kunde durchden erfolgreichen Ersteinsatz derTechnologie einen Mehrwert ge-winnt. Ein Beispiel ist das bereitserwähnte Aquasar-Projekt mit derETH Zürich.

Auch Public-Private-Partner-schaften gewinnen in der For-schung an Bedeutung. Ein Parade-beispiel dafür ist die strategischePartnerschaft der ETH Zürich unddem IBM Forschungszentrum aufdem Gebiet der Nanowissenschaf-ten im Rahmen des «Binnig andRohrer Nanotechnology Centers».Diese kann als besonderer Glücks-fall betrachtet werden, da der idea-le Wunschpartner sich auch gleich-zeitig als der unmittelbar zum Mit-machen bereite erwiesen hat. Das2011 eröffnete Zentrum bietet eineeinzigartige Infrastruktur für Spit-zenforschung im Bereich der Nano-technologie. Das Zentrum ist dasHerzstück einer 10-jährigen Part-nerschaft der beiden Institutionen,um neuartige Strukturen und Bau-teile für zukünftige Elektronik- undInformationstechnologien auf ato-marer Skala zu erforschen. Das In-vestitionsvolumen beträgt 90 Mio.US-Dollar, wovon 30 Mio. auf dietechnische Infrastruktur entfallen.Diese Infrastrukturkosten und die

entstehenden Betriebskosten wer-den zwischen den Partnern geteilt,während das Gebäude von IBM er-stellt wurde. Erstmals in der Ge-schichte von IBM Research sind aufdem Unternehmenscampus auchmehrere ETH-Professoren mit ihrenTeams eingezogen. Über 50 % dergeplanten Forschungsprojekte sindgemeinsame Aktivitäten. Die Zu-sammenarbeit zwischen einemIndustrieunternehmen und eineröffentlichen Universität wird hierauf eine völlig neue Stufe gehoben.

Offen, konstruktiv und kritisch– die Kultur als K.O.-KriteriumDilemmas existieren! Ein For-schungsmanagement, das diestetige Auseinandersetzung damitsucht und Lösungen generiert, istnotwendig, reicht aber nicht aus.Ohne eine Unternehmenskultur, inder Raum für kritische Reflexionder eigenen Tätigkeit besteht, inder die Dilemmata der täglichenArbeit wahrgenommen und bear-beitet werden können, steht auchdas beste Forschungsmanagementauf tönernen Füssen, lassen sichKreativität, Thinking-out-of-the-box und Inspiration nicht verwirkli-chen. Die Basis für das Gelingen bil-det eine Kultur der gegenseitigenHilfe bei alltäglichen Konfliktenund Entscheidungen sowie eine of-fene, konstruktiv kritische Kommu-nikation, die Impulse zum lösungs-orientierten Weiterdenken bietet.So lässt sich erfolgreich Zukunftgestalten. [pm]

Dr. Karin Vey, Executive Briefing Managerand Consultant, IBM Forum Zurich ResearchISL, IBM Research – Zürich

Nicole Strachowski, Communications,IBM Forum ZurichResearch ISL, IBM Research – Zürich

Autoren

Innovation26

Miniaturisierung

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Der Trend zur Miniaturisierung hält weiterhin an. Obschon die Technikwelt die Grenzen seit Längerem

immer wieder für nahezu erreicht erklärt, werden Maschinen und Geräte auch künftig noch kleiner.

in riesiger Telefonhörer, eineebenso klobige Wähleinheit und

ein Akku – viel mehr hatte 1978 ineinem gross geratenen Aktenkoffernicht Platz. Wer sein Natel A da-mals mitnehmen wollte, musste imAuto unterwegs sein, um sich kei-nen Bruch zu heben. Heute trägtman mit iPhone, Samsung Galaxyoder HTC One einen Kleincomputerin der Jackentasche mit sich herum.An nichts lässt sich der Trend hinzur Miniaturisierung anschaulichererklären als mit diesem Alltagsge-genstand, der damals unter ande-

E

Die Technik schrumpft weiterMiniaturisierung

rem aufgrund seiner riesigen Aus-masse noch keiner war.

SchrumpfkurNicht nur in diesem Bereich verklei-nerte sich alles. Beispielsweise pro-fitieren auch Motorenhersteller vonder kollektiven Schrumpfung. «Un-sere Antriebe werden durch die Mi-niaturisierung kleiner, leistungsfä-higer und intelligenter», erklärt Al-bert Bucheli, Leiter Marketingsup-port bei Maxon Motor in Sachselndie Vorteile, «durch die Miniaturi-sierung der Elektronik kann immer

mehr Intelligenz auf noch kleine-rem Raum platziert werden.» Derkleinste Motor im Portfolio misstderzeit mit Maxon-Wicklung sechsMillimeter im Durchmesser und 21Millimeter in der Länge, er leistetdabei 1,2 Watt. In flacher Bauweiseist ein Mass von 10 x 2,6 Millimetermöglich. Grenzen nach unten?Sieht er keine.

Doch wirkt sich eine immerkleinere Bauweise auf die Art derProduktion aus. Werden dieKleinstmotoren anfangs von Handunter dem Mikroskop gefertigt,

wird bei höheren Stückzahlen derAutomatisierungsgrad erhöht.«Wir haben in der Fertigung Robo-terzellen, die im μ-Bereich arbei-ten», erläutert Bucheli.

Auch im Bereich Rapid Prototy-ping wirkt sich die Miniaturisie-rung aus. Der dreidimensionaleDrucker von 3D-Systems beispiels-weise spuckt auf Wunsch 0,15 Milli-meter kleine Lamellen aus, um

schnell mal einen Prototyp einesGeräts mit Wachs herzustellen. «Damuss man sehr genau arbeiten»,erklärt Jürg Hochuli, Produktmana-ger beim Schweizer DistributorSuvema, «618 Düsen tragenschichtweise Wachs auf, das sehrschnell hart wird.»

Keiner zu klein,ein Hörgerät zu seinEin weiteres Feld, in dem man dieMiniaturisierung deutlich sehenkann, ist die Medizintechnik. Auchbei Phonak heisst es: Mehr Intelli-genz auf kleinerem Raum. «So ha-ben zum Beispiel Fortschritte in derMiniaturisierung dazu geführt,dass heute drahtlose Verbindungs-techniken direkt in moderne Hörge-räte integriert sind», konkretisiertStefan Launer, Vice President Sci-ence and Technology bei Phonak,diese Vorteile. Weiterhin sei esmöglich, bis auf wenige Ausnah-men denselben Mikroprozessor inallen Geräten zu verwenden.

Die neuen Möglichkeiten führ-ten zur Fertigung von sehr dünn-wandigen, individuell gefertigtenHörschalen. Das Resultat sind Im-

Ohr-Geräte, die noch tiefer im Ge-hörgang platziert werden und so-mit immer unauffälliger werden.Das Ergebnis ist beispielsweise daswinzige Phonak nano oder das ro-buste Lyric. Es sitzt bis zu vier Mo-nate unsichtbar im Gehörgang undhält Duschen oder Sport problemlosaus. Das eigentliche Hörgerät, alsoMikrofon, Analogprozessor, Trans-mitter (Lautsprecher) und Batterie,

weist etwa die Grösse eines Reis-kornes auf. Auch die Fertigung wur-de durch Miniaturisierungseffekteeinfacher und günstiger, denn füralle Geräte kann der gleiche mikro-elektronische Hybrid verwendetwerden. Generelle Grenzen für dieMiniaturisierung sieht man auchbei Phonak nicht: «Das wird bereitsseit vielen Jahren vorausgesagt, bis-her haben wir aber immer neueLösungen hervorgebracht», urteiltStefan Launer. Die Bedienbarkeitder Geräte müsse dabei aber jeder-zeit gegeben sein: «Sie müssen ge-rade auch von älteren Menschenhinter oder im Ohr eingesetzt undbedient werden können. Eine einfa-che Handhabung ist dabei genausozentral wie Ästhetik und Technolo-gie der Geräte.» Auch bei den Laut-sprechern sieht man bei Phonak ho-he Hürden hinsichtlich einer weite-ren Schrumpfung: «Kleinere Laut-sprecher benötigen zwar wenigerPlatz, dafür müssen gewisse Abstri-che in der Klangwiedergabe hinge-nommen werden.» Was jeder weiss,der sich einen superflachen Fernse-her der neusten Generation zuge-legt hat.

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(Bild: Phonak)

Innovation28

Miniaturisierung

Miniaturisierung findet in vielen Industrien statt. Komponenten, Baugruppen und ganze Maschinen

müssen kompakter und leichter werden – wohlverstanden bei gleicher oder noch besserer Leistung

als mit den Vorgängermodellen. SMC setzt bei der Miniaturpneumatik Massstäbe und zeigt damit

den aktuellsten Stand der Technik in der Drucklufttechnologie.

en Stand der Miniaturisierungmarkieren heute Anschluss-

grössen von M3 und M5, Pneuma-tikantriebe mit zwei bis sechs Milli-meter Durchmesser und Ventile inder Grösse eines Würfelzuckers mitLeistungsaufnahmen zwischen 0,1und 0,5 W. M3-Verschraubungenund Schläuche mit zwei MillimeterAussendurchmesser vervollständi-gen die Palette der Miniaturpneu-matik.

Der Anstoss zur Miniaturisie-rung kommt aus der Bestückungs-technik für Leiterplatten in derElektronik, die kleine Handlingsge-räte benötigt. Es ist nicht nur vomGewicht her ein Missverhältnis,wenn ein 500 Gramm schwererGreifer eingesetzt wird, um elektro-nische Bauteile zu handhaben, dienur fünf Gramm wiegen. Auch dieMaschinendynamik leidet darun-ter. Aber nicht nur die Leiterplat-tenbestückung ist ein Einsatzfeldfür die Miniaturpneumatik. Sie fin-det überall Anwendung, wo platz-

D

Miniaturpneumatik für kompaktere Maschinen und Einsparungen beim Druckluftverbrauch

sparende Bauweise gefordert wirdoder wenn gewichtsparend konst-ruiert werden muss, um möglichstkleine Massen zu bewegen. DieseAnforderungen stellt insbesonderedie Handhabungstechnik in ganzunterschiedlichen Branchen.

So klein wie WürfelzuckerAls einer der führenden Experte inder Pneumatik bietet SMC in der

Miniaturpneumatik das volle Leis-tungsspektrum und dieselbe Funk-tionssicherheit wie für die «Stan-dardgrössen-Pneumatik». So ver-schieden wie die Anwendungenselbst sind auch die pneumati-schen Miniaturantriebe: Zylinder,Kompaktzylinder, Kompaktschlittenin normaler Ausführung oder alsPräszisionsversion, Schwenkantrie-be sowie Greifer in verschiedenstenAusführungen. Die kleinsten davonfunktionieren mit Kolben von vieroder sechs Millimeter Durchmesser.Trotz der winzigen Bauweise lassensich noch Signalgeber für die Positi-onsabfragung anbringen. Ein Na-delzylinder, etwa in der Grösse ei-nes Streichholzes, arbeitet gar miteinem Kolben von zwei MillimeterDurchmesser.

Pneumatische Miniatur-Mag-netventile sind bei SMC in 3/2-, 5/2-und 5/3-Wegeausführungen erhält-lich. Das kleinste aus der Palette be-sitzt etwa die Grösse eines Würfel-zuckers und einen Durchfluss von15 l/min. Der Winzling eignet sich

Die ovale Spule des Ventil-Betätigungsmagneten vergrössert den Spulen-querschnitt. SMC konnte damit bei gleicher Kraft die Leistungsaufnahme derSpule verkleinern.

Die harte Praxis beweist in unzähligen Einsatzfällen, dass Minia-turpneumatik trotz kleiner Abmessungen keineswegs eine Spie-lerei, sondern ausgeklügelte Technik und auf optimale Leistung,durchgängige Präzision und kompletten Pneumatik-Funktions-umfang ausgerichtet ist. Am Beispiel von SMC zeigt sich, wie dieMiniaturpneumatik ihren wichtigen Beitrag leistet, damit Ma-schinen und Anlagen immer kompakter gebaut und mit immermehr Funktionen ausgerüstet werden können. Nicht zuletztspart das kleine Betriebsvolumen der Miniaturpneumatik be-achtliche Mengen an Druckluft. So kann selbst die Druckluftver-sorgung sehr viel kleiner dimensioniert werden.

Frage an SMC: Warum Miniaturisierung?

insbesondere für Anwendungenmit kurzen Schaltzeiten und gros-sem Durchfluss. Das 3/2-Wegeventilkann bei Drücken zwischen 0 und 7bar sowie für Vakuumanwendun-gen verwendet werden. Die elektri-sche Leistung des Ventils ist durchdie Baugrösse der Spule be-schränkt. Um trotz Miniaturbau-weise eine höchstmögliche Leis-tungsausnützung zu erreichen,entwickelten die Pneumatik-Exper-ten von SMC eine Magnetspule mitovalem Querschnitt. Die ovale Spu-le des Magneten ergibt einen grös-seren Spulenquerschnitt und führtdamit zu einem optimalen Verhält-nis von grösstmöglicher Leistungund kleinstmöglichem Bauraum.

Die kleinste LuftaufbereitungDamit die Miniaturisierungs-Fort-schritte bei den Komponentennicht durch Verschraubung oderLuftaufbereitung wieder aufgezerrtwerden, bietet SMC auch hier ge-samte Programme an. Miniatur-Wartungseinheiten bestehen aus 5m-Filter und Regler. SMC führt Mi-niatur-Wartungseinheiten, welchetrotz ihrer minimalen Abmessun-gen mit einem automatischen Kon-densatablass bestückt sind. Wichti-ge Komponenten sind auch Minia-tur-Verschraubungen, Steckverbin-dungen und spezielle Schläuche.Mit ihrem Aussendurchmesser von

zwei Millimetern lassen sie sich miteinem Biegeradius von vier Milli-metern verlegen, damit ist die Ver-schlauchung auf kleinstem Raummöglich.

Der Norm vorausZugegeben, die Miniaturpneuma-tik ist nicht jedes Maschinenbauer’sSache. Wo Platzverhältnisse nichtausschlaggebend sind, wo raue Be-triebsbedingungen herrschen undwo kein Kleinteile-Handling gefor-dert wird, greift man nicht auf Mi-niatur-Pneumatik zurück. Dennochveranschaulicht sie sehr gut denStand der Technik und was in derindustriellen Automation mitPneumatik alles möglich ist. Pneu-matik-Komponenten werden beigleichbleibender oder besserer Leis-tung immer kompakter. So zeigtsich, wie innovative Pneumatik-Lö-sungen der Norm, welche zweifels-ohne auch ihre Vorteile hat, voraus-eilen.

Das kleinste genormte Pneu-matik-Ventil (ISO 15407 Baugrösse02) hat eine Breite von 18 Millime-tern und eignet sich für Zylinder biszu einem Kolbendurchmesser von80 Millimetern. Die meistverkauf-ten Pneumatik-Zylinder haben je-doch einen Kolbendurchmesser von20 bis 25 Millimeter. Zur Ansteue-rung solcher Zylinder genügen be-züglich Durchflussleistung Ventile,

wie etwa aus der Serie SJ2000 vonSMC, mit einer Baubreite von 10Millimetern. Auf den ersten Blick istder gewonnene Raum mit einemeinzelnen Ventil verschwindendklein. Bei Ventilbatterien und grös-seren Produktionsanlagen sum-miert sich dies: Eine Ventilbatteriemit jeweils acht Ventilen wird mitISO-Ventilen 275 mm lang und 95mm hoch, verglichen mit 118 mmbzw. 40 mm bei SJ2000 Ventilen.

Mit Zylindern ist dasselbe mög-lich. Der Vergleich zeigt auch hier:Wer bei gleichem Kolbendurchmes-ser auf die Norm verzichtet, spartbis zu 50 Prozent Bauraum. Sogarbei Kompaktzylindern sind Platz-einsparungen von rund 16 Prozentmöglich. Damit einhergehend sindentsprechende Gewichtsersparnis-se von bis zu 40 Prozent. Gerade inder heutigen Zeit, da Produktions-flächen nicht unwesentlich Geldkosten, rechnet sich ab gewissenGrössen der eingesparte Platz. [ea]

Pneumatische Miniatur-Komponenten im Grössenvergleich mit einem Würfelzucker: v.l.n.r. Zweifinger-Greifer, Zy-linder für Direktmontage und zwei 3/2-Wege-Ventile. (Bilder: SMC)

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Innovation30

Medizinaltechnik

Eine grosse Idee soll einen grossen Namen tragen: World Medtech Forum Lucerne. Im Na-

men steckt die Vision der Veranstalter, dass ein «global bedeutender» Qualitätsanlass für

die Medizintechnik den Standort Schweiz stärkt. Aber hat die Veranstaltung das Potenzial,

ein Weltforum zu werden?

ie vier Partner Medical Cluster,Medtech Switzerland, Siams SA

und Messe Luzern AG wollen dasWorld Medtech Forum Lucerne(WMTF) zum wichtigsten Treff-punkt der weltweiten Medizintech-nikbranche entwickeln. «Mit Messe,Kongress und Meetings werdenFormate geschaffen, um die Besu-cher aus dem In- und Ausland zubegeistern und das WMTF als un-verzichtbare Plattform der Indust-rie zu etablieren», erklärte einst Pe-ter Biedermann, Geschäftsleiter desMedical Cluster und Mitglied desProjektentwicklungsteams.

Aber die Vision reicht noch wei-ter: Der Anlass soll auch dazu die-nen, die Schweiz als weltbestenStandort für Forschung, Entwick-lung und Produktion von medizin-technischen Produkten hervorzuhe-ben und weiter zu stärken.

Aber hat das World Medtech Fo-rum Lucerne überhaupt das Grund-lagenpotenzial, ein Weltforum zuwerden, damit solche (Neben-)Wir-kungen von ihm ausgehen können?Wir haben vier Punkte der Veran-staltung unter die Lupe genommenund sie nach ihren Erfolgsfaktorenuntersucht.

Das Medtechland SchweizDie Medizintechnik hat in derSchweiz eine überragende Bedeu-tung. «Mit über 49 000 Vollzeitstel-

D

World Medtech Forum Lucerne vom 25.9. bis 27.9.2012

len hält das Land einen Anteil von10 Prozent an allen Medtech-Be-schäftigten in Europa und weisthier mit über 740 Herstellern, Zulie-ferern und Weltkonzernen mit diehöchste Dichte an medizintechni-schen Unternehmen auf», ist in derZusammenfassung der Industrie-befragung SMTI 2010 zu lesen, wel-che Roland Berger, Deloitte, undMedical Cluster durchgeführt hat-ten. Was sich weiter hinter diesenZahlen verbirgt, das löste selbst beiPeter Biedermann, Geschäftsleiterdes Medical Cluster, ein Staunenaus: «Wir brachen die einzelnenZahlen runter und entdeckten, dassdie Schweiz, bezogen auf die Pro-zente des jeweiligen Totals welt-weit bei den Beschäftigten, dem BIPund dem Exportanteil, weit an derSpitze liegt.» So arbeiten 1,1 % derBerufstätigen in der Medizintech-

nik. Deutschland als Nummer zweikommt auf einen Anteil von «nur»0,3 %. Am Total des Bruttoinland-produkts ist die Branche mit 1,9 %beteiligt (DE: 0,7 %) und auch beimExportanteil liegt man mit 5 % weitan der Spitze (USA: 2,8 %). DieSchweiz gehört definitiv zur Spitzeder Medizintechnik, was eine er-folgsversprechende Rahmenbedin-gung ist, um ein «Weltforum» auf-zuziehen.

Das WMTF-FormatDas Programm des WMTF bietetdrei Gefässe. Kongress, Fachmesseund Meetings. 30 Events finden indiesen kurzen Tagen statt und 130Referenten aus vielen Ländern wer-den erwartet, die am CTI MedtechEvent, dem exklusiven Eröffnungs-anlass, an den Kongressen, denWorkshops, Corporate Events und

Die WMTF Macher: v.l.n.r. Markus Lauber, Mitglied GL Messe Luzern AG;Dr. Patrick Dümmler, Managing Director Medtech Switzerland; FabienneMeyerhans, Project Manager Messe Luzern AG; Peter Biedermann, CEO Medi-cal Cluster. (Bild: zvg)

Eugen AlbisserChefredaktor technica

Autor

Innovation 31

dem «Speaker’s Corner» zu Themenwie der «Entwicklung in den rele-vanten globalen Medizintechnik-märkten» ihr Expertenwissen wei-tergeben.

Raffiniert verwoben durch denganzen Anlass sind die Anlässe,welche das Neworking unter deninternationalen Besuchern fördernsollen. Dabei gibt es spezielle For-mate wie die Medtech-Night, dasCenter of Attention, 1-to-1-Partner-ing, das One-to-one Partneringoder der Start-up-Park.

Damit haben die Veranstalterein zwar enges, aber auch vielseiti-

ges Programm entwickelt, das je-dem Besucher eine auf seine Be-dürfnisse abgestimmte Wahl bie-tet. Dass die Schweizer Medtech-In-dustrie (Fokus Zulieferer) dazu sichauf der Messe präsentieren kann,ist ein nicht unwesentlicher Bau-stein in diesem gross angelegtenProgramm. Fazit: Das Format weisteine raffiniert verwobene Strukturauf. Die Referenten sind hochkarä-tige Experten, obwohl man hiernoch Spielraum nach oben habenwird. Aber für eine Premiere zeigtdas Format bereits eine erstaunli-che Breite und Tiefe.

Die Messe MedisiamsDie Medisiams – eine Messe für dieMikrotechnik in der Medizin – fandbisher abwechslungsweise mit derSiams in Moutier statt. Etablierenkonnte sich diese «Zwischenmesse»aber nicht. Inzwischen bieten fastalle Messen im In- und Ausland derMedizintechnik eine eigene Platt-form, was die Konkurrenzsituationverschärft. Im Welschland konkur-renzieren sich mit der Lausannetecund der EPHJ/EPMT/SM neu auchbereits zwei weitere Messen umAussteller und Besucher. Die MesseLuzern gilt als hochprofessionellerVeranstalter und verfügt am Randevon Luzern über neue, sehr moder-ne Ausstellungshallen. Dass dieMesse nicht direkt beim Kongressstattfindet, muss kein Nachteilsein, kann aber beim dichten Pro-gramm einzelne davon abhalten,auch «draussen» bei der Allmendeinmal vorbeizuschauen. Dennoch:Die Medisiams gewinnt durch denSchulterschluss mit dem Forum er-heblich an Prestige, und das Forumselbst hat mit der Schweizer Med-tech-Industrie so die krönende Ver-bindung schaffen können.

Die PartnerDass das WMTF nicht von einemeinzigen Veranstalter organisiertund entwickelt wurde, macht nichtnur Sinn, sondern wird wohl einerder grossen Erfolgsfaktoren sein.Medical Cluster, Medtech Switzer-land, Siams SA und die Messe Lu-zern AG scheinen sich als Team ge-funden zu haben, das es versteht,aufeinander einzugehen und dasBeste aus seinem jeweiligen Tätig-keitsgebiet herauszuholen.

Und was bei Veranstaltungen –ob gross oder klein – manchmalvergessen wird: der Sympathiebo-nus. An der Spitze dieser Partnerstehen weitsichtige Persönlichkei-ten, wie man sie nicht nur in derSchweizer Industrie und auch welt-weit gerne sieht: professionell, oh-ne verbissen zu sein – visionär, oh-ne die Bodenhaftung verloren zuhaben. Mitunter ein Grund, warumman einst vom WMTF nicht als Uto-pie, sondern von einer hartnäckigumgesetzten Vision reden wird.

Warum das World Medtech Forum Lucerne das Potenzial hat,ein Weltforum zu werden, erklären die WMTF-Macher.

Markus Lauber, Mitglied GL Messe Luzern«Die Schweiz verfügt mit gut qualifiziertem Personal, Spit-

zenforschung und einer hochkompetenten Zulieferindustrieüber ein einzigartiges ‹Ökosystem›. Dieses Ökosystem bildenwir mit auf die jeweilige Zielgruppe zugeschnittenen Forma-ten ab. Diese Inhalte machen das WMTF weltweit einzigartig.Wir sind überzeugt, dass diese gebündelte Branchenpower fürdie internationalen ‹Inverkehrbringer›/OEMs der Medizintech-nik höchst interessant ist.

Wir sind uns jedoch bewusst, dass es Zeit und einen gewis-sen Ruf braucht, um eine Veranstaltung im internationalenMarkt zu etablieren. Dank unseren zahlreichen internationa-len Partnern dürfen wir mit rund einer Million Kontaktchan-cen potenzieller Besucher rechnen.»

Patrick Dümmler, Managing Director Medtech Switzerland«Bei der Konzeptionierung des WMTF wurde die Medtech-

Industrie eng mit einbezogen. So wurde das Kongresspro-gramm auf denjenigen Themen aufgebaut, welche die Indust-rie wirklich beschäftigen. Grundlage dafür lieferten die regel-mässig durchgeführten Umfragen unter Hunderten von Med-tech-Unternehmen, die jeweils im Swiss Medical TechnologyIndustry Survey publiziert werden. Dieses Vorgehen stellt si-cher, dass Konzept und Themen den Bedürfnissen der Indust-rie entsprechen und sich das WMTF als weltweite Plattformvon und für die Industrie etablieren kann.»

Peter Biedermann, Geschäftsführer Medical Cluster«Genauso, wie die schweizerische exportorientierte Medi-

zintechnikindustrie höchste Qualität, Verlässlichkeit und Inno-vationsgehalt anbieten muss, um auf den internationalenMärkten bestehen zu können, hat das WMTF nur eine Chance,wenn die Plattform von herausragendem Format ist. Meinevielen persönlichen Gespräche mit Ausstellern, Besuchern,Partnerorganisationen aus dem In- und Ausland sowie Messe-organisatoren lassen bei mir die Überzeugung reifen, dass wirauf sehr gutem Weg sind.»

«Wir sind auf sehr gutem Weg»

Innovation32

Werkzeugmaschinen

ie Feuertaufe erlebte Cykloszwar bereits Ende letzten Jah-

res an der Fachmesse EMO, doch indiesem Jahr wurde an der Werk-zeugmaschinenmesse Simodec imfranzösischen La Roche-sur-Foronnicht nur diese innovative Oberflä-chenbehandlungstechnologie vor-gestellt, sondern zum ersten Malauch die gesamte Ausrüstung Cyk-los A300.

«Die Messe Simodec bot uns dieGelegenheit, unser effizientes Kon-zept unter Beweis zu stellen. Dankder am Stand vorhandenen Tor-nos-Maschinen haben wir von denDrehmaschinen gefertigte Teile di-rekt vor Ort behandeln können. So-mit konnten die Besucher mit eige-nen Augen sehen, dass die Einbin-dung von Cyklos in eine Drehteil-

werkstatt möglich ist, ohnedass zuvor Kenntnis-

se in der Oberflä-chenbehand-

lung erwor-ben wer-

D

Tornos/Cyklos: Oberflächenbehandlung für alle

Tornos entwickelte mit Cyklos eine neuartige und vollständig autonome Oberflächenbehandlungs-

technologie, mit der dank eines innovativen Rotationsverfahrens hervorragende Oberflächengüten

erzielt werden können. In Frankreich wurde dieses Schweizer Produkt in diesem Jahr mit einem Inno-

vationspreis ausgezeichnet.

den müssen», erklärt Brice Renggli,Marketingleiter von Tornos.

Das Konzept begeisterte nichtnur die Zuschauer. Auch die Jurydes Innovationswettbewerbes, derin diesem Jahr zum ersten Maldurchgeführt wurde, sah im Cyklosdie alles überragende Technologie.So gewann Cyklos nicht nur denAward in der Kategorie Oberflä-chenbehandlung, sondern auch dieGold-Trophy, den Innovations-hauptpreis.

Herzstück der ProduktionWas den fachkundigen Besuchernam Stand sofort klar wurde: Cyklosist ein Herzstück der Produktion.Die Tornos-Drehmaschinen fertig-ten den Schaft eines Schreibwerk-zeugs aus Aluminium und Cykloskümmerte sich um dessen Anodi-sierung. Damit wurde gleich eineder grossen Stärken der Ausrüs-tung Cyklos A300 aufgezeigt: DieBehandlung kann in gewöhnlichenRäumlichkeiten erfolgen, denn die

Abwässer werden gefiltert, konzen-triert und im Innern der Maschinegelagert, bis sie zu einem späterenZeitpunkt in spezialisierte Zentrenzur Wiederaufbereitung entsorgtwerden. Dieses Konzept bietet so-mit eine sehr hohe Autonomie undermöglicht erhebliche logistischeEinsparungen. Ausserdem wird dieVertraulichkeit besser gewahrt,denn die Teile müssen das Hausnicht mehr verlassen, und der Pro-duktionsfluss ist gestrafft.

Einfach und effizientWer bis vor Kurzem noch dachte,dass für die Oberflächenbehand-lung hohe Fachkenntnisse notwen-dig sind, der wird mit dem Cykloseines anderen belehrt. In der Tatwerden nur wenige Grundkennt-nisse in der Oberflächenbeschich-tung benötigt, um extrem hoheOberflächengüten zu erzielen. «Ers-te Lieferungen sind bereits erfolgtund die Rückmeldungen der Kun-den sind sehr positiv. Die Maschinekann sehr schnell in Betrieb ge-nommen werden», sagt EmmanuelSagnes, Produktleiter von Cyklos,«und die Beschickung kann natür-lich mittels einer Roboterzelle auto-matisiert werden.»

Auf der Simodec bekamen die Be-sucher den Prototypen der Maschi-ne A300 zu sehen, der für die Ano-disierung von Aluminium ausge-legt ist. Auf diesem Prototyp wur-den die verschiedenen Verfahrenvalidiert und die ersten Kundenver-suche durchgeführt. «Durch dieseAusrüstung konnten wir das End-produkt validieren und optimieren.

Die Cyklos macht LeanManufacturing möglich.Sie lässt sich problemlosin alle Bearbeitungspro-zesse integrieren. Ihrebesonderen Stärken?Kein spezielles Gebäudeerforderlich, keineverbrauchten Flüssig-keiten müssen abgelei-tet und vor Ort behan-delt werden. Säuredämpfekönnen nicht unkontrolliertentweichen und werdengefiltert.

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Die Seriemodelle haben in Bezugauf den Prototypen zudem zahlrei-che Optimierungen erfahren», er-klärt Brice Renggli. Insbesonderewurde die Ergonomie verbessertund das Gesamtdesign überarbei-tet, um ein Produkt im Einklang mitder neuen Produktlinie MultiSwissvon Tornos anzubieten. Das Grund-prinzip und die Effizienz der Be-handlung entsprechen aber selbst-verständlich in allen Punkten denSeriemodellen.

Grossserien aus Aluminium …Diese Ausrüstung ist in der Lage, ei-ne jährliche Produktion von rund 10Millionen Teile zu bewältigen. Sie

ist vor allem für Grossserien an Alu-miniumteilen, insbesondere fürdie Automobilindustrie, ausgelegt.Bremskolben sind beispielsweise ei-ne typische Anwendung für die Ma-schine Cyklos A300, die eine hoheFlexibilität bei der Anodisierungbietet (Stärke, Teile usw.). Die ge-wünschten chemischen Behand-lungen werden für jede Werkstück-referenz im automatischen Kon-trollsystem gespeichert und nachBedarf ausgewählt. Für die Umstel-lung der Referenz wird jeweils nichtmehr als eine halbe Stunde Warte-zeit benötigt. Die Körbe müssendem Werkstück entsprechend an-gepasst werden; einerseits, damit

sie bei den Rotationsbewegungengut halten und andererseits, damiteine gleichmässige und wiederhol-bare Behandlung sichergestelltwerden kann.

… und hohe OberflächengüteDie hervorragende Oberflächengü-te ist eine weitere Stärke der Ma-schine Cyklos A300. Der von der Fir-ma Cyklos entwickelte Beschich-tungsprozess ermöglicht einegleichmässig starke Beschichtungvon +/-2 Mikrometer, die weder aufden Aussen- noch Innenseiten derWerkstücke Mängel (unbeschichte-te Stellen) aufweist. Zur Erinne-rung: Bei herkömmlichen Beschich-tungsverfahren werden die Teile oftsenkrecht und praktisch bewe-gungslos eingetaucht. Die Gleich-mässigkeit der Schicht ist bei dieserVerfahrensart im besten Fall oft nurgerade +/- 5 Mikrometer genau undgewisse Stellen an den Innenseitenkönnen aufgrund von Luft- oderGlasblasenbildung während desBeschichtungsvorgangs Mängel(unbeschichtete Stellen) aufweisen.

[ea]

Die Cyklos ermöglicht gleichmässige und wiederholbare Bearbeitungs-ergebnisse, da jedes Werkstück dieselben Stationen passiert, Blasen wer-den durch die Rotation des Werkstücks entfernt, die Konzentration unddie Temperatur des Bades wird automatisch geregelt, die Flüssigkeitbleibt dank der Rotation der Teile homogen, die Verunreinigung vonBad zu Bad ist minimal und Schwankungen des elektrolytischen Stromswerden gleichmässig über das ganze Werkstück verteilt.

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Innovation34

Werkzeugmaschinen

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Eine Firma kann innovativ sein, indem sie herausragende Produkte entwickelt und herstellt. Zum Bei-

spiel eine Universalmaschine für die integrierte Stanz- und Plasmabearbeitung. Innovativ sind auch

jene Firmen, die wissen, welche Anlagen sie brauchen, um erfolgreich produzieren zu können.

ekanntlich ist die Schweiz nichtgerade typisch für die Automo-

tive-Industrie und deren Zuliefer-wesen. Doch bei genauerem Hin-sehen entpuppt sich diese Einschät-zung als nicht generell zutreffend.Denn in Payerne hat das im Jahr1971 gegründete UnternehmenPWP S. A. seinen Sitz, das es in kur-zer Frist vom Zulieferer für LKW-/Fahrzeugbaukomponenten zumMarktführer bei LKW-Aufbauten

B

In einer Maschinen kombiniert: Stanzen und Plasmaschneiden

aus Aluminium brachte. Damitsetzt PWP eine weniger bekannteschweizerische Tradition fort, näm-lich jene, sich schon sehr früh (ab1935!) für den Leichtbau von Kom-ponenten und Aufbauten für LKWszu engagieren.

Bei PWP sind aktuell 75 Personendamit beschäftigt, aus Standard-Formatblechen, Sandwichpaneelenverschiedener Dicken, diversen Alu-miniumprofilen und Drehstangen-

verschlüssen komplette Sets für Auf-bauten oder auch individuelle Auf-träge von Fahrzeugbaubetrieben zukonfektionieren und/oder zu kom-missionieren.

Sehr hohe TeileverfügbarkeitDie Aluminiumprofile, Türverschlüs-se und auch weitere Komponentenwie die erwähnten Kotflügel, werdenin Eigenregie konstruiert und bei Zu-lieferern mit eigenen Werkzeugen

(für die Spezialprofile) hergestellt.Die Halbzeuge und montagefer-tigen Bauteile kommen alle nachPayerne und werden dort zunächstgeprüft und dann eingelagert. Da-mit ist eine sehr hohe Teileverfüg-barkeit und weitergehend einesehr hohe Lieferbereitschaft gege-ben. Allein an Aluminiumproduk-ten sind für die Serienfertigungund für Spezialanfertigungen im-mer rund 400 Tonnen auf Lager.Bezüglich Halbzeugen und Bau-teilen aus Edelstahl und Stahlblechsind ebenfalls grössere Vorräte aufLager, um schnell auf die Kunden-wünsche reagieren zu können.

André Nicolet, Direktor Verwal-tung bei PWP S. A. in Payerne, führ-te dazu aus: «Um die individuellenWünsche unserer kleinen bis sehrgrossen Fahrzeugbau-Kunden aufTermin erfüllen zu können, habenwir nicht nur ein umfangreichesMateriallager, sondern auch einensehr modernen Maschinenparkzur Verfügung. Dieser ermöglichtden Mitarbeitern, die Komponen-ten und Bauteile rationell und inder gewünschten Qualität produ-zieren bzw. konfektionieren zukönnen.

Praxisgerechte LösungDie Mitarbeiter sind alle hochqualifiziert und arbeiten in Ei-genverantwortung im Ein-schichtbetrieb. Damit die Produk-tions- und Materialfluss- sowiedie Logistikprozesse effizient ab-laufen, stellen wir immer wiedereinmal alle Prozesse auf denPrüfstand und stossen Rationali-sierungsprojekte an.» So auchvor Kurzem, als der wachsendeAuftragsumfang die Produktionimmer öfters an die Grenzenbrachte und der Aufwand für denMaterialfluss und das Material-handling immer grösser wurde.

Als logische Konsequenz wur-de zum einen in weitere Produk-tionskapazitäten investiert undzum anderen gleichzeitig das Fa-briklayout optimiert. Dabei wurdedie Idee geboren, eine Maschinefür die Komplettbearbeitung vonBlechteilen (Abwicklungen) zu be-schaffen und diese Maschine so

zu platzieren, dass die zu bearbei-tenden Bleche aus dem Lager di-rekt auf die Maschine gelangen.

Nach Analyse der zu bearbei-tenden Teile und Materialienwurden verschiedene Technolo-gien wie Laserschneiden, Stanzenund Wasserstrahlschneiden aufihre Eignung hin überprüft. AmEnde erhielt jedoch die absolutpraxisgerechte Kombination ausStanzen und Plasmaschneiden inGestalten einer Combicut Stanz-und Plasmaschneidmaschine vonBoschert GmbH & Co. KG, D-79541Lörrach-Hauingen, den Vorzug.

Kompakt gebautDie kombinierte Stanz-/Plasma-schneidmaschine Combicut wur-de vom Schweizer Boschert-Ver-treter Hch. Reimmann AG, Mön-chaltorf, empfohlen und konntedas Fachpersonal und damit dieVerantwortlichen von PWP in je-der Hinsicht überzeugen. Das La-serschneiden wäre seitens des In-vestments und vor allem wegender Betriebs- und Wartungskos-ten zu teuer gewesen und dassel-be gilt bezüglich des Wasser-strahlschneidens. Ausserdemkonnte die Kombimaschine inder Programmierung und Bedie-nung punkten und sie liess sichproblemlos in das neu geplanteFabriklayout – mit direkter An-bindung an ein automatischesBlechlager – integrieren.

Daniel Christen, beim Bo-schert-Vertreter Reimmann derSpezialist im Bereich Blechbear-beitungsmaschinen, zu den Vor-zügen der Combicut, die bei PWPdann auch zur Entscheidung prokombinierter Stanz-/Plasmabear-beitung führten: «Die Combicutist als Hakenmaschine kompaktgebaut und von drei Seiten heroptimal zugänglich. Dies erlaubtin idealer Weise die Beschickungmit Rohblechen direkt aus demLager. Im Fall PWP für die kom-plette Bearbeitung von Blechendes Formats 1.500 x 3.000 mmund für Dicken bis max. 6 mmausgelegt, verlassen die indivi-duell zu bearbeitenden Werk-stücke die Maschine als Fertigteil.

36

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Der Stanzkopf hat 28 Tonnen Stanz-kraft und weist ein Rotations-Werk-zeugsystem mit 7-fachem Revotool-Werkzeug auf.

Der Plasmaschneidkopf arbeitetmit einer HiFocus 160i-Plasmaquelleund verstellt sich in der Höhe auto-matisch, ausgehend von der Dickedes jeweiligen Materials oder der Be-schaffenheit des Blechs. Dank derEntsorgungsklappe für Abfälle, derleistungsfähigen Absaugung und derautomatischen Gasmischanlage istder Plasmabrenner im Dauerbetriebfür Materialdicken bis 6 mm zu nut-zen. Die CNC-gesteuerte Maschinekann seit der relativ kurzen Einwei-

sung und Programmierschulung vonden PWP-Mitarbeitern selbstständigbedient und programmiert werden.»

Wichtig: Technik-AkzeptanzPWP zeigt sich schon kurz nach derInbetriebnahme der Combicut zur in-tegrierten Stanz-/Plasma-Komplett-bearbeitung unterschiedlichsterBlechteile sehr zufrieden. Nicht zu-letzt sorgt die frühe Einbeziehungdes Bedienpersonals zur Kauf-Ent-scheidung der Maschine sowie in Be-zug auf die weitergehende Material-fluss-Automatisierung für eine sehrgute Akzeptanz bei den Mitarbeitern.

Abschliessend meinte dazuAndré Nicolet: «Wir fertigen unsereProdukte in Stückzahlen von 1 bisetwa 100 und haben je nach Bau-teilen auch Chargen mit Stückzahlenab 300 bis 1000 herzustellen. Mit der

enormen Flexibilität und Produktivitätder kombinierten Stanz- und Plasma-Komplettbearbeitung auf der neuenCombicut haben wir Maschinenkapazi-täten geschaffen, die es uns auch erlau-ben, den Grad an Eigenfertigung wie-der zu erhöhen. Das kommt auch unse-rem Qualitätsanspruch für die hoch-belasteten Fahrzeugbau-Komponentenund der gezielten Erhöhung der Wert-schöpfung sehr entgegen. Durch dieBlechteile-Fertigung sozusagen direktaus dem Lager konnten wir den Perso-nalaufwand für das Materialhandlingerheblich reduzieren. Weil sich die Be-diener der Combicut und weitererBlechbearbeitungsmaschinen die benö-

tigten Bleche nach Auftrag währendder laufenden Bearbeitungen selbstaus dem Lager holen, gibt es bis aufden reinen Rohblech-/Werkstückwech-sel keine Stillstandzeiten an den Ma-schinen, wodurch deren Auslastungsteigt. Zumal ebenfalls hauptzeitparal-lel die Programmierung erledigt wer-den kann und damit eine weitereEffizienzsteigerung verbunden ist.»

Edgar Grundler, Redaktor technica

(v.l.) André Nicolet, Direktor Verwaltung bei der PWP S. A., Daniel Christen Vertriebs-Aussen-dienst beim Schweizer Boschert-Vertreter Hch. Reimann AG, und Peter Kunz, GeschäftsführerBoschert GmbH & Co. KG, mit einem komplett gestanzten und plasmageschnittenen LKW-Kotflügel aus Aluminium-Riffelblech.

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Werkzeugmaschinen

Innovation 37

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AUTOMOTIVE - MEDICAL - ELECTRONICS - MICROMECHANICS

NT Collision Guard:Schnelles und sicheresEinrichten; bereits inder Simulation desBearbeitungspro-gramms wird einemögliche Kollision er-kannt.

(Bild: Walter Meier)

Innovation38

Steuerungen

Mit der neuen NT-IPS Fanuc-31i-Steuerung setzt Nakamura-Tome neue Massstäbe in Bezug auf den

Bedienungskomfort. IPS steht für Intelligent Production System. Das Programmieren, die Bedienung,

die Fehlerbehebung und der Maschinenunterhalt sind jetzt noch einfacher.

ie neu konzipierte Steuerungmit 19"-Farb-LCD-Touchscreen,

bedienbar über One-Touch-Soft-Key-Eingabe für alle Funktionen,wurde entwickelt für die einfacheAnzeige einer grossen Anzahl an In-formationen. Die neue Steuerung,welche als Standard auf den meis-ten Maschinenmodellen verfügbarist, bietet mit dem integriertenWindows-Systemprogramm undden entsprechenden Anwendungs-programmen wie Excel, Adobe vielezusätzliche Möglichkeiten. So kön-nen zum Beispiel die Maschinen-handbücher direkt an der Steue-rung eingesehen werden, zusätz-lich besteht die Möglichkeit, weite-re eigene Dateien abzuspeichern.

Die Steuerung wirkt sichtlichaufgeräumt. Alle wichtigen Infor-

D

Nakamura-Tome erhöht den Bedienungskomfort

mationen sind auf einem Bild-schirm ersichtlich. Fehler- undAlarmmeldungen werden mit Bil-dern und Erklärungen angezeigt.Die Anzahl Schalter und Knöpfewurde von 96 auf 69 reduziert.

Erleichterungen für Program-mierer und BedienerEinige Besonderheiten, die das effi-ziente Arbeiten an der Maschinedem Programmierer und Bedienererleichtern:

LUCK-BEI II (NT Manual Guide i):Dieses Dialogsystem ist darauf aus-gelegt die Erstellung von Bearbei-tungsprogrammen durch einfacheOperationen zu erleichtern, zusätz-lich bietet dieses System eineanimierte Bearbeitungssimulationmithilfe von massiven Modellen .

NT-Nurse 2, NT-Work Navigator:Diese Systemsoftware mit vielennützlichen Funktionen wie Schwes-terwerkzeuge, Schnittdrucküberwa-chung, Positionserkennung usw.dient zur Unterstützung des Bedie-ners bei komplexen Bearbeitungs-prozessen, zur Erzielung längererunbemannter Produktionsprozesse.

NT Collision Guard (aktive Si-cherheit) und Airbag Function (pas-sive Sicherheit). NT Collision Guarderkennt bereits in der Simulationdes Bearbeitungsprogramms einemögliche Kollision.

Airbag Function: Sollte sich docheinmal eine Kollision ereignen mi-niert diese Funktion innert einer su-perschnellen Reaktionszeit von nur0,008 Sekunden die möglichenSchäden auf ein Minimum.

NT Multitasking Office: Mit die-ser auf dem Windows Betriebssys-tem basierenden Software kann das

Programm am externen Arbeits-platz fertiggestellt werden. Detail-genaue Eingaben von Spannmittel,Werkzeugaufnahmen und Werk-zeugen unterstützen ein realisti-sches Szenario. Das erstellte Pro-gramm kann in einer detailgetreu-en Grafik simuliert werden.

Walter Meier (Fertigungslösungen) AG8603 Schwerzenbach, 044 806 46 [email protected]

Infos

«Wir bieten konkurrenzfähigeProdukte und Dienstleistungenan, die unseren Kunden Wettbe-werbsvorteile verschaffen unduns gegenüber Mitbewerbernunterscheiden. Dies gelingt nurmit innovativen Produkten undLösungen. Dabei trennen wirProdukt- und Prozessinnovationnicht voneinander. Unser Inno-vationsmanagement pflegt eineFirmenkultur, in der Innovatio-nen als selbstverständlich ange-sehen werden.

Rückmeldungen aus demVerkauf und Kundendienst so-wie die Erfahrungen von unse-ren Produktspezialisten und An-wendungstechnikern fliessen inden Innovationsprozess ein. Die-se Erkenntnisse werden internweiterentwickelt und mit denLieferpartnern ausgetauscht.Ergänzend führen technischeWorkshops mit unseren interna-tionalen Lieferanten oft zu ech-ten Innovationen, die unmittel-bar auf die ProduktentwicklungEinfluss nehmen können.

Roberto Ettlin ist Geschäftsleiterder Walter Meier (Fertigungslö-sungen) AG

Herr Ettlin, wie kommen Siezu Innovationen?

Innovation 39

Automation

Mit fortschreitender Energieverteuerung rückt das Thema Energieeffizienz in Produktionsbetrieben

mehr und mehr in den Vordergrund. Galt die Optimierung des Energieverbrauchs von Maschinen –

etwa Verpackungsmaschinen – noch vor zwei Jahren als ethisch motivierte Liebhaberei, begründet

sich das Interesse an energieeffizienten Maschinen heute schon vielfach auf konkrete Wirtschaftlich-

keitsüberlegungen.

ie energetische Optimierungvon Verpackungsmaschinen ist

kein triviales Thema: Der konstruk-tiv bedingte Energieverbrauch ei-ner Verpackungsmaschine resul-tiert massgeblich aus dem gewähl-ten technischen Prinzip zur Reali-sierung des Verpackungsprozesses.Welches Verpackungs- oder Abfüll-prinzip für den Bau einer Maschineden Zuschlag erhält, wird heute inder Regel durch Aspekte wie er-reichbare Taktraten und Prozess-sicherheit bestimmt, selten fälltdie Entscheidung aufgrund energe-tischer Betrachtungen.

Energiesparen fängt bei derKonstruktion anDes Weiteren spielen Faktoren wiedie Art der angewandten Antriebs-konzepte (zum Beispiel Druckluft,hydraulisch, elektrisch mit Servo-technik oder Asynchronantrieben),die Wirkungsgrade von Kraftüber-tragungen, das Bewegungsdesign,die Auslegung energieintensiverProzesse wie Heizen sowie eineVielzahl anderer Details eine Rolle.

D

Energieeffizienz im Maschinenbau steigern

Das zeigt: Der Bau energieeffizien-ter Maschinen erfordert nicht nurtechnologische Voraussetzungen,sondern auch Know-how und Er-fahrung.

Der Energieverbrauch einer Ver-packungsmaschine hängt aller-dings auch von der Taktleistung ab:Im Regelfall liegt die Taktrate, beider das Verhältnis von verbrauchterEnergie zu produzierter – verpack-ter – Stückzahl ideal ist, unterhalbder maximalen Taktrate. Das isteine wichtige Erkenntnis, will manEnergie sparen. Zur energetischenOptimierung der Produktion benö-tigen Maschinenbetreiber natürlichdie dafür erforderlichen Werkzeugebeziehungsweise Hilfsmittel.

Schneider Electric hat sich be-reits früh auf oberster Konzernebe-ne zu den Zielen des Klimaschutzesbekannt und ist daher bestrebt, inallen Bereichen der Automationeine führende Rolle einzunehmen.Technologien und Konzepte fürmehr Energieeffizienz im Maschi-nenbau hat Schneider Electric inMachineStruxure, die Automatisie-rungslösung für Maschinen, einge-bracht. Energieeffiziente Antriebs-lösungen, Werkzeuge für die Simu-lation von Energieverbräuchen undEnergy-Monitoring im laufendenBetrieb bilden bei MachineStruxuredie Grundlage für die Entwicklungenergieeffizienter Maschinen, Bera-tungs- und Engineering-Leistungden Rahmen.

Globale Optimierung machtMaschinen effizientWie eingangs betont, ist der Bauenergieeffizienter Maschinen nichtzuletzt eine Sache des Know-hows.Bei den Grundkomponenten wieenergieeffizienten Antrieben ist derMaschinenbauer jedoch auf denAutomatisierungspartner angewie-sen. Und die hat Schneider Electric:Die SH-Servomotoren des PacDriveSystems und der Lexium BSH-Reiheverfügen über geringe Trägheits-momenten und hohe Wirkungsgra-

Die horizontale Schlauchbeutelmaschine SP2-NG erfordert ab-hängig vom verpackten Produkt um bis zu 30% weniger elekt-rische Energie als die in Funktion und Leistung weitgehendvergleichbare Vorgängermaschine. (Bilder: Schneider Electric)

Schneider Electric (Schweiz) AG3063 IttigenTel. 031 917 33 [email protected]

Infos

Innovation40

Automation

de, die oberhalb von IE3 liegen. BeiMultiachs-Servoverstärkern der Rei-he Lexium LXM 62 ist durch daszentrale Netzteil eine Zwischen-kreiskopplung für den Energieaus-tausch zwischen Servoantrieben re-alisiert. Das Gleiche gilt für die Ser-vomodule der ILM-Reihe mit integ-rierter Reglerelektronik. Sie bietenüberdies die Option, Servoverstär-ker aus dem Schaltschrank insMaschinengestell auszulagern. Sokann einerseits die Grösse desSchaltschranks reduziert werden,vor allem aber reduziert sich sodank der geringeren Abwärme imSchrank die erforderliche Klimati-sierungsleistung beziehungsweisekann meistens ganz entfallen.

Weiterhin von Einfluss auf dieEnergieeffizienz einer Antriebslö-sung ist die richtige Antriebsausle-

gung mit ausreichend aber nichtüberdimensionierten Motoren so-wie die Qualität des Bewegungsde-signs. ECAM, das Tool für Antriebs-auslegung, grafisches Bewegungs-design und Netzkreisberechnungder Engineering-Workbench SoMa-chine Motion, stellt alle gängigenBewegungsgesetze für optimales,energiearmes Bewegungsdesignzur Verfügung. Software-Biblio-theksfunktionen wie die intelligen-te Königswelle bieten darüber hin-aus additives Optimierungspoten-zial, wenn einzelne Achsen bei zu-nehmender Taktzahl energetischproblematisch werden.

Schon beim Design denEnergieverbrauch kennenDie Reduktion des Energiever-brauchs von Maschinen beginnt

beim Design. Die Energieeffizienzunterschiedlicher Konstruktions-konzepte muss vor dem Bau vergli-chen werden können, danach ist inder Regel alles entschieden. Eine re-trospektive Analyse und Optimie-rung wird nie das tatsächlich gege-bene Optimierungspotenzial frei-setzen können. Welche Möglichkei-ten der Simulation bestehen, dazulegt bereits die Architektur derAutomatisierungslösung den Grund-stein. Das zeigt sich bei PacDrive,einer der Steuerungsplattformenvon MachineStruxure, die durch dieVereinigung von SPS-, Motion Cont-rol- und Robotik-Steuerungsfunk-tionalitäten in einer Hardwareprädestiniert ist für den modernenVerpackungsmaschinenbau.

Durch die hohe Performanceder PacDrive-Steuerungen wird dieBewegungsplanung aller Servoan-triebe komplett in der zentralenSteuerung durchgeführt. Es reichtalso, den Bewegungsablauf einesVerpackungsprozesses auf ein Pro-gramm abzubilden und dieses inder Steuerung, anstatt mit realenServoachsen, mit virtuellen Achsen(parametrierbar) laufen zu lassen.Anhand der parametrierten Datenfür jeden Motor/Servoregler ist derMotorstrom jeder Servoachse so-wohl bei realem als auch bei virtu-ellem Betrieb jederzeit abrufbar.Bei manchen Systemen, in denenein Teil der Bewegungsberechnungim Servoregler stattfindet, funktio-niert dieses Prinzip des virtuellen

Optimiertes Bewe-gungsdesign, hier er-kennbar am Rückgangder erforderlichenBremsleistung.

TaktratenabhängigerEnergy-Footprint, derbereits in der Design-phase ohne reale Ma-schine und Antriebeerstellt werden kann.

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Betriebs nicht und damit auchnicht die Simulation.

Durch Bibliotheksbausteinekönnen die Energieverbräuchesämtlicher Servoantriebe für eineGesamtbetrachtung verfügbar ge-macht werden. Weitere Verbrau-cher – Leimgeräte, Heizungen, Sie-gelbacken – sind über parametrier-bare Bibliotheksbausteine simulier-bar. Die Summe aller Energiever-bräuche ergibt einen taktratenab-hängigen Energy-Footprint – unddas ohne einen einzigen real ange-schlossenen Motor und sonstigeAggregate. So kann bereits imReissbrettstadium einer Maschinederen Energieverbrauch annähe-rungsweise bestimmt werden. Jenachdem, welche Verbraucher aus-ser den Motoren in die Simulationmiteinbezogen werden, kommt die-ser Energieverbrauch dem späterentatsächlichen Verbrauch schon sehrnahe. Und er berücksichtigt dabeisogar schon dynamisch die Maschi-nengeschwindigkeit.

Den Energieverbrauchim Betrieb überwachenDie gleichen Software-Bibliotheks-bausteine, die in der Design-Phasefür die Ermittlung simulierter Ener-gieverbräuche zur Anwendungkamen, dienen nach der Inbetrieb-

nahme zum Monitoring der realenMessergebnisse über integriertePower Meter. Die Messwerte sindBasis für die Ausgabe verschiede-ner, daraus errechenbarer Parame-ter: Energieverbrauch pro Zeitein-heit während des Produktionsbe-triebs, während des Stand-by-Be-triebs, absoluter Energieverbrauchfür ein definiertes Zeitintervall oder– wichtig für ein Maximum an Öko-nomie – der Energieverbrauch proverpacktes Produkt. Für die Ausga-be dieser Werte am HMI in numeri-scher und grafischer Form stelltSchneider Electric ebenso wie fürdie Verarbeitung der Messwerte Bi-bliotheksbausteine zur Verfügung.Ob Zahlenwerte oder das grafischeEnergie-Dashboard, die Standard-Darstellungsform auf dem Displaykann individuell variiert werden.Mit der Online-Visualisierung ener-gierelevanter Parameter kann derBetreiber entscheiden, wie er dieBalance zwischen hohem Ausstossund maximaler Ökonomie austa-riert. Ausserdem stehen so Infor-mationen zur Verfügung, um fürVerpackungsmaschine und anderein Linie arbeitende Maschinenein-heiten Rahmenbedingungen fürökonomische Idealbedingungen zudefinieren. [pm]

Energie-Monitoring mit sogenanntem Dashboard am Display der Maschine:aktueller Energieverbrauch, absolut und pro verpackte Einheit verbrauchteEnergie sowie Energieverbrauch im Produktions- und im Stand-by-Betrieb.

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Innovation42

Energieeffizienz

Es kommt einer Pionierleistung gleich: In Norwegen ging die weltweit erste Weitbereichsregelung

eines Stromnetzes in Betrieb. Sie stabilisiert das Netz in Echtzeit, sodass die Übertragungsleistung

durch einen notorischen «Flaschenhals» nach Schweden optimiert wird.

ahezu 1700 Kilometer beträgtdie Distanz zwischen der Süd-

spitze Norwegens und dem Nord-kap. Entsprechend weit erstrecktsich daher das Stromnetz über ganzSkandinavien hinweg.

Zudem liegen die leistungsstarkenWasserkraftwerke im Westen, die gros-sen Verbraucher hingegen im Osten –im Grossraum Oslo. Das Netz ist da-durch anfällig für elektromechanischeSchwingungen, die durch Störungenwie etwa das Zuschalten eines Genera-

N

Automatische Netzregelung zur Optimierung der elektrischen Übertragungsleistung

tors oder das Abschalten einer Leitungerregt werden und die sich in grossenNetzen rasch fortpflanzen können,auch Netzpendelungen genannt. DieseOszillationen beeinträchtigen die Sta-bilität des ganzen Energiesystems, ge-fährden ausserdem einen sicheren Be-trieb und schränken die Übertragungs-kapazität des Netzes ein.

Durch den FlaschenhalsMit dem Stromnetz Schwedensbesteht eine primäre Verbindungüber eine 420-kV-Leitung im Hasle-Korridor, der etwas südlich von Osloliegt. Die Leitung gilt als Flaschen-hals im Austausch elektrischerEnergie zwischen den beiden Nach-barländern, da weitere leistungs-starke Verbindungen aufgrund dergebirgigen Topografie und derspärlichen Infrastruktur RichtungNorden kaum existieren.

Zu Lastspitzenzeiten exportiertdas Wasserkraftland NorwegenStrom aus seinen Staukraftwerkendurch den Hasle-Korridor nachSchweden. Die Übertragungskapa-zität wird durch das Ausmass derNetzpendelungen eingeschränkt.Noch bis vor Kurzem liessen sichdiese Oszillationen im norwegi-schen Versorgungsnetz kaum zu-verlässig messen.

Insgesamt konnte so viel weni-ger elektrische Energie transferiertwerden, als es diese Hochspan-nungsübertragungsleitung theore-tisch zulässt.

Mehr Umsatzohne neue LeitungenDer norwegische Übertragungs-netzbetreiber Stattnet hatte gros-ses Interesse daran, die Übertra-gungskapazität in diesem Ab-schnitt zu erhöhen. Sein Fernziel:Mehr elektrische Energie nachSchweden liefern und entspre-chend mehr Umsatz generieren,ohne zusätzliche Leitungen instal-lieren zu müssen.

Möglich wird dies mit der Weit-bereichsüberwachung und -rege-lung (Wide Area Monitoring andControl, WAMC), die in Norwegenseit November 2011 erstmals welt-weit kommerziell eingesetzt wird.Die Elemente des WAMC wurdenwährend annähernd zehn Jahrenam ABB-Forschungszentrum inDättwil stufenweise entwickelt.(siehe Kasten)

«Die ersten Schritte dafür un-ternahmen wir im Jahr 2001», erin-

Mats Larsson (links) und Peter Korba vom ABB-Forschungszentrum in Baden-Dättwilhaben nahezu 10 Jahre an der Lösung gearbeitet.

ABB ForschungszentrumMats LarssonBaden-Dä[email protected]

Infos

nert sich Petr Korba, der gemein-sam mit Mats Larsson im Frühling2011 für die Entwicklung von WAMCfür den renommierten Europäi-schen Inventor Award nominiertwar. «Netzpendelungen sind aufdie zunehmende Grösse unsererVersorgungssysteme zurückzufüh-ren, die früher autonom und mit ei-genen Reserven zur Behebung vonSchwankungen angelegt waren.»Mit der Verbindung der Systemekönnen sich lokal nicht abgefederteSchwankungen innert Sekundenüber Tausende Kilometer ausbrei-ten. Für das Projekt arbeitete ABBmit Statnett und der unabhängi-gen SINTEF-Forschungsgruppe zu-sammen.

Messwertezeitsynchron erfasstKernstück des WAMCs sind Phasor-Messgeräte (Phasor MeasurementUnits, PMU), die die Amplitudenund Phasenverschiebungen vonelektrischen Signalen im gesamtenÜbertragungsnetz erfassen. «DiePMU liefern die Messwerte aus weitvoneinander entfernten Messpunk-ten mithilfe satellitengestütztemGPS-Abgleich zeitsynchronisiert an»,so Mats Larsson. Sie übermitteln50 Mal pro Sekunde alle Daten aneinen zentralen Rechner im Kont-rollraum von Statnett in Oslo.

Zu diesem Zweck wurden inNorwegen an ausgewählten Kno-tenpunkten PMUs installiert. Mit

ihrer Hilfe können zuverlässigeDaten in Echtzeit erhoben werden,womit sich Oszillationen im ganzenskandinavischen Energienetz früh-zeitig erkennen lassen. Diese Phä-nomene waren bislang nur ausSimulationen bekannt.

Dank des Vorgehens ist dieÜberwachung (Monitoring) garan-tiert. Bis zur Regelung (Control)waren jedoch weitere Schritte nö-tig, etwa die gesamte Auslegungder automatischen Dämpfungsre-gelung und die Berechnung der op-timalen Einstellparameter für dieangesetzten Regler, die nun mitden globalen Werten der PMUgespiesen werden. Als Aktuatorenfür die Dämpfung der Oszillationendienen bereits existierende FACTS-Geräte von ABB, etwa Blindleis-tungskompensatoren (Static VarCompensator, SVC), die mit einerneuen Funktion (Power OscillationDamping, POD) ausgestattet sind.

Netzregelung in Theorieund PraxisEs wurde zuerst in der Theorie unddann auch in der Praxis gezeigt,dass sich mit der automatischenRegelung auf Basis der hochauf-lösenden PMU-Daten gefährlicheNetzpendelungen weit effizienterund schneller dämpfen lassen alsmit lokalen Messungen. Der Leis-tungsfluss im Hasle-Korridor konn-te insgesamt erhöht werden. Statt-net zeigt sich jedenfalls in einemKommentar Anfang November 2011zufrieden: «Seit gestern arbeitetdas erste Wide Area Control Systemim Hasle-Korridor – und es klapptgrossartig!» [dw]

Das Wide Area Monitoring andControl (WAMC) ist eine Anwen-dung für die optimale Regelungvon Geräten des Flexible Alter-nating Current TransmissionSystem (FACTS; es steht fürDrehstromübertragungssyste-me), zum Beispiel der Blindleis-tungskompensator (Static VarCompensator).

WAMC und FACTS

Petr Korba und Mats Larssonhaben über zehn Jahre lang anihrem Schutzsystem zur frühzei-tigen Erkennung und Behebungvon Netzpendelungen in elektri-schen Versorgungssystemengearbeitet. Es handelt sich dabeium eine Kombination aus Algo-rithmen, Hardware und Soft-ware, die elektrische Schwan-kungen automatisch erkenntund korrigiert. Insgesamt wur-den von den beiden Wissen-schaftlern und ihrem Team über30 Patente auf diesem Gebieteingereicht.

Wie sah derInnovationsprozess aus?

Spectra (Schweiz) AGGewerbestr. 12a

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Telefon +41 (0) 43 - 277 10 50

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Innovation44

Antriebstechnik

Mit dem Antriebssystem XTS (Extended Transport System) verspricht Beckhoff nicht weniger als eine

«kleine Revolution im Maschinenbau». Es ist ein mechatronisches System, das alle Funktionen und

Eigenschaften für den flexiblen und dynamischen Transport von Gütern vereint. Die Transportschlit-

ten werden nach dem gleichen Prinzip angetrieben wie der Transrapid: mit einem Linearmotor, der

ohne Kabel auskommt.

as entsteht, wenn ein Auto-matisierungsspezialist sich

mit dem Thema Gütertransport inder Fabrik beschäftig, konnten dieBesucher der Hannover Messe 2012auf dem Beckhoff-Stand sehen: einkomplett neuer, kabelloser Linear-motor, der im Kreis fährt und Güteraller Art flexibel und dynamischtransportiert, das sogenannte XTS(Extended Transport System). Vonder Idee bis zur Vorstellung hat dieEntwicklung weniger als ein Jahrgedauert.

Lang lebe der TransrapidMit dem XTS erlebt der Transrapidseine Auferstehung in der Fabrik,denn das Transportsystem arbeitetnach dem gleichen Prinzip: XTSnutzt die Funktionsweise des Line-armotors für den Warentransportmit Schlitten, die Beckhoff als Mo-ver bezeichnet. Die Mover sind pas-siv, das heisst sie enthalten keineaktive Elektronik und sind kabellos.Der Mover enthält Permanentmag-net-Platten, die mit den Spulen desMotormoduls die Vortriebskräfteerzeugen und Geschwindigkeitenbis zu 4 m/s (14,4 km/h) ermögli-chen.

W

Der Linearmotor, der im Kreis fährt

Wenn nötig können die Mover –genau wie beim Transrapid – in-duktiv mit Strom versorgt werden,um zum Beispiel einen Sensor oderAktor zu betreiben. Einziger Unter-schied ist, dass der Transrapid mag-netisch ins Schweben gebrachtwird und so berührungslos und oh-ne Rollwiderstand fährt, XTS ver-wendet hingegen vorgespannteKunststoffrollen, die für völligeSpielfreiheit sorgen.

Jeden Mover individuellkontrollieren«XTS wird den ganzen Maschinen-bau nachhaltig verändern, weil esneue Freiheiten bietet», ist Ge-schäftsführer Hans Beckhoff über-zeugt. Die Mover können auf einerendlosen Strecke quasi immer imKreis fahren. Beliebig viele Moverkönnen sich dabei einen gemeinsa-men Fahrweg teilen und jeder kann

unabhängig kontrolliert werden,zentral von einem Industrie-PC ausgesteuert. Hans Beckhoff: «Das Ma-schinenvolumen wird maximal aus-genutzt, da Hin- und Rückweg sowiedie Kurven für den Materialtransportgenutzt werden können.»

Dank einer Geberfahne kenntdas System jederzeit die exakte Posi-tion jedes einzelnen Movers. So las-sen sich die Mover zum Beispiel zu ei-nem anderen Prozess synchronisie-ren, gruppieren oder mit festgeleg-ten Parametern beschleunigen undabbremsen. Neben Motormodulenund Movern werden nur noch me-chanische Führungsschienen und einPC samt Steuerungssoftware Twin-CAT benötigt. Sonstige Verkabelungund Schleppketten entfallen. Die ge-wünschten Geometrien, Längen undRadien werden durch die Anzahl undAuswahl der Komponenten gebildet– wie bei einer Carrera-Bahn.

Das lineare Transportsystem XTS ermöglicht individuellen Produkttransportmit kontinuierlichem Materialfluss. (Bilder: Beckhoff)

Beckhoff Automation AG8200 SchaffhausenTel. 052 633 40 [email protected]/XTSSindex: Halle 2.0/C020

Infos

Innovation 45

Linearmotorprinzip eröffnetganz neue MöglichkeitenDie Einsatzmöglichkeiten für XTSkennen kaum Einschränkungen:Die Mover können beschleunigen,bremsen, positionieren und sichsynchronisieren; sie können absolu-te und relative Positionen zueinan-der einnehmen; sie können sichgruppieren und aufstauen; sie kön-nen in der Bewegung Klemmkräfteerzeugen; sie können Kurven ge-nauso schnell durchfahren wie dieGeraden; sie können Energie durchNutzbremsung zurückgewinnenund die Rück- ebenso wie die Hin-wege zu Transportzwecken nutzen.Und all das präzise lagegeregelt,ohne Schwingungen, ohne Spiel,ohne Materialermüdung, fast ohneVerschleiss – und ohne kostenin-tensive Wartung. Mit einem Ge-wicht von weniger als 350 g ist derMover besonders leicht. Seine ge-ringe Länge ermöglicht einen Min-destabstand zwischen den Produk-ten von bis zu 50 mm. Die Geomet-rie der Führungsschienen erlaubtauch Kurvenfahrten mit voller Dy-namik. Durch das Funktionsprinzipfindet keine Wärmeentwicklungam und im Mover statt.

Der voll integrierte Linearmotormit Leistungselektronik und Weg-erfassung stellt eine mechatroni-sche Einheit dar. Sie umfasst dieelektromagnetischen Spulen undalle weiteren aktiven Funktionalitä-ten, die für den Betrieb des Systemsnotwendig sind. Lediglich die Span-nungsversorgung und eine Netz-werkverbindung per EtherCAT wer-den zusätzlich benötigt. Ein Schalt-schrank kann entfallen. Das Motor-modul enthält keine bewegten Tei-le und unterliegt daher keinem

Verschleiss. Die Spulenanordnungund der mechanische Aufbau sindgebrauchsfertig für den Einsatz. Ei-ne Parametrierung des Systems istnicht erforderlich. Durch die Integ-ration der Wegerfassung erübrigensich eine zusätzliche Montage so-wie das Einmessen. Toleranzen wer-den automatisch kompensiert.

XTS verwendet einen Doppel-luftspalt-Linearmotor. Die Anord-nung von Magneten über einemSpulenpaket wird auf zwei gegen-überliegenden Seiten zugleich ver-wendet. Die hohen Anzugskräfteder Magnete heben sich somit ge-genseitig auf. Damit wirken auf diemechanische Lagerung nur nochgeringe resultierende Kräfte.

Formatanpassungper SoftwareInsbesondere in der Verpackungs-industrie stellt eine flexible For-matanpassung einen grossen Vor-teil dar: Bei einem Produktwechseloder beispielsweise einer Füllmen-genänderung ist eine Formatver-stellung ohne Produktionsstoppdurchführbar. Modifikationen wer-den durch die Änderung der Soft-wareparameter realisiert. Erfah-rungswerte lassen sich als Parame-tersatz speichern und sind jederzeitwieder abrufbar. Die Parametersind zwischen gleichartigen An-wendungen austauschbar. In vielenFällen kann eine mechanische Jus-tierung bei der Inbetriebnahmeentfallen.

Hohe Beschleunigung undKräfte unter KontrolleDie schnelle Signalverarbeitungund die grosse Bandbreite vonEtherCAT, dem schnellen Echtzeit-

Ethernet-Bus, ermöglichen eine ho-he Bewegungsdynamik. EineSchleppabstandsüberwachung ver-meidet Beschädigungen am Pro-dukt im Falle von mechanischenStörungen. Zudem erlauben Kraft-begrenzung und Ruckreduzierung,das Produkt an unterschiedlichenStellen der Fertigung immer opti-mal zu handhaben. Die Parameterkönnen zum Beispiel während derFahrt, in Abhängigkeit zum Füll-stand, angepasst werden.

Im Gegensatz zum XTS-Systemmuss eine Förderkette von einemZentralantrieb in Bewegung gehal-ten werden. Die Summenkraft istfolglich so gross wie alle notwendi-gen Einzelkräfte auf der gesamtenLänge. Daraus folgt, dass die Ge-samtkraft auf einer Stelle wirkenkann, wenn ein Fehler oder einemechanische Störung eintritt oder

Jeder Mover ist einzeln frei beweglich.

XTS eröffnet ganz neue Möglichkeiten: Produkt klemmen,schieben, Abstand anpassen, Geschwindigkeit individuellverringern oder vergrössern.

Das gesamte Transportsystem besteht aus wenigen, modularaufgebauten Elementen.

Durch das individuelle Bestromen von Spulen wird ein Wanderfeld erzeugt. Die-ses magnetische Wanderfeld nimmt die Dauermagnete des Movers mit. Die ge-regelte Stromstärke durch die Spulen passt sich dem Kraftbedarf des Movers an.

Antriebstechnik

Innovation46

von Hand in den Prozess eingegriffen wird. Mit XTSwird dieses Risiko deutlich minimiert und die Si-cherheit erhöht, da in den meisten Fällen nur dieparametrierte Kraft eines Movers wirkt. So wird beieiner Kollision mit einem Hindernis nur die Masseeines Movers mit seiner Nutzlast wirksam.

Anwendungen ohne GrenzenXTS ist vielseitig in den verschiedensten Brancheneinsetzbar. Es ist prädestiniert für den Highspeed-Materialtransport:• Produkt schieben, Produktabstand anpassen, Pro-

duktgeschwindigkeit verringern oder vergrössern• Produkt klemmen und bewegen• Produkt transportieren und ausschleusen• Produkt manipulieren: ausheben, verschliessen,

drehen, Verschluss zuschrauben.Ein unregelmässiger Produktstrom wird vereinzeltund mit konstantem Abstand und konstanter Ge-schwindigkeit an die nächste Bearbeitungsstationabgegeben.

Produkte werden aufgenommen und von einerBearbeitungsstation zur nächsten transportiert.Sind die Strecken zwischen den Stationen frei, wer-den sie mit hoher Geschwindigkeit durchfahren; al-ternativ bewegen sich die Produkte in einem fah-renden Puffer auf das Ziel zu. An langsamen Bear-beitungsstationen können die Produkte in Gruppenparallel bearbeitet werden; schnelle Stationen bear-beiten nur jeweils ein Produkt. Der Rückweg kannimmer aktiv genutzt werden.

Mit HöchstgeschwindigkeitvorwärtsDas technologische Vorbild des XTS, der Transrapid,sollte einst mit Reisegeschwindigkeiten von bis zu450 km/h Flugzeugen sprichwörtlich davon fahren.Doch stattdessen ist weltweit nur eine Transrapid-Strecke in Betrieb – von Schanghai zum 30 Kilometerentfernten Flughafen Pudong – und die gesamte Wei-terentwicklung wurde eingestellt.

Dies ist jedoch kein schlechtes Omen für XTS.Auch wenn gewisse Funktionalitäten wie zum Bei-spiel Weichen fehlen, hat Beckhoff in der Vergan-genheit immer wieder seine grosse Innovations-kraft und hohes Entwicklungstempo bewiesen. Sohat das Unternehmen versprochen, nach den Be-dürfnissen des Marktes unterschiedliche Motormo-dule mit passender Schiene zu entwickeln. Der An-wender hat zudem die Möglichkeit, eigene Füh-rungsschienen und Mover einzusetzen. Und auchzum Thema Weichen wird der Automatisierungs-spezialist aus Verl/Deutschland sicher bald eine Lö-sung präsentieren.

Das nächste Mal in Aktion zu sehen ist das XTS-System an der Messe Sindex in Bern vom 4. bis 6.September. [pm]

Im Kurzinterview erläutert Uwe Prüssmeier, Produktmanager fürFeldbus- und Antriebstechnik und massgeblich an der Entwicklungvon XTS beteiligt, die Hintergründe und konstruktiven Details desneuen Linearmotorkonzeptes.

Was waren die Grundideen bei der Entwicklung des XTS?Uwe Prüssmeier: Die Rechenleistung unserer PCs wächst immernoch um mehr als den Faktor 1000 in 10 Jahren. So stellt sich die Fra-ge, was kann man in Zukunft alles damit machen? Ausserdem kannman durch EtherCAT grosse Datenmengen in den PC transferieren,um ihn richtig auszulasten. So haben wir uns von allen bisherigenLösungswegen gedanklich befreit und aus Anwendersicht über denoptimalen Linearmotor nachgedacht. Eine beliebige Anzahl vonSchlitten und die Endlosfahrt erschienen uns als wichtigste Kriteri-en. Alle Spulen des Motors zentral zu steuern und alle Positionen imPC zu rechnen und auch von dort aus zu kontrollieren, hielten wirzum jetzigen Zeitpunkt für technisch möglich. Die Rechenleistung

ist bezahlbar und das Konzept ist auch für den Anwen-der bedienbar. Das XTS ist aber mehr als nur eine reineIT-Leistung. Hier haben auch Maschinenbaukonstruk-teure und Elektronikentwickler intensiv mitgestaltet.Es ist ein «Gesamtkunstwerk» aus drei Disziplinen.

Worin unterscheidet sich das XTS von einemkonventionellen Linearmotor?Uwe Prüssmeier: Das System XTS lässt, neben den übli-chen guten Positioniereigenschaften des Linearmotors,die Endlosfahrt der Mover zu. Das hat einen grossen Vor-teil: Der Mover muss niemals gegen die Förderrichtungzurückfahren. Zudem kann eine grosse Anzahl von Mo-

vern auf einer Strecke fahren. Wir haben für das XTS einen Doppel-luftspaltmotor entwickelt. Das bedeutet, es gibt zwei gegenüberlie-gende Magnete, die sich auf dem Spulenpaket bewegen. Die typi-scherweise hohen Anzugskräfte der Magnete werden durch einestatische, mechanische Halterung aufgenommen. Verglichen mitdem konventionellen Linearmotor stellt das XTS nur geringe Anfor-derungen an das Führungssystem. Die Mover können fast ohne Ein-fluss von statischen Kräften bewegt werden. Mit 350 g ist die Mover-masse sehr gering, sodass die Motorkräfte – ohne nennenswerteMinderung durch Reibung – der Anwendung zur Verfügung stehen.Zusammengefasst hat XTS, neben den genannten neuen Eigen-schaften, weitere Vorteile gegenüber dem konventionellen Linear-motor, wie die bessere Beschleunigung, eine sehr gute Energie-bilanz sowie geringen Verschleiss.

Eine Einsatzmöglichkeit des XTS ist das Halten einesGegenstandes zwischen zwei Movern. Bis zu welchen Kräften ist dieHaltefunktion ausgelegt?Uwe Prüssmeier: Wir erreichen Kräfte bis zu 100 N. Für die Dauer-kraft ist die Eigenerwärmung der Motorspulen das Limit. Da wir dasLinearmotorprinzip in umgekehrter Weise nutzen – die Spule istortsfest und die Magnetplatte wird bewegt – ist die Ausübung gros-ser Kraft in schneller Bewegung für den Mover möglich. Nur im Still-stand, wenn der Mover immer nur über einer Spule steht, reduziertsich die Dauerkraft auf 30 N.

Drei Disziplinen für ein Gesamtkunstwerk

Uwe Prüssmeierwar massgeblich ander Entwicklungvon XTS beteiligt.

Innovation 47

Titelstory

Ein Kabel, mehr Power und grössere Distanzen – so lassen sich die Vorteile der brandneuen

HMI-Link-Übertragungstechnologie von Sigmatek auf den Punkt bringen. Unabhängig vom Betriebs-

system und über ein einziges, im Vergleich zu USB- oder DVI-Kabeln kostengünstiges Cat-6-Kabel

können mit dem HMI-Link Ethernet-, DVI-, Audio-, USB- und sogar Safety-Signale bis zu 100 m verlust-

frei zwischen Rechner und Bedieneinheit übertragen werden.

er kontinuierlich grösserwerdende Funktionsumfang

von Maschinenapplikationenstellt auch an die Mensch-Maschinen-Schnittstellen stetigneue Herausforderungen. Beikleineren Maschinen liegen All-in-one-Lösungen, die mit PC-Pa-nels realisiert werden, im Trend.Für grössere Maschinen und An-lagen werden hingegen gernezentrale Steuerungseinheiten inKombination mit robusten, de-zentralen Bedieneinheiten di-rekt vor Ort verwendet – bietetdiese Variante doch mehr Mög-lichkeiten sowohl hinsichtlichdes Bedienkomforts als auch zurSteigerung der Maschinenver-fügbarkeit. Mit mehreren Be-dien- und Beobachtungseinhei-ten, die durchaus auch weit ent-fernt von der PC-Einheit abge-setzt sind, lässt sich ein effizien-ter und reibungsloser Produk-tionsprozess sicherstellen.

Die Ein-Kabel-LösungBeim Platzieren von abgesetztenBedieneinheiten ist man normaler-weise auf einige wenige Meter be-schränkt. Herkömmliche USB-Ver-bindungen erreichen Leitungs-längen von lediglich 5 m, eine DVI-Übertragung kommt immerhinauf die doppelte Weite. Genau hiersetzt Sigmatek mit der HMI-Link-Technologie an: Sie ermöglicht es,via Standard-Ethernet-Cat-6-Kabeldie digitalen Signale für den Bild-schirm, die Informationen desTouch, USB, Audio und Ethernet

D

Ein Kabel für alle HMI-Signale überbrückt bis zu 100 Meter

zum bis zu 100 m weit abgesetztenDisplay zu übertragen. Eine Über-mittlung von Safety-Signalen, bei-spielsweise eines Not-Aus- oderZustimmtasters, ist ebenfalls imKonzept vorgesehen, kann natür-lich aber auch klassisch erfolgen.Die Daten werden ohne Verwen-dung unsicherer Hubs oder Swit-ches von der zentralen Steuerungzu den Bediengeräten übertragen.Zudem sind Cat-6-Kabel auch diewesentlich preiswertere Alterna-tive zu einem DVI-Anschluss. DasSystem beruht auf einer reinenHardwarelösung. Anders als beiThin-Client-Anwendungen sind

keine Treiber nötig und die PC-Re-chenleistung wird nicht belastet.Der Kauf zusätzlicher Software be-ziehungsweise die entsprechendenLizenzkosten entfallen gänzlich.Auch die Einstellungen für Netz-werkadressen oder Netzwerkmas-ken, wie sie bei Thin Clients benö-tigt werden, erübrigen sich mit derhardwarebasierten Lösung. Geradeim Servicefall stellt dies eine we-sentliche Erleichterung dar. DasSystem ist auf kein bestimmtes Be-triebssystem limitiert und bietetdem Anwender somit alle Freihei-ten. Die Signale werden über eineinziges Gigabit-Ehernet-Kabel ge-

Dank HMI-Link benötigt das Ethernet-Bedienpanel TAE 1911 (links) weder Festplatte, Prozessor noch Lüf-ter. Der Schaltschrank-PC 301 (rechts) ist mit seinem Intel-Celeron-G530T-Prozessor und einem Solid-State-Drive auf dem Stand der Technik. (Bilder: Sigmatek)

Innovation48

Titelstory

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tunnelt und am Endgerät wiedervollkommen verlustfrei zur Verfü-gung gestellt. Diese Übertragungs-technologie bietet grosse Vorteile,da neben immer mehr darzustel-lenden Daten zunehmend auch Vi-deos für eine einfache Inbetrieb-nahme und Servicezwecke zumEinsatz kommen. Beim HMI-Linkwurden die Ladezeiten optimiertund Videos werden in höchsterAuflösung und Farbtiefe mit bis zu1920 x 1080 Pixel (Full HD) ruckfreidargestellt. Die bereits erwähntenThin-Client-Lösungen, haben zu-meist Probleme, die Bilder gänzlichruckfrei darstellen zu können.

HMI-Terminal von Ballast befreitDie neuen TAE-Panels von Sigmateksind auf das Wesentliche reduziert:Sie verfügen über keinen eigenenHauptprozessor und sind daher ver-hältnismässig kostengünstig. Durchden Wegfall von Festplatte und Lüfterist zudem kein aufwändiges Kühlkon-zept vor Ort nötig. Das garantiert einehöhere mechanische und thermischeBelastbarkeit des Terminals und er-möglicht ein sehr flaches und somitplatzsparendes Design. Das robuste,TAE 1911 misst 360 x 462 x 57 mm(B x H x T) und besitzt ein 19"-TFT-Farb-Touchdisplay mit LED-Hinter-grundbeleuchtung. Eine kleinere 15"-Version wird folgen. Neben der RJ45-

Schnittstelle besitzen die Panels stan-dardmässig einen USB-2.0-Anschlussfrontseitig und einen weiteren aufder Rückseite. Optional ist es mög-lich, einen Chipkarten- oder RFID-Leser zu integrieren.

Mehrere Panelsparallel einsetzenDas HMI-Link-Konzept sieht zudemden Anschluss mehrerer Displays amselben Schaltschrank-PC vor. So kön-nen entlang einer Maschine etlicheBedienterminals installiert werden,die alle die gleiche Visualisierung zei-gen. Dies erhöht den Bedienkomfortund stellt zudem auch einen gewis-sen Sicherheitsfaktor dar: Fällt ein Pa-nel aus, kann die Maschine oder An-lage von einem der anderen Termi-nals aus bedient werden. Zudem be-steht die Möglichkeit, mehrere Panelszu einer Multi-Monitor-Einheit zu-sammenzufügen, was gerade beisehr komplexen Visualisierungenvorteilhaft sein kann. Trotz der im-mer kürzer werdenden Lebenszyklentechnischer Standards in der Rechen-technik und den recht maschinen-spezifischen Anforderungen ist esmöglich, das «reduzierte» Bedien-gerät über viele Jahre hinwegzu verwenden. Unterschiedliche Leis-tungsanforderungen und neueProzessor-Generationen führen so-mit nicht zur Notwendigkeit, auch

Das HMI-Link-Konzept sieht denAnschluss mehrerer Displaysam selben Schaltschrank-PC vor.Ausserdem besteht die Möglichkeit,mehrere Panels zu einer Multi-Monitor-Einheit zusammenzufügen.

die Panels auszutauschen. Dadurchsinken die Systemkosten bei einergleichzeitigen Steigerung der Flexibi-lität.

Die Rechenleistung wandertin den SchaltschrankAm anderen Ende des HMI-Linkskommt der neue Schaltschrank-PC PC301 von Sigmatek zum Ein-satz. Er ist mit einem 2,0-GHz-Ce-leron G530T-Prozessor der SandyBridge Duo-Baureihe von Intelund 2 GByte Hauptspeicher aus-gestattet. Der Grafikprozessor istin die CPU integriert. Ein 8-GByte

Solid State Drive dient als Spei-chermedium. Diese Technologiehat den Vorteil, dass, durch denWegfall von mechanischen Bau-teilen, die Robustheit gegen Er-schütterungen im Vergleich zugewöhnlichen Hard-Disks deut-lich steigt. Die Zugriffszeiten aufDaten verkürzen sich um ein Viel-faches und der Stromverbrauchwird verringert. Der PC301 besitztzwei Ethernet-Schnittstellen mit100/1000 Mbit/s, acht USB 2.0-,eine RS232-, eine DVI-Schnitt-stelle und drei Audio-Ausgänge.Optional lässt sich der PC301 mitzwei PCI-Einsteckkarten erwei-tern.

Flexiblität ist TrumpfDie neue HMI-Link-Technologievon Sigmatek bietet eine sehr fle-xible Lösung, die Bedien- und An-zeigeeinheiten direkt an der Ma-schine zu betreiben – und zwar biszu 100 m abgesetzt von der Steue-rungseinheit, die im geschützten,leicht zugänglichen Schaltschrankuntergebracht ist. Eine eventuelleErhöhung der Rechenleistung ge-staltet sich dort wesentlich ein-facher. Zudem findet sich hiermeist ein ausgeklügeltes Kühl-konzept. Das Ethernet-Panel TAE1911 und der Schaltschrank-PC in

Kombination mit der neuen HMI-Link-Teschnologie wurden speziellfür anspruchsvolle Anwendungenin den verschiedensten Branchenkonzipiert, wie beispielsweise inder Kunststoff- , Nahrungsmittel-und Pharmaindustrie oder auch inder Energie-, Gebäude-, Monito-ring- und Leitstandtechnik. [pm]

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Innovation50

Highlight

LICHTQUELLEN EXAKT VERMESSEN – WAS GESCHIEHT IM LIGHTLAB?

berraschend klein ist der Raumim ehemaligen Avnet-Zentralla-

ger in Poing bei München, in demLeuchtmittel fast aller Art auf denPrüfstand kommen. Zwei Schreib-tische, zwei Werkbänke; die einen Me-ter durchmessende grosse Ulbricht-Kugel ISP 1000 von Instrument Sys-tems dominiert das Lichtlabor. Ihrekleine Schwester ISP 250 mit 25 cm In-nendurchmesser mutet wie der Glo-bus im Denkerstübchen eines Univer-salgelehrten an.

Das LightLab will kein zertifizier-tes Testlabor sein und vergibt keineZertifikate, sondern händigt seinenKunden lediglich die Messprotokolleaus.

Licht ist nicht gleich LichtEin ganzes Arsenal an unterschiedli-chen Lichtquellen findet sich im Licht-labor: Glüh- und Halogenlampen,Leuchtstofflampen, LED-Retrofits, aberauch diffuse Deckenfluter; dazu ein-zelne Leuchtdioden aus EBVs Linecard.

Eines wird schnell deutlich: DieArbeit im Lichtlabor erfordert viel Er-

Ü

Um eine optimale Lichtqualität garantieren zu können, muss das von LEDs und Lampen abgestrahlte

Licht vermessen werden – wie zum Beispiel im EBVLightLab. Wie wird eine Lampe im Lichtlabor un-

tersucht? Und wie werden die Messdaten ausgewertet? Der Artikel zeigt wie.

fahrung und Übung. Zu den einfache-ren Aufgaben gehört das Erkennender in einer Leuchte verwendetenLichtquelle anhand eines Energiekos-ten-Messgerätes. Mit einem Blick istklar, dass es sich, wenn Blindleistungvorhanden ist, nicht um eine Glühbir-ne handeln kann. Doch auch Leucht-dioden und Energiesparlampen un-terscheiden sich nicht nur anhand ih-res Verbrauchs.

Mit einer gewissen Skepsis imBlick betrachtet Wolfgang Reis, derLeiter des EBVLightLab, die Energie-sparlampe, die er gerade dem Kartonentnommen hat. Die Kompaktleucht-stoffröhren stossen nicht nur bei An-hängern der guten, alten Glühbirneauf Ablehnung. Was jene nur ahnen,kann der Lichtexperte messen: Die Zu-sammensetzung des Lichtspektrumsunterscheidet sich grundlegend.

Mit Kugel und SpektrometerUm das von einer Lampe emittierteLicht zu untersuchen, setzt Reis sie inden passenden Sockel im Zentrumder grossen Ulbricht-Kugel. Diesedient der Bestimmung der Strah-lungsleistung beziehungsweise desLichtstroms von Lichtquellen. AlsHohlkugel ausgeführt, deren innereFläche mit einem diffus reflektieren-den Material beschichtet ist, sorgt dieUlbricht-Kugel für eine vollständigeIntegration und Mischung der Strah-lung, die zur Messung an einem De-tektorport ausgekoppelt wird. Bei dergenannten Konfiguration handelt essich um eine sogenannte 4π-Messan-ordnung. Das bedeutet, dass die in al-le Richtungen (gesamter Raumwin-kel) emittierte Strahlung erfasst wird.

Wenn die Lampe unter Strom istund einige Zeit zur Stabilisierung er-

halten hat, beginnt die erste Mes-sung. Dies geschieht nicht direkt ander Kugel, sondern in einem eher un-scheinbaren grauen Instrument, demSpektrometer. Optische Spektrometerbestimmen die spektrale Zusammen-setzung von Lichtstrahlung. Alle ra-diometrischen, fotometrischen undfarbmetrischen Grössen werden perSoftware aus den Spektraldaten er-rechnet.

Mit dem Spektrometer lassen sichsowohl schwache Lichtquellen alsauch hohe Strahlungsintensitätenvollautomatisch messen. Im Lichtla-bor findet die Variante CAS 140CT-156Verwendung, die den Spektralbereichvon 300 bis 1100 nm mit einer Auflö-sung von 3,7 nm und einem Daten-punktintervall von 0,8 nm abdeckt.

Eine Frage des WinkelsWas bei klassischen Glühlampenkein Problem darstellt, ist sowohlbei Leuchtdioden als auch bei(Kompakt-)Leuchtstoffröhren durch-aus von Interesse: die Winkelab-hängigkeit des emittierten Lichts.Während es sich bei Leuchtdiodenprinzipiell um Punktstrahler han-delt, die mittels einfacher Optikendas Licht verteilen, sind Energie-sparlampen Röhren, also Linien-strahler. Die Anbieter biegen sie inWendel- oder Bogenform, um derKugelcharakteristik der Glühlampenahezukommen. Beleuchtet eineLeuchtdiode prinzipiell maximal ei-nen Halbraum, erzeugen einige Re-trofit-Lösungen mittels einer spezi-ellen Glaskonstruktion eine annä-hernd kugelförmige Abstrahlung.Doch wie realistisch ist der Kugel-eindruck? Um diese Frage zu klä-ren, eignet sich das Goniofotome-

Wolfgang Reis, Leiter des EBVLightLab, beim Vorbereiten einerMessung. (Bilder: EBV)

Innovation 51

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ter, das wie die Ulbricht-Kugel mitdem Spektralradiometer verbun-den ist. In Kombination mit demSpektralradiometer lassen sich da-mit neben den fotometrischen Da-ten alle spektralen Parameter wiebeispielsweise Farbkoordinaten,Farbtemperatur und Farbwiederga-beindex winkelabhängig bestim-men.

Das Goniofotometer bestimmtdie winkelabhängige Abstrahlcha-rakteristik von LEDs und kleinenLED-Modulen. Aufgrund der hohenWinkelauflösung von 0,1° ergebensich auch für engwinklige LEDs ex-akte Messwerte. Interessant i st bei-spielsweise die Veränderung derFarbtemperatur von weissen LEDsin Abhängigkeit vom Abstrahlwin-kel. Die Winkelabhängigkeit ist be-sonders von der Art und dem Auf-trag des verwendeten Phosphorsvorgegeben. Schon kleine Variatio-nen in der Schichtdicke sorgen fürsichtbare Farbverschiebungen.

Messwerte in aussagekräftigeErgebnisse verwandelnIn all diesen Szenarien reicht dasSpektralradiometer die Messdatenan einen PC weiter, auf dem die La-borsoftware SpecWinPro arbeitet.Das Programm bietet für jede An-wendung separate Messfenster, indenen die kompletten applika-tionsspezifischen Einstellungsdia-loge, Darstellungen und Auswer-tungen enthalten sind. Für jedesMessfenster ist ein vordefinierterReport hinterlegt, dessen Aufbauindividuell angepasst werden kann.

Eine Besonderheit ist die Möglich-keit zur Aufnahme und Dokumen-tation von Messserien. Die interes-santen Einstellungs- und Ergebnis-parameter lassen sich aus einer Lis-te auswählen. Jede Messung wirddann in einer fortlaufenden Tabelleabgelegt, die für weitere Analysenauch nach Excel exportiert werdenkann. Eine Pass/Fail-Funktion er-laubt die Überwachung einzelnerMessbedingungen oder -ergebnis-se. Über ein Add-On lassen sich La-borstromversorgungen einbinden,wobei neben den optischen auchdie elektrischen Messgrössen fürdie weiterführende Analyse undDokumentation zur Verfügung ste-hen.

Besonders aufwendig ist dasGoniometermodul der Software:Hier stehen zwei Ansteuermodi zurVerfügung. Zum einen der Se-quenzmodus, mit dem die Ab-strahlcharakteristik des Prüflings inäquidistanten Winkelschritten fürbeide Raumachsen aufgenommenwird und die gewonnenen Parame-ter für spätere Auswertungen vor-gehalten werden. Zum anderen derMessserienmodus, der die freie De-finition von Messabläufen erlaubt,also Messungen an beliebig defi-nierbaren Abfolgen von Winkelpo-sitionen. Zur Visualisierung derMessungen stehen fünf verschiede-ne Darstellungen der Abstrahlcha-rakteristik zur Verfügung: eine ra-diale, halbradiale sowie kartesischeAnsicht, eine zweidimensionalesphärische Darstellung sowie eine3-D-Ansicht. Für den Bereich der All-

gemeinbeleuchtung ist ausserdemdie Darstellung der Lichtstärkever-teilungskurve von Bedeutung. Diegewonnenen Messdaten könnenzur Verwendung in Simulations-programmen im IES- sowie Eulum-dat-Format exportiert werden.

Das Spektrum machtden UnterschiedDie Auswertung der Messreihen fürdie eingangs erwähnte Energiespar-lampe bestätigt die Skepsis gegen-über diesen Lichtquellen: Wo eineGlühlampe ein durchgängiges Spek-trum aufweist, liefert die Kompakt-leuchtstofflampe einzelne Peaks inverschiedenen Wellenlängenberei-chen. Lediglich die Anzahl und dieLage dieser Peaks unterscheidensich von Modell zu Modell, aber einkontinuierliches Spektrum ist mitdieser Art Lampe nicht möglich. Dastrifft zwar auch auf Leuchtdiodenzu, hier erlaubt allerdings die Zu-sammensetzung des Phosphors ein«Zusammenwachsen» der Peaks, so-dass zumindest ein weniger löchri-ges Spektrum entsteht – dies bestä-tigt den subjektiv positiveren Ein-druck, den Licht aus Leuchtdiodenemittiert. [pm]

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Innovation54

Mit WLAN, Bluetooth oder einer mit dem Fahrzeug verbundenen Schnittstelle,

die den direkten Zugriff auf zum Beispiel die Motortemperatur erlaubt, bieten

die Features des neusten Transport-PCs von Spectra viel Komfort auf der Strasse

oder dem Wasser.

er neue All-in-one-PC mit 8-Zoll-Touchscreen von Spectra heisst

iKarPC-W08A. Er verfügt über eineCAN-Bus-Schnittstelle, die direktmit dem Fahrzeug verbunden wer-den kann, und die meisten Fahr-zeugprotokolle, wie etwa OBD-IIoder J1939, unterstützt. Der Anwen-der kann so permanent auf zahlrei-che Fahrzeugdaten, wie zum Bei-spiel die Motortemperatur oder Ge-schwindigkeit, zugreifen. Eine wei-tere Stärke ist seine umfangreicheKommunikationsmöglichkeit: Ne-ben WLAN 802.11 b/g und Bluetoothbietet der kompakte und robusteTouch-PC auch noch HSPA/UMTS,Quad-Band EDGE/GRPS/GSM undGPS sowie einen optionalen DVB-T-Empfänger, der aus dem mobilenPC ein TV-Gerät macht.

SparsamesKommunikationstalentFür die Anbindung innerhalb desAutos ist der Rechner mit 1 xRS232/422/485, 2 x USB, 1 x Gbit LANund 1 x DB 9 OBD II-Diagnosesystemausgestattet, das auftretende Fehl-funktionen von Steuergeräten imFahrzeug registriert und anzeigt.

Ein Fahrzeug-Busprotokoll istein internes Kommunikationsnetz,das Komponenten im Inneren einesFahrzeugs miteinander verbindet.Darüber hinaus bietet die PC-Schnittstelle dem Benutzer Zugriffzu Fahrzeugdaten für diagnosti-sche Zwecke oder Reiseinformatio-

D

Transport-PC mit 8-Zoll-Touch Panel

nen wie Fahrzeuggeschwindigkeit,Motorbelastung oder Motordreh-zahl. Das Fahrzeug-BusprotokollOBD-II beinhaltet mehr als 79 Artenvon Fahrzeuginformationen undbefasst sich mit der Übertragungvon Daten, die die Zuverlässigkeitund die Qualität auf dem Fahr-zeugbus beschreiben.

Die Master Control Unit (MCU)innerhalb des iKarPC dient alsWandler zwischen diesen Protokol-len. Drei bekannte Fahrzeugproto-kolle werden derzeit unterstützt:OBD-II, J1939 und FMS. Die OBD-IIist vor allem für die Diagnostik inKleinwagen, der SAE J1939 für Off-road-Fahrzeuge mit Dieselmotorenkonzipiert. Das FMS-Protokoll wirdmeistens in Lkw oder Bussen ver-wendet. Der iKarPC ist der idealeTransport-PC für unter anderem Na-vigation, drahtlose und drahtgebun-dene Kommunikation, Diagnose oderMultimedia im mobilen Bereich.

Alles in einemDas intelligente Power Manage-ment ermöglicht das automati-sche, zeitversetzte Abschalten desSystems, nachdem der Motor desFahrzeugs abgestellt wurde. DerAll-in-one-PC wird mit WindowsXP Embedded ausgeliefert. Soft-ware Tools für die Darstellung derFahrzeugdaten und für die Ver-wendung der GPS-Funktion sowieein SDK für Entwickler sind im Lie-ferumfang enthalten. Dieser Fahr-zeug-PC hat einen gut lesbaren

und kompakten 8-Zoll- 800 x 480WVGA Touch Screen und ist beigrellem Sonnenlicht problemloslesbar. Der Bildschirm besitzt eineautomatische Abblendfunktionund kann seine Helligkeit äusse-ren Lichtverhältnissen anpassen.

Der Transport-PC verfügt aberauch über ein erweitertes Tempe-raturspektrum von –20 bis +60 °Csowie einen Eingangsspannungs-bereich von 9 bis 30VDC, der fürden Einsatz in Fahrzeugen ausge-legt ist. Der Transport-PC ist mitdem energiesparenden Intel Z5101,1 GHz-Prozessor und dem Chip-satz US15WP ausgestattet, derenLeistungen für alle fahrzeugübli-chen Anwendungen vollkommenausreichen. Datenspeicherungensind auf HDD/SSD und/oder aufder eingebauten 4-GByte-CF-Kartemöglich. Darüber hinaus ist am PCein SSD-Slot vorhanden, der einevibrationsfeste Datenspeicherunggewährleistet. Der iKarPC kann fle-xibel montiert werden, zum Bei-spiel mit Saugnäpfen und biegba-ren Armen, und ist in Offroad-Fahrzeugen, Schiffen oder auchBussen einsetzbar.

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Der iKarPC-Bildschirm ist dankAbblendfunktion auch beigrellem Sonnenlicht gut lesbar.

Kompakt und leistungs-stark: Im neuen Trans-port-PC von Spectra sindalle Funktionen ineinem Gerät integriert.

(Bild: Spectra)

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Innovation 55

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Forschung

Am 1. August 2012 konnte der Schweizerische Nationalfonds (SNF) auf 60 Jahre Engagement für die

Forschung zurückblicken. Gegründet 1952 aus der Besorgnis, dass die Schweizer Forschung nach dem

Zweiten Weltkrieg ins Mittelmass absinken könnte, fördert der SNF heute jährlich über 8 000 heraus-

ragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

n den 60 Jahren seiner Förde-rungstätigkeit konnte der SNF

insgesamt über 11 Milliarden Fran-ken in wissenschaftliche Forschunginvestieren. In diesem Zeitraum hater mehr als 70 000 Gesuche in derProjekt- und Karriereförderung be-urteilt und über 20 000 jungenWissenschaftlerinnen und Wissen-schaftlern mittels Stipendien einenForschungsaufenthalt im Auslandermöglicht.

Unter den vom SNF Gefördertensind spätere Nobelpreisträger wieder Biophysiker Kurt Wüthrich (ETHZürich) und der Biomediziner RolfZinkernagel (Universität Zürich).Seit 1975 hat der SNF zudem rund70 vom Bundesrat in Auftrag gege-bene Nationale Forschungspro-gramme (NFP) zur Lösung dringen-der Probleme von nationaler Be-deutung lanciert und diese mitüber 660 Millionen Franken finan-ziert. Für die seit 2001 geschaffenen28 Nationalen Forschungsschwer-punkte (NFS) zur Stärkung der For-

I

Der SNF investiert seit 60 Jahren in Forschende und ihre Ideen

schungsstrukturen hat er in denersten zehn Jahren weitere rund627 Millionen Franken bereitge-stellt.

Zahlen und FaktenZu Beginn seiner Förderungstätig-keit 1952/1953 stellten Bundesratund Parlament dem SNF ein Jahres-budget von rund 4 Millionen Fran-ken zur Verfügung; heute sind esüber 700 Millionen Franken.

Parallel zum Budget und zumAufgabenspektrum stieg kontinu-ierlich die Zahl der eingereichtenGesuche in der Projektförderung,dem wichtigsten Förderungsinstru-ment des SNF: Während der SNF imersten vollen Tätigkeitsjahr 1953noch 267 Gesuche zu begutachtenhatte, waren es 1977 bereits 741,und alleine in den letzten zehn Jah-ren kletterte die Zahl von 1762(2002) auf die Rekordhöhe von 2407(2011). Über alle Förderungsbereichegesehen, behandelte der SNF 2011über 4900 Gesuche.

Was brachten und bringendiese Investitionen?Die Schweiz darf sich heute zu denführenden Forschungsnationenzählen. Das Engagement diverserAkteure zugunsten der Forschungspiegelt sich in der Innovations-kraft der Schweizer Wirtschaft wi-der. Die Schweiz belegt seit mehre-ren Jahren den ersten Platz des In-novation Union Scoreboard. Im Ver-hältnis zur Einwohnerzahl werdenüberdurchschnittlich viele Patenteangemeldet und häufig zitiertewissenschaftliche Publikationenveröffentlicht. Im internationalenWettbewerb um die besten Projek-te sind die Schweizer Forschendensehr erfolgreich. [ea]

Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung derwissenschaftlichen Forschung (SNF)3001 Bern, 031 308 22 22, [email protected], www.snf.ch

Infos

Impressum

«Innovation» ist integrierter Bestandteil von Megalinkund technica der jeweiligen Ausgaben 8-12

Druckauflage: 26 100 Exemplare

www.megalink.chwww.technica-online.chwww.marktspiegel.ch

HerausgeberinAZ Fachverlage AG | Neumattstrasse 1 | 5001 AarauTel. +41 (0)58 200 56 50 | Fax +41 (0)58 200 56 61 | www.az-verlag.ch

Geschäftsführer | Dietrich Berg

Leiterin Zeitschriften | Ratna Irzan

Redaktion Patrick Müller | [email protected] Albisser| [email protected] Wallimann | [email protected] Benzing | [email protected]

Leitung Werbemarkt | Jürg Rykart

Leitung Lesermarkt | Valentin Kälin

Anzeigen Thorsten Krüger | [email protected] | Tel. 058 200 56 32Peter Spycher | [email protected] | Tel. 058 200 56 33

Administration Verena Müller | [email protected] | Tel. 058 200 56 42

Layout/Produktion | Pia Zimmermann

COPYRIGHT | Mit der Annahme von Manuskripten durch die Re-daktion und der Autor-Honorierung durch den Verlag erwirbt derVerlag das Copyright und insbesondere alle Rechte zur Übersetzungund Veröffentlichung der entsprechenden Beiträge in anderen ver-lagseigenen Zeitschriften sowie zur Herausgabe von Sonderdru-cken. Für unverlangt eingesandte Text- und Bildunterlagen über-nimmt die Redaktion keine Gewähr. Produkte und Highlights sindkostenpflichtig. Nachdruck, auch auszugsweise, nicht gestattet.

Ein Produkt der Verleger: Peter Wanner | CEO: Christoph Bauerwww.azmedien.ch

Namhafte Beteiligungen nach Art. 322 Abs. 2 StGB:Aargauer Zeitung AG, AZ Anzeiger AG, AZ Fachverlage AG, AZ Management Services AG, AZ VerlagsserviceAG, AZ Vertriebs AG, Basellandschaftliche Zeitung AG, Media Factory AG, Mittelland Zeitungsdruck AG, So-lothurner Zeitung AG , Tele M1 AG, TMT Productions AG, Radio 32 AG, Vogt-Schild Druck AG, Vogt-Schild Ver-triebs GmbH, Weiss Medien AG

Firmen in dieser Ausgabe

3M 6ABB 21, 42Avnet EMG 2Bauberger 35Beckhoff Automation 2, 44BERNEXPO 52Boschert 34Creaholic 15Cyklos 32EBV Elektronik 9, 50Fabrimex 29Festo 6FHS St. Gallen 19FlowCAD 25Fraunhofer 5Hadimec 3Hilpert Electronics 41HSR Hochschule für Technik 33IBM Forschungslabor Zürich 22igus 34ILEE 13Intermess Dörgeloh 20Interstaatliche Hochschule für Technik NTB 49Jakob Keller Verschlusstechnik 11Lastech 51maxon motor 4, 26Medical Cluster 30Medtech Switzerland 30Messe Luzern 30, 55MTS Messtechnik 52National Instruments. 12Newave Energy 11PHOENIX CONTACT 17Phonak 26Pilz Industrieelektronik 5, 53PostLogistics 26PSI 6PWP 34Reimmann Hch. 53Saia-Burgess Controls 48Schneider Electric 39sfb Bildungszentrum 19SIGMATEK 1, 47Simpex Electronic 27, 53SMC Pneumatik 28, 34SNF 55Spectra 43, 55Suvema 26Tornos 32, 37Walter Meier 38Weidmüller 36

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