17 Finalisten des Hugo-Junkers-Preises & ihre Projekte

Lesen Sie hier alle Projektskizzen der 17 Finalisten des Hugo-Junkers-Preises 2019

 

/// Innovativste Vorhaben der Grundlagenforschung


Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Technische Chemie, Arbeitskreis Hahn:
Prof. Dr.-Ing. Thomas Hahn, M. Sc. Felix Marske

Innovationstitel: Form-stabilisierte Latentwärmespeicherwände zur massiven Speicherung von Raumwärme

Mehr als 20 Prozent des weltweiten Energiebedarfs entfallen darauf, Gebäude und Wasser zu kühlen oder zu erwärmen. Das bereits bekannte Baumaterial Micronal-PCM könnte Gebäude besser dämmen. Dafür wird flüssiges Latentwärmespeichermaterial (PCM) in mikroskopisch kleine Kapseln eingebracht. Über einen Phasenwechsel von flüssig zu fest wird 14-mal mehr Wärme pro Volumen gespeichert als bei typischen Baumaterialien aus Gips und Beton. Gleichzeitig gibt es keine Probleme mit Luftfeuchtigkeit und somit mit Schimmel oder Algen. Nach dem Lüften muss das Haus nicht gekühlt oder erwärmt werden. Die Energiespeicherung erfolgt bei einer bestimmten Temperatur. Deshalb werden besonders hohe und niedrige Temperaturen im Haus verhindert. Um rissfreie Wände aus PCM zu bauen und die mechanische Stabilität zu erhalten, braucht es bestimmte Voraussetzungen. Dieser Problematik widmeten sich die Forscher im Arbeitskreis Hahn der Martin-Luther Universität Halle-Wittenberg. Sie stellten als erste Gruppe weltweit im großen Maßstab rissfreie form-stabilisierte Wände her, die einen möglichst hohen Masseanteil an PCMs haben (etwa 86 wt%) und zugleich mechanisch stabil bleiben. Dabei bildeten sie ein 3D-Gitter um nanoskopisch kleine PCM-Tropfen. Durch die hohen Kapillarkräfte auf Nanoebene hinderten sie das flüssige Wärmespeichermaterial am Austritt. Die mechanische Stabilität der Platten ist dabei im Bereich von klassischen Wärmedämmmaterialien und kann analog vor bestehenden Betonwänden angebracht werden.

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Medizinische Fakultät, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg,

Universitätskinderklinik, Abt. für Experimentelle Pädiatrie

Prof. Dr. Monika Christine Brunner-Weinzierl, Dr. Holger Lingel, Dr. Mandy Pierau

Innovationstitel: BioTEMPT – Neue Methode zur zielgenauen Steigerung der Immunabwehr gegen Tumore

Tumore und Metastasen werden im natürlichen Immunsystem nur von den CD8-Killerzellen gezielt bekämpft. Doch diese Zellen stehen am Ende der Aktivierungskette und das Immunsystem fällt bei chronischen Krankheiten in eine Art Erschöpfungszustand. Bisherige Therapieansätze zielen darauf ab, das System zu reaktivieren. Die Medikamente bestehen zum Beispiel aus Antikörpern, die auf die Rezeptoren der Körperzellen einwirken und so die Abwehr anregen. Doch diese Antikörper wirken auf alle möglichen Zellen mit dem jeweiligen Rezeptor. Die Folgen sind erhebliche Nebenwirkungen und ein hyperaktives Immunsystem. Therapien haben dann oft einen ungünstigen Verlauf. Das Forscherteam der Universitätskinderklinik setzt jetzt gezielt bei den wirkungsvollen CD8-Killerzellen an. Dort hat das Team die Bremsen ausgeschaltet und eindeutig ermittelt, wie die Abwehrstärke gegen die Krebszellen entfesselt werden kann. Die Forscher haben eine innovative Kombination von natürlichen Oberflächenmolekülen entdeckt – BioTEMPT (Biologic T-cell Enhancing Mimetics for Proximity Targeting). Die Methode kombiniert den Rezeptor SLAMF7 und das Molekül HLA-A-C. Der Rezeptor kommt nur auf den CD8-Killerzellen vor. Das Molekül lässt sich mit tumor- oder virusspezifischen Antigenen beladen. Diese aktivieren die gewünschten Killerzellen. So ermöglicht BioTEMPT eine individuell zugeschnittene Therapie, die effektiver, schonender und zielgenauer ist. Weil sich das Immunsystem die passgenaue Antwort merkt, wirkt die Therapie sogar gegen zukünftige Metastasen.

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Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), Magdeburg

Prof. Dr. Alexander Dityatev, Dr. Hristo Varbanov, Prof. Dr. Rita Gerady-Schahn

Innovationstitel: Behandlung von Demenz und psychischen Störungen mit natürlichen Glykanen (PolySia)

Krankheiten wie Schizophrenie, bipolare Störung, Depression und Demenz bedeuten auch Gedächtnisverlust. Dieser hängt mit einer gestörten Plastizität der Synapsen zusammen. Synapsen sind Nervenzellen, die über ihre spezialisierten Kontakte Informationen übertragen. Dabei werden Neurotransmitter freigesetzt, zum Beispiel Glutamat. Es wirkt überwiegend an den synaptischen Rezeptoren und fördert die besagte Plastizität. Wenn Menschen erkrankt sind, ist die Konzentration der Glutamate erhöht und die Rezeptoren werden hyperaktiviert. Das führt dazu, dass die synaptische Plastizität abgespaltet wird und auf lange Sicht sterben Neurone ab. Für diesen Vorgang hat das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e. V. (DZNE) einen körpereigenen Hemmstoff entdeckt – das Glykan PolySia. Es wird vorwiegend durch das große Molekül NCAM transportiert. Dementsprechend führt ein Mangel an NCAM oder PolySia dazu, dass Plastizität und Gedächtnis Schaden nehmen. Wenn man in solche Gehirne wieder PolySia-NCAM einführt, kann das die Schäden eventuell heilen. Allerdings ist NCAM ein großes Molekül mit verschiedenen Bindungspartnern und auch das Muster der PolySia ist sehr unterschiedlich. Deshalb ist es als Therapeutikum ungeeignet. Das DZNE suchte also einen ähnlichen Stoff und testete PolySia-Fragmente und ihre Verbindungen. Dabei hat das DZNE bestimmte längenoptimierte Glykane identifiziert. Sie werden systemisch verabreicht und gelangen so ins Gehirn. Dort hemmen sie bei Mäusen die Rezeptoren. Außerdem können sie die synaptische Plastizität und das Gedächtnis wiederherstellen.

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/// Innovativste Projekte der angewandten Forschung


Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Institut für Pharmazie; Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, Halle (Saale)

Prof. Dr. Karsten Mäder, Dr.-Ing. Andreas Kiesow, Martin Kirchberg

Innovationstitel: PARODEX – Extrudate zur Parodontitisbehandlung

Die Behandlung der Parodontitis ist schwierig, denn der Flüssigkeitsaustausch in der Zahnfleischtasche hat zur Folge, dass Wirkstoffe dort nur sehr kurz verweilen und abtransportiert werden. Deshalb sollten Wirkstoffe kontrolliert über mehrere Tage bis Wochen freigesetzt werden. Solche Systeme sind aber aufwendig herzustellen und schwierig in der Anwendung, weil sie spezieller Hilfsmittel bedürfen. Probleme liegen auch in der mangelnden Stabilität der Mittel. Die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg hat im Rahmen des Leistungszentrums Chemie- und Biosystemtechnik gemeinsam mit zwei Fraunhofer-Instituten eine Innovation entwickelt: PARODEX. Zum einen werden lipophile Wirkstoffkomplexe erzeugt. Die Komplexe wie Magnesiumstearat und Calciumstearat haben eine bessere Stabilität in wässriger Umgebung und setzen Wirkstoffe langsam frei. Die Komplexe werden zusammen mit bioabbaubaren Polymeren extrudiert, also in Form gebracht. Das ist ebenfalls neu. Das Herstellungsverfahren „Extrusion” ist gut steuerbar. Durchmesser und Form kann man verändern und alles auf die gewünschte Länge schneiden. Extrudate lassen sich ohne Hilfsmittel anwenden und geben die Wirkstoffe langsam und in aktiver Form frei. Bei Tests im Labor war PARODEX gegenüber üblichen Präparaten überlegen. Das Forscherteam hat eine europäische Patentanmeldung eingereicht.

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Bio Pharma Translationsinstitut Dessauer Forschungs GmbH BTI, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Halle (Saale)

René Wartner, Prof. Dr. Frank Bordusa, Marcus Böhme, Andreas Simon, Tobias Mahn

Innovationstitel: TrypCo - Technologieplattform zur Generierung innovativer Pharmazeutika

Die neue Technologie TrypCo ermöglicht, pharmazeutisch aktive Produkte herzustellen und bietet damit auch Perspektiven für eine personalisierte Krebstherapie. Die Technologie basiert auf der Protease Trypsin. Trypsin ist ein Gemisch aus Verdauungsenzymen. Es regt eigentlich dazu an, dass sich Verbindungen aus Aminosäuren spalten. Doch das Forscherteam hat es bei einer gerichteten Evolution so verändert, dass es nun die Rückreaktion unterstützt: Aminosäuren verknüpfen sich. Diese neuen Enzyme bezeichnet das Team als TrypCoZyme. Sie werden zum Beispiel dazu verwendet, um Antikörper oder Membranproteine auf der Oberfläche von lebenden Zellen zu modifizieren. Man kann verschiedene Erkennungssequenzen mit entsprechenden TrypCoZymen kombinieren. Dann lässt sich zum Beispiel eine ganz bestimmte Verbindung aus Antikörper und Wirkstoff herstellen – ein Antikörper-Wirkstoff-Konjugat. Dieses Konjugat könnte auch unterschiedliche Toxine oder andere funktionelle Gruppen binden. Dann ist es multifunktional und setzt zum Beispiel seinen Wirkstoff direkt in der Zelle frei, die anvisiert wurde. Bisher ist keine vergleichbare Methode etabliert. Grundsätzlich lässt sich jetzt jedes beliebige Protein oder Peptid modifizieren. So können auch sogenannte CAR-T/NK-Zellen hergestellt werden. Sie sind Teil einer neuartigen Immuntherapie gegen Krebs, bei der Killerzellen des Immunsystems genetisch verändert werden. Es werden dann solche Zellen generiert, die direkt auf die Krebszellen zugeschnitten sind.

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WTZ Roßlau gGmbH, Dessau-Roßlau

Dr.-Ing. Christian Reiser, Manuel Cech, , Matthias Knape, Tobias Ehrler, Titus Tschalamoff

Innovationstitel: Zero-Emission-Kreislaufmotor zur Rückverstromung von grünem Wasserstoff

Der Zero-Emission-Kreislaufmotor könnte schon bald der fehlende Baustein in der Energiewende sein. Wasserstoff und Sauerstoff werden bedarfsgerecht rückverstromt ­– bei vollständiger Emissionsfreiheit. Der Motor arbeitet im Wesentlichen wie ein gewöhnlicher Hubkolbenmotor, nur ohne klassischen Ansaug und Auspuff. Als Treibstoff dient Wasserstoff, der mittels Druckelektrolyse regenerativ erzeugt wird. Über elektronisch gesteuerte Gaseinblaseventile wird er mit hohem Druck direkt in den Brennraum eingebracht. Für die Verbrennung braucht es auch Sauerstoff. Doch Ansaugluft enthält Stickstoff und die Verbrennungstemperaturen sind hoch. Deshalb entstehen bei der Wasserstoffverbrennung unter atmosphärischen Bedingungen umweltschädliche Stickoxide. Die WTZ Roßlau gGmbH verwendet im Kreislaufprozess also Reinsauerstoff aus der Elektrolyse. Der Sauerstoff wird über einen Gaszumischer dem Inertgas zugemischt und über das Einlassventil angesaugt. Im Brennraum wird das Gasgemisch wie beim hybridisierten dieselähnlichen Brennverfahren mittels Glühzündung entzündet. Das Gas breitet sich aus und setzt den Kolben in Bewegung. Über die Pleuelstange wird diese translatorische Bewegung in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgesetzt, welche einen Generator antreibt. Dieser wandelt die Bewegungsenergie schließlich in elektrische Energie um. Das neue Brennverfahren ist wirkungsvoller als luftansaugende Motoren und zugleich emissionsfrei. Es entsteht lediglich Wasserdampf, der wieder in den Kreislauf übergeht.

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Advanced-Core-Solutions (Soplain GmbH), Sülzetal

Markus Kaftan, Wolfram Bach

Innovationstitel: Energieeinsparung mittels ACS-Verfahren zur Stromaushärtung von Sandkernen

Die Soplain GmbH entwickelt und vertreibt mit dem ACS ein neues Verfahren zur Herstellung von Sandkernen. Der Technologieanbieter stellt sowohl Hardware als auch Software für Gießereien aus dem Automobilbereich zur Verfügung und betreut die Umsetzung vor Ort. Das ACS-Verfahren basiert darauf, dass die elektrische Leitfähigkeit der Kernwerkzeuge auf das jeweilige Sandbinder-Gemisch im Kernkasten angepasst wird. Dies ist erst seit kurzem möglich und bewirkt, dass die Werkzeuge homogen unter Strom gesetzt werden können. Auf diese Weise wird direkt in den Sandkernen gleichmäßige Wärme erzeugt. Kernkästen können mit Temperaturen von nur 100 bis 120°C betrieben werden und bis zu 30 Prozent schnellere Taktzeiten werden möglich. Bisher ist noch das sogenannte Cold-Box-Verfahren marktführend. Doch es verwendet giftiges Amingas und ist in manchen Ländern bereits gesetzlich verboten. Es stellt auch besondere Anforderungen an die Handhabung und die Reinigung der Luft. Bei den bestehenden anorganischen Hot-Box-Verfahren wird extern Wärme erzeugt und durch den Kernkasten dem Sandkern zugeführt. Allerdings ist Sand ein schlechter Wärmeleiter. Daher werden Kernkästen aktuell mit 180 bis 200 °C betrieben, obwohl Temperaturen ab 100°C ausreichend wären. Das patentierte ACS-Verfahren soll dazu beitragen, dass Gießereien vermehrt von Cold-Box auf Hot-Box umsteigen.

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/// Innovativste Produktentwicklung

 

spectelligence GmbH, Magdeburg,

Friedrich Melchert

Innovationstitel: specOculus - Spektrale Analyse mit dem Smartphone -Überall, Jederzeit

Die Technologie der specOculus GmbH ermöglicht spektrale Oberflächenanalysen mit handelsüblichen Smartphones. Mit solchen Analysen wird zum Beispiel Schimmelbefall bei Lebensmitteln erkannt, die Haut für passende Kosmetik analysiert oder der Lack von Autos untersucht. Im Gegensatz zu bestehenden Ansätzen werden keine zusätzlichen Sensoren oder Messgeräte benötigt. Somit spart der Endnutzer diese Anschaffungskosten und muss sein Smartphone auch nicht verändern. SpecOculus kombiniert auf innovative Weise das Display und die Frontkamera. Mit dem Display wird die Oberfläche beleuchtet und die Frontkamera nimmt simultan Bilder auf. Das System setzt auch moderne Methoden des maschinellen Lernens ein. So werden Zusammenhänge aus den Beleuchtungsbildern und Eigenschaften der Oberfläche ermittelt. Normalerweise verbreitet sich neue Technologie schwer am Markt. Es gibt viele Hürden, von der Wahl der geeigneten Methode über die Umsetzung in entsprechenden Apps bis hin zur Notwendigkeit von qualifiziertem Personal. Doch die specOculus GmbH bettet die Technologie in ein Gesamtsystem ein. Mit einer App werden die Daten erhoben. Eine Cloud bietet die leistungsstarke, skalierbare Infrastruktur für das maschinelle Lernen und ein Software-Baukasten bindet das Ganze in jedes beliebige Smartphone ein. Nutzer können mit minimalstem Aufwand die spektralen Bilddaten auswerten. So sind nicht nur Großkonzerne, sondern auch Einzelpersonen weltweit dazu in der Lage, innovative Apps zu entwickeln und zu vermarkten.

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HASOMED GmbH, Magdeburg

M. Sc. Patrick Hauf, Dipl.-Ing. Andreas Schicketmüller, Dipl.-Ing. Matthias Weber, Ingo Heyroth

Innovationstitel: RehaIngest – ein neuer Standard in der Diagnostik und Therapie von Schluckstörungen

RehaIngest unterstützt Therapeutinnen und Patienten dabei, Schluckstörungen (Dysphagie) zu bewerten: Mithilfe von fünf nichtinvasiven Elektroden am Hals werden Schlucke automatisch erkannt und analysiert. Dabei verfolgt RehaIngest einen komplett neuen Ansatz in der nichtinvasiven Schluckmessung mit Oberflächenelektroden. Denn das mobile System kombiniert Elektromyographie (EMG) und Bioimpedanz (BI). Die bisherigen EMG-Systeme können den Schluck nicht zuverlässig abbilden und erkennen. Niedergelassenen Logopäden fehlt es an geeigneter Messtechnik, um das Schluckverhalten ihrer Patienten eigenständig objektiv zu beurteilen. Nun ist es möglich, in nur wenigen Minuten die Elektroden anzubringen und Patienten durchgängig bis zu acht Stunden zu überwachen, auch in ihrem Zuhause. Ohne dass Therapeuten anwesend sein müssen, wird das Schluckverhalten während des Essens und Schlafens genauer analysiert. Das Verfahren ist zweistufig: Das System erkennt zunächst die physiologischen Kriterien beim Schlucken und kombiniert dies mit einem komplexen mathematischen Verfahren (Klassifikator). Während eines Schluckes zeigen die Biosignale (BI und EMG) einen typischen Verlauf. RehaIngest liefert zu jedem einzelnen Schluck zuverlässige Daten über die Kehlkopfhebung, ihre Geschwindigkeit und Dauer. Das neue mobile System der HASOMED GmbH arbeitet automatisch und schnell.

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Cronimet Envirotec GmbH, Bitterfeld-Wolfen

Dr. Filipe Manjolinho Costa, Alia Smektala, Patrick Gallit

Innovationstitel: Aufbereitungstechnologie für metallhaltige Schlämme und Stäube

Täglich fallen in Deutschland große Mengen an metallhaltigen Schlämmen, Stäuben und Pulvern an. Sie entstehen zum Beispiel bei der Herstellung von Werkzeugen, Drähten und Rohren. Meist werden die Abfälle verbrannt oder deponiert. Das ist mit hohen Kosten für die Unternehmen verbunden und schadet der Umwelt. Eine Lösung bietet der einzigartige Recyclingprozess der CRONIMET Envirotec GmbH. Das Unternehmen aus Bitterfeld-Wolfen nimmt die gefährlichen Abfälle an, bereitet sie auf und verwertet die Rohstoffe wieder. Mithilfe des weltweit ersten vakuum-thermischen Destillationsprozesses werden im Schlamm flüssige von festen Bestandteilen getrennt. Dabei entsteht neben Öl und Wasser reines Metallpulver. Weil kein Sauerstoff anwesend ist, findet keine Oxidation statt. Das erspart die teure Reduktion, die bei einigen Metallen notwendig wäre. Das Metallpulver wird mit einem organischen Bindemittel in einer neuen Brikettierungsanlage bearbeitet. Die produzierten Metallbriketts können anschließend in Stahlwerke oder Gießereien zurückgeführt werden. In Form von recyceltem Schleiföl, Rohmetall oder Legierung fließen die Endprodukte wieder in den Stoffkreislauf. Die Eigenschaften der Rohstoffe werden ohne Wertverlust beibehalten und Abfallbilanzen können gesenkt werden. Wenn die Öle und Metalle wiederverwendet werden, bedeutet das auch eine niedrigere Energiebilanz als bei der Gewinnung von primären Rohstoffen. CRONIMET leistet damit einen wichtigen Beitrag zur angestrebten Zero-Waste-Industrie.

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ScobyTec; Leipzig, Leuna

Bernhard Schipper, Carolin Wendel, Carolin Schulze

Innovationstitel: ScobyTec BNC – Lederersatz

Leder herzustellen, bedeutet giftige Chemikalien, hohen Wasserverbrauch und CO2-Ausstoß bei der Rinderzucht sowie viel landwirtschaftliche Nutzfläche. Herkömmliche Kunstleder basieren wiederum auf Erdöl. Eine neuartige vegane Alternative bietet ScobyTec. Der Lederersatz „ScobyTec BNC” ist ein Plattform-Material auf Basis bakterieller Zellulose. Diese wird durch Fermentation gewonnen und bildet ein dichtes Vlies. ScobyTec hat bei langjährigen Testreihen ein besonderes Verfahren entwickelt, wie diese mikrobiologisch synthetisierten Vliese hergestellt und veredelt werden. Dafür wurde eine spezielle Nährmittelrezeptur erforscht. Sie versetzt die eigens gezüchtete symbiotische Kultur in die Lage, ihren Stoffwechselprozess über einen extrem langen Zeitraum aufrecht zu erhalten. Dabei entsteht ein Vlies mit hoher Schichtdicke und Materialstabilität. Für die weiteren Verarbeitungsschritte erarbeitete ScobyTec einen Prozess, der den Stoff stabil, flexibel und geschmeidig wie Leder macht. Das Produkt ist frei von chemischen Zusätzen und somit biologisch abbaubar. Der gesamte Prozess ist standardisiert sowie fortlaufend auf gleichbleibendem Niveau replizierbar und ermöglicht große Produktionsmengen. Die Industrie kann ScobyTec BNC wie herkömmliches Leder verarbeiten und muss Maschinen nicht umstellen. Anwendungsgebiete liegen in nachhaltigen Alternativen bei Autoledersitzen, Handtaschen oder auch Lederschuhen, die hohen mechanischen Belastungen standhalten müssen.

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Neoscan Solutions GmbH, Magdeburg

Dr. Stefan Röll, Dirk Meyer

Innovationstitel: Magnetresonanztomograph (MRT) für Neugeborene und Babys

In weniger als drei Jahren hat Neoscan Solutions einen funktionsfähigen Magnetresonanztomographen (MRT) speziell für Neu- und Frühgeborene entwickelt. Die radiologische Untersuchungsmethode MRT belastet den Organismus nur gering und hat kaum Risiken für Folgeschäden. Wegen des exzellenten Weichteilkontrasts wäre sie auch für Babys am besten geeignet. Kranke Neu- und Frühgeborene dürfen nicht zu viel bewegt werden. Deshalb muss das MRT möglichst nah zu ihnen direkt auf die Station kommen. Das Gerät darf nur wenig Raum verbrauchen und muss ohne nennenswerte Bauarbeiten integriert werden können. Auch die besonderen Anforderungen hinsichtlich großer Reinlichkeit, geringerer Feldstärke und unkomplizierter Bedienung hat Neoscan mit seinem System berücksichtigt. Das Unternehmen entwickelte einen konduktiv gekühlten Magneten. Er lässt sich leichter aufstellen und betreiben als herkömmliche Magneten, die mit flüssigem Helium gekühlt werden. Die Oberfläche des Systems wurde vollständig mit keimabweisenden Materialien konzipiert, Fugen und Kanten sind versiegelt. Die Bedienoberfläche ist massiv vereinfacht, ohne die Funktionalität nennenswert einzuschränken. Die Feldstärke von 1,5 Tesla gilt als ideale Lösung für beste Bildqualität und maximale Patientensicherheit. Das nur 2 Tonnen schwere System kann mit gewöhnlichen Lastenaufzügen zur Montage gefahren werden und erfordert nur geringe Bauarbeiten. Das Gerät geht 2020 in die Feldstudie.

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/// Sonderpreis: Innovativste Projekte aus den Bereichen Mobilität und Logistik

 

Black Magic GmbH, Bitterfeld-Wolfen

Dr. Chris Guhrenz

Innovationstitel: Gekrümmtes Graphen für Ultrakondensatoren

Ultrakondensatoren sind Hochleistungsenergiespeicher. Sie speichern zwar weniger Energie als Batterien. Dafür können sie innerhalb weniger Sekunden ge- und entladen werden und dies mehr als 1.000.000 Mal. Die Black Magic GmbH stellt als Unternehmenstochter der Skeleton Technologies GmbH ein besonderes Aktivmaterial für Ultrakondensatoren her: das „Gekrümmte Graphen” oder „Curved Graphene”. Skeleton Technologies ist Europas einziger Hersteller von Ultrakondensatoren und weltweit der einzige Hersteller, der ein eigenes Aktivmaterial verwendet. Regulär erhältliche Ultrakondensatoren verwenden Aktivkohle als Material in der Elektrode. Sie wird aus ungeordneten organischen Materialien wie Kokosnussschalen hergestellt und kann deshalb nicht hinreichend optimiert werden, zum Beispiel hinsichtlich der Porengrößen und -verteilung. Das Material „Curved Graphene” von Black Magic zeigt hingegen eine präzise Porenverteilung. Das erhöht die Fähigkeit der Ultrakondensatoren, Energie zu speichern, um bis zu 100 Prozent. Dafür werden Metallkarbide in poröse Kohlenstoffe umgesetzt. Den Herstellungsprozess haben die Unternehmen speziell auf die Anwendung in Ultrakondensatoren angepasst. Als nächster Schritt sollen in Bitterfeld-Wolfen mehrere Hundert Tonnen pro Jahr energieeffizient produziert werden. Die Produktionskosten sind geringer als die für Aktivkohle. Anfallende Nebenprodukte wie Siliziumtetrachlorid werden in anderen großen Anlagen im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen verwendet.

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Gründungsprojekt Smela, Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg

M. Sc. Benjamin Horn, Dr.-Ing. Denis Draganov, M. Sc. Oleksandr Tyshakin

Innovationstitel: Innovative Linearantriebe – die kompakteste, rein elektrische Alternative zur Pneumatik

Die Industrie benötigt in automatisierten Anlagen kurze lineare Bewegungen, um zum Beispiel ein Werkstück zu fixieren, zu bewegen oder zu verarbeiten. Egal, ob Smartphone, Auto oder Lebensmittel: Fast alle industriell gefertigten Produkte erfahren während des Produktionszyklus einige dieser linearen Bewegungen. Aktuatoren sind Baueinheiten, die elektrische Befehle in mechanische Bewegungen umsetzen. Die linearen Bewegungen werden bisher meist mit pneumatischen Aktuatoren realisiert. Die Kraft wird also durch Luftdruck erzeugt. Dabei gehen jedoch bis zu 95 Prozent der Energie verloren. Außerdem muss die komplexe Druckluftinfrastruktur aus Ventilen, Kompressoren und Schläuchen aufwendig gewartet werden. Smela verfügt über eine patentgeschützte Technologie, die elektrische und mechanische Komponenten in einer Einheit verbindet. Mit ihr ist es gelungen, eine kompakte und rein elektrische Alternative zur Pneumatik anzubieten. Dies spart 75 Prozent der Energiekosten ein. Die Aktuatoren adressieren Anwendungen zum Fixieren, Verstellen, Arretieren und Abfahren beliebiger Bewegungsprofile. Sie können für einfache bis komplexe Mobilitätsanwendungen eingesetzt werden – in Fertigungsstraßen, Werkzeugmaschinen, in der Verpackungsindustrie oder der Logistik. Die Aktuatoren sind bis zu siebenmal kompakter und damit platzsparender als bisherige Alternativen. Daher können sie auch in Systeme eingebaut werden, für die bisher keine Lösungen existierten, zum Beispiel Kommissionier-Systeme für Apotheken.

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Krebs' engineers GmbH, Derenburg

Henning Demele

Innovationstitel: Plug & Play Vehicle4Grid Ladesystem

Ein Elektrofahrzeug, das das Stromnetz stabilisiert. Für diese Vision hat das Unternehmen Krebs‘ engineers GmbH ein intelligentes Ladesystem entwickelt. Wenn Elektrofahrzeuge die notwendige Energie aus regenerativen Quellen beziehen, könnte das  elektrische Netz an seine Grenzen kommen. Besonders ländliche Gebiete stehen hier vor einer Herausforderung. Das intelligente Ladesystem Plug & Play Vehicle4Grid hilft, zusätzliche Belastungen zu minimieren und den regenerativen Strom optimal zu nutzen, um Fahrzeuge aufzuladen. Darüber hinaus trägt es dazu bei, das Netz zu stabilisieren. Es handelt sich um ein dreiphasiges bidirektionales on-board-Ladesystem mit steuerbarem Leistungsfluss. Im Focus stehen die netzdienlichen Funktionen. Das System soll die lokalen Netzgrößen erfassen, bewerten und die Ladeparameter (Wirk- und Blindleistung) dynamisch anpassen. Zudem werden die standardisierten Kommunikationsschnittstellen (IEC 15118) erweitert. Eine zentrale Instanz kann Sollwerte für mehrere Ladesysteme vorgeben. Netzparameter werden lokal verarbeitet und können auch über ein Telematiksystem an eine zentrale Sammelstelle gefunkt werden. Das System ist so konzipiert, dass es in handelsübliche Elektrofahrzeuge mit standardisierter Gleichstromladeschnittstelle integriert werden kann. Tiefgreifende technische Eingriffe in das Fahrzeug sind nicht notwendig. Kern des Gesamtsystems ist die Anbindung an die CCS-Schnittstelle.

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Urwahn Engineering GmbH

M. Sc. Ramon Thomas, M.Sc. Sebastian Meinecke

Innovationstitel: Urwahn Bike – Stadtfuchs

Die Urwahn Engineering GmbH hat ihr Bike „Stadtfuchs“ speziell an die alltäglichen Gegebenheiten in der Stadt angepasst. Analysen der Gebrauchsszenarien sollen eine frustfreie und intuitive Nutzung des Fahrrads gewährleisten. Es besteht aus einem organischen Stahlrahmen mit integriertem LED-Licht- und GPS-System, für das das Unternehmen auch mit dem Designpreis Red Dot Award ausgezeichnet wurde. Das GPS-Trackingsystem mit Erschütterungssensorik schreckt Diebe ab. Das Licht wird ebenfalls nicht mehr gestohlen oder vergessen und muss auch nicht geladen werden. Die Lichtkegel wurden für eine seitliche Sichtbarkeit aufgefächert. Tagfahrlicht und Standlichtfunktion sind integriert. Für den Rahmen hat Urwahn als erster Fahrradhersteller den metallischen 3D-Druck wirtschaftlich in Serie gebracht. Die Rahmenverbindungselemente werden werkzeuglos mittels Selective Laser Melting aus recycelbarem Vergütungsstahl gefertigt. Das ermöglicht nicht nur eine einzigartige Rahmenbaustruktur. Auch die technischen Raffinessen können formschlüssig in den Rahmen integriert werden. Ähnlich der Hinterläufe eines Fuchses garantiert der elastische Hinterbau dynamische Wendigkeit und gleicht Fahrbahnunebenheiten zugunsten des Fahrkomforts aus. Der innovative Rahmen wird ganzheitlich in Deutschland entwickelt wie auch produziert. Das Unternehmen legt großen Wert auf regionale Verankerung sowie gute Arbeitsbedingungen und will mit dem Prädikat „Fair Frame“ für fair hergestellte und gehandelte Produkte sensibilisieren.

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Twinner GmbH, Halle (Saale)

Markus Hoffmann, Ines Parthier

Innovationstitel: Twinner ‒ Der Autoscanner der Zukunft.

Visuelle Abbilder eines Fahrzeugs sind nicht neu: Fotos der Außenhülle und des Innenraums sollen die Verkaufsentscheidung erleichtern. Doch die Twinner GmbH in Halle (Saale) digitalisiert das ganze Fahrzeug und erstellt so einen virtuellen „Zwilling", den Twinner. Er zeigt mehr, als das bloße Auge erkennen könnte. Neben den Bilddaten enthält er technische Daten, Markierungen und Analysen. Sie ermöglichen, das Objekt auch aus der Ferne vollständig zu begutachten. So revolutioniert der Twinner die Art, ein Fahrzeug zu betrachten und zu bewerten. Dafür wurde eigens Software und Hardware entwickelt wie der hochmoderne Scanner Twinner Space. Mit ultrahochaufgelösten und optimal ausgeleuchteten 360-Grad-Ansichten von innen, von außen sowie vom Unterboden zeigt er jedes optische Detail. Besonderheiten und Beschädigungen wie Dellen oder Rost sind am Bildschirm genau erkennbar. Der Twinner misst auch die Reifenprofiltiefe und erfasst Farbunterschiede im Lack. Anhand der Fahrzeug-Identifikationsnummer werden die technischen Daten und Ausstattungsmerkmale zum Zeitpunkt der Erstauslieferung ergänzt. Alle Informationen werden professionell aufbereitet und in einem Cloud-Speicher abgelegt. Dort sind sie jederzeit verfügbar und zugleich vor dem Zugriff Dritter geschützt. Unabhängig von Ort und Öffnungszeiten können Interessenten über den Kauf entscheiden, Verkäufer das Produkt bewerben oder Gutachter Schäden einschätzen. Letztere Möglichkeit wird mithilfe von künstlicher Intelligenz immer weiter ausgebaut. Das Hallenser Unternehmen strebt an, das „Twinnen" bald zum Standard zu machen.

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