Die faszinierendsten Bilder der Technik

Zu den Aufgaben von Marine-Tauchern gehören die Bergung von Schiffen und Flugzeugen in der Tiefsee, die Unterwasserrettung, die Beseitigung von Sprengstoffen, die Wartung von Schiffsrümpfen und die Bergung von gesunkenen Ausrüstungen. Dabei wird oft in stockfinsteren, gefährlichen Bedingungen gearbeitet, die mit Gefahren wie Pfeilern, Felsen und zerklüftetem Metall übersät sind. Um die Arbeit der Taucher zu erleichtern, hat die US-Navy gemeinsam mit dem Unternehmen Coda Octopus das Divers Augmented Vision Display (DAVD) entwickelt.Das auffälligste Merkmal des DAVD ist ein Heads-up-Display, das einer Virtual-Reality-Brille ähnelt und an jeden Navy-Tauchhelm angepasst werden kann. Zu den weiteren Komponenten gehört etwa spezielle Augmented-Reality-Software, mit der virtuelle Bilder über die physische Landschaftam Meeresboden gelegt werden können. DAVD kann Sonaraufnahmen, die vor und während eines Tauchgangs gemacht werden, nutzen, um ein detailliertes 3D-Modell des Tauchplatzes zu erstellen. Darüber hinaus können die Taucher Videos, technische Handbücher, Bilder, Nachrichten und andere Daten empfangen. (Bild: Coda Octopus)

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Bei Herzinfarkten zählt jede Sekunde. Ein neuer Bluttest diagnostiziert sie in Minuten statt in Stunden und könnte als Hilfsmittel für Ersthelfer und Menschen zu Hause eingesetzt werden. Das Herzstück der Erfindung von Forschern der Johns Hopkins University ist ein winziger Chip mit einer bahnbrechenden nanostrukturierten Oberfläche, auf der Blut getestet wird. Die "Meta-Oberfläche" des Chips verstärkt die elektrischen und magnetischen Signale während der Raman-Spektroskopie-Analyse und macht Herzinfarkt-Biomarker in Sekundenschnelle sichtbar, selbst in sehr geringen Konzentrationen. Das Gerät ist empfindlich genug, um Herzinfarkt-Biomarker zu erkennen, die mit den derzeitigen Tests möglicherweise gar nicht oder erst viel später bei einem Infarkt entdeckt werden. (Bild: Will Kirk/Johns Hopkins University)

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EcoPulse, das gemeinsam von Daher, Safran und Airbus entwickelte Demonstrationsflugzeug mit verteiltem Hybrid-Elektroantrieb, hat seine Flugtestkampagne abgeschlossen und damit entscheidende Erkenntnisse für die Erreichung der Dekarbonisierungsziele im Luftverkehr bis 2050 geliefert. Seit dem Erstflug Ende November 2023 hat EcoPulse 100 Flugstunden absolviert und rund 50 Testflüge mit dem verteilten Hybridantriebssystem durchgeführt, den letzten im Juli 2024. Diese Tests ermöglichten die Demonstration einer noch nie dagewesenen elektrischen Leistung an Bord für den dezentralen Elektroantrieb, mit einer Netzspannung von etwa 800 Volt Gleichstrom und einer Leistung von 350 Kilowatt. Die auf der Paris Air Show 2019 vorgestellte EcoPulse basiert auf einer Daher-TBM-Flugzeugplattform und ist mit sechs kleinen ePropellern (von Safran) ausgestattet, die über die Tragflächen verteilt sind. Das Antriebssystem umfasst zwei Energiequellen: einen elektrischen Generator, der von einer Propellerturbine angetrieben wird und ein Hochspannungsbatteriepaket. (Bild: Airbus)

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Schon allein der Gedanke daran lässt viele Menschen erschaudern: Um während neurochirurgischen Eingriffen komplexe Hirnfunktionen testen zu können, werden diese nicht selten an wachen, nur lokal anästhesierten Patienten durchgeführt. Doch das Öffnen des Schädels im Wachzustand mit herkömmlichen Methoden wie Bohrern ist für die Betroffenen psychisch äußerst belastend. Ein neues robotergestütztes und optisch präzise überwachtes Laserverfahren des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT in Aachen soll künftig schonende, vibrationsfreie und nahezu lautlose Kraniotomien im Wachzustand ermöglichen. Das Knochengewebe des Schädels wird dabei mit kurzgepulster Laserstrahlung abgetragen. Damit sollen vor allem größere Kraniotomien, die beispielsweise für das Entfernen von Hirntumoren notwendig sind, schonender durchgeführt werden können. Im optischen System des STELLA-Applikators (Foto) werden der Schneidlaser- und OCT-Messstrahl überlagert, fokussiert und über ein 2D-Galvoscannersystem entlang der Schnittlinie geführt. (Bild: Fraunhofer ILT)

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Eine Aufnahme von beinahe überirdischer Schönheit: Auf einem Kupfer-Gitter festgefrorene Kieselalgen, entstanden bei der Probenvorbereitung für die Kryo-Elektronentomographie. Winzige Kieselalgen im Ozean sind Meister darin, Kohlendioxid (CO2) aus der Umwelt zu binden. Sie speichern bis zu 20 Prozent des CO2 auf der Erde. Forschende am Biozentrum der Universität Basel sind dem genauen Prozess, mit dem die Algen das CO2 in Nährstoffe umwandeln, jetzt mithilfe modernster bildgebender Technologien wie der Kryo-Elektronenmikroskopie. Dabei herausgekommen sind nicht nur wichtige Erkenntnisse für den Klimaschutz, sondern auch Elektronenmikroskopbilder von atemberaubender Schönheit. (Bild: Benoit Gallet, Martin Oeggerli)

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Das US-Militär hat die Entwicklung eines Satellitenroboters abgeschlossen, der künftig andere Satelliten warten und reparieren soll. Gegenwärtig stehen Satellitensysteme vor großen Herausforderungen, unter anderem weil sie nicht in der Lage sind, Reparaturen oder Upgrades in der Umlaufbahn durchzuführen. Insbesondere Satelliten in einer geosynchronen Umlaufbahn, die sich in einer Höhe von etwa 35.000 Kilometern über der Erde befindet, sind für die militärische, staatliche und kommerzielle Kommunikation, die wissenschaftliche Erdbeobachtung und die nationalen Sicherheitsdienste aber von entscheidender Bedeutung. Als Entwickler von Roboternutzlasten für die US-Militärforschungsagentur DARPA begann daher das U.S. Naval Research Laboratory (NRL) damit, robotische Satellitenwartungsfunktionen zu entwerfen, zu bauen, zu integrieren und zu testen. Das Ergebnis ist die integrierte Roboter-Nutzlast (IRP) für die robotische Wartung geosynchroner Satelliten (RSGS), die im Bild oben in einer Testkammer zu sehen ist. In naher Zukunft könnten diese Roboter-"Mechaniker" die Lebensdauer von Satelliten verlängern, indem sie eine Vielzahl von Funktionen aufrüsten, darunter neue Elektronik-, Antriebs- und Sensorfunktionen. Voraussichtlich 2026 soll das System zu einer ersten Mission ins Weltall starten. (Bild: U.S. Naval Research Laboratory)

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Erinnert ein wenig an das Auge von Sauron, ist aber das Innere eines Rekordlasers: An der ETH Zürich haben Forschende einen Laser entwickelt, der die bislang stärksten ultrakurzen Laserpulse erzeugt. Mit bis zu 550 Watt mittlerer Leistung überbieten sie den bisherigen Höchstwert um mehr als 50 Prozent und sind damit die stärksten, die je in einem Laser-Oszillator erzeugt wurden. Gleichzeitig sind sie mit weniger als einer Pikosekunde – also dem Millionsten Teil einer Millionstel Sekunde – extrem kurz und verlassen den Laser in regelmäßiger Abfolge mit einer Rate von fünf Millionen Pulsen pro Sekunde. Die Leistung der kurzen Pulse erreicht dabei Spitzen von 100 Megawatt. Solche Hochleistungs-Pulse können in Zukunft für Präzisionsmessungen oder zur Materialbearbeitung genutzt werden. Kernelement des Super-Lasers ist ein spezieller Spiegel aus Halbleitermaterial mit einem dünnen Fenster aus Saphir. (Bild: Moritz Seidel / ETH Zürich)

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Ein Räuber als Nachfolger eines Geistes: Über viele Jahre war seine Existenz nur ein Gerücht, erst im Mai 2024 wurden die ersten Photos des neuen US-Stealth-Bombers B-21 Raider ("Räuber") veröffentlicht. Die Raider soll die Nachfolge des Tarnkappenbombers B-2 Spirit ("Geist") antreten, der von 1988 und 1997 produziert wurde und mit einem Stückpreis von rund 2 Milliarden US-Dollar als das teuerste Flugzeug der Welt gilt. Über die technischen Eigenschaften der B-21, die von Northrop Grumman produziert wird, ist praktisch nichts bekannt. Aufhorchen lässt aber eine Aussage von US-General Thomas Bussiere, vom Air Force Global Strike Command: "Niemand auf der Welt kann das tun, was wir gerade tun. Niemand auf der Welt kann eine exquisite, technologisch fortschrittliche Plattform wie die B-21 bauen, und offen gesagt, niemand auf der Welt kann das riskieren, was wir zu einem Zeitpunkt und an einem Ort unserer Wahl riskieren können." (Bild: Northrop Grumman)

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Ein Gedächtnis, (fast) für die Ewigkeit: Forschende der Universität Southampton haben das gesamte menschliche Genom in einem fünfdimensionalen Kristall gespeichert, der in der Lage ist, bis zu 360 Terabyte für Milliarden Jahre zu speichern - quasi ein Ewigkeitsgedächtnis. Der Kristall entspricht von seinen Materialeigenschaften geschmolzenem Quarz, einem der chemisch und thermisch beständigsten Materialien der Erde. Das Team in Southampton verwendet ultraschnell gepulste Laser, um Daten präzise in nanostrukturierte Hohlräume in dem Siliziumdioxid-Kristall einzuschreiben - mit einer Größe von nur 20 Nanometern. Während andere Speichertechnologien nur auf der Oberfläche eines 2D-Papiers oder eines Magnetbands arbeiten, werden bei der Codierungsmethode mit dem Laser im Quartz zwei optische Dimensionen und drei räumliche Koordinaten verwendet, um das gesamte Material zu beschreiben - daher das "5D" in seinem Namen. (Bild: Universität Southhampton)

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An der Spitze eine Vega-Trägerrakete ist Anfang September der Erdbeobachtungssatellit Sentinel-2C von Französisch-Guyana in eine Erdumlaufbahn gestartet. Sentinel bedeutet „Wächter“ und genau diese Aufgabe übernimmt Sentinel-2C. Der Satellit ist Teil des Copernicus-Programms zur Überwachung von Klimaveränderungen auf der Erde. Seit dem Beginn der Erdbeobachtung via Satellit durch den Explorer 1 der NASA im Jahr 1958 hat die Technologie eine steile Entwicklung vollzogen. Sentinel-2C überwacht im Tandem mit einem zweiten Satelliten Landflächen, Ozeane und die Atmosphäre in 13 Spektralbändern mit einer räumlichen Auflösung von 10 Metern. Satelliten im Erd-Orbit sind aber nicht nur für den Klimaschutz von großer Bedeutung. Durch Services wie transkontinentale Kommunikation oder GPS-Navigation legen sie auch im Kontext der Automatisierung die Grundlage für viele Anwendungen wie das Industrial Internet of Things oder mobile autonome Robotik. (Bild: ESA-CNES-ARIANESPACE)

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Die aktuell größte Windturbine der Welt ist Anfang September 2024 im chinesischen Hainan aufgebaut worden. Das Modell MySE18.X-20MW des chinesischen Hersteller Mingyang Smart Energy hat einen Rotordurchmesser von bis zu 292 Metern und kann mit einer Erzeugungsleistung von 20 Megawatt pro Jahr etwa 80 Millionen Kilowattstunden Strom produzieren. Das reicht aus, um etwa 96.000 Haushalte zu versorgen. Den Titel als größte Windturbine der Welt dürfte sie allerdings nicht allzu lange behalten: Mingyang hat nach eigener Aussage bereits einen Nachfolger mit 22 Megawatt Leistung in der Entwicklung. (Bild: Mingyang Smart Energy)

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Dass Dummys für uns in Crashtests die "Knochen" hinhalten oder bei Weltraummissionen die Strahlenbelastung erforschen, ist nichts Neues. Aber nur dürfen Smarte Dummys auch für uns schwitzen und frieren. Kältetechnik in Deutschland hat einen Energiebedarf von rund 85 Terawattstunden pro Jahr. Ob damit aber überhaupt die ersehnte Kühlung im Raum erzielt werden kann, ist ungewiss. Forscherin Agnes Psikuta von der Schweizer Materialforschungsanstalt Empa hat sich deshalb vorgenommen, belastbare Daten zum Raumklima am Arbeitsplatz zu generieren. Ihr Arbeitskollegen: HVAC, ein Manikin, der das Raumklima vermisst. Insgesamt 46 Messfelder durchbrechen die Kunststoffschale des Dummys, mit denen er die Wärmestrahlung aus der Umgebung quantifiziert und beispielsweise Sonnenwärme von Heizungsluft unterscheiden kann. Ach ja, falls sie mal wieder mit ihren Kollegen streiten, ob es zu warm oder zu kalt im Büro ist: wissenschaftlich gesehen sind 22 Grad bei 50 % Luftfeuchtigkeit ideal! (Bild: Empa)

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Ein Flugtaxi-Prototyp des kalifornischen Unternehmens Joby ist mit einer Ladung Wasserstoff 842 Kilometer nonstop geflogen. An dem Erfolg maßgeblich beteiligt war deutsche Technologie. Der mit Wasserstoff betriebene Technologie-Demonstrator basiert auf der batterielektrischen Version S4 des Flugtaxis von Joby. Der Wasserstoff strömt in eine Brennstoffzelle, wird dort in elektrischen Strom umgewandelt und treibt dann die sechs Schwenkrotoren des Senkrechtstarters an. Dieser Antriebsstrang basiert auf in Deutschland entwickelter Technologie. Zu Joby gehört seit 2021 das Stuttgarter Unternehmen H2FLY, das von fünf Ingenieuren des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart und der Universität Ulm gegründet wurde. Im September 2023 gelang H2FLY mit der HY4 der erste erfolgreiche Flug eines mit flüssigem Wasserstoff betriebenen Elektroflugzeugs. (Bild: Joby Aviation)

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Die Idee ist bestechend: wenn ein Läufer weiß, wie sich ein Sprint fast ohne Luftwiderstand anfühlt, dann läuft er auch im Wettkampf schneller. Um das zu trainieren, hat die ETH Zürich ein Hightech-Airshield entwickelt. . Der Airshield ist ein U-förmiger Windschutz aus Plexiglas mit Rädern. Er wird mit einem Gokart vor der Läuferin oder dem Läufer hergefahren. Sensoren regeln die Geschwindigkeit. Der Fahrer im Gokart muss nur lenken. Athlet:innen erreichen so auch im Training Wettkampfgeschwindigkeiten, die sonst nur durch einen erhöhten Adrenalinspiegel möglich sind. (Bild: ETH Zürich / Alessandro Della Bella)

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Die Entwicklung des opponierbaren Daumens, der einen Zangengriff zwischen Fingern ermöglicht, war ein Schlüsselmoment in der Evolution. Ein robotischer Zusatzdaumen soll Menschen jetzt weitere Möglichkeiten des Greifens eröffnen. Dani Clode, eine Mitarbeiterin im Labor von Professorin Tamar Makin an der britischen University of Cambridge, hat den dritten Daumen entwickelt. Er ermöglicht es dem Benutzer, Aufgaben auszuführen, die mit einer Hand nur schwer oder gar nicht zu bewältigen sind, oder komplexe mehrhändige Aufgaben auszuführen, ohne sich mit anderen Personen koordinieren zu müssen. (Bild: Dani Clode)

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Ist da etwa ein Space Shuttle notgewassert? Nein bei dem Objekt im Wasser handelt es sich um eine neuartige autonome Unterwasser-Drohne des US-Militärs namens Manta Ray. Laut dem Hersteller Northrop Grumman besitzt Manta Ray die Fähigkeit, sich auf dem Meeresboden zu verankern und in einen "Winterschlaf"-Zustand zu versetzen. Dabei kann die Drohne ihren im Ruhemodus benötigten Strom selbst erzeugen. Dafür wird an der Oberseite der Manta Ray eine Klappe geöffnet und an einem Kabel eine kleine Staudruckturbine ausgefahren. Ist eine ausreichend starke Wasserströmung vorhanden, erzeugt die Turbine daraus elektrischen Strom und sendet ihn über das Kabel an die Drohne. (Bild: Northrop Grumman)

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Die Messung von Druck und Temperatur spielt eine entscheidende Rolle in Anwendungen von Wälzlagern über Verzahnungen bis hin zu Dichtungen. Vor allem für Messungen bei Mischreibung - dem gleichzeitigen Auftreten von Flüssigkeits- und Festkörperreibung - gab es dafür bisher keine Lösungen. Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST zeigte auf der Hannover Messe 2024 einen neu entwickelten Dünnschicht-Multisensor, der Druck- und Temperaturmessungen auch unter Mischreibung und bei hohen Belastungen ermöglicht. Die entwickelte Dünnschichtsensorik eignet sich für einen Einsatz auf Wälz- und Rollkontakten in Antriebseinheiten und weiteren Maschinenelementen. Zukünftig könnte die Sensorik auch zur Zustandsüberwachung und digitaler Instandhaltung in diesem Bereich eingesetzt werden. (Bild: Ulrike Balhorn / Fraunhofer IST)

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Display-Technologien haben in den vergangenen Jahrzehnten eine erstaunliche Entwicklung vollzogen: von den schweren und großen Röhrenmonitoren der 1990er-Jahren bis zu den klappbaren Displays aktueller Smartphones. Einer Eigenschaft haben sich die Displays bisher aber weitestgehend entzogen: einer Dehnbarkeit. Einem Team südkoreanischer Wissenschaftler ist nun die Entwicklung von in sich dehnbaren Quantenpunkt-Leuchtdioden (QLEDs) gelungen. Selbst bei einer Dehnung um das 1,5-fache änderte sich der Abstand zwischen den Quantenpunkten im Inneren des Displays nicht wesentlich. Wenn zum Beispiel ein 20-Zoll-QLED-Fernseher mit diesem Gerät hergestellt wird, bedeutet dies, dass die Anzeigeleistung gleich bleibt, auch wenn sie auf eine Größe von 30 Zoll gezogen wird. (Bild: Institute for Basic Science)

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Kleine elektromagnetische Antriebe sind in vielen Bereichen der Technik in großer Zahl im Einsatz. Ein Beispiel aus der Automatisierung sind Solenoide - elektromagnetisch betätigte Ventile in der Fluidtechnik, die sich in Waschmaschinen ebenso finden wie in Dialysegeräten. Forschenden des Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist es jetzt gelungen, solche Solenoide komplett in einem 3D-Druckprozess zu fertigen. Die Forschenden haben dafür einen Multimaterial-3D-Drucker modifiziert, dass er kompakte Drahtspulen mitsamt Magnetkern in einem Schritt drucken kann. Die Solenoide werden durch präzises Aufschichten von drei verschiedenen Materialien hergestellt - ein dielektrisches Material, das als Isolator dient, ein leitfähiges Material, das die elektrische Spule bildet, und ein weichmagnetisches Material, das den Kern ausmacht. (Bild: MIT)

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Eine neue Art von 3D-gedruckter Gitterstruktur hat Forschende in Australien mit ihrer Stärke und ihrem geringen Gewicht überrascht. Dafür haben sie zwei unterschiedliche Strukturen miteinander verwoben: eine hohle röhrenförmige Gitterstruktur, in der ein dünnes Band verläuft. Mithilfe des 3D-Druckverfahrens Laser Powder Bed Fusion war es möglich, die neu entwickelte Struktur auch tatsächlich zu fertigen. Ein als Testobjekt aus Titan gedruckter Würfel zeigt eine Stabilität, die um 50 % höher liegt als bei einem Guß mit der Magnesiumlegierung WE54, die stärkste Legierung mit ähnlicher Dichte, die in der Luft- und Raumfahrt verwendet wird. (Bild: RMIT)

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Am 1. April ist - kein Scherz - der internationale Tag des Taschenrechners. Mittlerweile ist der Taschenrechner ja als App in die Smartphones gewandert, aber dennoch bleibt es eine Erfindung, die von großer Bedeutung gewesen ist. Aber wer hat den Taschenrechner eigentlich erfunden? Die Leistung, die erste allgemeine mechanische Rechenmaschine erfunden zu haben, wird dem Tübinger Universalgelehrten Wilhelm Schickard zugeschrieben. In einem Brief an seinen Freund, den berühmten Astronomen Johannes Kepler, schreibt er am 20. September 1623: „Ferner habe ich dasselbe, was Du rechnerisch gemacht hast, kürzlich auf mechanischem Wege versucht und eine aus elf vollständigen und sechs verstümmelten Rädchen bestehende Maschine konstruiert.“ (Bild: MUT / V. Marquardt)

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Die Idee, Strom und Wärme gleichzeitig aus Sonnenstrahlung zu gewinnen, gibt es seit den 1970er-Jahren, hat sich wegen hoher Kosten und technologischer Probleme aber nicht durchgesetzt. Das könnte sich nun ändern. Ein Team der TU Graz hat einen Parabolrinnenkollektor und kostengünstige Photovoltaikzellen entwickelt, mit denen sich Solarstrom und thermische Energie zugleich gewinnen lässt. Das Solarmodul besteht aus einem rinnenförmigen Hohlspiegel, der die Sonnenstrahlen auf die in der Brennlinie angeordneten Photovoltaikzellen bündelt und auf diese Weise auf das 60-Fache verstärkt. Die Abwärme der Solarzellen wird an eine Kühlflüssigkeit abgegeben, die in einem Röhrensystem an der Rückseite der Zellen entlangfließt. Die so gewonnene thermische Energie kann zum klimaneutralen Heizen und Kühlen von Gebäuden oder für industrielle Zwecke genutzt werden. (Bild: EMS - TU Graz)

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Die Icon of the Seas ist mit 365 Metern Länge das größte Kreuzfahrtschiff der Welt - und gespickt mit technischen Wunderwerken. Eines davon ist der AquaDome, eine 363 Tonnen schwere Kuppel aus Stahl und Glas, unter der sich auf dem Schiff eine Showbühne mit 17 Meter hohem Wasserfall sowie Restaurants und Bars mit Panorama-Blick. Um die Kuppel, die außerhalb des Schiffes gebaut wurde, auf die Icon zu bekommen, musste sie an eine selbst mehr als 150 Tonnen schwere Gitterkonstruktion gehängt werden, die wiederum mit einem riesigen Kran verbunden war. Das Bild zeigt den Aquadome bei seiner Reise vom Heck des Kreuzfahrtschiffes zu seinem Bestimmungsort am Bug. (Bild: Youtube / Royal Carribean)

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Der anfangs von vielen technischen Problemen geplagte europäische Militärtransporter A400M ist nun seit 2013 im regulären Flugbetrieb und hat sich in vielen Rollen bewährt - nun soll eine weitere Nutzung dazukommen: die als Löschflugzeug. Hersteller Airbus hat dazu ein Roll-on/Roll-off-Modul entwickelt, das bei Bedarf einfach in den Frachtraum der A400M gerollt werden kann. Der enthaltene Tank für Wasser oder andere Löschflüssigkeiten fasst 20.000 Liter und kann mit Hochdruckpumpen innerhalb von 10 Minuten wieder befüllt werden. Anders als reguläre Löschflugzeuge, die entweder auf ein ruhendes Gewässer oder lange Runways angewiesen sind, kann die A400M auch relativ kurze, unbefestigte Pisten für Start und Landung nutzen. (Bild: Airbus)

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Die Frage liegt nahe: Warum liegt der Mann mit seinem Rennrodel auf einem Tisch? Nun der Mann heißt Rupert Staudinger. Der gebürtige Bayer ist zweifacher Olympia-Teilnehmer im Rennrodeln, Trainer beim Bob- und Schlittenverband Deutschland und Forscher bei Salzburg Research. Der Rennrodel wiederum gleicht momentan eher einem High-Tech-Analysegerät als einem Sportgerät. Sechs hauchdünne Drucksensoren sind am Schlitten befestigt: zwei im Bereich der Schultern, zwei an den Haltegriffen und zwei an den Aufbugen der Kufen, den sogenannten „Hörnchen“. Mithilfe dieses Prototyps arbeitet Staudinger an der Digitalisierung seiner Sportart: „Lenken ist eine Ganzkörperbewegung mit feinen und gut getimten Bewegungen, die meist mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind.“ Mit seiner Forschungsarbeit will er diese Bewegungen messbar und in der Folge auch sichtbar machen. (Bild: Salzburg Research)

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Mit einer Lightstage aus Tausenden von LEDs wollen Saarbrücker Forschende fotorealistische Telepräsenzlösungen ermöglichen. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung, mit der verschiedene Lichtverhältnisse und Lichtszenen kontrolliert erzeugt und aufgezeichnet werden können. Die Saarbrücker Lightstage hat einen Durchmesser von 3,5 Metern, besteht aus rund 13.000 einzeln ansteuerbaren LEDs und verfügt über 40 hochauflösende 6K-Kameras in Kinoqualität. Die Max-Planck-Forscher werden diese Technik nutzen, um grundlegende Fragen der Rekonstruktion und Simulation von fotorealistischen digitalen Charakteren und Umgebungen zu untersuchen. (Bild: Oliver Dietze)

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Bisher war die Herstellung von blauen organischen Leuchtdioden eine Herausforderung. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, verwenden moderne organische Leuchtdioden ein mehrschichtiges Materialsystem. Mit dieser Sandwichstruktur, die manchmal bis zu sieben Schichten umfasst, lassen sich Wirkungsgrade des nach außen abgestrahlten Lichts zwischen 20 und 30 % erzielen. Forschende um Gert-Jan Wetzelaer vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung, haben nun eine wesentlich einfachere OLED-Struktur entwickelt. Sie konnten zeigen, dass eine einzige aktive Schicht zwischen zwei Kontakten ausreicht, um eine effiziente organische Leuchtdiode (Foto) zu erhalten. Ein wesentlicher Faktor des in dieser einzigen Schicht verwendeten Materials ist die Vermeidung von schädlichen Einflüssen durch Defekte wie Wasser und Sauerstoff. Mit ihrem neuen Einschicht-OLED-Konzept konnten sie eine interne Quanteneffizienz von 100 % erreichen - das bedeutet, dass die gesamte zugeführte elektrische Energie in Licht umgewandelt wird. Aufgrund optischer Verluste an Grenzflächen, die bei jeder OLED vorhanden sind, werden etwa 27 % des Lichts nach außen abgegeben - ein Wert, der mit den bestehenden komplexen kommerziellen OLEDs konkurrenzfähig ist. (Bild: MPI für Polymerforschung)

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Der winzige Raketenmotor der europäischen Raumfahrtbehörde ESA ist für sogenannte Cubesats gedacht. Diese Mini-Satelliten, kaum größer als ein Smartphone, machen mittlerweile rund 90 Prozent der ins Weltall geschossenen Satelliten aus. Der Motor, vollständiger Name "Iridium Catalysed Electrolysis CubeSat Thruster" (ICE-Cube Thruster) ist dabei so klein, dass zu seiner Herstellung Verfahren aus der Chipfertigung zum Einsatz kommen müssen. Der gerade mal Daumennagel-große Antrieb ist ein vielfacher Rekordhalter: Er benötigt nur 20 Watt an elektrischer Leistung, um 1,25 Millinewton an Schub zu produzieren - eine beeindruckende Leistung, auch wenn ein Triebwerk des Space Shuttles das 500-Millionen-fache davon schafft. Ganz nebenbei ist der Thruster auch ein grünes Triebwerk, denn sein Treibstoff ist Wasser. Das wird zunächst durch die Elektrizität in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, die anschließend in der winzigen Brennkammer zusammen verbrennen. (Bild: ESA)

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Wie das Kupfer sich windet: Als Erfinder des Elektromotors gilt Moritz Hermann Jacobi, der im Mai 1834 in Königsberg eine E-Maschine mit 15 Watt Leistung vorgestellt hat. Obwohl der elektrische Antrieb damit nun schon 189 erfolgreiche Jahre auf dem Buckel hat, ist seine Weiterentwicklung noch nicht beendet. Ein entscheidendes Merkmal für die Effizienz von E-Motoren ist das Design der Kupferwicklungen darin. Bei modernen permanenterregten Synchronmotoren müssen die Spulen in trapezförmigen Nuten untergebracht werden. Nach heutigem Stand der Technik können diese Nuten durch automatisierte Wickelverfahren mit Runddraht aber in der Regel nur zur Hälfte ausgefüllt werden. Das Fraunhofer IWU entwickelt jetzt umformtechnische Produktionsverfahren, um diesen „Nutfüllfaktor“ auf mehr als 80 Prozent zu erhöhen. Das Besondere dabei: Der Querschnitt des Drahtes ändert sich je nach dessen Position in der Spule (Foto), sodass der verfügbare Raum bestmöglich ausgefüllt wird. Bei der Umformung des Drahtes entsteht kein Verschnitt, im Vergleich zu additiven Verfahren ist der Energiebedarf gering. (Bild: Fraunhofer IWU)

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Auf den ersten Blick ist es nur ein Stück Eis mit eingeschlossenen Luftblasen. Auf den zweiten Blick ist es der Beweis für die Existenz der menschengemachten Klimakatastrophe. Durch die Analyse von Luftblasen, die in Eisbohrkernen aus der Antarktis konserviert waren, konnten Forschende der Oregon State University jetzt nachweisen, dass der aktuelle CO2-Anstieg etwa 10 mal höher liegt als die höchste Konzentration von CO2 in den vergangenen 50.000 Jahren durch natürliche Fluktuation. (Bild: Katherine Stelling, Oregon State University)

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In der chilenischen Atacamawüste hat der Bau des Extremely Large Telescope (Foto) begonnen. Mit einem Spiegeldurchmesser von 39 Metern wird es das größte optische Fernrohr der Welt - und nur durch ausgefeilte Automatisierungstechnik steuerbar. Denn wenn man mit einem Teleskop Objekte anpeilen will, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind, dann muss die Optik auf Millionstel Millimeter (Nanometer) genau ausgerichtet sein. 5.000 Sensoren überwachen die 798 einzelnen Segmente des Hauptspiegels. Ein Fünfspiegelsystem sorgt mit mehr als 6.000 Aktuatoren und einer Dynamik von mehr als 1.000 Aktionen pro Sekunde für eine Korrektur von atmosphärischen Turbulenzen. (Bild: ESA)

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Bei Problemen einfach eine Pille einwerfen....das klappt nicht nur bei Menschen, sondern bald auch bei Maschinen. Dafür sorgt ein superkleiner Sensor. Je größer eine Industriemaschine, desto schwieriger ist es, im Störungsfall eine ungewollte Öldruckschwankung oder gar ein Leck in einer Leitung von außen zu erkennen. Hier kann die elektrochemische Impedanzspektroskopie Abhilfe schaffen - und die haben Forschende am Fraunhofer IZM nun in eine kleine Kapsel gepackt (Foto). Bei diesem Verfahren wird ein Frequenzspektrum von einer Elektrode durch ein Medium zu einer zweiten Elektrode gesendet: Daraus lässt sich ein Spektrum, also ein bestimmter Fingerabdruck dieses Mediums ableiten. Werden dabei Veränderungen der Material- oder Flüssigkeitseigenschaften sichtbar, kann dies ein Hinweis auf die fortschreitende Korrosion eines Bauteils sein. (Bild: Fraunhofer IZM)

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Ohne elektrische Energie ist Industrie im 21. Jahrhundert kaum denkbar. Günstig soll sie sein, und zugleich nachhaltig erzeugt. An einemSommertag Ende August 2023 hat ein Kranschiff in der Nordsee die Umspannstation für den Offshore-Windpark Gode Wind 3 auf dessen Monopile-Fundament gehoben. Um Windstrom von hoher See zu den Industriekunden an Land zu bringen, ist Elektrotechnik extrem erforderlich. An die 1.900 Tonnen schwere Umspannstation werden 23 Offshore-Windturbinen mit insgesamt 253 MW Leistung angeschlossen. Die Energie fließt von dort zur Offshore-Plattform DolWin kappa des Netzbetreibers Tennet. Dort wird der 155-kV-Drehstrom aus mehreren Windparks gesammelt, in Gleichstrom mit 320.000 Volt Spannung umgewandelt und über ein 45 Kilometer langes Unterseekabel an Land gebracht. 900 Millionen Watt können dank der hocheffizienten Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) maximal transportiert werden. (Bild: Orsted)

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Roboter, die schweißen oder Paletten befüllen, sind Alltag. Es gibt aber auch Roboter-Kollegen, die sich in ganz außergewöhnlichen Berufen behaupten. Pedia Roid des japanischen Herstellers Tmsuk ist ein Roboter, der wohl den meisten Kinderzahnärzten kalten Schweiß auf die Stirn treibt. Das System ähnelt äußerlich einem etwa achtjährigen Mädchen. Innerlich sorgen 24 Antriebe dafür, dass Pedia Roid das typische Verhalten von Kindern bei Zahnarztbesuchen simuliert. Die Palette reicht dabei von Schreien und Treten über Krampfanfälle bis zum künstlichen Würgereflex. Über den Anschluss an einen Computer können verschiedene Szenarien programmiert werden, mit denen die Ärzte in Ausbildung dann zurecht kommen müssen. Mit Hilfe von künstlichem Blut und Zähnen kann eine Vielzahl von Untersuchungen und Behandlungen durchgeführt werden. "Junge Ärzte geraten bei ihren ersten Einsätzen in der Realität oft in Panik, weil sie zuvor nur an leblosen Dummies üben konnten", beschreibt Tmsuk-CEO Yuji Kawakubo die Motivation für die Entwicklung des Pedia Roid. (Bild: Tmsuk)

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Ende Februar 2024 ist die Höhenforschungsrakete Mapheus-14 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erfolgreich von der schwedischen Raketenbasis Esrange nahe Kiruna gestartet. Mapheus-14 startete mit dem neuen Raketenmotor "Red Kite" (Rotmilan), der von DLR und Bayern-Chemie gemeinsam entwickelt wurde und nun erfolgreich seinen Regelbetrieb aufgenommen hat. Nicht das einzige Raketenantriebssystem, das in Deutschland entwickelt wird: HyImpulse ist ein privates deutsches Raumfahrtunternehmen mit Sitz in Neuenstadt am Kocher, das eine kleine Trägerrakete mit Hybridantrieb entwickelt. Das Hybridraketentriebwerk verwendet einen Treibstoff auf Basis von Paraffin - sprich: Kerzenwachs - und flüssigem Sauerstoff. (Bild: DLR)

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Wenn man „Teilchenbeschleuniger“ hört, denken die meisten wahrscheinlich an den Large Hadron Collider (LHC) in Genf, den rund 27 Kilometer langen ringförmigen Tunnel, den Forscherinnen und Forscher aus aller Welt zur Erforschung unbekannter Elementarteilchen nutzen. Einem Team von Laserphysiker/-innen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ist es im Oktober 2023 gelungen, den ersten nanophotonischen Elektronenbeschleuniger zu demonstrieren, der nur wenige Millimeter misst. „Die Traumanwendung wäre, einen Teilchenbeschleuniger auf einem Endoskop zu platzieren, um eine Strahlentherapie direkt an der betroffenen Stelle im Körper durchführen zu können“, erklärt Dr. Tomáš Chlouba, einer der beteiligten Forscher. (Bild: FAU/Julian Litzel)

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Man spricht von Singularitäten, wenn technische Systeme den Menschen zu einem bestimmten Zeitpunkt überflügeln: 1996 gewann IBMs Supercomputer Deep Blue gegen Gary Kasparov im Schach, 2016 schlug Googles AlphaGo den damals stärksten Spieler Lee Sedol in Go, einem viel komplexeren Spiel. Nun hat eine Gruppe von Forschern der Universität Zürich und von Intel eine neue Wegmarke gesetzt: mit dem ersten autonomen System, das in der Lage ist, menschliche Champions im Drohnenrennen zu schlagen. Das KI-System namens Swift gewann mehrere Rennen gegen drei Weltklasse-Champions im First-Person-View-Drohnenrennen. Dabei steuern Piloten den Quadcopter über ein Headset, das mit einer Onboard-Kamera verbunden ist und erreichen so Geschwindigkeiten von über 100 km/h. Das Bild zeigt die Leuchtspuren der autonomen Drohne (in blau) und des von einem Menschen gesteuerten Fluggeräts (in rot), (Bild: UZH / Leonard Bauersfeld)

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Bei künftigen Weltraummissionen sind spezielle Fähigkeiten gefragt, bei Mensch wie Maschine. Roboter üben schon einmal für eine autonome Monderkundung - zum Beispiel das Abseilen in den Untergrund. Höhlen sind zum Beispiel für die Mond-Exploration besonders interessant, weil sie Schutz vor Strahlung, Meteoriten und Temperaturschwanken gewähren. Auch wichtige Ressourcen wie gefrorenes Wasser werden im lunaren Untergrund vermutet. Ein Szenario wurde vom DFKI auf der Kanareninsel Lanzarote erprobt. Es sieht vor, dass drei autonome Rover gemeinsam den Eingang einer Lavahöhle, das sogenannte Skylight, untersuchen. Mithilfe des Sensorwürfels LUVMI-X erhält das Team erste Informationen aus dem Inneren der Höhle. Auf Basis dieser Daten ermitteln die Systeme eine geeignete Stelle, an welcher der robuste SherpaTT den kompakten Coyote III mithilfe eines Seilzugs hinablassen kann (Foto). (Bild: Tom Becker / DFKI)

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