Zukunftstechnologien - 500 Beiträge pro Seite

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Unglaublich, aber im manager-magazin gibt`s
auch mal interessante Artikel:



T E C H N O T R E N D S

Die Hoffnungsträger
Von der Brennstoffzelle bis zur Supraleitung - mm.de präsentiert die sieben Technologien mit dem größten ökonomischen Potenzial im Überblick.

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O P T O - E L E K T R O N I K

Es werde Licht

In den Backbones, den vieladrigen Hauptschlagadern des weltweiten Datenverkehrs, pulsieren schon lange optischen Signale. Jetzt sollen auch die kleineren Verzweigungen der Netze auf Licht-Bits umgestellt werden.


Ziel: Die Brücke schlagen zwischen optischer Signalleitung und elektronischer Datenverarbeitung bis zum einzelnen Firmen- oder Privatcomputer.
Vorteile: In Lichtwelle umgewandelte Daten sind rasend schnell, da in Glasfaserleitungen keine Reibungswiderstände bestehen und die Datenpakete beliebig dicht gepackt werden können. Ohne Opto-Elektronik wäre das Internet längst zusammengebrochen.

Nachteile: Die Opto-Elektronik ist ein Zwitterwesen. Sie muss immer die Systemgrenzen zwischen den beiden Trägermedien Licht und Elektrizität überwinden, spätestens beim Datenspeichern oder beim Speicherabruf. Das kostet Zeit und Energie, macht diese Teile dann doch störanfällig.

Zeitbedarf: Die ersten Elemente sind bereits auf dem Markt, in wenigen Jahren wird die Opto-Elektronik die tragende Säule für die Konvergenz der Kommunikationsnetze bilden.

Unternehmen: Alcatel (Überblick), Nortel (Überblick), Lucent (Überblick), Siemens (Überblick)

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S U P R A L E I T U N G

Der Trick, der aus der Kälte kam


Dank eines physikalischen Phänomens lassen sich die Verluste bei der Stromübertragung gegen Null bringen. Die Leitungen müssen lediglich gekühlt werden - auf mindestens minus 130 Grad Celsius.


Zukunftstechnologie Supraleitung: Moderne Supraleiter, hier ein Modell, enthalten mehr Schichten als ein Schokoriegel. Sie müssen exakt angeordnet werden, um bei eisigen Temperaturen Strom ohne Widerstand fortzuleiten

Der Leitungsverlust bei herkömmlicher Stromübertragung ist immens, etwa ein Drittel der Energiemenge geht auf Grund des Widerstandes von Kupferkabeln verloren. Die Technik der Supraleitung verspricht Abhilfe.
Ziel: Elektrischen Leitungswiderstand minimieren.

Vorteile: Energie wird eingespart, Umwelt und Klima werden geschützt. Die Kosten werden umfassend gemindert.

Nachteil: Die Produktions- und Kühlungsmethoden sind kompliziert, der Anlagenbau ist schwierig.

Zeitbedarf: Für Detaillösungen wenige Jahre; in Großseriengeräten frühestens gegen Ende des Jahrzehnts.

Unternehmen: Siemens (Überblick) und Tochter Vacuumschmelze, American Superconductor (Überblick), Pirelli (Überblick)

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N A N O T E C H N I K

Unsichtbare Wunderwerke

Wer braucht Partikel, die so klein sind, dass eine Million davon auf den Punkt dieses "i" passen? Niemand? Weit gefehlt.


Zukunftstechnologie Nanotechnik: Jeder Felszahn im Nano-Atoll besteht aus einem Atom. Künftig sollen so Maschinen gebaut werden.

Die derzeitige Basis der wichtigsten Technologien wird bald an ihre physikalischen Grenzen stoßen. Wer noch schnellere Computer, noch effektivere Mikrosysteme bauen möchte, braucht immer kleinere Bauteile.
Ziel: Aus kleinen Bausteinen neue Materialien mit bislang unbekannten physikalischen und chemischen Eigenschaften entwickeln. Daraus dann neue Miniaturmaschinen bauen.

Vorteile: Die Nanotechnik hat noch keine Aufsehen erregenden Ergebnisse hervorgebracht, der in Einzelbereichen definierte Nutzen der Forschung steht noch am Anfang. Auf dem Markt sind vor allem Partikel, die als Beimischung oder als aufgedampfte Oberfläche zum Einsatz kommen. Sie verringern zum Beispiel die Haftung von Skiern, erhöhen die Kratzfestigkeit von Brillengläsern oder mindern in Sonnencremes die Durchlässigkeit für UV-Strahlung.

Nachteile: Lange Entwicklungszeit. Die Gesamtrichtung der Nanotechnik ist unklar.

Zeitbedarf: Lowtech-Anwendungen sind bereits auf dem Markt, Hightech-Nanosysteme brauchen noch mindestens zehn Jahre.

Unternehmen: Nanogate, Evotec (Überblick), Morphochem, Nanoval, Nano Tech, Coatings (NTC), Alotec, Nanophase (Überblick)

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T I S S U E E N G I N E E R I N G

Heftig umstritten

Durch das Nachzüchten menschlicher Organe oder auch nur kleinster Gewebsstrukturen könnte das Leid vieler Menschen gelindert werden. Aber die Ergebnisse der Forschung sind ethisch fragwürdig und teuer.


Zukunftstechnologie Tissue Engineering: An dieser Maus wurde getestet, ob der synthetische Ohrknorpel eins Menschen mit Haut verwachsen kann.

Ziel: Körperteile, verletzt oder zerstört, wachsen unter ärztlicher Obhut wieder nach.
Vorteile: Das Züchten von körpereigenem Gewebe im Labor verkürzt das Leiden von Millionen Menschen, an Haut- und Schleimhautzellen wird es bereits praktiziert. Alterskrankheiten wie Arthrose aber auch Herzklappenfehler oder das Versagen der Bauchspeicheldrüse (Diabetes) könnten geheilt werden.

Nachteile: Die meisten fortgeschrittenen Verfahren, besonders das Klonen und das Verwenden embryonaler Stammzellen, sind ethisch heftig umstritten. In Deutschland sind sie verboten. Außerdem ist selbst der bereits verfügbare, einfachere Gewebeersatz teuer. In Deutschland zum Beispiel übernehmen die gesetzlichen Kassen nur in Einzelfällen und auf Antrag die Kosten. Die meisten Experten schließen aus, dass jemals komplex aufgebaute Organe wie Nieren oder Lebern komplett gezüchtet werden könne.

Zeitbedarf: Erste Produkte sind bereits auf dem Markt, die Entwicklung boomt, ist aber bei der international unterschiedlichen und veränderlichen Gesetzeslage nicht kalkulierbar.

Unternehmen: Biotissue (Überblick), Codon (Überblick), Geron (Überblick), Neuralstem; Stemsource

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G E N O M I K

Der Genrausch

In der Pharmaindustrie herrscht Goldgräberstimmung. Der Weg in die maßgeschneiderte Therapie scheint so verlockend, dass nahezu alle Branchenriesen jährlich Milliarden investieren.


Zukunftstechnologie Genomik: Profit mit der Doppelhelix?

Ziel: Medikamente entwickeln auf biologischen Grundlagen; die Biochemie der Zellen und des Organismus nutzen.
Vorteile: Die Therapie nach dem Prinzip "Versuch und Irrtum" könnte bald ausgedient haben. Die Erforschung des menschlichen Genpools, so hoffen die Forscher, soll punktgenaue Wirkstoffe für jedes Krankheitsbild hervorbringen. Werden die Erkenntnisse der Genomik in der Entwicklung und Erprobung von Medikamenten konsequent umgesetzt, dann lassen sich dadurch einer BCG-Studie zufolge bei jedem neuen Wirkstoff 330 Millionen Dollar sparen. Derzeit kostet die Erforschung eines neuen Medikaments bis zur Markteinführung durchschnittlich 880 Millionen Dollar.

Nachteile: Da jedes Gen nach einem noch nicht genau bekannten Schlüssel die Bauanleitung für mehrere Eiweißstoffe (Proteine) enthalten kann, wird das Proteom einer Spezies noch größere Datenbanken füllen, als es jetzt schon die Genome, der Pool der Gene einer Spezies, tun. Die Rechner, die diese Daten dann auswerten, müssen noch größer und schneller sein, die Programme noch raffinierter als die bisher eingesetzten. Und das sind bereits die größten zivilen Computeranlagen der Welt.

Zeitbedarf: Erste Medikamente, die nach den Verfahren der Genomik gefunden und entwickelt wurden, werden in fünf bis zehn Jahren verfügbar sein.

Unternehmen: Celera Genomics (Porträt); Human Gemome Sciences (Überblick), Metagen Pharmaceuticals, Epigenomics

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M E C H A T R O N I K

Freundliche Helfer

Ein Auto, das den Fahrer begrüßt, wer immer es auch sei, den Wagen vorheizt, die Dämpfung einstellt und die Bremsleistung bemisst - dank der Mechatronik sind Ingenieure diesem Ziel bereits sehr nah.


Zukunftstechnologie Mechatronik: Mechanische und elektronische Elemente, clever kombiniert, machen das Versuchsgefährt zum autonomen Roboter

Ziel: Mechanische, elektronische, gegebenenfalls auch hydraulische Bauteile und so weiter intelligent kombinieren. Möglichst autonome Steuerungseinheiten in komplexe Systeme einbinden.
Vorteile: Mechatronik sorgt für intelligente Dezentralisierung. Oder umgekehrt: für eine dezentralisierte Intelligenz, für individuelle Rechnersteuerung jedes Bauteils. Das spart Material und Kosten, etwa bei der Nachrüstung. Dann müssen nur Teilsysteme ausgetauscht werden. Reparaturen werden einfacher.

Nachteile: Mechatronik erfordert die Kombination vieler Einzeldisziplinen: von Maschinenbauern, Elektrotechnikern, Hard- und Softwarespezialisten. Das verlängert oft die Entwicklungszeit.

Zeitbedarf: Mechatronik ist in vielen Bereichen bereits eingeführt und auf dem Vormarsch.

Unternehmen: DaimlerChrysler (Überblick), BMW (Überblick), Bosch, Sartorius (Überblick)

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B R E N N S T O F F Z E L L E

Hauptsache, es knallt
Die Brennstoffzelle könnte die Energieprobleme der Welt lösen. Wenn - ja wenn die Technik billiger wäre.

Zukunftstechnologie Brennstoffzelle: Versuchsanlage für Membran-Brennstoffzellenblöcke im Stuttgarter Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Ziel: Elektrizität umweltfreundlich produzieren durch chemische Knallgasreaktion; Ersatz für Batterien, Generatoren, Notstromaggregate, später auch für Kraftfahrzeugmotoren.
Vorteile: Die Brennstoffzelle ist umweltfreundlich. Die Grundstoffe der Knallgasreaktion, Sauerstoff und Wasserstoff, verschmelzen zu Wasser. Bei Serienreife könnte die Technik das Verbrennungsprinzip fossiler Brennstoffe ablösen.

Nachteile: Der Preis. Vor allem Kernbestandteile der Brennstoffzelle können derzeit noch nicht in Großserie hergestellt werden. Dadurch kosten Brennstoffzellen das Vielfache herkömmlicher Energielieferanten.

Die Haltbarkeit: Moderne Brennstoffzellen halten gerade mal drei Jahre. Dann sind ausgerechnet die teuersten Bauteile verschlissen.

Zeitbedarf: Praxiseinführung vereinzelt schon jetzt; in größeren Stückzahlen, etwa in Autos, ab 2004.

Unternehmen: DaimlerChrysler (Überblick) mit Tochterfirmen wie MTU und Ballard; Siemens (Überblick) in Kooperation mit RWE (Überblick) sowie Westinghouse (Überblick) und andere.