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Stuttgarter Uni-r

-Jannover-Messe Industrie 1987

Der Zündfunke für das Sternenfeuer
institut für Plasmaforschung und die Kermfusion

:nergie aus der Verschmelzung
leichter Atomkerne, das ist das
Ziel der Kernfusionsforschung.
Aus einem Gramm Brennstoff laszen
 sich durch Kermnfusion theoreisch
 50000 Kilowattstunden
znergie gewinnen, das entspricht
jer Verbrennungswärme von
;echs Tonnen Kohle. Die Brennstoffe
 sind nahezu unbegrenzt
rorhanden: Deuterium (schwerer
Vasserstoff) ist im Verhältnis
:5000 in normalem Wasser ent-‚alten,
 das radioaktive Tritium
überschwerer Wasserstoff) kann
n Reaktor aus dem häufig vorommenden
 Element Lithium „errütet“
 werden. Plasmaforscher
‚er Universität Stuttgart beschäfigen
 sich mit der Aufheizung von
jasmen mit Hochfrequenzwelen.
 Ihre Neuentwicklungen sind
nternational gefragt.
Die Energie stammt aus der
jmordnung der Atomkerne“, er-(ärt
 Dr. Günter A. Müller vom Instiut
 für Plasmaforschung der Uni-‚ersität
 Stuttgart. „Zwei leichte
<erne verschmelzen zu einem fester
 verbundenen, schwereren,
jabei wird Energie frei“. Atomker-16
 fusionieren aber nicht freiwillig.
Sie sind elektrisch positiv geladen
ınd stoßen sich somit gegenseitig
ab. Die Kerne müssen mit hoher
3äeschwindigkeit aufeinanderpral-'en,
 d.h. auf Temperaturen von
iber 100 Millionen Grad erhitzt
verden, um die Abstoßungskräfte
zu überwinden. Bei solchen Tem-Jeraturen,
 sechsmal heißer als das
nnere der Sonne, werden die Atone
 eines Gases in ihre Bestandteie
 zerlegt. Kerne und Elektronen
jewegen sich unabhängig voneinander.
 Man erhält ein Plasma. Das
Ziel der Kernfusionsforschung ist
lie Verschmelzung von Deutejum-
 und Tritiumkernen zu Hejumkernen.
 Diese enthalten zwei
Jeutronen und zwei Protonen. Das
iberzählige Neutron (Deuterium
ınd Tritium besitzen zusammen
irei Neutronen) transportiert 80
)rozent der gewonnenen Energie,
die zur Stromerzeugung genutzt
nerden soll.
100 Millionen Grad
\och ist dieses Ziel technisch
ıicht erreicht, wenn auch physikaisch
 schon sehr nahe gerückt: Im
veltweit größten KernfusionsexXjeriment
 JET (Joint European Tous)
 in Culham, England, konnte
lie für Fusion nötige Temperatur
‚on 100 Millionen Grad für etwa
0 Sekunden aufrechterhalten
verden. Lediglich die Wärmeveruste
 durch die Reaktorwand sind
ıoch um den Faktor 3 bis 5 zu
ıoch, um nach dem Aufheizen des
Yasmas ein permanentes Fusionsbrennen
 zu gewährleisten.
Seit den Anfängen der Fusionsforschung
 in den 50er Jahren wurden

3istungsfähige Plasmaheizverfahan
 entwickelt. Zunächst benutzte
ı1an einen im Plasma fließenden
;trom, später heizte man auch
'urch den Einschuß von Neutralzilchen
 oder mit Hochfrequenz-'ellen
 (HF-Wellen) im Meter- bis
1illimeterbereich. Besonders inzressant
 sind dabei leistungsstare
 Millimeterwellen, die ihre Enerie
 an die Elektronen des Plasmas
bgeben. „Wegen ihrer kurzen
/ellenlängen sind sie leicht zu
ündeln und können punktuell
ingesetzt werden“, erläutert Dr.
lanfred Thumm vom Institut für
lasmaforschung, „man kann mit
ınen gezielt nur das stark absorjerende
 Plasmazentrum heizen,
‚as erleichtert das Erreichen der
ündbedingungen.“
Besondere Verdienste
‚uf diesem Gebiet erwarben sich
lie Forscher der Abteilung Plası1aheizung
 des Instituts für Plas-1aforschung
 der Universität Stuttart
 besondere Verdienste. Unter
er Leitung von Professor Dr. Roli
filhelm entwickeln und bauen Dr.
lanfred Thumm, Dr. Walter Kaspaak,
 Dipl. Ing. Heiga Kumrie, Dr.
iünter A. Müller und Dr. Paul-Gerard
 Schüller Teile zur Erzeugung,
mwandlung, Weiterleitung und
instrahlung von Millimeterwellen.
je HF-Wellen werden mit einer
peziellen _Hochleistungsröhre,
iyrotron genannt, erzeugt. In ihm
ird ein Teil der kinetischen Enerje
 eines Elektronenstrahls in
IF-Energie umgesetzt. Der derzei-3
 erreichbare Wirkungsgrad liegt
2130-40 Prozent. Teile des Gyroons
 und die hochstabile Netzverorgung
 wurden von den Stuttgarır
 Forschern entwickelt. Die Welle
ird über sogenannte überdimenjonierte
 Hohlleiter, die einen
‚uurchmesser von mehr als sechs
entimeter haben, in das Plasma
ingespeist. Dabei durchläuft sie
ine Reihe von „Transformatoren“,
je die Ausgangswelle schrittweia
 in eine plasmaangepaßte, linear
olarisierte Form umwandeln. Die
[ransformatoren“ sind spezielle
'ohlleiter mit variabler, computererechneter
 Innenwandung. Die
ınere Struktur wird auf dem Uniigenen
 CRAY-1-Computer erschnet.
 Bei der Fertigung werden
ıodernste CNC-Maschinen einesetzt.
 Die gesamte Ubertraungsleitung
 wird von den Stuttarter
 Plasmaforschern gestaltet
nd hergestellt. Sie erreicht einen
jesamtwirkungsgrad von 90 Proant.

'jerzeitig wird am Max-Planck-In-‚titut
 für Plasmaphysik (IPP) in Gar-‚hing
 die wesentlich vom Stuttgarar
 Institut entwickelte Gesamtanıge
 mit einer Million Watt Mikro-‚ellenleistung
 in Betrieb genom-‚en
 und getestet. Zur Überwa-N

 AUıSsıyer BOSCH Montageroboter mıt sensorste.

;»hung der Wellentransformation
ıat die Gruppe ein Hochfrequenzpektrometer
 entwickelt (Patent
.ngemeldet). Es wird an Firmen
ınd Forschungsinstitute in der
lanzen Welt verkauft.
Fokussierte Strahlung einer Frejuenz
 von 70000 Millionen Hertz
‚ei 200000 Watt Leistung entzünlet
 eine daumendicke Buchen-1olzplatte
 in weniger als einer Seunde*“,
 erklärt Dr. Günter A. Müller.
Jem Brennfleck entweicht eine
ıroße Stichflamme.“
ja man die Leistung von HF-Welan
 nicht ständig mit Holzplatten
iberprüfen kann, haben die Plasnaforscher
 eigens ein Präzisions-<alorimeter
 entwickelt. Das Patent-‚erfahren
 läuft bereits.
die verschiedenen Hohlleiterkomjonenten,
 das Wellenspektromeer
 und das Präzionskalorimeter
iind vom 1. - 8. April auf der Hanno-'er
 Messe/Industrie 87 zu besichigen.

Jürgen Zimmermann
— | —
Personalien...

die Mannschaft der Abteilung Plasmaheıizung und ihr Ausstellungsstück.
= =
Berufliche Bildung

Keine Innovation ohne Qualifikaion.
 Über diese Formel bestand
ıuf einer Fachtagung, im Auftrag
jes Bundesministeriums für Billung
 und Wissenschaft (BMBW)
‚eranstaltet vom _Fraunhofernstitut
 für Arbeitswirtschaft und
Drganisation (IAO) im Oktobeı
986 im Wissenschaftszentrum in
3onn, Einigkeit unter etwa 160
"eiilnehmern aus Wirtschaft, Ver-)jänden,
 Behörden, Wissenschaft
ınd Bildunaseinrichtunagen.

Ar des Bundesinstituts für Berufs-»ildung
 (BIBB), Dr. Hermann
Schmidt, stellte die Bedeutung von
‘Aodellversuchen als Instrumente
‚ür Innovation heraus; die Verbrei-‚ung
 von Versuchsergebnissen sei
edoch zu verbessern, indem sie
systematisch in Seminarkonzepen
 in der beruflichen Bildung
Jenutzt werden.
Die Fachtagung diente der Bilanzierung
 breit gestreuter staatlicher
wie privatwirtschaftlicher Aktivitäten
 im Feld „Neue Technologien
ınd berufliche Bildung”. Hierzu
ı1aben insgesamt 10 Referenten
ler 1AO, des BIBB, von Industrieyetrieben
 und Bildungseinrichtunjen
 konkrete Erfahrungen und
»ositive Lösungsbeispiele aus
3ereichen Büro, Produktion und
3ildungspraxis vorgetragen.
Als unbefriedigend wurde herausjestellt,
 daß Qualifizierungsmaßıahmen
 häufig zu spät oder zu
»berflächlich mit dem Einsatz einer
ı1euen Technik und der Arbeitsorjanisation
 verknüpft werden. Auch
vurden Zweifel laut, ob die päda-Jogische
 Kompetenz der Ausbiljer,
 Lehrer und Dozenten den
ı18euen Anforderungen genüge.
Gaefordert wurde neben anderem
die Transparenz des Weiterbildungsmarkts
 als Standard.

der Parlamentarische Staatssec<retär
 im BMBW, Anton Pfeiffer
;tellte demgemäß konkrete Anfor
lerungen an die berufliche Weiter--
 ildung; so sollte die spürbare
rof. Dr. Dietrich Uebing, langjähri- )istanz zwischen betrieblichen
jes Mitglied der Geschäftsführung ınd schulischen Strategien zur
les TÜV Rheinland und außerplan- Qualifizierung verringert werden.
näßiger Professor der Fakultät ’rofessor Hans-Jörg Bullinger
:nergietechnik der Universität „eiter des IAO und Leiter der Abteistuttgart,
 ist mit dem Bundesver- ung Arbeitswissenschaft des
jenstkreuz am Bande ausge- astituts für Industrielle Fertigung
eichnet worden. Er erhielt die nd Farikbetrieb, zeigte die Per-‚uszeichnung
 in Anerkennung pektiven einer weiteren Automatieiner
 großen Verdienste um die ;gerung in Produktion und Bürc
jicherheitstechnik in der Bundes- auf; die berufliche Weiterbildung
apublik Deutschland. Ihm ist ins- nüsse den Menschen befähigen
‚esondere zu verdanken, daß <ompetent und verantwortungsvol|
echnische Großaniagen und der nit über den Einsatz neuer Techniransport
 gefährlicher Güter si- x<enzuentscheiden und ihn humar
:herer gemacht werden konnten. nitzugestalten. Der Generalsekre-Hannover-Messe
 Industrie 1987

Die Roboter lemen sehen
nstitut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen
ınd Fertigungseinrichtungen

toboter mit optischen Sensoren,
lie dank eines eigenen entwickelen
 Programmpakets lemfähig
ind, stellt das Institut für Steueungstechnik
 auf der Hannover
Aesse/Industrie 87 aus. Das zwei:
e Exponat demonstriert ein Ro-‚oterbaukastensystem.
 Der Käu-'er
 kann sich die passende Ausührung
 selbst zusammenstek-‚en.
 In den Gelenken sitzen Drehtrommaschinen.
 Sie sorgen für
beweglichkeit in die verschieden-;:ten
 Raumrichtungen. Kompliziere
 und teure Getriebe sind bei dieser
 Bauweise nicht mehr nötig.
Jas am ISW entwickelte Programniersystem
 für die Roboterspra-»he
 BAPS (Bewegungs- und Abauf-Programmier-Sprache)
 ist als
Teil der Robotersteuerung für die
ndirekte Programmierung von In-Justrierobotern
 geeignet. Der Prozrammierer
 erhält durch eine Erveiterung
 von BAPS die Möglich-<eit,
 den Betrieb von komplexen
Sensoren zu steuern. In gewissen
Grenzen kann sich der Roboter
auch selbst programmieren. Er erlaßt
 die Oberflächengeometrie von
Werkstücken mit mechanischen,
induktiven oder optischen Sensoren
 und setzt seine „Erkenntnisse“
in Bewegungen um.
Roboter steuert sich selbst
Die neueste Entwicklung auf diesem
 Gebiet ist ein Roboter, deı

sich über Bildverarbeitungssenso-'en
 selbst steuert. Dazu wurde eir
>)rogramm erstellt, das die Sensorlaten
 sehr schnell aufarbeiten una
71 Steuerbefehle für die Motorik
imsetzen kann. Die Sensorer
kleine Fernsehkameras) macher
om Werkstück 50 Bilder pro Sesunde.
 Diese werden digitalisiert
l.h. in Bildpunkte zerlegt. Jeder
3ildbpunkt sind verschiedene
arauwertstufen zugeordnet. Das
drogramm vergleicht dann laufend
lie Grauwertstufen der einzelnen
3ildpunkte. Aufgrund dieser Daten
Jibt die Robotersteuerung Befehle
an die Gelenkantriebe weiter, der
Zoboter reagiert.
Industriekooperationen
Jas ISW arbeitet häufig mit indutriellen
 Partnern zusammen. Im
tlahmen gemeinsamer Projekte
‘der gezielter Aufträge leistet das
ıstitut grundlegende Entwick:
ıngsarbeit. Die Pilotanwendung
rfolgt dann praxisgerecht in den
abrikhallen. „Interessenten für
‚nsere Entwicklungen sind ver.
iıchiedene Automobilhersteller
lie Maschinenbauindustrie und
Steuerungshersteller“, erklärt Dipl
ng. Gerhard Gruhler vom Institut
ür Steuerungstechnik der Werk-'eugmaschinen
 und Fertigungsänrichtungen
 (ISW) der Universi
ät Stuttgart, „die Abteilung Indu:
:trieroboter und AReaeltechnik

stellt seit Jahren erfolgreich auf de"
Hannover Messe aus“

Montage und Handhaben
Der sehende Roboter wurde in enzer
 Zusammenarbeit mit der Industrie
 entwickelt. Er ist in der Montaje
 und beim Handhaben und Sorjeren
 von Teilen einsetzbar. Aus
ziner Vielfalt von verschiedenen,
jich bewegenden Teilen kann er
#inzelne erkennen, auswählen,
‚erfolgen und greifen, um sie anichließend
 einzusetzen. „Er kann
Nerkstücke, die sich undefiniert
Jewegen, laufend verfolgen. Dabei
st er zehnmal schneller als die bis-1er
 verfügbaren Produkte“, erläu-‚ert
 Dipl. Ing. Gruhler.
Jer sehende Roboter wird in Hanı1over
 vom 1.-8. April auf dem
Stand der Universität Stuttgart
arstmals ausgestellt.
Jas ISW ist außerdem auf dem
Stand des Kernforschungszenrums
 Karlsruhe vertreten. Dort
vird ein Roboter gezeigt, der aus
3aukastenelementen besteht. Er
<ann so auf einfache Weise an verichiedene
 Aufgaben angepaßt
verden. Der Käufer erhält eine
naßgeschneiderte Ausführung.
Durch die Modulbauweise kann
auf mechanische oder hydraulische
 UÜbertragungsglieder verzichtet
 werden. Der Roboter wird
jadurch vibrationsärmer, leichter
ınd billiger. Jürgen Zimmermanr