Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Leipzig University of Applied Sciences EINBLICKE. Das Forschungsmagazin der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Forschungsmagazin 2018 Schwerpunktthema Wissens- und Technologietransfer Die perfekte Welle Radiowellen für die Nachhaltigkeit Automatisch fi t für die Industrie 4.0 Leipziger Forschung weltweit im Einsatz

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Editorial. Prof. Markus Krabbes – Prorektor für Forschung an der HTWK Leipzig d a l F n a h p e t S : o t o F Liebe Leserinnen und Leser, auch in diesem Jahr zeigt sich das Forschungs- geschehen an der HTWK Leipzig in unserem Magazin EINBLICKE wieder von seiner vielfäl- tigsten Seite. Diese Ausgabe ist insbesondere dem Themen- feld Transfer gewidmet. Zugegebenermaßen ist dieser Begriff zunächst nicht besonders scharf umrissen, selbst dann, wenn man ihn – mit Blick auf das Handlungsfeld von Hochschulen – durch „Wissens- und Technolo- gietransfer“ präzisiert. Wenn Sie mich fragen: Letztlich berührt jeder Artikel in unserem For- schungsmagazin auch den Transfer – also den Austausch jener besonderen Ressourcen, für welche die HTWK Leipzig Produzent und Um- schlagplatz zugleich ist: Bildung und Wissen. Bereits unsere Bezeichnung als HAW, als Hochschule für Angewandte Wissenschaften, verdeutlicht, dass der Wissens- und Techno- logietransfer für die HTWK Leipzig ein konsti- tutives Wesensmerkmal ist. Dies umfasst zu- allererst eine praxisgerechte wissenschaft- liche Ausbildung unserer Absolventinnen und Absolventen, die sich mit ihrem Berufsein- stieg im wahrsten Sinne als Kompetenzträger für neueste Technologien und Methoden ein- bringen. Nicht von ungefähr gibt es hierfür das geflügelte Wort „Transfer über Köpfe“. Den Garant für tatsächlichen Anwendungsbe- zug und gelingenden Transfer bilden jedoch die zahlreichen Kooperationen, in denen un- sere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaft- ler gemeinsam mit oft regionalen Partnern Forschung und Entwicklung vorantreiben. Hie- raus ergeben sich für die beteiligten Koope- rationspartner ebenso wie für uns als Hoch- schule wichtige Impulse. Im Interview gehen Jörn-Heinrich Tobaben von der Metropolre- gion Mitteldeutschland, Jens Sommer-Ulrich von der Leipziger Stiftung für Innovation und Technologietransfer und Dirk Lippik vom Referat Forschung der HTWK Leipzig auf die- sen Aspekt von Transfer aus unterschiedlichen Perspektiven ein ( S. 6). In diesem Magazin finden Sie zahlreiche spannende Geschichten darüber, was in sol- chen Kooperationen möglich ist und wie beide Seiten vom Transfer profitieren. Am Beispiel der Entwicklung der nächsten Generation des Automatisierungsstandards „AS-Interface“, der Anwendungsmöglichkeiten der Radiowel- len-Technologie oder der gemeinsam mit der Stadt Leipzig etablierten Koordinierungsstelle Gesundheit möchte ich Sie an dieser Stelle auf eine Gemeinsamkeit aufmerksam machen: die Stabilität all dieser unterschiedlichen Koope- rationen über viele Jahre, in denen Vertrauen wachsen und Innovationen reifen konnten. Auf besondere Kontinuität kann auch unser Forschungs- und Transferzentrum (FTZ) ver- weisen, das 2017 sein zwanzigjähriges Grün- dungsjubiläum feierte. Im Lauf dieser beiden Jahrzehnte hat das FTZ den Wissens- und Technologietransfer durch Angehörige der HTWK Leipzig in erheblichem Umfang ge- und befördert, indem es sich selbst als kompeten- ter Projektpartner in der Region profiliert hat ( S. 10). Den vielen Mitwirkenden des FTZ an dieser Stelle nachträglich herzlichen Glück- wunsch zum runden Geburtstag, und Ihnen, liebe Leserinnen und Leser, nun viel Spaß bei der Lektüre! Ihr Prof. Dr.-Ing. Markus Krabbes Prorektor für Forschung an der HTWK Leipzig 3

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Inhaltsverzeichnis. Gesundheit erhalten: Life Science & Engineering Informationen erschließen: Medien & Information Verantwortung übernehmen: Ingenieur & Wirtschaft 48 In der Praxis angekommen Die Koordinierungsstelle Gesundheit zeigt, wie eine ganze Stadt von der Zusammenarbeit von Wissenschaft und Verwaltung profitiert 51 Vermischtes – Schnellere Notfalldiagnostik am Unfallort – Trainingsanalyse für den Spitzensport 52 Der Digitalisierer Gerold Bausch entwickelt Produkte und Dienstleistungen auf Grundlage des „Internets der Dinge“ 56 58 59 Der Moment, wenn Farbe auf Papier trifft Neue Auswertungsmethode zur Charakterisierung von Papier- und Kartonwerkstoffen entwickelt Lehrer lernen Programmieren Robotik-Zentrum für Lehrer und Schüler eröffnet Vermischtes – So geht Fußball: Nao-Team HTWK gewinnt RoboCup 2018 – Internationaler Mathematik-Preis für Schüler und Professor – Medienkunst zum Eintauchen – Von Leipzig nach São Paulo – Eigene Verlage für die Hochschulen – Qualitätsoffensive für die Medien – ARD/ZDF-Medientechnikpreis für HTWK-Absolventin 64 67 Kleine Helfer für große Maschinen Ein drahtloses Sensorsystem für die Verschleißerkennung in den Getrieben von Schaufelradbaggern Automatisch gut vernetzt für die Industrie 4.0 Der weltweite Automatisierungs- standard „AS-Interface“ – samt neuer Generation – wurde in Leipzig mitentwickelt 70 Wie ein Schokohäschen Ingenieure, Architekten und Designer optimieren das Rotationsgussverfahren 73 Vermischtes – Das gesammelte Wissen einer Fabrik auf einen Klick – Handlungsempfehlungen für die Diesel-Debatte 5

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Schwerpunktthema – Transfer. Leipzig ist in den vergangenen Jahren eine regelrechte Boomtown geworden – zu- mindest was die Einwohnerzahlen angeht. Spiegelt sich diese Entwicklung auch im wirtschaftlichen Bereich wider? Jens Sommer-Ulrich: Ich würde das gerne umkehren: Die Einwohnerentwicklung spie- gelt sich in der wirtschaftlichen Entwicklung. Mit der Ansiedlung der zwei großen Automo- bilbauer sind Arbeitsplätze mit einem Ein- zugskreis von 150 Kilometern entstanden. Ein weiteres starkes Zugpferd ist mittlerweile auch der wachsende IT-Sektor in Leipzig. Jörn-Heinrich Tobaben: Leipzig ist eine Schwarmstadt par excellence in Deutschland, vermutlich weil hier der Spirit stimmt, Stich- wort Freiräume. Viele Menschen sind nach Leipzig gekommen, um sich hier niederzu- lassen, eine Existenz aufzubauen oder sich Jobs zu suchen. Welchen Anteil haben die Leipziger Hoch- schulen an dieser Entwicklung? Tobaben: Hochschulen sind Stabilitäts- garanten und Ideengeber. Sie sind Produzen- ten von Fachkräften, die die Region und die Unternehmen brauchen. Und sie generieren natürlich Wissen, bestenfalls anwendungsbe- zogenes Wissen für die Region. Sommer-Ulrich: Auch zu dem angespro- chenen Spirit tragen die Hochschulen einen wesentlichen Anteil bei. Und letztlich sind sie für die Unternehmen in der Region ebenso eine wichtige Quelle für Nachwuchs wie für die Entwicklung neuer Ideen und Produkte. Auf welchen Ebenen arbeiten Unterneh- men und Hochschulen zusammen? Und wie läuft so eine Zusammenarbeit ab? Dirk Lippik: Eine Ebene ist das Thema Wis- sensvermittlung, zum Beispiel im Rahmen von Veranstaltungen, das machen wir oft ge- meinsam mit der Handwerks- und der Indus- trie- und Handelskammer. Oder: Dieses Jahr V. l. n. r.: Jörn-Heinrich Tobaben, Dirk Lippik und Jens Sommer-Ulrich ist bei uns eine neue Nachwuchsforscher- gruppe gestartet, die sich damit beschäftigt, wie das Digitalisierungsthema auf die Bedarfe in kleinen und mittleren Unternehmen zu- geschnitten werden kann. Damit wollen wir mehr Firmen helfen, die Chancen der Digitali- sierung für sich zu nutzen. Und daneben gibt es natürlich noch die Zusammenarbeit bei F&E, also bei Forschungs- und Entwicklungs- projekten. Das kann von kleinen Auftragsstu- dien bis zur gemeinsamen Entwicklung neuer Technologien reichen. Tobaben: Wir als Metropolregion betrachten uns als Netzwerkknoten, wir schieben Projek- te an. Aus dieser Perspektive kann ich sagen, dass das gut läuft in Leipzig. Man kennt sich, die Projekte entstehen gemeinsam. Da gibt es kein Lagerdenken zwischen Forschern und Unternehmen. Sommer-Ulrich: Aus meiner Perspektive ist das allerdings ein relativ enger Zirkel. Viele Professoren richten ihren Lehrstoff einzig am Stand der Forschung aus; ein Austausch mit Unternehmen, was wirklich für Fachkräfte und Fähigkeiten gebraucht werden, findet noch nicht in dem Maße statt. Deshalb wollen wir als Stiftung gemeinsam mit der HTWK Leipzig eine Stiftungsprofessur einrichten, die einen Schnittpunkt zwischen Wirtschaft und Hoch- schule bildet und mit neuen Lehrmethoden auch die Unternehmer an Bord holen kann. Damit es eben kein Elfenbeinturm bleibt. Heißt das, die Professoren sollten ihren Elfenbeinturm mehr verlassen? Tobaben: Ich möchte an dieser Stelle eine Lanze brechen für die Professoren. Man wird als Professor von den Hochschulen nach Kri- terien beurteilt, bei denen das Thema Dritt- mittel eine gewisse Rolle spielt, aber keine maßgebliche. Die Freiheit der Forschung und Lehre ist ein hohes Gut, das sollte man immer verteidigen: Hochschulen sind nicht primär Dienstleister der Wirtschaft. Sie sind es auch, aber nicht ausschließlich. Diesen Prozess muss man gut ausbalancieren. Das ist die be- sondere Herausforderung des Transferprozes- ses: dass jemand von einer Welt, in der er sich bewegt, in eine nächste springt und auch da noch exzellent sein soll. Einigen gelingt es, vielen nicht. Sommer-Ulrich: Als Stiftung versuchen wir den Austausch zwischen diesen beiden Wel- ten dadurch zu vereinfachen, dass wir Trans- ferbeauftragte für ein bestimmtes Themenge- biet an den Hochschulen fördern. Das ist das Eine. Das Andere ist, dass die Hochschulen ihre Angebote besser bekannt machen müs- sen bei den Unternehmen. Da ist noch viel Luft nach oben. 7

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Schwerpunktthema – Transfer. funktionieren, und da ist das Thema Mittel- ausstattung ein ganz wichtiges. Sommer-Ulrich: Bei uns gibt es viele mit- telgroße Unternehmen, die den nächsten Wachstumssprung brauchen. Gerade in den letzten zwei Jahren wurde das deutlich: Die Kennzahlen der ansässigen Großbetriebe sind gestiegen. Was uns aber flächendeckend fehlt, sind potente Mittelständler mit 1.000, 1.500 Mitarbeitern. Erst in dieser Größenord- nung spricht man in anderen Regionen von „Mittelstand“. Bei uns sprechen wir über den Mittelstand bei 150, 250 Mitarbeitern. Auch in Hinblick darauf, was sich solche Unterneh- men an F&E leisten können, ist das eine ganz andere Dimension. Damit Innovationen die wirtschaftliche Entwicklung hier unterstüt- zen können, ist es wichtig, dass der Trans- fer zwischen Hochschulen und Unternehmen gelingt. Vielen Dank für das Gespräch. Die Fragen stellte Rebecca Schweier. Jörn-Heinrich Tobaben Jörn-Heinrich Tobaben ist Geschäftsführer der Metropolregion Mitteldeutschland. Der gebürtige Niedersachse studierte Betriebswirtschaft und Soziologie an der Universität Hamburg und war danach in den Bereichen Standortvermark- tung und Technologieförderung tätig. In der Metropolregion Mitteldeutschland engagieren sich strukturbestimmende Unternehmen, Städte und Landkreise, Kammern und Verbände sowie Wissenschaftseinrichtungen, um den Standort länderübergreifend voranzubringen. 9 Im Vergleich zu den alten Bundesländern gibt es in Ostdeutschland nur wenige große Unternehmen mit eigenen Forschungsab- teilungen. Was bedeutet das für die Inno- vationsfähigkeit von Leipzig und Mittel- deutschland? enthalten. Das macht diese Verantwortung, von der Sie sprechen, nicht gerade einfacher. Denn man muss es nicht nur wollen, sondern man muss es auch können. Bei dem Können sind uns klare Grenzen gesetzt. Das ist das Dilemma, vor dem wir täglich stehen. Tobaben: Die F&E-Quote, also der Anteil der Forschungs- und Entwicklungsausgaben an den gesamtbetrieblichen Ausgaben, ist in ganz Ostdeutschland signifikant niedri- ger als in Westdeutschland. Das heißt, den Hochschulen als Transfergeber und -vermitt- ler kommt eine besondere Verantwortung zu. Denn der Staat kann privatwirtschaftliche In- vestitionen in die Innovationsfähigkeit nicht anordnen. Aber er kann seine Hochschulen gut ausstatten. Dann müssen Hochschulen und Forschungseinrichtungen einen Teil der Aufgaben schultern, und zwar überpropor- tional mehr als im Westen. Sommer-Ulrich: Und damit sie die wahrneh- men können, braucht es Zeit. Wir haben ja ge- sehen, was in Leipzig und Dresden an großen Forschungseinrichtungen angesiedelt wurde. Bis aber wirklich deren Transfer in die regio- nale Wirtschaft Früchte trägt, kann es zehn, fünfzehn Jahre dauern. Lippik: Doch neben Zeit braucht man aber auch Ressourcen. Und diese Ressourcen zur Forschung sind uns als HAW strukturell vor- Dabei schwingt im Westen ja oft der Vor- wurf mit, der Osten hätte so übermäßig von der Strukturförderung profitiert? Tobaben: Wir haben in den neunziger und auch zu Beginn der zweitausender Jahre in Ostdeutschland eine Wirtschaftsförderpolitik erlebt, die primär infrastrukturell geprägt war. Dafür gab es gute Gründe. Auch wir in Leipzig, Stichwort Autobahnring, haben davon außer- ordentlich profitiert. Der Flughafen oder die Messe sind ebenfalls Infrastrukturmaßnah- men, die sich mehr als ausgezahlt haben. Und damit sind wir weit gekommen. Aber das trägt nicht mehr alleine. Der nächste Wachstum- simpuls kann nur aus dem Bereich der Inno- vationen kommen. Und das liegt daran, dass die Hauptfirmensitze und Entwicklungsabtei- lungen der großen Unternehmen eben nicht in Mitteldeutschland liegen. Da schließt sich wieder der Kreis: Die F&E-Quote ist niedrig in der Privatwirtschaft. Und deshalb kommt den Hochschulen hier eine besondere Funktion zu, die sie gegenüber der Landesregierung – Hochschulpolitik ist Ländersache – einfordern dürfen. Ohne die Hochschulen wird es nicht

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Schwerpunktthema – Transfer. 2005: Auslaufen der Anschub- finanzierung durch das Sächsische Wissenschaftsministerium 2011: Das gemeinsame EMV- Zentrum der Hochschule für Telekommunikation und der HTWK Leipzig entsteht am FTZ 2017 2008: Die erste Million an jährlichen Drittmitteln am FTZ ist geknackt 2017: Umsatzrekord zum 20. Jubiläum: 2,3 Millionen Euro 11

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Schwerpunktthema – Transfer. Zeitpunkt so gut wie unmöglich. Und seitdem haben wir am FTZ jede Menge spannende The- men bearbeitet. Kurzum, auch in Personalan- gelegenheiten war das FTZ viel flexibler. Grande: Daran kann auch ich mich noch erin- nern, auch wenn ich rund zehn Jahre später ans FTZ kam. Das war wie ein Kulturschock im positiven Sinne. Das FTZ, das war immer Serviceorientierung. Wo Sie es gerade erwähnen, Frau Grande: Wie sind Sie eigentlich zum FTZ gestoßen? Als Gesundheitspsychologin sind Sie am stark ingenieurwissenschaftlichen FTZ ja eher eine Ausnahme … Grande: Nun, ich kam als universitär gepräg- te und forschungsaffine Wissenschaftlerin an die HTWK Leipzig und war erstmal vollkom- men erschlagen von diesen 18 Stunden Lehre pro Woche. Nach etwa drei Jahren konnte ich irgendwie wieder Luft schnappen und habe mich zurückbesonnen auf meine Forschungs- leidenschaft. Aber ich hätte den Aufbau ei- ner ganzen Forschungsgruppe nicht geschafft ohne anfängliche Unterstützung in Form von zwei halben Stellen aus den Mitteln der damals gestarteten Forschungsprofilierung. Daraus sind unter anderem die ersten Projekte zur Gesundheitsförderung in benachteiligten Stadtteilen entstanden. Und schon bald hatte ich Projekte, die aus verschiedenen Gründen besser ans FTZ passten. Wie würden Sie in Ihrer Funktion als Rek- torin das Zusammenspiel von FTZ und Hochschule beschreiben? Grande: Ich glaube, mein Beispiel zeigt es ganz gut: Das FTZ ist bei uns wirklich Teil der Hochschule – mit einer gewissen Autonomie, aber immer als Gesamtpaket gedacht. Das ist mit Dirk Lippik in seiner Doppelfunktion als Forschungsreferent und als FTZ-Geschäfts- führer ideal verknüpft, weil er immer alles im Blick hat und in jedem Einzelfall beraten kann: „Wo ist so ein Projekt gut aufgehoben? Beim FTZ oder bei der Hochschule?“ Aus mei- ner Sicht haben wir es hier nicht mit einer Konkurrenzsituation zu tun, sondern mit ei- nem komplementären Angebot, das für eine ganze Breite an Projekten, Anliegen und Auf- trägen eine geeignete Struktur bildet. Man darf auch nicht unterschätzen, wie wichtig das FTZ für die Zielvereinbarungen der Hoch- schule ist. Wir sind ja mittlerweile gegenüber dem Freistaat verpflichtet, einen gewissen Anteil an Drittmitteln aus der Wirtschaft ein- zuwerben. Hier kommt uns das FTZ zugute. Grande: „Das FTZ ist bei uns wirklich Teil der Hoch- schule – mit einer gewissen Autonomie, aber immer als Gesamtpaket gedacht“ Eben kam schon zur Sprache, dass es Pro- jekte gibt, die am FTZ besser angesiedelt sind als an der Hochschule. Was macht sol- che Projekte aus? Dirk Lippik: Naja, da muss man jetzt auf- passen, dass kein falscher Eindruck entsteht. Projekte im weitgefassten Bereich der Wirt- schaft unterliegen bestimmten Spielregeln, denen eine Hochschule nur in Grenzen folgen kann oder darf. Da gab es Geschichten, dass Wissenschaftler zum Gerätetransport immer wieder Autos brauchten. Vor Jahren wäre es unmöglich gewesen, dass eine Forschungs- gruppe aus Drittmitteln ein Auto kauft und über die Hochschule betreibt. Oder: Professor Weferling ist jahrelang im Sommer mit einer studentischen Arbeitsgruppe in die Türkei ge- flogen und hat dort an Ausgrabungen teilge- nommen. Die Technik dafür hat er geliehen. Die Hochschule dufte aber aus den Regularien des öffentlichen Dienstes heraus keine Ver- sicherung für diese geliehene Technik ab- schließen. Hier hat das FTZ gern geholfen. Das FTZ ist ein gemeinnütziger Verein. Worin zeigt sich das? Lippik: Genau, das FTZ ist keine Firma, über die etwa die wirtschaftlichen Betätigungen der Hochschule laufen, sondern es ist ein Forschungszentrum. Und das war in der An- fangszeit des FTZ ein riesengroßes Problem. Prof. em. Dr.-Ing. habil. Siegfried Altmann Siegfried Altmann (*1936) ist emeritierter Professor für Elektrotechnik. Als Gründungsdirek- tor leitete er das FTZ Leipzig von 1997 bis 2001. Altmann wurde in Dresden promoviert und 1979 an die Technische Hochschule Leipzig berufen. 1992 wurde er Professor an der neu gegründeten HTWK Leipzig. Altmanns Forschungsschwerpunk- te lagen in der Bewertung von Elektrosicherheit und Unfallschutz. Am FTZ entwickelte er bei- spielsweise Hochspannungswarngeräte für mobile Großmaschinen. Prof. Dr. p. h. habil. Gesine Grande Gesine Grande ist seit Oktober 2014 Rektorin der HTWK Leipzig und seit 2009 Mitglied des FTZ Leipzig. Von 2003 bis 2013 war sie Profes- sorin für Psychologie an der HTWK Leipzig und im Anschluss Professorin für Prävention und Gesundheitsförderung an der Universität Bremen. Am FTZ Leipzig leitet Gesine Grande bis heute Forschungsprojekte, beispielsweise zur Gesund- heitsförderung im Leipziger Stadtteil Grünau. Prof. Dr.-Ing. Tilo Heimbold Tilo Heimbold ist seit 2004 Professor für Pro- zessleittechnik an der HTWK Leipzig und Grün- dungsmitglied des FTZ Leipzig. Zuvor war er Projektkoordinator (2001–2004) und wissen- schaftlicher Mitarbeiter am FTZ, an der HTWK und Technischen Hochschule Leipzig. Heimbolds Forschungsschwerpunkt liegt in der industriellen Kommunikationstechnik. Am FTZ leitet er das weltweit erste akkreditierte Prüflabor für Produkte auf Basis des Automatisierungsstan- dards AS-Interface. Dirk Lippik Dirk Lippik ist seit 2011 Forschungsreferent an der HTWK Leipzig sowie FTZ-Gründungsmitglied. Seit 2007 ist Lippik ehrenamtlicher geschäfts- führender Direktor des FTZ Leipzig. Zuvor war er Projektkoordinator (2004–2006) und wissen- schaftlicher Mitarbeiter am FTZ, an der HTWK und der Technischen Hochschule Leipzig. Dort hat er zahlreiche Forschungsprojekte in den Bereichen Embedded Systems und Industrielle Datenkommunikation eingeworben und an diesen mitgewirkt. 13

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Schwerpunktthema – Transfer. Das FTZ in Zahlen Herkunft der Drittmittel im Jahr 2017 Umsatz nach Themengebieten im Jahr 2017 8,2 % Sonstiges 3,4 % Stiftungen 8,0 % Kammern, Verbände, etc. 2,33 Mio. Euro 49,2 % Wirtschaft 31,2% Öffentliche Fördermittel 10,9 % Sonstiges 5,2 % Ökonomie 11,9 % Produktions- technik 19,0 % Gesundheit 2,33 Mio. Euro 27,4 % Elektrotechnik 25,7 % Bauwesen Mitglieder 1997 und 2017 Mitarbeiter 1997 und 2017 63 41 20 1997 2017 1997 2017 1 Einnahmen 1997–2017 in Tsd. Euro 6 7 8 . 1 7 5 7 . 1 0 5 9 . 1 2 2 1 . 2 2 6 7 . 1 2 2 6 . 1 4 3 3 . 9 2 8 8 . 1 8 1 5 6 3 4 1 6 5 7 5 5 0 2 7 6 8 3 6 9 6 6 7 5 9 8 2 1 6 1 5 0 . 3 1 9 7 3 4 0 . 1 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 15

HfTL-Professor Detlef Schlayer (links) und Carsten Rabe in der Absorberkammer des EMV-Zentrums am FTZ Bitte nicht stören Wer kennt das nicht: Das Radio läuft, das Handy liegt da- neben. Plötzlich ist ein Brummen und Rattern zu hören. Offenbar hat sich das Handy gerade in einer Funkzelle an- gemeldet und damit den Radioempfang gestört. Am Radio ist so eine Störung harmlos. Doch unser Alltag ist voll von Elektronik. Undenkbar, wenn sich alle elektrischen Geräte, Stromleitungen und Funkverbindungen gegenseitig stören würden. Unternehmen müssen daher die elektromagneti- sche Verträglichkeit (EMV) ihrer Produkte gewährleisten. Besonders strenge Richtlinien gelten dabei für Medizin- technik und Messgeräte. Im EMV-Zentrum am Forschungs- und Transferzentrum (FTZ) der HTWK Leipzig können Unter- nehmen ihre Produkte bereits während der Entwicklung auf die EMV prüfen lassen. Das Zentrum wurde 2011 gemeinsam von der HTWK Leipzig und der Hochschule für Telekommunikation (HfTL) ins Le- ben gerufen, da das Thema EMV in der regionalen Wirtschaft immer wichtiger wurde. Die HfTL brachte ihre Expertise im Bereich der Hochfrequenztechnik ein, die HTWK Leipzig im Bereich der Netzqualität. Unterstützung kam von der Leipziger Stiftung für Innovation und Technologietransfer. Seit 2012 finanziert sich das EMV-Zentrum über Drittmittel- projekte und Prüfdienstleistungen komplett selbst. konforme Entwicklung von elektronischen Geräten aller Art spezialisiert. Rund 200 sogenannte Prüflinge bekommt er jährlich zu Gesicht, „von A wie Atemanalysegerät über H wie Heizungssteuerung bis Z wie Zahnarztstuhl“, wie er aufzählt. Die Geräte durchlaufen dabei eine Art Teststrecke. So wird zum Beispiel in einer speziell abgeschirmten Prüf- kabine gemessen, wie viel elektromagnetische Strahlung ein Gerät abgibt und ob vorhandene Störsignale – beispiels- weise von Handy- oder Radiomasten – die Funktion des Geräts beeinträchtigen. „Fast immer sind die Produktent- wickler anwesend, sodass wir gemeinsam die Ursachen für Störungen suchen können“, erzählt Rabe. Manche Proble- me lassen sich im Handumdrehen an der Lötstation behe- ben. Werden kompliziertere Umbauten nötig, kommen die Entwickler oft einige Tage oder Wochen später mit dem optimierten Gerät zurück. Wurden alle Tests erfolgreich ab- solviert, kann ein Produkt guten Gewissens in einem akkre- ditierten EMV-Labor zur Prüfung angemeldet werden. Rabe erklärt: „Ohne vorherige Beratung fällt etwa die Hälfte aller neu entwickelten Produkte beim EMV-Test durch. Das ist nicht nur teuer, sondern verzögert auch den gesamten Ent- wicklungsprozess.“ Viele Firmen arbeiten deshalb bereits in der Entwicklungsphase von Gerätekomponenten mit dem EMV-Zentrum Leipzig zusammen. Ein Schwerpunkt des EMV-Zentrums liegt auf der Prüfung von Energieversorgungsnetzen. Als Experte für Hoch- spannungsfreileitungen arbeitet FTZ-Mitarbeiter Fabian Wießner an den entsprechenden VDE-Normen mit. Aktuell untersucht er außerdem für die Berufsgenossenschaft den Arbeitsschutz von Personen, die an Freileitungen arbei- ten. Carsten Rabe wiederum ist auf die Prüfung und EMV- Die Kompetenz des Zentrums ist gefragt: Seit seiner Grün- dung hat sich die Mitarbeiterzahl von drei auf fünf beinahe verdoppelt. Der nächste Schritt: 2019 zieht das EMV-Labor in größere Räumlichkeiten am Leipziger Gutenbergplatz. In der neuen Prüfkabine können dann zukünftig deutlich größere Geräte und sogar Maschinen auf ihre EMV getestet werden. 17

Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig Hochschule Mittweida Hochschule Zittau /Görlitz Westsächsische Hochschule Zwickau in Leipzig stellten die fünf Hochschulen ihre Strategie und Pläne für die kommenden fünf Jahre rund 150 Gästen aus Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft vor. Bun- desforschungsministerin Anja Karliczek ließ zu diesem Anlass übermitteln: „Unsere Hoch- schulen sind Orte voller Ideen und Erkennt- nisse. Mir ist wichtig, dass wir mit den Er- gebnissen aus Forschung und Entwicklung das Leben unserer Mitbürgerinnen und Mitbürger besser machen. Wir arbeiten deshalb daran, dass Innovationen noch schneller bei den Menschen ankommen. Mit Saxony5 packen jetzt fünf sächsische Hochschulen mit regio- nalen Unternehmen und zivilgesellschaftli- chen Partnern das Thema an und bilden ein dichtes Netzwerk quer durch den Freistaat Sachsen.“ Die sächsische Staatsministerin für Wissen- schaft und Kunst, Dr. Eva-Maria Stange, er- klärte in ihrem Grußwort: „Ich freue mich, dass die hohe wissenschaftliche Kompetenz der beteiligten fünf Hochschulen mit der Förderung des Bundes für Saxony5 bestätigt wird. Es stimuliert die Forschung, wenn sie die Anwendungsfragen der Praxis kennt, und es hilft den Unternehmen, wenn sie über For- schungsmöglichkeiten und -schwerpunkte der Hochschulen informiert sind und wissen, wie sie davon profitieren können.“ Eine neue Qualität im Transfer von Wissen und Technologien Die Gastgeberin der Auftaktveranstaltung, HTWK-Rektorin Prof. Gesine Grande, zeigte sich ebenfalls zufrieden: „Seit Jahren koope- rieren die fünf Hochschulen für Angewandte Wissenschaften in Sachsen konzeptionell und inhaltlich in der Weiterentwicklung und Pro- filierung von Lehre, Forschung und Transfer. Saxony5 ist für uns eine große Chance, eine neue Qualität im Transfer von Wissen und Technologien zu erreichen. Die Zusammen- führung unserer Kompetenzen und Netzwerke in Saxony5 ermöglicht es uns, neue Wege zu erproben, um den Austausch mit der Wirt- schaft und auch mit der Gesellschaft zu in- tensivieren.“ Zu den konkreten Maßnahmen des Saxony5- Verbundes gehören sechs hochschulübergrei- Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden fende Transferlabore, in welchen Wissen- schaftler der fünf Hochschulen und Unterneh- men gemeinsam an der Lösung von aktuellen Herausforderungen arbeiten. Darüber hinaus suchen die Hochschulen verstärkt den Dialog mit Unternehmen und Bürgern. Neben einer Weiterentwicklung von etablierten Veranstal- tungen wie der Langen Nacht der Wissen- schaften ( S. 25) steht an der HTWK Leipzig die gesamte Vielfalt der Kommunikation mit der Öffentlichkeit im Fokus. Mehr zu den Transferlaboren auf den folgenden Seiten Arrow-right Das Saxony5-Team in Leipzig Leitung: Prof. Markus Krabbes, Prorektor für Forschung Projektmanagerinnen: Vivien Busch (Mitte), Rebecca Schweier saxony5@htwk-leipzig.de

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Schwerpunktthema – Transfer. Martin Dembski (links) und Prof. Alexander Stahr Architektur aus dem 3D-Drucker In China stehen mittlerweile die ersten Häuser aus dem 3D-Drucker. Dass das Verfahren in Zukunft konventionelle Baumethoden ablöst, damit ist laut Alexander Stahr aber nicht zu rechnen. Große Chancen sieht der Architektur- Professor an der HTWK Leipzig vielmehr in der additiven Fertigung ausgewählter Bauteile: „Geometrisch komplexe Formen können per 3D-Druck mit minimalem Material- aufwand produziert werden. Das erweitert die architek- tonischen Gestaltungsmöglichkeiten immens.“ Allerdings bringt die neue Technologie auch großen Schulungsbedarf für Architekten und Ingenieure mit sich. Gemeinsam mit seinem Mitarbeiter Martin Dembski plant Stahr deshalb im Rahmen des Transferlabors „Additive Fertigung“ ein offenes Versuchslabor am Leipziger Gutenbergplatz, in dem sowohl Forschung zur Herstellung großmaßstäblicher Bauteile als auch Workshops zum Umgang mit der digitalen Technik stattfinden sollen. Herzstück des geplanten „SmartManu- facturing.Lab“ ist ein hochpräziser Industrie-Roboter, der verschiedene Fertigungsverfahren beherrscht. Prof. Lutz Engisch und Alexandra Hodes Von wegen oberflächlich Ob der Touchscreen unseres Smartphones, täuschend echtes Kunstleder oder atmungsaktive Regenjacken – all diese Produkte funktionieren nur wegen ihrer High-Tech-Ober- flächen. Welche Materialien sich wie verhalten, wie bear- beiten lassen – das ist Thema des Transferlabors „Oberflä- chentechnik“. „Die Hochschulen in Dresden, Mittweida und Zwickau sind auf die Erforschung von Metalloberflächen spezialisiert. Wir hingegen kommen aus der Druck- und Verpackungstechnik und bringen Spezialwissen über Natur- faserwerkstoffe wie Papier und Karton sowie über Polymer- folien, Glas und Keramik in das Netzwerk ein“, berichtet die Drucktechnik-Expertin Alexandra Hodes von der HTWK Leipzig. Gemeinsam mit Prof. Lutz Engisch prüft und be- wertet sie Materialeigenschaften von Bedruck- und Pack- stoffen und erforscht, wie strukturierte Oberflächen optisch und haptisch wahrgenommen werden. Gefragt ist dieses Know-how vor allem bei Herstellern von Konsumgütern und Verpackungen. 21

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Aus dem Referat Forschung. Rückblick: Wirtschaft trifft Wissenschaft Ob individuelle Bauteile aus dem 3D-Drucker oder Maschinen, die sich untereinander über den Produktionsfortschritt austauschen – die Digi- talisierung ist im Begriff, komplette Branchen zu verändern. Welche Herausforderungen und Möglichkeiten dieser Wandel für Firmen in und um Leipzig birgt, stand am 13. Juni 2018 bei der Veranstaltung „Auf dem Weg zum digitalen Unternehmen“ an der HTWK Leipzig im Fokus. Das Vortragsprogramm wurde gemeinsam von der Industrie- und Han- delskammer, der Handwerkskammer und der Hochschule organisiert. Dr. Gerold Bausch, Prof. Holger Müller und Prof. Ulrich Möller von der HTWK Leipzig sowie Dr. Karl-Peter Fritz von der Hahn-Schickard- Gesellschaft stellten dabei Chancen und Risiken des digitalen Wandels im Kontext unterschiedlicher Fachdisziplinen dar. Einig waren sich die Experten, dass jedes Unternehmen – egal ob groß oder klein – vom digitalen Wandel betroffen ist. Doch wie viel kosten Daten, die die Langlebigkeit einer Maschine vorhersagen? Und wie viel kann eingespart werden, wenn die Kunden- Lieferanten-Beziehung elektronisch abläuft? Die Referenten erörterten diese Fragen anhand von Praxisbeispielen und aktuellen Studienergeb- nissen. Am Ende der Veranstaltung war allen Teilnehmern klar: Für den Weg zum digitalen Unternehmen gibt es keine universelle Lösung – und genau deshalb muss sich jede Firma dringend mit dem Thema auseinandersetzen. Wie die digitale Transformation von Unternehmen gelingen kann, das wird zukünftig auch die Nachwuchsforschergruppe „DigiTransSachs“ untersuchen ( S. 27). (vb) Prof. Ulrich Möller im Vortrag über „Building Information Modeling“ (BIM), die digitale Planung und Dokumentation des kompletten Lebenszyklus eines Bauwerks r r i D o c r a M : o t o F Zukunftskonzept für den Leipziger Südraum Die „versteckten Perlen“ im Leipziger Südraum aus dem Dornröschen- schlaf erwecken – das ist das Ziel der Initiative „Smart Osterland“, die als eines von 32 regionalen Bündnissen in der ersten Runde des Wett- bewerbs „WIR! – Wandel durch Innovation in der Region“ des Bundes- forschungsministeriums ausgewählt wurde. Im engen Austausch mit Politikern und Bürgern entwickeln Wissenschaftler der HTWK Leipzig, der Universität Leipzig und des Ingenieurbüros JENA-GEOS ein län- derübergreifendes Zukunftskonzept zur Gestaltung des Strukturwan- dels. Die Vision: Die vom Braunkohlenbergbau geprägte Region mit s n o i t c u d o r P t h e r d e G B A : o t o F den Mittelzentren Altenburg, Zeitz, Weißenfels, Naumburg und Borna soll in den kommenden Jahren demografisch und wirtschaftlich das Wachstum der umliegenden Metropolen unterstützen und selbst davon profitieren. „Mittelzentren sind viel mehr als einfach nur Städte in der Nähe einer Großstadt. Sie haben ihren eigenen Charme, geben ihrer Region eigene Identität und können selbst Schwarmeffekte auf das Umland auslösen“, so Projektleiter Prof. Markus Krabbes, Prorektor für Forschung an der HTWK Leipzig. Der Fokus des Projekts liegt auf sozialen Innovationen für den Strukturwandel: länderübergreifender Zugang zu Bildung und Kultur, Sharing-Lösungen für Mobilität sowie Quartierskonzepte im Bereich Wohnen und Energie. Krabbes: „Tech- nologische Veränderungen und strukturpolitische Maßnahmen zur Stärkung ländlicher Räume beanspruchen oft erhebliche Zeit. Mit der Umsetzung sozialer Innovationen kann viel schneller begonnen wer- den. Dabei wollen wir im Sinne einer ‚Sharing Economy‘ den Genossen- schaftsgedanken und bürgerschaftliche Konzepte ins Heute übertragen und die ökonomischen Vorteile vom Handeln im Verbund neu denken.“ Das Zukunftskonzept wurde im September 2018 öffentlich vorgestellt. Eine Expertenjury des Bundesforschungsministeriums entscheidet bis Frühjahr 2019, ob die Umsetzung des Konzepts über fünf Jahre geför- dert wird. In den neuen Ländern sollen bis zu zwölf Initiativen von dieser Form der Strukturförderung profitieren. Workshop zur Konzeptentwicklung mit Teilnehmern aus Politik, Wirtschaft, Gesellschaft, Wissenschaft und Verwaltung im Juni 2018 in Zeitz www.open-osterland.de 23

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Aus dem Referat Forschung. Durch die Nacht, die Wissen schafft Rückblick zur Langen Nacht der Wissen- schaften 2018 an der HTWK Leipzig Text: Pauline Reinhardt, Fotos: Robert Weinhold. „Zuhause habe ich zwar auch Lego, aber kei- nes, was man programmieren kann“, erklärt Julius begeistert. Der Junge ist am 22. Juni mit seinen Eltern Knut und Nadine Ulrich bei der Langen Nacht der Wissenschaften an der HTWK Leipzig unterwegs. Genauer gesagt nimmt er am Workshop „Roboter selbst bau- en und programmieren“ teil. Seine Eltern er- zählen: „Wir haben Julius das Programmheft gezeigt – hier wollte er unbedingt hin. Da ha- ben wir großes Glück, dabei sein zu können. Draußen stehen ja noch zig Familien und es gibt Tränen bei denen, die nicht rein können.“ Tatsächlich lockt das vielfältige Programm an diesem windigen Juniabend eine Rekord- zahl von rund 2.500 Besuchern an die HTWK Leipzig. Am Campus Süd finden gut 40 Veran- staltungen aus allen Wissenschaftsgebieten der Hochschule statt. So kann man im Nieper- Bau im Wettstreit gegen einen Roboterarm Bälle werfen, gemeinsam mit den Nao-Robo- tern Fußball spielen oder sich vollautomati- siert eine Limo einschenken lassen. Ein Blick in den digitalisierten Spiegel verrät geschätz- tes Alter und aktuellen Puls, ein Sprung in den Sandkasten der Geotechniker wird als Verdichtungsimpuls auf eine Leinwand über- tragen. Per Fön können Sensoren mit Energie gefüttert und Metallblumen zur Bewegung animiert werden. Stets neben den Exponaten: Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die unermüdlich die Zusammenhänge erklären und Fragen beantworten. Auch Medienzentrum, Gutenberg-Bau und Hochschulbibliothek haben zu dieser beson- deren Nacht ihre Türen geöffnet. Während man in letzterer endlich einmal lärmen und spielen darf, formen vor dem Gebäude zahl- reiche Kinder kleine Figuren aus Beton. Da- neben wird ein Deichbruch simuliert. Alum- nus Enrico Apelt ist dafür extra aus Frankfurt angereist: „Der Besuch der Langen Nacht der Wissenschaften hat für mich sowohl beruf- liche als auch private Gründe. Ich arbeite als sogenannter Risikoingenieur im Bereich Industrieversicherungen, da gehört Hoch- wasserschutz neben Brandschutz zu den wich- tigsten Themengebieten.“ Bevor es weiter in die offenen Druck- und Ver- packungslabore geht, lädt eine Jazzband zum Verweilen und Durchatmen ein. Der HTWK- Faschingsverein Ba-Hu Elferrat versorgt mit Gegrilltem und Getränken, die Hochschule verschenkt Zuckerwatte und Luftballons. Klei- ner werden die Besuchertrauben erst gegen Mitternacht. Denn mit Forschern Elektroauto fahren, den Maschinensaal einer Druckerei be- sichtigen oder mit Robotern Fußball spielen – das macht man nicht jede Nacht. Die nächste Lange Nacht der Wissenschaften findet am 10. Juli 2020 statt. www.wissen-in-leipzig.de Wissenschaft zum Anfassen. Oben: Julius Ulrich beim Robotik-Workshop. Unten: Die Fußballroboter vom Nao- Team HTWK. 25

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Aus dem Graduiertenzentrum. Neue Nachwuchsforschergruppe zur digitalen Transformation der sächsischen Wirtschaft Neuen Technologien wie dem Internet der Dinge und künstlicher In- telligenz wird viel Potenzial zugesprochen. Aufgrund der aktuell guten Auftragslage und fehlenden Fachpersonals setzen sich aber kleine und mittlere Unternehmen kaum damit auseinander. Damit das in Sachsen mit seiner eher kleinteilig geprägten Wirtschaft zu keinem Problem wird, entwickeln seit Sommer 2018 fünf HTWK-Absolventen im Rah- men der Nachwuchsforschergruppe „DigiTransSachs“ Lösungsansätze für kleine und mittlere Betriebe. „Die digitale Transformation erfordert ein Umdenken auf allen Ebenen: von der Entwicklung neuer Produk- te, Verfahren und Dienstleistungen bis hin zu Geschäftsmodellen und -prozessen. Für die Unternehmen ist das eine große Herausforderung, die eigentlich nur mit Mut und gut ausgebildeten Fachkräften zu lösen ist. Unterstützung von außen hilft natürlich zusätzlich – und des- halb werden die Nachwuchswissenschaftler ihre Forschung in enger Kooperation mit Unternehmen durchführen“, so der Leiter der Nach- wuchsforschergruppe Prof. Holger Müller. Im Fokus stehen dabei die Vernetzung von Maschinen und Geräten per „Internet der Dinge“, die Automatisierung von Beschaffungsprozessen, die Digitalisierung des Bauwesens durch „Building Information Modeling“, die Veränderung der regionalen Wirtschaft sowie die Auswirkungen der Digitalisierung auf Mitarbeiter und künftige Fachkräfte. Ein zusätzliches Test- und Demonstrationslabor soll digitale Technologien für Unternehmen er- lebbar machen. Die Nachwuchsforschergruppe wird vom Sächsischen Wissenschaftsministerium mit rund 1,2 Millionen Euro aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds gefördert. d l o h n i e W t r e b o R : o t o F Digitalisierung im Bauwesen: Nachwuchsforscher Tom Radisch (rechts) wird gemeinsam mit Prof. Ulrich Möller untersuchen, wie kleinen Betrieben der Umstieg auf die digitale Planungsmethode BIM gelingen kann. Dissertationspreis: Ein Korsett für schwache Stützen aus Beton Um ein neues Stockwerk auf ein Bauwerk aufsetzen zu können oder eine Brücke für mehr Last befahrbar zu machen, müssen oft die Stüt- zen der Bauwerke verstärkt werden. Wie das mit minimalem Ressour- ceneinsatz gelingen kann, hat Stefan Käseberg im Rahmen seiner Promotion zum Doktor-Ingenieur untersucht. Auf Grundlage von über 150 Versuchen entwickelte er ein Berechnungsmodell, welches den si- cheren und effizienten Einsatz von carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) zur nachträglichen Verstärkung von Bauwerken aus Stahlbeton ermöglicht. „Die Carbonschicht legt sich dabei wie ein Korsett um die Stütze aus Stahlbeton und erhöht mit minimalem Ressourcenein- satz ihre Tragfähigkeit“, erklärt der Bauingenieur. „Bis das Verfahren in Form einer offiziellen Richtlinie die Baupraxis übergeht, wird es wohl noch etwas dauern. Aber schon heute ist die baupraktische Anwendung mit Zustimmung der Bauaufsicht im Einzelfall möglich.“ Nach Einschätzung seines Doktorvaters Prof. Klaus Holschemacher hat Käseberg damit ein „aktuell bestehendes bautechnisches Problem vollständig gelöst“. Für seine mit magna cum laude bewertete Disser- tation erhielt Dr. Stefan Käseberg bei der Feierlichen Immatrikulation der HTWK Leipzig am 10. Oktober 2017 den mit 3.000 Euro dotierten Dissertationspreis der Stiftung HTWK. Dr. Stefan Käseberg www.stiftung.htwk-leipzig.de 27 d l o h n i e W t r e b o R : o t o F

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Forschungsstatistik 2017. Hochschule Profillinien An der HTWK Leipzig gibt es über 40 Bachelor- und Masterstudiengän- ge. In sechs Bachelorstudiengängen kann parallel zum Studium eine einschlägige Berufsausbildung absolviert werden. Weitere vier Stu- diengänge – darunter ein Diplomstudiengang – werden berufsbeglei- tend angeboten. Viele Absolventen bleiben nach dem Studium als Fachkräfte in der Region. Die HTWK Leipzig bündelt ihre Kompetenzen in vier Lehr- und For- schungsprofillinien. Die Profilbereiche orientieren sich an den Stärken und Potenzialen der HTWK Leipzig sowie an den aktuellen sowie künf- tigen Bedarfen in Wirtschaft und Gesellschaft. Seit 2016 sind alle vier Profillinien in der Forschungslandkarte der Hochschulrektoren- konferenz verzeichnet. Finanzvolumen 2017 in Mio. Euro 10,33 Drittmittel inkl. FTZ e. V. 43,39 Mio. Euro 33,06 Zuschuss des Freistaates Sachsen Ressourcen schonen Bau & Energie Gesundheit erhalten Life Science & Engineering Verantwortung übernehmen Ingenieur & Wirtschaft Studierende 2017 zum Stichtag 01.11.2017 (inkl. Beurlaubte u. Teilstudierende) Informationen erschließen Medien & Information 59 Sonstige 307 Diplom 1.577 Master 5.965 Studierende 4.022 Bachelor Studienabschlüsse 2017 01.01.2017 – 31.12.2017 1.310 Absolventen 120 Diplom 471 Master 719 Bachelor 29

Dr. Ulf Roland in der Radiowellen-Versuchskammer. Über die Kupferplatten wird im Holzbalken ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das diesen von innen heraus erhitzt. Faseropti- sche Sensoren (gelb) messen die Erwärmung. Das Forschungsnetzwerk RWTec Nachdem sie das Verfahren zur Bodendekon- tamination zusammen mit britischen und dänischen Partnern erfolgreich in den Markt überführt hatten, wandten sich die Wissen- schaftler vom UFZ neuen Gebieten zu, in welchen die Radiowellen eingesetzt werden könnten. Gemeinsam mit Bauingenieuren der HTWK Leipzig entstand die Vision, die Techno- logie für die Gebäudesanierung zu nutzen. „In unserem ersten gemeinsamen Projekt mit dem UFZ haben wir untersucht, ob sich mit Radio- wellen feuchte Gemäuer schneller trocknen und frischer Beton schneller aushärten lässt – mit vielversprechenden Ergebnissen“, erzählt Detlef Schmidt, Professor für Baustofflehre an der HTWK Leipzig. Nach Abschluss des Forschungsprojekts 2014 sprudelten die Ideen für abermals neue An- wendungsgebiete. Also gründeten UFZ und HTWK Leipzig gemeinsam mit 13 Unternehmen aus ganz Deutschland das Netzwerk RWTec. Mit Fördermitteln aus dem „Zentralen Innova- tionsprogramm Mittelstand“ des Bundeswirt- schaftsministeriums war es den Wissenschaft- lern möglich, gemeinsam mit interessierten Unternehmen die Technologie weiterzuentwi- ckeln und weitere Anwendungsfelder zu erpro- ben. „Mittlerweile ist die Radiowellen-Tech- nologie soweit erforscht, dass Unternehmen sie bald in unterschiedlichen Bereichen ein- setzen können“, erzählt Ulf Roland, der seit 2018 sowohl am UFZ als auch an der HTWK Leipzig beschäftigt ist. Ebenfalls seit 2018 ist die Koordination des Forschungsnetzwerks aus mittlerweile 21 Partnern am Forschungs- und Transferzentrum (FTZ) der Hochschule ange- siedelt. „Das FTZ bietet uns die Entwicklungs- chancen, die für den weiteren Transfer in die Wirtschaft nötig sind“, erklärt Netzwerkmana- ger Dr. Ulf Trommler. Perspektivisch soll am FTZ ein Kompetenzzentrum entstehen, in wel- chem Unternehmen unkompliziert Produkte und Dienstleistungen auf Grundlage der viel- versprechenden Technologie erproben können. Die weiterhin enge Anbindung an Umweltfor- schungszentrum und Hochschule garantiert, dass neben der Markteinführung die Erfor- schung weiterer Anwendungsmöglichkeiten von Radiowellen nicht aus dem Blick gerät. Welche vielfältigen Anwendungsgebiete die Technologie ermöglicht, ist auf den folgenden Seiten zu lesen ( S. 34–39) 33

Martin Arlt zeigt den Versuchsaufbau der mobilen Radiowellen-Anlage im HTWK-Straßenbaulabor. Asphaltstück in typischer Schlaglochgröße kann damit innerhalb von wenigen Minuten erwärmt werden“, er- klärt Prof. Bernd Karwatzky, Projektleiter seitens der HTWK Leipzig. Für die Tests wird ein Reparaturasphalt namens PFA verwendet, der speziell für die Schlaglochsa- nierung entwickelt wurde. „Wenn man Reparaturasphal- te einsetzen will, muss man die warme Asphaltmischung in Thermocontainern zum Einsatzort transportieren und gegebenenfalls sogar die Flickstelle mit einem Heizge- rät vorwärmen. Diesen Aufwand würde man sich mit der mobilen Radiowellen-Anlage sparen“, sagt Silvio Schmidt vom Bauunternehmen Arlt, das als Praxispartner im For- schungsprojekt die Technologie in Zukunft als Dienstleis- tung anbieten möchte. Einen weiteren Vorteil erläutert Martin Arlt: „Bitumen wird spröde, wenn es zu heiß wird und gleichzeitig mit Sauerstoff in Kontakt kommt. In konventionellen Misch- anlagen kann so etwas schnell passieren. Aber da wir den Asphalt als Block in kurzen Zeiträumen kontrolliert erwärmen, sind nur die Außenseiten überhaupt gefährdet. Hohe Temperaturen entstehen aber nur im Inneren des Asphaltstücks – und dort kommt nahezu keine Luft hin.“ Sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, regelt die Radiowellen-Anlage ihre Leistung automatisch herunter. Der Asphalt bleibe dadurch lange belastbar, so Arlt. Nächster Schritt: Praxiseinsatz Apropos automatisch: Aktuell arbeiten die Forscher des RWTec-Netzwerks daran, die Anlage so weit zu automa- tisieren, dass sie ein Facharbeiter im Straßenbau ohne zusätzliche Kenntnisse bedienen kann. Und kleiner soll das Gerät natürlich auch werden – bei gleichzeitiger Be- schleunigung des Erwärmungsverfahrens auf angepeilte fünf Minuten. Der weitere Plan: Schon im Winter 2019 soll der Versuchsaufbau aus dem Labor so weiterent- wickelt sein, dass die ersten Schlaglöcher in Leipzig test- weise mit dem neuen Verfahren repariert werden können. Unterstützung bei der Entwicklung der Anlage kommt vom Hallenser Ingenieurbüro DyBaTec. In nur wenigen Jahren soll die Anlage dann auf den Markt kommen. Dafür sorgen wird auch Martin Arlt ganz persönlich: Der Bauingenieur, zwei Wissenschaftler des UFZ und eine Betriebswirtin planen, auf Grundlage der Technologie ein eigenes Unter- nehmen zu gründen. Prof. Dr.-Ing. Bernd Karwatzky Bauingenieur-Studium und Promotion an der TH Leipzig im Fachgebiet Straßenbau. Anschließend Leiter Qualitätssicherung für den Bereich Neue Bundesländer bei der DEUTAG Asphalttechnik. 2004 Berufung auf die Professur für Straßenbau an die Fakultät Bauwesen der HTWK Leipzig. An Asphalt schätzt Karwatzky besonders die viel- fältigen Einsatzmöglichkeiten: von Kegelbahnen über Dichtungen in Staudämmen bis hin zur Autobahnbefestigung. bernd.karwatzky@htwk-leipzig.de 35

schadet überstanden. „Weitere Simulationen und Versu- che sollen uns helfen, die Potenziale für einen Einsatz an den vielfältigen Kunstgütern zu spezifizieren“, blickt Roland in die Zukunft. Neue Forschungsfragen Und Potenziale gibt es noch einige: „Wenn der Nach- weis gelänge, dass die Radiowellen auch Schimmelspo- ren abtöten, dann wäre das ein toller Fortschritt!“, so Angelica Hoffmeister-zur Nedden. Die Wissenschaft- ler des RWTec-Netzwerks haben diese Frage bereits auf ihrer Agenda, aktuell suchen sie nach Partnern für die Schimmelanalysen. Daneben rückt durch die Zusammen- arbeit mit Restauratoren und das Feedback der Deutschen Bundesstiftung Umwelt, dem Förderer der Forschungs- arbeiten zum Kulturgutschutz, noch ein bislang so gut wie ungelöstes Problem in den Fokus: Die Belastung von historischen Objekten mit Chemikalien wie DDT, Lindan und PCP, die früher in Holzschutzmitteln zur Schädlings- bekämpfung eingesetzt wurden und heute dazu führen, dass Restauratoren manchmal bei ihrer Arbeit Schutzklei- dung tragen müssen. „Viele dieser Chemikalien werden erst bei hohen Temperaturen flüchtig. Man könnte die Objekte also prinzipiell erhitzen und die Chemikalien ab- saugen. Aus früheren Projekten wissen wir, dass das bei kontaminierten Böden gut funktioniert. Aber historische Objekte würden natürlich unter einer Erhitzung auf meh- rere hundert Grad leiden. Deshalb suchen wir aktuell nach Verfahren, mit denen die giftigen Stoffe chemisch in we- niger giftige umgewandelt werden können. Radiowellen könnten hier möglicherweise unterstützend eingesetzt werden. Aber da befinden wir uns aktuell noch im Bereich der Grundlagenforschung“, so Roland. Deutlich weiter ist der Entwicklungsstand in den Anwen- dungsgebieten, aus denen die projektbeteiligten Wis- senschaftler der HTWK Leipzig eigentlich stammen. Lutz Nietner, Professor für Baustoffe und Bausanierung an der HTWK Leipzig, erzählt: „Die Erfahrungen, die wir in diesem Projekt bei der Erwärmung filigraner Objekte aus empfindlichen Materialien sammeln, nutzen uns bei der Weiterentwicklung der Technologie insgesamt. So arbei- ten wir beispielsweise aktuell daran, die Herstellungspro- zesse von ebenfalls sehr filigranen Betonfertigteilen und von speziellen Materialien wie Asphalt ( S. 32) durch die Radiowellen-Technologie zu optimieren.“ Wie einzel- ne Puzzleteile fügen sich so die Erkenntnisse aus den ein- zelnen Radiowellen-Projekten zusammen. 37 Das kolumbianische Kästchen wurde für den Test des Radiowellen-Verfah- rens in Vlies eingewickelt, mit Temperatursensoren (gelb) bestückt und in eine Kiste aus Holzpellets gebettet. ren kupferfarbene Metallbänder – die Elektrodenzuleitun- gen – und gelbe Kabel, sogenannte faseroptische Tempe- ratursensoren, zu diversen Steuergeräten, Computern und dem Generator. Zwischen den Elektroden wird ein elektro- magnetisches Feld erzeugt, das das Kästchen von innen heraus erwärmt. Nach einer halben Stunde wird der Ver- such unterbrochen und das Kästchen kontrolliert. Augen- scheinlich hat es keinen Schaden genommen. Im zweiten Anlauf wird das Kästchen langsam auf die Zieltemperatur von 60 Grad Celsius erhitzt. Bei dieser Temperatur lassen sich Holzwürmer zuverlässig abtöten. Doch nach der Er- wärmung ist an einer vergoldeten Ecke bei genauem Hin- schauen eine leichte Verfärbung auszumachen. Ein vorher unsichtbarer Haarriss in der Goldbeschichtung liefert die Erklärung. „Dieser Rückschlag ist natürlich ärgerlich. Aber er hilft uns, die Grenzen des Verfahrens besser zu spezi- fizieren. Und da müssen wir einfach feststellen, dass bei gealterten Goldbeschichtungen ein gewisses Restrisiko besteht“, so Roland. Andere Testobjekte aus historischen Sammlungen – ein hölzerner Engelskopf und verschiedene ausgestopfte Tiere – haben die Erhitzung dagegen unbe-

ke des Feldes direkt am Versuchsaufbau und in der näheren Umgebung gemessen. So konnten sie nachweisen, dass das elektromagnetische Feld schon in wenigen Metern Ab- stand vom Versuchsaufbau so schwach ist, dass die vor- geschriebenen Grenzwerte eingehalten werden. Allerdings muss die Anlage zur Mauerwerkstrocknung im nächsten Schritt noch dahingehend weiterentwickelt werden, dass auch Störungen in den Stromleitungen des Hauses sicher auszuschließen sind. Und die Anlage soll insgesamt flexi- bler werden. Dafür wird auch Christian Hoyer sorgen: Der Verfahrenstechniker betreute den Feldversuch in Radeberg als Wissenschaftler der HTWK Leipzig und arbeitet nun bei der Otto Richter GmbH unter anderem an der Überfüh- rung des Prototyps in ein marktfähiges Produkt. Hoyer: „Unser Ziel ist es, dass die Mauerwerkstrocknung per Radiowellen-Technologie in wenigen Jahren so einfach zu bedienen ist, dass ein Mitarbeiter unseres Unternehmens mehrere Projekte parallel betreuen kann.“ Christian Hoyer (links) und Prof. Lutz Nietner beim Einrichten der mobilen Radiowellen-Anlage für einen Testeinsatz. Bald soll das System auf den Markt kommen. Prof. Dr.-Ing. Lutz Nietner Bauwesen-Studium an der HTWK Leipzig, an- schließend Projektleiter bei Universalbeton Heringen. Von 2000 bis 2013 erst Projektinge- nieur, dann Leiter des Zentralen Labors für Baustofftechnik Leipzig der Bilfinger SE. 2009 Promotion an der Universität Leipzig. Seit 2013 Professor für Bausanierung und Baustoffe an der HTWK Leipzig, seit 2015 Studiendekan für die Bauingenieurwesen-Studiengänge. Kulturgüter liegen Nietner auch privat sehr am Herzen: Er sammelt wissenschaftliche Fachbücher aus der Gründerzeit. lutz.nietner@htwk-leipzig.de 39

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Ressourcen schonen – Bau & Energie. Gebettet wie ein Fakir Seit vielen Jahren erforscht die G² Gruppe Geotechnik, wie Böden mit möglichst geringen Umweltauswirkungen tragfähig gemacht werden können, um darauf große Hallen zu bauen. Ihre Lösung: Säulen aus künstlichem Boden. Mit einem Großversuch im Süden Leipzigs haben die Wissenschaftler nun nachgewiesen, dass ihre Methode funktioniert. Text: Rebecca Schweier, Fotos: Robert Weinhold (S. 40, 41, 43 oben), Marco Dirr (S. 42). Monatelang derselbe, seltsame Anblick im Süden Leipzigs: Neben der Baustelle zur neu- en Autobahn nach Chemnitz sind mehrere große Betonblöcke wie Legosteine zu zwei Türmen aufgestapelt. Das eigentlich Spannen- de sind aber nicht die Betontürme, sondern das, was sich unsichtbar darunter befindet: mehrere senkrecht in den Erdboden ragende Bodenmischsäulen von zehn Metern Länge und einem Durchmesser von fünfzig Zentime- tern. Sie sorgen dafür, dass der Untergrund die Betontürme trägt wie einen Fakir auf dem Nagelbrett. Diese geotechnische Innovation ist das Werk der G² Gruppe Geotechnik an der HTWK Leipzig. Der Großversuch an der entste- henden Autobahn markiert für sie den Höhe- punkt langjähriger Forschungsarbeit. Von natürlichen Böden Der Ort ist nicht zufällig gewählt: Das Gebiet südlich von Leipzig wurde in der Vergangen- heit großflächig mit dem Abraum ehemaliger Tagebauten aufgefüllt. Ohne geotechnische Vorbereitung würde ein Bauwerk tief in den weichen Untergrund einsacken. Der Geotech- nik-Professor Ralf Thiele erklärt: „Dass sich ein Bauwerk setzt, ist völlig normal. Das ist von vielen Faktoren abhängig, zum Beispiel davon, wie sandig oder lehmig, wie locker oder wie feucht der Untergrund ist – und natürlich vom Gewicht des Bauwerks.“ Geo- techniker prüfen deshalb im Vorfeld eines Bauvorhabens, mit wie viel Setzung zu rech- nen ist. Zwei, drei Zentimeter sind in Ordnung, zehn schon nicht mehr. Für unterschiedliche Bauwerke – Wohnhäuser, Industriehallen, Brücken, Autobahnen – gelten jeweils eigene Grenzwerte, die eingehalten werden müssen. Wenn der Boden vor Ort diese Werte über- steigt, muss er geotechnisch aufbereitet wer- den. Oft heißt das: Er wird komplett entfernt und durch einen ortsfremden Boden oder gar Beton ersetzt. „Das ist ein Riesenaufwand mit hohen Kosten und enormen Auswirkungen auf die Umwelt“, ergänzt Dr. Friedemann Sandig, langjähriger Wissenschaftler bei G², und führt weiter aus: „Schließlich muss das Material ja irgendwo abgebaut und Lkw-weise zur Bau- stelle transportiert werden. Dort wiederum muss der ursprüngliche Boden ausgehoben werden. Der wird dann entsorgt, indem er ir- gendwo zu einer Halde aufgeschüttet wird.“ … und von künstlichen Seit Jahren tüfteln Thiele, Sandig und die Forschungsgruppe G² an einer Methode, mit der schlecht tragfähiger Boden ressourcen- In und unter den Betontürmen wurden weitere Messsysteme installiert. Über diesen Kanal konnten die Wissenschaftler die Verformung der Belastungsbauwerke messen. 41

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Ressourcen schonen – Bau & Energie. Fünf Monate lang fuhren die Wissenschaftler der G² Gruppe Geotechnik regelmäßig zum Versuchsgelände an der A 72, um die Verformungen des Belastungsstandes auf dem Braun- kohle-Kippengelände zu kontrollieren. von 30 bis 40 Metern mit Metallprofilen im Boden verankert. Für den Fall, dass sich diese selbst bewegen – weil zum Beispiel ein Bau- stellenfahrzeug darüber fährt – habe ich ei- nen weiteren Festpunkt an einem alten Wehr in einem Kilometer Entfernung angehangen. Von dort haben wir per Präzisionsnivellement die vier Festpunkte eingemessen und uns so doppelt abgesichert.“ Seitdem fuhren die Wissenschaftler regelmä- ßig zur Versuchsfläche um zu prüfen, wel- che Antworten die neuen Bodenmischsäulen ihnen auf diese enorme Belastung gaben. Erst täglich, später alle zwei Wochen. Nach fünf Monaten stand fest: Die Betontürme sind nur drei Zentimeter in den Boden eingesun- ken. Bei einer konventionellen Bodenauf- bereitung sähe das Resultat ähnlich aus. „Für mich markiert der erfolgreiche Abschluss des Großversuchs den Höhepunkt unserer For- schungsarbeiten zur Tragfähigkeitsverbes- serung mit Bodensäulen. Nun ist es an Un- ternehmen, das Verfahren bis zur Marktreife weiterzuentwickeln“, so Friedemann Sandig. Als Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik trägt er die Forschungsergebnisse in die Fachkreise hinein. Daneben haben sich aus den Versuchen auch neue Fragestellungen ergeben, wie Sandig andeutet: „Aktuell treibt mich das Thema Nachhaltigkeit um. Zum Bei- spiel frage ich mich, ob wir den Recycling-An- satz noch weiter auch auf die Geotechnik an- wenden können, zum Beispiel indem wir für die Säulen auch andere Materialien aus der Bauindustrie verwenden, die sonst entsorgt werden müssten.“ Vom Großversuch wird man übrigens bald nichts mehr sehen. Auf dem Gelände sollen künftig Weihnachtsbäume angepflanzt und verkauft werden. Dr.-Ing. Friedemann Sandig Geologie- und anschließend Bauingenieur- Studium an der TU Freiberg und der Universität Leipzig. Seit 2007 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der HTWK Leipzig. 2014 Promotion an der Bauhaus-Universität Weimar. Seit 2017 als Post- doc Teil des Leitungsteams der G² Gruppe Geo- technik. Nebenberuflich als Geotechniker tätig. Das Interesse an Böden und ihrer Beschaffung teilt er möglicherweise mit seinen Vorfahren, welche sich vor vielen Jahrhunderten auf einem „sandigen Grund“ im Erzgebirge niederließen und so den Familiennamen Sandig gründeten. friedemann.sandig@htwk-leipzig.de 43

Ein im Maßstab 1:2 verkleinerter Demonstrator der SOLAR.shell-Fassade Maximale Sonnenenergie aus der Hausfassade Ästhetisch und effizient zugleich: Die von Architekten der HTWK Leipzig entwickelte Solar-Fassade „SOLAR.shell“ sieht dank ihres außergewöhnlichen Designs nicht nur gut aus, sondern erzeugt außerdem bis zu 50 Prozent mehr Energie als herkömm- lich angebrachte Solarmodule. Der Trick: Die Solarmodule in der dreidimensional gefalteten Fassade sind alle so ausgerichtet, dass sie am jeweiligen Gebäude im Jahresverlauf möglichst viel Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Prof. Frank Hülsmeier erklärt: „Zuerst haben wir nach ästhetischen Gesichtspunkten eine dreidimensional gefaltete Fassade entworfen und diese am Computer modelliert. Im nächsten Schritt haben wir den Sonnenverlauf im Tages- und Jahreszyklus sowie die Höhe der umgebenden Gebäude an einem spezifischen Standort – in die- sem Fall eine Straße in Berlin – in das Entwurfsmodell einbezo- gen und den Winkel der Solarmodule optimiert.“ Mithilfe die- ses „parametrisch-generativen“ Vorgehens lässt sich für jeden beliebigen Standort die optimale Süd-, West- oder Ost-Fassade entwerfen. Die Entwicklung der SOLAR.shell wurde durch das Bundesprogramm „Zukunft Bau“ gefördert. Kontakt: Prof. Dipl.-Ing. Frank Hülsmeier, frank.huelsmeier@htwk-leipzig.de P S C r e f o h n u a r F / x e R e n a i t s i r h C : s o t o F 45

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Gesundheit erhalten – Life Science & Engineering. rung am besten in den unmittelbaren Lebens- bereichen ansetzen muss, in denen Menschen einen Großteil ihrer Zeit verbringen. Seit über 30 Jahren ist diese Handlungsempfehlung in der Ottawa-Charta der Weltgesundheits- organisation festgehalten. Gesundheitsför- derung soll in Schulen und Kitas, Betrieben oder in Städten und Stadtteilen stattfinden. Aber in der Praxis kommt das erst allmählich an“, so Sonntag. In Deutschland wurde die Idee zuletzt mit dem 2015 verabschiedeten Präventionsgesetz gestärkt: Institutionen wie Krankenkassen, Betriebe, Kommunen und Wis- senschaftseinrichtungen sollen gemeinsam am Thema Gesundheitsförderung arbeiten, und zwar so, dass es der Logik der jeweiligen Lebenswelt der Menschen gerecht wird. Das klingt einfach, gestaltet sich aber in der Um- setzung eher schwierig. Schließlich verfolgt jede Einrichtung zunächst ihre ureigenen Zie- le. Hinzu kommt, dass Krankenkassen und an- dere Unternehmen in ihrem jeweiligen Markt als Konkurrenten auftreten. Doch in Leipzig ist es gelungen, die Idee der Zusammenarbeit zwischen Krankenkassen, Stadt und Hoch- schule modellhaft voranzutreiben und mit langem Atem erfolgreich zum Ziel zu führen. Die HTWK Leipzig war und ist maßgeblicher Treiber dieser Erfolgsgeschichte, die eng mit der Etablierung der Koordinierungsstelle kom- munale Gesundheit verknüpft ist. Erfolgreiche Modellprojekte im Leipziger Osten Die ersten gemeinsamen Projekte der For- schungsgruppe „Soziales und Gesundheit“ mit dem Gesundheitsamt Leipzig datieren mitt- lerweile fast zehn Jahre zurück. Prof. Gesine Grande, damals Leiterin der Forschungsgrup- pe, und ihre Mitarbeiterinnen analysieren 2010 erstmals die verfügbaren Daten zur Ge- sundheit der Leipziger Schulanfänger in Hin- blick auf Stadtteil-Unterschiede und kommen zu erschreckend eindeutigen Ergebnissen: Kinder aus benachteiligten Leipziger Stadt- teilen haben ein höheres Krankheitsrisiko und mehr Entwicklungsprobleme als Kinder bessergestellter Viertel. Damit bestätigen sich internationale Befunde zum Einfluss der sozialen Situation im Stadtteil auf die Vernetzung auf allen Ebenen: Auf Initiative des Modellprojekts „Gesund im Osten“ gründete sich unter anderem eine internationale Kochgruppe. Gesundheit der Bewohner. Besonderen Hand- lungsbedarf identifizieren die Wissenschaft- lerinnen im migrantisch geprägten Leipziger Osten. Um modellhaft zu erproben, wie die Situation verbessert werden kann, eröffnen die Wissenschaftlerinnen einen Gesundheits- laden im Quartier. Mit Akteuren und Bürgern vor Ort identifizieren sie neben den drän- gendsten Problemlagen ebenso die vielfäl- tigen Potenziale und entwickeln gemeinsam im „Netzwerk Gesundheit“ passende Lösun- gen. Mit Erfolg! So gründen sich beispiels- weise eine internationale Kochgruppe und ein Seniorentreff im Viertel; Gemüsehändler und Friseure werden zu Gesundheitsmittlern fortgebildet, die ehrenamtlich Informatio- nen zu Gesundheitsthemen verteilen. Ge- sundheit wird im integrierten Stadtteilent- wicklungskonzept für den Leipziger Osten zum Querschnittsthema, eine entscheidende Weichenstellung für die Nachhaltigkeit der begonnenen Entwicklung. „In wenigen Jahren haben wir mit dem Quartiersmanagement, dem Amt für Stadt- entwicklung und Wirtschaftsförderung, dem Gesundheitsamt, den Vereinen und Bürgern im Stadtteil viele positive Entwicklungen angestoßen. Nach dem Ende der Finanzie- rung des Forschungsprojektes war die wich- tigste Aufgabe, den Ansatz der kommunalen Gesundheitsförderung in Leipzig fortzuführen und weiterzuentwickeln“, so Grande. Die Koordinierungsstelle Gesundheit Deshalb nehmen die Wissenschaftlerinnen etwa ab 2012 gemeinsam mit dem Leipziger Gesundheitsamt ein noch ambitionierteres Projekt in Angriff: Statt eines punktuellen Ansatzes in einem Quartier soll es nun die gesamte Stadt sein, die durch ein „Querden- ken in Sachen Gesundheit“ dauerhaft profi- tiert. Das Konzept überzeugt auch die größte Krankenkasse der Region, die AOK Plus. Diese hat bereits die vorherigen Modellprojekte im Leipziger Osten unterstützt und übernimmt gemeinsam mit der Stadt die Anschubfinan- zierung für das Projekt: Über eine „Koordinie- rungsstelle Gesundheit“ soll Gesundheitsför- derung in die strategische Stadtentwicklung integriert und die Vernetzung von Akteuren verschiedener Ebenen vorangetrieben werden. Um dem Thema noch mehr Gewicht zu verlei- hen, tritt Leipzig 2011 dem „Gesunde Städte Netzwerk“ bei. Zu Beginn, im Sommer 2012, ist die Koordi- nierungsstelle am Forschungs- und Transfer- zentrum der HTWK Leipzig angesiedelt. Nach 49

r r i D o c r a M : o t o F EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Gesundheit erhalten – Life Science & Engineering. Schnellere Notfalldiagnostik am Unfallort Jeden Tag passieren auf deutschen Straßen mehr als 800 Verkehrs- unfälle mit Verletzten. Ein Notarzt erkennt meist relativ schnell, was dem Patienten fehlt. Doch manch lebensbedrohliche Verletzung ist außerhalb des Krankenhauses schwer zu diagnostizieren. So auch der Pneumothorax, eine Lungenverletzung, bei der Luft durch die Lunge in die Brusthöhle gelangt und dort auf die Lunge drückt. Im schlimmsten Fall wird der Lufteinschluss mit jedem Atemzug wie durch ein Ventil größer und das nutzbare Lungenvolumen kleiner. In diesem Fall akuter Lebensgefahr muss sofort gehandelt werden, wie der Notfallmediziner Prof. Andreas Reske vom Innovationszentrum für computerassistierte Chirurgie (ICCAS) der Leipziger Universitätsmedizin erklärt: „Am Un- fallort muss man als Notarzt innerhalb weniger Sekunden erkennen, ob ein Pneumothorax vorliegen könnte oder nicht. Da die gängigen Diagnose-Systeme für die Mitnahme im Krankenwagen viel zu groß sind, leiten wir im Zweifelsfall eine vorsorgliche Therapie ein.“ Das bedeutet: Einem Patienten wird ein kleiner Schlauch operativ in den Brustkorb eingeführt, im Nachhinein stellt sich dieser Eingriff aber womöglich als unnötig heraus. Um das in Zukunft zu vermeiden, ent- wickeln Wissenschaftler der HTWK Leipzig und des ICCAS gemeinsam mit zwei Unternehmen ein mobiles Notfall-Überwachungsgerät, das mittels elektrischer Impedanz-Tomographie die Lungenfunktion misst und so einen Pneumothorax diagnostiziert. Ziel ist ein Brustgurt mit eingewebten Messelektroden, der problemlos in die Notarzt-Ausstat- tung integriert werden kann. „An der HTWK Leipzig arbeiten wir daran, die gesamte Messtechnik so zu verkleinern, dass sie samt einem Com- puter in eine zigarettenschachtelgroße Box passt. Per Funk werden die Daten dann an den Bildschirm des Beatmungsgeräts gesendet“, erklärt Elektrotechnik-Professor Andreas Pretschner von der HTWK Leipzig. In weniger als zwei Jahren wollen die Wissenschaftler einen funktionsfä- higen Prototyp präsentieren. HTWK-Projektmitarbeiter Moritz Thümmler am ersten Versuchsaufbau des Elektrodengurts Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Andreas Pretschner, andreas.pretschner@htwk-leipzig.de Trainingsanalyse für den Spitzensport Die deutschen Rennkanuten gelten international als verlässliche Me- daillen-Jäger. Goldgewinner Sebastian Brendel meisterte die 1.000 Meter im Einer-Canadier bei den Olympischen Spielen in Rio de Janeiro 2016 in knapp 4 Minuten – das sind mehr als 4 Meter pro Sekunde. Für solche Spitzenleistungen braucht es nicht nur Talent und trainierte Muskeln, sondern auch die richtige Technik: Der richtige Einstechwin- kel des Paddels ins Wasser, die Position der Arme, die Bewegungs- folge. Ein erfahrener Trainer sieht viel. Aber um Höchstleistungen zu erzielen, sind Detailanalysen von Trainings- und Wettkampfvideos heutzutage nicht mehr wegzudenken. Deren Auswertung ist allerdings aufwendig. Wissenschaftler des Instituts für Angewandte Trainings- wissenschaft (IAT) Leipzig und des Laboratory for Biosignal Processing (LaBP) an der HTWK Leipzig haben deshalb Algorithmen entwickelt, mit denen die Paddeltechnik von Rennkanuten automatisch anhand von Trainingsvideos analysiert werden kann. „Die Schwierigkeit liegt in der Erkennung der Gelenke, deren Position zur Berechnung der ge- wünschten Trainingsparameter ermittelt werden muss. Man könnte dafür Marker am Körper anbringen, aber das ist sehr umständlich. Wir nutzen deshalb ein Verfahren, das die Gelenke anhand eines virtuellen Skelettmodells und künstlicher neuronaler Netzwerke in Bildsequenzen erkennt“, erklärt Dr. Mirco Fuchs vom LaBP. In einer Machbarkeitsstu- die konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass ihre Algorithmen ähnlich gute Ergebnisse erzielen wie die händische Auswertung von Bildfolgen – nur eben viel schneller. Damit hat die Methode das Po- tenzial, Video-Analysen im Spitzensport zukünftig noch umfassender einzusetzen und auch für den Breitensport zu nutzen. Kontakt: Dr. Mirco Fuchs, mirco.fuchs@htwk-leipzig.de Der Rennkanute Sebastian Brendel holte 2016 in Rio Gold. e s i e r F e t U : o t o F 51

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Gesundheit erhalten – Life Science & Engineering. Das „Internet der Dinge“ und die Digitalisierung haben es Dr. Gerold Bausch angetan. Das Versprechen: Mithilfe von Mikrorechentechnik werden verschie- den Geräte vernetzt und neue nützliche Produkte geschaffen. Mit seiner Forschergruppe will der Ingenieur diese Innovationskraft Leipziger Unter- nehmen näherbringen. Wie funktioniert dieser Forschungstransfer? Text: Katrin Haase, Foto: Marco Dirr. Tag für Tag stehen im Leipziger BMW-Werk Monteure am Fließband und schrauben Rück- spiegel an neue Karosserien. Dabei belasten sie immer wieder den rechten Arm. Im Hinter- grund steht eine Kamera, die jede Bewegung aufzeichnet und analysiert: Welche Muskel- partien wurden heute besonders beansprucht? Welche alternativen Bewegungen würden dem Arbeiter helfen, einen Ausgleich zu schaffen? Diese Kamera, die kontaktlos Biosignale des Körpers aufzeichnet und verarbeitet, haben Dr. Gerold Bausch und sein Forscherteam vom Laboratory for Biosignal Processing (LaBP) an der HTWK Leipzig in Kooperation mit BMW entwickelt, um die Gesundheit von Mitarbei- tern in Montageberufen zu verbessern. Aber das ist nur eines von vielen Projekten, die Bausch und sein Team seit 2014 erfolgreich vorantreiben. Erklärtes Ziel ist stets, gemein- sam mit regionalen Firmen innovative Technik bis hin zum verwendbaren Prototypen zu ent- wickeln. Die Spezialität der Ingenieure sind die bildbasierte Erfassung und Analyse von Biosignalen, die in medizinischen und vielen weiteren Bereichen Anwendung finden. Vor Ort Als ich Gerold Bausch in seinem Büro des For- schungszentrums Life Science & Engineering auf dem Gelände der ehemaligen Unikinder- klinik besuche, schaue ich in einen Spiegel, der mir in roter Schrift auflistet, welcher Eth- nie ich angehöre, wie alt ich bin und was für einen Puls ich gerade habe. Ich fühle mich gläsern und bin doch beeindruckt. Dane- ben steht ein Kinderbett für Neugeborene – ein weiterer Anwendungsbereich dieser For- schung deutet sich an: Wieviel einfacher wäre es, wenn Babys nicht Sensoren am Körper tra- gen müssten, um medizinisch überwacht zu werden, sondern eine Kamera die Aufzeich- nung und Interpretation übernimmt? Was bei Neugeborenen funktioniert, klappt natürlich auch bei erwachsenen Patienten. Nicht alle Räume des Labors sind so spannend: Die meiste Zeit sitzen die sieben Mitarbeiter und fünf Studierenden an ihren Computern in Rauhfaser-Büros und schreiben Software- Algorithmen, wissenschaftliche Aufsätze oder Projektanträge. Aber Gerold Bausch ist auch oft unterwegs, um seine Mission nach außen zu tragen. Er referiert auf Kongressen zum Thema Digitalisierung, ist bei Firmen vor Ort, bespricht aktuelle Projekte und zeigt Forschungsergebnisse, beratschlagt sich mit lokalen Partnern wie der Industrie- und Han- delskammer oder unterrichtet an der HTWK Leipzig „Digitale Signalverarbeitung“. Oftmals kann er hier Studierende für eine Mitarbeit in der Forschungsgruppe begeistern. Bausch macht das alles gern: „Das ist ein total ab- wechslungsreicher Job, hier habe ich mit so vielen Sachen zu tun: Ich bin Ideenentwick- ler, Verkäufer, Manager und Recruiter – das macht es total spannend.“ Forschungsimpulse für den Mittelstand Die ganze Umtriebigkeit dient dazu, For- schungsergebnisse und technisches Know- how in kleine und mittelgroße Leipziger Un- ternehmen zu transferieren. Aber wie läuft dieser oft beschworene „Transfer“ ab? Bausch beschreibt die Zusammenarbeit so: „In der Regel kontaktieren mich die Geschäftsführer per E-Mail oder rufen mich an, dann schau- en wir uns das Unternehmen und seine Ideen an. Es kristallisiert sich eine Richtung heraus. Als nächstes werden die Ziele, der Zeit- und Arbeitsplan und eine Finanzierung geklärt, dafür treffen wir uns regelmäßig. Wir versu- chen wie ein Start-up in kurzen Iterationszy- klen zu arbeiten. Deswegen bauen wir relativ schnell einfache Prototypen, damit wir über etwas Konkretes sprechen können. Am Ende des Projekts steht in der Regel ein Gebrauchs- muster, also ein Gerät oder eine Software, die demonstriert, dass die Idee grundlegend funktioniert.“ Um daraus ein robustes Pro- dukt zu machen, das in Serie gefertigt werden kann, sind noch viele Schritte notwendig. Das ist dann im Wesentlichen die Aufgabe des ko- operierenden Unternehmens. Das bedeutet, dass die Firma selbst Ingenieure unterhält, um aus dem Prototyp ein marktfähiges Pro- dukt zu machen. Der Forschungstransfer wird bis 2019 durch die Leipziger Stiftung für Innovation und Technologietransfer gefördert. Aber auch danach sind genügend Personal und Inves- titionen gefragt – eine Grundbedingung für Innovation, die nicht nur in der Schublade der Hochschule landet. Ideen gibt es zuhauf. Und die sind auch durchaus notwendig, erzählt Bausch: „Durch die Digitalisierung sehen sich sehr viele Unternehmen mit neuen, nie dage- wesenen Herausforderungen konfrontiert, die bisher kein Bestandteil ihres Kerngeschäfts waren. Wir möchten mit unserem Know-how Impulse liefern und bei der Entwicklung un- terstützen, damit die Region auch in Zukunft wächst.“ 53

Alexandra Hodes an den modifizierten Messgeräten zur Charakterisierung von Papier Papiervermessung per Ultraschall Den Anstoß für ein gemeinsames Forschungs- projekt gab das Leipziger Unternehmen Emtec Electronic, das seit über 20 Jahren Messsys- teme für die papierverarbeitende Industrie entwickelt, produziert und weltweit vertreibt. Eines der erfolgreichsten Produkte des Un- ternehmens ist ein Messgerät, mit dem die Oberflächenqualität von Papier und Karton beurteilt werden kann. Für die Messung wird eine Papierprobe in eine wassergefüllte Zelle getaucht, mit Ultraschall durchstrahlt und dokumentiert, wie sich die Ultraschalltrans- mission des Papiers durch das Eindringen von Flüssigkeit verändert. Emtec-Geschäftsführer Giselher Grüner erklärt: „Der Anwender er- hält nach der Messung eine Kurve, welche das spezifische Absorptionsverhalten des Papiers zeigt. Daraus kann er ableiten, wie gut sich das Papier bedrucken oder verkleben lässt. Aber viele Kunden würden sich anstelle des Diagramms konkrete Kennzahlen wünschen, mit denen sie das Ergebnis besser einschät- zen und gegenüber Lieferanten kommunizie- ren können.“ „Um Kennzahlen für das Zusammenspiel von Papier und Flüssigkeit zu entwickeln, müs- sen wir wissen, was sich in den einzelnen Schichten eines Papiers auf mikroskopischer Ebene abspielt, wenn es mit einer Flüssigkeit benetzt wird“, erklärt Alexandra Hodes. Des- halb untersucht die Nachwuchswissenschaft- lerin diesen Prozess in einem umfangreichen Versuchsprogramm. Im ersten Schritt geht es ziemlich handwerklich zu: Alexandra Hodes stellt eigenhändig 20 verschiedene Labor- papiere aus Eukalyptus- und Kiefernzellstoff her und verändert dabei systematisch die Zu- sammensetzung der Papiere. Einigen Papieren mischt sie Füllstoffe bei, bei je einem Drit- tel trägt sie einen einfachen oder doppelten „Strich“ auf – eine zusätzliche Schicht zur Glättung der Oberfläche. Im nächsten Schritt testet Hodes im bestehenden Ultraschall- messsystem von Emtec die einzelnen Papier- sorten. Und nun wird es mathematisch: „Wir arbeiten an einer Formel, die die papierspezi- fischen Messkurven möglichst gut beschreibt. Damit erhalten wir Kennzahlen, wie schnell die Flüssigkeit die vorhandene Luft an der Papieroberfläche verdrängt, den Strich und schließlich das Rohpapier durchdringt.“ … und per Hochgeschwindigkeitskamera Doch ein schnelles Eindringen der Druck- farbe allein garantiert noch kein gutes Druck- ergebnis. Wichtig ist auch, dass die Farbe sich gleichmäßig auf dem Papier verteilt – ansons- ten sieht das Druckbild an manchen Stellen dunkler oder heller aus als an anderen. Für die sogenannte „Mottlinganalyse“ entwickeln die Wissenschaftler an der HTWK Leipzig ein neues Analyseverfahren. Dabei wird das Pene- trationsverhalten, also das Eindringen einer Testflüssigkeit ins Papier, optisch mit einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgezeichnet und anschließend von einer neu entwickelten Software automatisch auf Unregelmäßigkei- ten hin analysiert. Aus den in Kooperation mit den Druckexper- ten der HTWK Leipzig entstandenen Vorar- beiten will Emtec Electronic nun marktfähige Produkte entwickeln. Anwender und Lieferan- ten können sich dann mithilfe eindeutiger Kennwerte über die Charakteristika eines be- stimmten Papiers austauschen, ohne dieses Papier bedrucken zu müssen. Das spart Res- sourcen, Zeit und Geld für die Unternehmen und schont die Umwelt. Alexandra Hodes be- reitet die Ergebnisse für die wissenschaftliche Fachcommunity in Form ihrer Doktorarbeit auf. Parallel dazu planen HTWK-Professor Lutz Engisch und Emtec-Geschäftsführer Giselher Grüner, die Ergebnisse auch für Anwender in der Praxis noch besser zugänglich zu machen und die Kennwerte in eine Industrienorm zu überführen. Prof. Dr. rer. nat. Lutz Engisch Studium der Chemie inklusive Promotion. Anschließend am Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz und Aus- landsaufenthalte in Schweden und Austra- lien. Seit 2008 Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Sächsischen Walzengravur GmbH. 2011 Berufung auf die Professur für Werkstoffe und Werkstoffprü- fung an die HTWK Leipzig. Seit 2012 Leiter des HTWK-Instituts iP3 Leipzig, seit 2018 Prorektor für Bildung. Ganz anders als es sein Forschungsgebiet vermuten lassen würde, kommt Lutz Engisch in seinem Büro fast ohne Papier aus. lutz.engisch@htwk-leipzig.de 57

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Informationen erschließen – Medien & Information. So geht Fußball: Nao-Team HTWK gewinnt RoboCup 2018 21. Juni 2018 in Montréal, WM-Finale, zweite Halbzeit: Das HTWK-Team führt 1:0 gegen den Dauerrivalen und amtierenden Weltmeister B-Human aus Bremen. Plötzlich zielt ein gegnerischer Roboter auf das Tor. Nervöse Rufe aus dem Publikum, doch der Leipziger Torwart wirft sich längs hin und stoppt den Ball. Erst in den letzten zehn Sekunden des Spiels rappelt er sich wieder auf, aber es erfolgt kein weiterer Angriff. Das zweimal zehnminütige Spiel ist beendet, das Nao-Team HTWK ist Weltmeister in der sogenannten Standard Platform League. Die Roboter der hier gegeneinander antretenden Teams unterscheiden sich nur in der Programmierung, von außen sehen sie alle gleich aus. „Nach neun Jahren WM-Teilnahme sind wir natürlich extrem glücklich, auf dem obersten Treppchen zu stehen. Das Finale war sehr spannend und es war interessant, die zwei komplett verschiedenen Taktiken zu sehen: Unser Team dribbelt den Ball, B-Human hingegen ist für seine langen, präzisen Schüsse bekannt“, erklärt Teamchef Rico Tilgner. Das Nao-Team HTWK besteht – neben den Robotern – aus 16 Studierenden und Alumni, die von Klaus Bastian, Professor für Systemprogrammie- rung, betreut werden. Der Weltmeistertitel ist die Krönung jahrelanger Erfolge, wie zuletzt dem deutschen Meistertitel im April 2018. Team- mitglied Daniel Weiß hat das Spiel gefilmt. „Zum Glück mit Stativ“, sagt er, „denn ich habe regelrecht gezittert! Schließlich ist unser Geg- ner B-Human so etwas wie Bayern München.“ Er macht schon Pläne für die Titelverteidigung 2019 in Sydney. Die RoboCup-Veranstalter denken noch weiter: 2050 sollen Fußballroboter den menschlichen Weltmeister besiegen. (pr) www.htwk-robots.de Glückliche Sieger beim RoboCup in Montréal K W T H m a e T - o a N : o t o F Internationaler Mathematik-Preis für Schüler und Professor Besondere Auszeichnung für eine besondere Zusammenarbeit: Ein Fachartikel zu angewandter Mathematik von Jochen Merker, Profes- sor für Analysis und Optimierung an der HTWK Leipzig, und Timo Hofmann, Elftklässler des Wilhelm-Ostwald-Gymnasiums, wurde im April 2018 mit einer „Honorable Mention“ durch die Jury des Ian Snook Prize gewürdigt. Der Artikel erschien in der Fachzeitschrift „Computational Methods in Science and Technology“. Darin untersu- chen Merker und Hofmann chaotische mechanische Systeme mithilfe von Methoden der angewandten Mathematik. Chaos tritt häufig auf – bei der Wettervorhersage oder beim Stop-and-Go im Feierabendver- kehr. Merker erläutert: „Bei diesen Systemen verhalten sich beliebig nah beieinander liegende Zustände im Lauf der Zeit völlig unterschied- lich. Um das chaotische Verhalten eines Systems zu erfassen, nutzen wir sogenannte Lyapunov-Exponenten. Sie geben an, wie stark zwei Zustände einander abstoßen oder anziehen. Daraus können wir unter anderem die benötigte Anzahl von Parametern zur Systemstabilisie- rung berechnen.“ In ihrem Artikel diskutieren Merker und Hofmann, wie man nur aufgrund lokaler Informationen Lyapunov-Exponenten berechnen kann. Sie weisen für mechanische Systeme nach, dass mit einer Abstoßung von Zuständen auch immer eine Anziehung gleicher Stärke in einer anderen Richtung einhergeht. Der Fachartikel war aus einer „Besonderen Lernleistung“ (BeLL) von Hofmann entstanden. Seit Sommer 2017 kam der 17-jährige Schüler dafür zweimal im Mo- nat an die Hochschule. „Ich freue mich sehr, dass ich meine BeLL an der HTWK Leipzig schreiben und dabei Einblicke in das wissenschaft- liche Arbeiten erhalten durfte – und natürlich darüber, direkt mit meiner ersten Forschungsarbeit international erfolgreich zu sein“, so Hofmann. (www.dx.doi.org/10.12921/cmst.2017.0000053) (fp) Prof. Jochen Merker (links) und Timo Hofmann Kontakt: Prof. Dr. rer. nat. Jochen Merker, jochen.merker@htwk-leipzig.de 59 d l o h n i e W t r e b o R : o t o F

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Informationen erschließen – Medien & Information. Eigene Verlage für die Hochschulen Öffentliche Fördermittelgeber fordern immer häufiger von Wissenschaftlern, dass diese ihre Forschungsergebnisse „Open Access“ veröffentlichen sollen, also kostenfrei und zur weiteren Nutzung zugänglich für alle in- teressierten Leser. Doch im Verlag fallen für die Aufbereitung der Texte trotzdem Kosten an, die nun auf die Autoren umgelegt werden. Für ein Buch können das schnell Gebühren im vier- bis fünfstelligen Bereich sein. In Hochschulen in Deutschland ist dafür der- zeit kein Geld vorgesehen. Entsprechend nahe liegt der Gedanke, die Angelegenheit selbst in die Hand zu nehmen: Über Hochschulverlage könnten die Ergebnisse öffentlich geförder- ter Forschung für jeden zugänglich gemacht werden, ohne dass dafür große Summen an- fallen. Aber kann eine Hochschule das wirk- lich leisten? Das untersucht HTWK-Professor Alexander Grossmann in dem vom Bundes- forschungsministerium geförderten Projekt „Open Access Hochschulverlag“. Genauer ge- sagt analysieren Grossmann und Mitarbeite- rin Antonia Schrader, wie ein solcher Verlag gestaltet werden kann, damit ein Großteil des Publikationsprozesses automatisch und somit weitestgehend kostenneutral abläuft. „Heutzutage ist es problemlos möglich, mit nur wenigen Klicks aus einem medienneutra- len Datensatz ein PDF, ein E-Book oder ein gedrucktes Buch zu erzeugen, das über den Buchhandel erhältlich ist. Aber dazu braucht es klar definierte Abläufe und passende Schnittstellen“, so Grossmann. Beispielhaft entsteht deshalb an der HTWK Leipzig ein Hochschulverlag, der die Abläufe anhand von fünf Büchern verschiedener Fachdisziplinen erprobt. Daraus soll ein Publikationsworkflow für Bücher entstehen, der sich ohne größeren Aufwand auf andere Hochschulen übertragen lässt. Kontakt: Prof. Dr. rer. nat. Alexander Grossmann, alexander.grossmann@htwk-leipzig.de r e g t t ö B e i n a l e M : o t o F Für den neuen Open-Access-Hochschulverlag soll ein Workflow entstehen, mit dem aus einem Datensatz ein beliebiges Ausgabeformat erstellt werden kann. Qualitätsoffensive für die Medien ARD / ZDF-Medientechnikpreis für HTWK-Absolventin Unter dem Namen „Media Quality Watch“ haben die HTWK Leipzig und das Europäische Institut für Qualitätsjournalismus in Leipzig gemeinsam ein interaktives Online-Por- tal zur Qualitätssicherung in der digitalen Medienwelt entwickelt. Neben einem Archiv zu Forschungsergebnissen sammelt die Web- site unter anderem Best- und Worst-Practices von Qualitätsjournalismus. Außerdem wer- den Workshops für Medienmacher und den journalistischen angeboten. „Mit dem Portal möchten wir den Austausch zwischen Medienmachern, Rezipienten und Wissenschaftlern voranbringen“, so Gabriele Hooffacker, Journalistik-Professorin an der HTWK Leipzig und eine der Initiatorinnen des Projekts. Das Vorhaben wurde von der Friede Springer Stiftung gefördert. Nachwuchs Kontakt: Prof. Dr. phil. Gabriele Hooffacker, gabriele.hooffacker@htwk-leipzig.de, www.mediaqualitywatch.de Die HTWK-Absolventin Aruscha Kramm er- hielt bei der Internationalen Funkausstel- lung in Berlin den mit 5.000 Euro dotierten ARD/ZDF-Förderpreis „Frauen + Medientech- nologie“ 2018. In ihrer Bachelorarbeit entwi- ckelte die Medieninformatikerin eine Sprach- steuerung für Mediatheken-Apps. „Mit der Entwicklung einer Sprachsteuerung war es Ziel der Arbeit, für die Apps des MDR eine Bedienhilfe zu schaffen, die blinden Nutze- rinnen und Nutzern das Navigieren erleichtern soll. Die zeitaufwendige Bedienung mittels Screenreader kann damit vermieden wer- den“, so Aruscha Kramm zur Intention ihrer Arbeit. „Ein wichtiger Punkt war, dass das entwickelte Produkt nicht nur für eine App funktioniert, sondern unter geringem Ände- rungsaufwand in viele Apps integriert werden kann.“ Aruscha Kramm arbeitet mittlerweile als Entwicklerin für Smartphone-Anwendun- gen im Team „Digitale Produkte“ des MDR. Bereits 2017 errungen mit Carolin Schramm und Kristina Mohr zwei Absolventinnen der HTWK Leipzig die ersten beiden Plätze des ARD/ZDF-Förderpreises. (fp) Aruscha Kramm s i e r p r e d r ö F - F D Z / D R A : o t o F 61

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Verantwortung übernehmen – Ingenieur & Wirtschaft. Tagebau Profen, südlich von Leipzig: Mit ei- nem konstanten Surren tragen vier Schaufel- radbagger tief in der Erde Tonne um Tonne Braunkohle ab. Mit rund 80 Metern Länge und 30 Metern Höhe zählen sie zu den größten Maschinen, die weltweit im Einsatz sind. Pro Stunde können sie bis zu 3.500 Kubikmeter an Kohle abtragen. Die enorme Antriebsleis- tung der Giganten wird über ein fünfstufiges Getriebe übertragen, in etwa so groß wie ein Mittelklassewagen. In seinem Inneren ähnelt so ein Getriebe einem Planetensystem, bei dem sich vier Zahnräder um eine Achse wie Planeten um die Sonne drehen. Daher auch der Name: Planetengetriebe. Fällt dieses aus, entstehen enorme Kosten: Für den Stillstand im Tagebau und für die Reparatur. „Wir über- prüfen die Getriebe alle vier Wochen mithilfe von äußerlich angebrachten Schwingungssen- soren. So ist es auch in der entsprechenden DIN-Norm vorgeschrieben“, erläutert Carsten Bagehorn, zuständiger Bereichsingenieur Maschinentechnik bei der Mitteldeutschen Braunkohlegesellschaft (MIBRAG), und führt weiter aus: „Allerdings sind Planetengetriebe dieser Größe so komplex, dass man von außen schlichtweg nicht jeden Verschleißvorgang erkennen kann. Und so kann es eben pas- sieren, dass die Prüfung erst ein paar Tagen her ist und trotzdem eine Störung auftritt. Das Problem ist so alt wie die Tagebaubag- ger selbst – also schon seit 30, 40 Jahren bekannt.“ Doch Bagehorn und die MIBRAG haben beschlossen, sich der Herausforderung anzunehmen – und die Forschungsgruppe um den Elektrotechnik-Professor Faouzi Derbel von der HTWK Leipzig beauftragt. Die Auf- gabe: ein Sensorsystem zu entwickeln, das im Inneren des Getriebes eingebaut ist und dort den Verschleißzustand regelmäßig misst. Die Herausforderung: Zuverlässige Sensoren in extremer Umgebung Derbel ist auf die zustandsabhängige Diag- nose von Anlagen spezialisiert. Gemeinsam mit seinem Team entwickelt er Sensoren, die eigenständig Messdaten erheben und draht- los an einen Empfänger senden, aber nur so groß sind wie ein 5-Cent-Stück und jahrelang ohne Batteriewechsel ihren Dienst verrich- ten. Die Aufgabenstellung der MIBRAG stellt die Wissenschaftler allerdings vor eine ganz besondere Herausforderung: Im Inneren der Getriebe – dort, wo die Sensoren zum Einsatz kommen sollen – herrschen extreme Bedin- gungen. Zur Kühlung ist der untere Teil des Getriebes mit einem Öl gefüllt, das sich auf bis zu 95 Grad Celsius aufheizen kann. Die einzelnen Zahnräder tauchen rotierend in dieses Ölbad ein und wieder aus. Die zu ent- wickelnden Sensoren müssen also sowohl im heißen Öl als auch in der Luft zuverlässig funktionieren. Diese wiederum kann im Win- ter durchaus Minusgrade haben – eine ex- treme Temperaturspanne, die Sensor und Bat- terie aushalten müssen. Als einzig passende Stelle, an der die Sensoren geschützt platziert werden können, identifizieren die Wissen- schaftler die Zentrierbohrungen, mit denen die Zahnräder bei Wartungsarbeiten ausge- richtet werden. Damit sind die Abmessungen begrenzt auf die Größe einer Zentrierschraube. Im Anbetracht der Dimensionen eines Schau- felradbaggers ein wirklich winziges Loch, in welches gerade so eine AA-Batterie und ein Mini-Sensor mit Mini-Antenne passen. Derbel fasst die umfangreiche Liste an He- rausforderungen so zusammen: „Das ist ein klassisches Optimierungsproblem, wie es für die Ingenieurwissenschaften typisch ist: Wir Oben: 24 verschiedene Antennendesigns wurden getestet, um die bestmögliche Funkleistung durch Öl, Luft und Metall hindurch zu erzielen. Unten: Der Funksensor passt genau in die Zentrierbohrung der Zahnräder im Planetengetriebe. 65

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Verantwortung übernehmen – Ingenieur & Wirtschaft. Automatisch gut vernetzt für die Industrie 4.0 Ob in Fabriken, Flughäfen oder U-Bahn-Netzen – in vielen Bereichen unseres Lebens hat die Automatisierung Einzug gehalten. Anteil daran hat auch AS-Interface, ein internationaler Standard zur industriellen Daten- kommunikation, der seit den 1990er Jahren von Wissenschaftlern der HTWK Leipzig mitentwickelt wird. Passend zu den Anforderungen von „Industrie 4.0“ kommt nun die nächste Generation von AS-Interface auf den Markt. Text: Rebecca Schweier, Fotos: AS-International (S. 67), Robert Weinhold (S. 68), Stephan Thomas (S. 69 oben). Flughafen Peking, Terminal 3. In der dra- chenförmigen Eingangshalle des zweitgröß- ten Flughafens der Welt warten tausende Menschen darauf, ihr Gepäck aufzugeben. Zwei, drei Stunden später werden sie von hier aus rund um die Erde fliegen. Pro Tag macht das mehr als 100.000 Passagiere an über 300 Check-In-Schaltern. Und entspre- chend viel Gepäck. Beklebt mit einem Bar- code, verschwinden die Koffer und Taschen in einem Teil des Flughafens, in dem alles automatisch funktioniert. 68 Kilometer Beför- derungsbänder transportieren das Gepäck mit einer Geschwindigkeit von zehn Metern pro Sekunde zielgerichtet in Richtung Rollfeld. Lichtschranken, Gewichtssensoren, Kameras und Barcode-Scanner erkennen in Sekunden- schnelle das Ziel jedes einzelnen Gepäck- stücks und sorgen dafür, dass davon stündlich 20.000 über automatische Klappen und Rut- schen wie von allein zum richtigen Flieger fin- den. Daran, dass dieses unsichtbare Uhrwerk in Chinas Hauptstadtflughafen so reibungslos funktioniert, haben Automatisierungsforscher der HTWK Leipzig einen entscheidenden An- teil. 67

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Verantwortung übernehmen – Ingenieur & Wirtschaft. Master wieder entschlüsselt wird. Dadurch können viel mehr Daten in der gleichen Zeit über dasselbe Kabel laufen. Die er- zielten Forschungsergebnisse überzeugten auch AS-International und seine Mitglieds- unternehmen: Seit Anfang der 2010er Jahre steht der Kurs auf der nächsten Generation von AS-Interface. Fast acht Jahre lang arbeiteten die Wissen- schaftler seitdem im engen Austausch mit der Industrie an der Weiterentwicklung des Kommunikationsstandards. „Die Kunst be- steht darin, die Daten so zu modulieren, dass alle Informationen eindeutig ausgelesen und Störungen klar identifiziert werden können“, sagt Telschow. Denn Störungen, vor allem durch die Elektronik und Funkkommunikation anderer Geräte und Maschinen, lauern im in- dustriellen Umfeld überall. Trotzdem muss ein System, das wie AS-Interface häufig in sicher- heitsrelevanten Bereichen eingesetzt wird, absolut fehlerfrei laufen. Also optimierten die Wissenschaftler die Filter und Algorith- men zur Datenkommunikation immer weiter und testeten sie auf alle Eventualitäten. Als diese Herausforderungen gemeistert waren, machten sie sich an die nächste Aufgabe: Die gesamte Technologie auf einen Chip zu brin- gen, der nicht einmal die Abmessungen eines Fingernagels hat – und der störungsfrei mit dem aktuell am Markt befindlichen ASi-Ver- fahren auf dem gleichen Kabel betrieben wer- den kann. „Für die Kunden ist der Umstieg genauso einfach wie damals, als Sie Ihr altes Modem durch einen modernen Router ge- tauscht haben“, sagt Telschow. Einfacher Anschluss: Die Kabel für AS-Interface werden per Hand zusammengeklickt. für brauchte, war ein neuer Router. Und heute schauen wir ganze Filme in bester Auflösung über das Internet. Also überlegte ich so um 2009 herum, ob man in ähnlicher Weise nicht auch das Datenübertragungsverfahren bei AS-Interface verändern und das System so leistungsfähiger machen könnte.“ AS-Interface ist unschlag- bar robust und preiswert – das gilt auch für die 2018 neu vorgestellte Generation des Automati- sierungsstandards Forschung für die nächste Generation In dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt „Interdisziplinäre Sys- tem-Infrastrukturen für die Gerätetechnik“ loteten Telschow, Rudloff und Heimbold gemeinsam mit Industriepartnern und Wis- senschaftlern aus Stuttgart und Rostock die Möglichkeiten einer nächsten ASi-Generation aus. Ihr Ansatz: Die simplen 1/0-Werte der einzelnen Geräte werden zur Übertragung in ein Rauschen umgewandelt, welches im Die Forschungsarbeiten fanden weitestgehend im Verborgenen statt – Konkurrenten in den USA und China sollten von der Entwicklung einer nächsten ASi-Generation schließlich nicht früher als nötig erfahren. „Es ist schon ein Spagat, als Wissenschaftler so viele Jahre lang an einer vielversprechenden Technologie zu arbeiten, aber aus Geheimhaltungsgrün- den das Ziel der Forschung beispielsweise auf Konferenzen nie explizit benennen oder in ei- ner Doktorarbeit veröffentlichen zu können“, so Heimbold. Trotzdem gelang es dem For- scherteam, mit einem Fachartikel beim Welt- kongress für Ingenieur- und Computerwis- senschaften im Herbst 2016 in San Francisco einen „Best Paper Award“ zu erzielen – frei- lich ohne den Begriff „AS-Interface“ zu nen- nen. Doch im November 2018 ist es endlich so weit: Die nächste ASi-Generation wird auf der Automatisierungsmesse SPS IPC Drives in Nürnberg dem Fachpublikum vorgestellt. Neben den Wissenschaftlern haben auch die Unternehmen des AS-International-Verbands lange auf diesen Termin hingearbeitet. Sie stellen auf der Messe neue Produkte auf Basis der nächsten ASi-Generation vor. Getes- tet wurde alles vorab im Leipziger Prüflabor. Voraussichtlich im Laufe des Jahres 2019 wer- den die Systeme der nächsten Generation in Fabriken, Parkhäusern und natürlich auch in Flughäfen in aller Welt zum Einsatz kommen – und dazu beitragen, dass „Industrie 4.0“ Wirklichkeit wird. Prof. Dr.-Ing. Tilo Heimbold Studium der Automatisierungstechnik und Promotion 1992 an der Technischen Hochschule Leipzig. Anschließend wissen- schaftlicher Mitarbeiter an der TH, HTWK und ab 1998 am FTZ Leipzig. 2001–2004 FTZ-Projektkoordinator. 2004 Berufung auf die Professur für Prozessleittechnik an die HTWK Leipzig. Passend zu seinem Fachgebiet pflegt Tilo Heimbold ein entsprechendes Hobby: Auf seinem Grundstück fährt eine elektrische und volldigitalisierte Garten- eisenbahn im Maßstab 1:22,5. tilo.heimbold@htwk-leipzig.de 69

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Verantwortung übernehmen – Ingenieur & Wirtschaft. Wie ein Schokohäschen Per Rotationsguss können komplexe Formen aus verschiedensten Materialien hergestellt werden. Dabei wird der Gusswerkstoff in einer sich drehenden Form erwärmt und wieder abgekühlt. Gemeinsam mit einem Hersteller von Designerlampen haben Wissenschaftler der HTWK Leipzig das Verfahren optimiert. Text: Rebecca Schweier, Fotos: Marco Dirr (S. 70, 72), Next Home Collection (S. 71 rechts). Wenn man der Statistik glaubt, isst jeder Deutsche mindestens ein Schokohäschen im Jahr. Wie diese hergestellt werden? Heiße Schokolade wird in eine Häschen-Form ein- gegossen, anschließend wird die Form rotiert und währenddessen abgekühlt. Durch die Be- wegung verteilt sich die Schokolade an der Prof. Dr.-Ing. Fritz Peter Schulze Studium „Grundlagen des Maschinenwesens“, anschließend tätig bei der Firma Werkstoff- prüfmaschinen Leipzig. Promotion in Koope- ration mit dem Planeta-Druckmaschinen- Werk an der TH Leipzig. Seit 1994 Professor für Werkzeugmaschinen und Fertigung an der HTWK Leipzig. Von 2000 bis 2003 Dekan der Fakultät Maschinenbau und Energie- technik. Seit 2003 Leiter des Forscherteams Generative Fertigungstechnik. Apropos Schokolade: Für eine Schokoversion des Leipziger Völkerschlachtdenkmals erstellte Schulze gemeinsam mit Studenten die nötigen Werkzeuge mithilfe von 3D-Scan-Verfahren. peter.schulze@htwk-leipzig.de Außenwand der Form und erhärtet hier. Für die Süßwarenindustrie ist dieses Rotations- gussverfahren eigentlich nur zu Ostern und Weihnachten relevant. Und ob die Schoko- ladenschicht an den Ohren der Osterhasen dicker ist als am Rücken, entscheidet we- der über Geschmack noch über Qualität. In anderen Industriezweigen sieht es da ganz anders aus: Per Rotationsguss werden Kunst- stoff-Hohlkörper für verschiedenste Anwen- dungszwecke gefertigt. Anders als Schokolade wird der Kunststoff als Granulat erst in der Form geschmolzen, ansonsten ist das Vorge- hen ähnlich. Die Anwendungspalette reicht von Kinderspielzeug über Wassertanks, Gar- tenmöbel und Lampenschirme. Besonders allerdings bei Lampenschirmen: Kleinste Ver- unreinigungen oder Unregelmäßigkeiten im Material werden sofort im Licht sichtbar. Anspruchsvolle Designerleuchten Thomas Schulte kann davon ein Lied sin- gen. Der Unternehmer vertreibt unter dem Label „Next Home Collection“ preisgekrönte Designerleuchten. „Bislang lassen wir unsere Lampenschirme von Firmen produzieren, die per Rotationsguss auch andere Teile für die Industrie herstellen. Dabei kommt es immer wieder zu Verfärbungen oder Verunreinigun- gen der mattweißen Lampenschirme. Eine enorme Materialverschwendung! Aber als kleines Unternehmen mit niedrigen Stück- zahlen sind wir in einer ungünstigen Verhand- lungsposition, um unsere Qualitätsansprüche durchzusetzen“, so Schulte. Also doch selbst produzieren? Über das Forschungsnetzwerk Formplus kommt Thomas Schulte 2014 mit der HTWK Leipzig in Kontakt. An der Leipziger Hochschule beschäftigen sich gleich mehrere Wissenschaftler mit passenden Themenbe- reichen: Prof. Fritz Peter Schulze und seine Mitarbeiter forschen zu generativen Ferti- gungstechniken, also zu 3D-Druck und art- Empfindlich in der Fertigung: Verfärbungen des Kunst- stofflampenschirms sieht man bei diesen Designerleuch- ten sofort. 71

EINBLICKE. Forschungsmagazin 2018 Verantwortung übernehmen – Ingenieur & Wirtschaft. Das gesammelte Wissen einer Fabrik auf einen Klick Seit bald 30 Jahren produziert Siemens im Leipziger Nordwesten Niederspannungs-Schaltanlagen. Diese sorgen in Fabriken und Kraft- werken dafür, dass Maschinen und Anlagen sicher und effizient mit Energie versorgt werden. Jede Schaltanlage wird individuell für den Kunden angefertigt und besteht aus mehreren hundert Baugruppen mit wiederum mehreren hundert Einzelteilen. Allein die Erstellung eines Angebots kostet einen Planer mehrere Tage – doch natürlich führt nicht jedes Angebot zum Auftrag. Um diesen zeit- und damit kostenaufwendigen Prozess zu optimieren, arbeitet Siemens mit Wis- senschaftlern der HTWK Leipzig zusammen. „In einer Fabrik, die seit vielen Jahren erfolgreich produziert, steckt unglaublich viel Wissen darüber, welche Konfigurationen von Bautei- len zu welchen Kosten und zu welchen Liefer- und Produktionszeiten führen. Doch bei hunderten verschiedenen Bauteilen kann ein einzel- ner Ingenieur dieses Wissen unmöglich komplett parat haben. Manche Schritte werden somit immer wieder von verschiedenen Planern neu durchdacht“, erklärt BWL-Professor Holger Müller. Gemeinsam mit sei- nem Mitarbeiter Thomas Bauer untersucht er, wie sich mithilfe von „Big Data“-Analysen das gesammelte Wissen der Fabrik nutzbar ma- chen lässt. „Im ersten Schritt strukturieren wir die Daten, die bei der Anlagenplanung und Bestellabwicklung entstehen, sodass wir sie automatisiert analysieren können. Im nächsten Schritt suchen wir mit Algorithmen nach Mustern – beispielsweise nach Komponenten, die oft miteinander kombiniert werden“, erklärt Bauer. Mit dem Wissen um diese Muster könnte die Angebotserstellung – trotz ihrer enormen Komplexität – durch automatische Prozesse unterstützt und gleichzei- tig kostenoptimiert werden. Prof. Dr. rer. pol. Holger Müller, holger.mueller.scm@htwk-leipzig.de r e i e w h c S a c c e b e R : o t o F V. l. n. r.: Ulf Beckendorf und Constantin Walter von Siemens sowie Thomas Bauer und Prof. Holger Müller von der HTWK Leipzig an einer Schaltanlage im Leipziger Siemenswerk Handlungsempfehlungen für die Diesel-Debatte Sind Fahrverbote für Diesel ein probates Mittel, um die Luftqualität in den Städten zu verbessern? Über diese Frage wurde in den letz- ten Jahren teils erbittert gestritten. Die Ökonomen Prof. Bodo Sturm von der HTWK Leipzig, Dr. Martin Kesternich vom Zentrum für Europä- y a b a x i p : o t o F ische Wirtschaftsforschung (ZEW) und Dr. Martin Achtnicht vom Leib- niz-Institut für ökologische Raumentwicklung argumentieren in einem gemeinsamen Policy-Brief zur Diesel-Debatte: Statt Fahrverbote zu verhängen, sollte Luftverschmutzung besser mit einem Preis versehen werden. Ihr Vorschlag: eine City-Maut abhängig von lokaler Luftver- schmutzung und Verkehrsaufkommen. „Wer viel fährt, zahlt viel, wer nur selten mit dem Auto in die Stadt fährt, wird seltener zur Kasse gebeten“, so die zentrale Botschaft des Dossiers. Um zusätzliche ökonomische Anreize für den Klimaschutz zu setzen, argumentieren die Wissenschaftler, müssten CO2-Emissionen insge- samt teurer werden. Dabei seien Pkw-Kraftstoffe bereits relativ hoch besteuert, die CO2-Zertifikate im EU-Emissionshandel hingegen eher billig. Ein sinnvoller Schritt in Richtung mehr Klimaschutz sei deshalb, die Anzahl der CO2-Zertifikate weiter zu reduzieren und damit den Preis pro Tonne CO2 zu erhöhen. „Das Thema wird uns in Zukunft noch lange begleiten“, betont Sturm. Der Policy Brief ist auf der Website des ZEW kostenlos verfügbar. Im August 2018 erschien er leicht verändert in der Zeitschrift Wirtschaftsdienst. (www.dx.doi.org/10.1007/s10273- 018-2333-4) Kontakt: Prof. Dr. rer. pol. Bodo Sturm, bodo.sturm@htwk-leipzig.de 73