Kategorie: Genius für Schülerinnen und Schüler

Von der Natur zur Technik

Der Begriff „Bionik“ setzt sich aus den zwei Wörtern „Biologie“ und „Technik“ zusammen und ist eine Forschungsrichtung, die sich damit beschäftigt, Naturphänomene auf technische Produkte zu übertragen. Denn Tiere, Pflanzen oder Bäumen leben auf der Erde schon seit vielen Milliarden Jahren und haben in dieser langen Zeit viele positive Eigenschaften entwickelt. Diese sind auch für die modernste Technik durchaus hilfreich, und bieten Bionikern viele Anreize neue Innovationen zu erfinden.

Abgeguckt wird schon ziemlich lange

Als einer der ersten Vordenker der Bionik gilt der italienische Erfinder Leonardo da Vinci, der bereits vor vielen hundert Jahren den Vogelflug analysierte und versuchte, seine Erkenntnisse über die biologischen Eigenschaften der Tiere sowie ihre angewendete Technik auf Flugmaschinen zu übertragen. Der bereits erwähnte Klettverschluss wurde 1948 bei einem Hundespaziergang erfunden: Ein Schweizer Ingenieur stellte fest, dass Klettfrüchte mit ihren kleinen Häkchen am Fell seines Hundes festklebten und durch ihre Elastizität auch beim Abziehen nicht kaputt gingen. Der flauschige Teil deines Klettverschlusses beruht also auf dem Vorbild eines Hundefells – der borstige Gegenpart auf der Klettfrucht.

 

Bionik 3
©Olga Maslov/shutterstock.com

 

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Bionik im Alltag

Aber nicht nur Flugzeuge und Schuhverschlüsse haben ihren Ursprung in der Natur – Forscherinnen und Forscher haben bei ganz vielen Produkten, die du aus deinem Alltag kennst, von Pflanzen und Tieren abgekupfert: Baggerschaufeln funktionieren ähnlich wie die Hände eines Maulwurfs, Regentropfen waren Vorbild für die Lupe und Saugnäpfe aus Gummi, die wir zum Aufhängen von allen möglichen Gegenständen benutzen. Sie kommen auch bei Kraken oder Käfern vor. Aber auch bei der Entwicklung von weitaus komplizierteren technischen Objekten setzen Ingenieur/innen sowie Physiker/innen auf die Zusammenarbeit mit Biolog/innen.

Aus Fisch wird Auto

Auch Mercedes-Benz hat sich die Natur zum Vorbild genommen und ein komplettes Konzeptfahrzeug hervorgebracht, welches auf bionischen Erkenntnissen aufbaut: Der Mercedes-Benz bionic car. Die Ingenieurinnen und Ingenieure suchten bei der Entwicklung des Autos gezielt in der Natur, um neue Maßstäbe bei der Aerodynamik zu setzen. Fündig wurden sie bei den Eigenschaften des Kofferfisches. Dieser ist in tropischen Gewässern zu Hause und weist trotz seiner würfelähnlichen Form hervorragende Strömungseigenschaften auf. Beim Fahrzeugbau orientierten sich die Designerinnen und Designer an der Form des Fisches und konzipierten einen Kompaktwagen, der extrem wenig Luftwiderstand aufbietet. Somit kann ein Kraftstoffersparnis von 20 Prozent erzielt werden, was wiederum sehr gut für unsere Natur ist. Sie sollte nämlich besonders geschont werden, damit wir uns auch in der Zukunft noch viele tolle Eigenschaften von ihr abschauen können.

Bionik 1

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: August 2015

Gehirn auf Trab bringen

Wie war das englische Wort für „Gehirn“ oder das Geburtsdatum von Napoleon nochmal? Wahrscheinlich sitzt du auch oft im Unterricht und versuchst dich an Gelerntes zu erinnern. Du suchst im Kopf überall nach der Antwort, aber sie fällt dir einfach nicht mehr ein! Was kannst du tun, um dir Formeln oder Geschichtsdaten besser zu merken? Die Lösung: Gedächtnistraining. Gedächtnistraining ist nicht nur etwas für alte Menschen, es ist eine gute Möglichkeit dein Gehirn mal so richtig auf Trab zu bringen, dir Eselsbrücken zu bauen und außerdem kann es dir auch in der Schule weiterhelfen.

Wie dein Gehirn arbeitet

Unser Gehirn ist wie eine große Steuerzentrale für unseren Körper. Alles was wir machen wird von unserem Gehirn koordiniert. Auch für das Gedächtnis ist das Gehirn zuständig, also dafür Informationen abzuspeichern. Wie das funktioniert, kann man sich in etwa so vorstellen: Das Gehirn ist in verschiedene Bereiche unterteilt. Ein Areal ist beispielsweise für Zahlen zuständig, ein anderes dafür, dass du dir Bilder vorstellen kannst. Um sich etwas merken zu können, werden die unterschiedlichen Bereiche im Gehirn vernetzt. Wäre das Gehirn ein großer Haufen mit Wollfäden, würden immer ein paar Fäden aus den verschiedenen Bereichen verknoten, wenn wir uns etwas merken. Das sind dann die sogenannten Synapsen-Verbindungen. Eine Regel gibt es, die für jeden Menschen gilt: Bilder und Emotionen kann sich unser Gehirn immer am besten einprägen. Und hier kommt das Gedächtnistraining ins Spiel.

Gedächtnistraining 2
©Lisa Alisa/shutterstock.com

Gedächtnistraining ist keine neue Erfindung

Schon in der Antike haben die Menschen überlegt, wie sie sich Dinge besser merken können. Deshalb ist das Gedächtnistraining, die sogenannte „Mnemomik“, auch schon 2000 Jahre alt. Der Name Mnemomik stammt von der griechischen Göttin des Gedächtnisses „Mnemosyne“. Heute werden diese Techniken immer noch angewandt. Doch wie funktioniert das?

Die Mnemotechnik hilft dir, Dinge durch Bilder oder Emotionen besser zu merken. Dabei wird der Gehirnbereich, der zum Beispiel für die Zahlen zuständig ist, mit dem Gehirnbereich vernetzt, in dem Bilder entstehen. Durch diese Verknüpfung bringt dein Gehirn dann das Bild mit der Zahl in Verbindung  – deinem Gehirn fällt es leicht die Zahl abzurufen. Ähnlich wie ein Sportler, der seine Muskeln trainiert, können wir so auch unser Gedächtnis trainieren. Wir stellen dir hier zwei Techniken vor.  Probier sie doch einfach einmal aus!

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Zahlen in Bildern merken

Ob  Jahreszahlen oder Ziffernreihen – in der Schule muss du dir sicher unglaublich viele Dinge merken. Die „Zahlen-Symbol-Technik“ kann dir helfen, Zahlen problemlos im Kopf zu behalten. Ist dir auch schon aufgefallen, dass die 0 aussieht wie ein Ei oder die 1 wie der Stamm eines Baumes? So kann man jeder Zahl ein Bild zuordnen, hier ein paar Beispiele:

0 – Ei

1 – Baum

2 – Schwan

3 – Hocker (3 Beine)

4 – Segelboot

5 – Hand (5 Finger)

6 – Kirsche

7 – Fahne

8 –  Sanduhr

9 – Golfschläger

Willst du dir einprägen, dass Christoph Kolumbus Amerika im Jahr 1492 entdeckte, ist es hilfreich, wenn du dir mit den Bildern eine kleine Geschichte ausdenkst. Zum Beispiel: Christoph Kolumbus hat einen schönen Apfelbaum, weil der Baum für die Zahl 1 steht, mit auf sein Segelboot (Zahl  4) genommen und mit einem Golfschläger (Zahl 9) einen Schwan (Zahl 2) geangelt, bevor er in Amerika angekommen ist. Die Zahl 1492 ist nicht so leicht zu merken, aber die Geschichte von Kolumbus, dem Baum und dem Schwan lässt sich viel leichter einprägen. Dabei gilt: Je kurioser die Geschichte, desto einfach kann sich dein Gehirn daran erinnern.

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Vokabeln ganz einfach merken

Vokabeln kann man sich besonders gut mit der „Ersatzworttechnik“ merken. Dabei werden neue Wörter, die man lernen will mit Begriffen verknüpft, die man bereits kennt. Das englische Wort für „Mäuse“ ist „Mice“. Wenn du den Begriff aussprichst, wirst du merken, dass sich das fast so anhört wie „Mais“. Jetzt ist es deine Aufgabe, dir ein lustiges Bild mit Mäusen und einem Maiskolben auszudenken. Zum Beispiel kannst du dir vorstellen, wie eine Maus an einem riesigen Maiskolben knabbert. Wenn du das nächste Mal nach der Übersetzung gefragt wirst, wird dir das Bild mit der Maus und dem großen Maiskolben einfallen und damit auch die englische Übersetzung „Mice“.

Und hat es funktioniert? Natürlich gibt es noch viele weitere Merktechniken. Im Video kannst du noch mehr über die Mnemotechniken erfahren. Klicke hierzu auf den Button Video auf der rechten Seite.

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: August 2015

Kennst du das auch? Du schaust deinen besten Freund oder deine beste Freundin an. Und dann wisst ihr beide genau, was ihr gerade denkt? Ihr versteht euch ohne viele Worte, weil ihr euch so gut kennt. Manchmal ist „sich verstehen“ aber auch ganz schön kompliziert. Trifft man einen Menschen zum ersten Mal, muss man ab und zu überlegen, was er meint. Teilweise versteht man ihn dann auch falsch. Schwer ist es auch, wenn es zu laut ist, um den anderen zu hören. Oder man spricht unterschiedliche Sprachen. Manchmal nuscheln Leute oder sprechen einen Dialekt. Vielleicht hast du schon mal Bayerisch oder Schwäbisch gehört? Dann weißt du, dass Leute in Deutschland nicht alle das gleiche Deutsch sprechen. Brötchen heißen zum Beispiel in Berlin „Schrippen“ und in München „Semmeln“. Sich verstehen ist also nicht selbstverständlich – aber sehr wichtig. Nur, wenn du verstehst, was gemeint ist, kannst du darauf richtig reagieren und umgekehrt. Nur, wenn andere wissen, was du meinst, verstehen sie dich auch und wissen, wie sie sich verhalten sollen.

Autos sollen Worte und Sätze verstehen

Genau so ist das auch bei Autos. Moderne Autos sollen lernen, Worte und Sätze zu verstehen. Sie sollen auf gesprochene Befehle reagieren können. Wenn ein Fahrer dem Navigationsgerät zum Beispiel sagt „Turmstraße 5“, dann soll das Navi automatisch den Weg finden. Das funktioniert auch schon ganz gut. Ein Computerprogramm sorgt dafür, dass das Auto Wörter als Befehle versteht und sie ausführt. Aber die gesprochenen Befehle müssen ziemlich kurz sein, damit das klappt. Außerdem muss man sehr deutlich sprechen, damit die Worte richtig verstanden werden. Wenn der Fahrer einen Dialekt spricht oder nuschelt, kann das schief gehen. Dann sucht das Navigationsgerät vielleicht eine falsche Route heraus. Statt in der „Turmstraße 5“ landet man dann womöglich in der „Wurmstraße 5“. Das wäre doch blöd, oder?

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Die Hände sollen beim Autofahren am Lenkrad bleiben

Warum sollen Autos überhaupt sprechen lernen? Damit man ein Auto sicher steuert, ist es wichtig, dass die Hände am Lenkrad bleiben. So kann man leichter um ein Hindernis auf der Fahrbahn herumfahren. Für sicheres Autofahren ist es außerdem wichtig, dass der Fahrer immer auf die Straße schaut. So kann man sehen, ob der Wagen vor einem bremst. Deshalb ist es gut, wenn das Auto gesprochene Befehle verstehen kann. Wenn man mit Worten einen anderen Radiosender einstellen kann, braucht man nicht die Hände vom Lenkrad zu nehmen, um auf die Radioknöpfe zu drücken. Und man braucht den Blick nicht von der Fahrbahn zu nehmen, weil man den richtigen Knopf sucht. Das gilt auch, wenn das Auto gesprochene Telefonnummern versteht. So kann man telefonieren, ohne ein Handy in die Hand zu nehmen. Mit dem Handy in der Hand beim Autofahren zu telefonieren ist nämlich verboten.

Sprach- und Gestensteuerung 3

Autos sollen künftig auch Dialekte verstehen

Schön wäre es natürlich, wenn das Auto das ganz „normale Sprechen“ verstehen würde. Also auch längere Sätze. Oder auch alle möglichen Dialekte oder wenn jemand beim Sprechen nuschelt. Daran arbeiten Entwickler in der Autobranche. Sie wollen, dass Autos ganz normale Sätze und Wörter verstehen und denken sich dazu immer neue Computerprogramme aus. Wenn Maschinen menschliche Sprache verstehen, nennt man das auf englisch „Natural Language Understanding“, abgekürzt NLU. Übersetzen kann man das mit „natürlichem Sprachverständnis“. Um Autos darin besser zu machen, müssen die Computerprogramme natürlich ziemlich gut sein und viele Funktionen kennen. Sie heißen „Spracherkennungssysteme“. Entwickler wollen auch, dass Autos bald Handbewegungen erkennen können. Manchmal gibt es schon kleine Bildschirme im Auto, die auf Berührungen reagieren. Auch in diesem Bereich wird viel geforscht. Wer weiß, vielleicht kannst du dich irgendwann richtig mit einem Auto unterhalten? Bis ein Auto Witze verstehen kann, ist es aber noch ein langer Weg. Bis dahin plauderst du am besten mit deiner besten Freundin oder deinem besten Freund.

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Stand: August 2015

automatisiertes parken3Vor einem Parkhaus in der Warteschlange stehen, sich Stockwerk für Stockwerk nach oben kreiseln und vor dem Rückweg erst einmal wieder seinen Parkplatz suchen: Das Parken in einem Parkhaus ist zwar praktisch, aber in den meisten Fällen doch ziemlich nervig. Aus diesem Grund wollen die Unternehmen Bosch, Mercedes-Benz und Car2go zusammen ein System entwickeln, bei dem in Zukunft die Autos innerhalb des Parkhauses von ganz alleine fahren und einen freien Parkplatz finden.

Parkhaus „redet“ mit dem Auto

 

automatisiertes parken 2
Zum automatisierten Parken gehören auch intelligente Parkhäuser.

Das autonome Parken kann jedoch nicht von heute auf morgen in jedem Parkhaus und mit jedem Auto funktionieren. Beide Seiten müssen zunächst mit einer Menge Technik ausgestattet werden, damit die Fahrzeuge selbständig manövrieren können. Zum einen müssen die Parkhäuser „intelligent“ werden: Das heißt, dass sie mit einem speziellen System aufgerüstet werden: Es muss das Fahrzeug erfassen, es bei der Zielführung unterstützen und freie Parkplätze erkennen. Aber auch die Autos brauchen zum Beispiel Sensoren und Kameras, damit sie an den richtigen Stellen abbiegen und nicht gegen Wände oder andere Fahrzeuge fahren.

Und: Parkhaus und Fahrzeug müssen mit einem System ausgestattet werden, über das sie miteinander kommunizieren können. Sie sorgen also in Zusammenarbeit dafür, dass ein Auto heil zum Parkplatz und wieder zum Ausgang findet.

Nur bestimme Autos dürfen rein

automatisiertes parken 1
Smartphone als Fernbedienung: Das Auto parkt ganz von allein

Wie du siehst, ist die Technik ziemlich kompliziert und das Aufrüsten der Autos und Parkhäuser sehr aufwendig. Daher entwickeln die beteiligten Unternehmen zunächst nur ein System für ganz bestimmte Fahrzeuge, die aber jede Verkehrsteilnehmerin oder Verkehrsteilnehmer nutzen kann. Wer eins braucht, muss sich bei einem entsprechenden Anbieter anmelden und kann sich dann über eine App auf dem Smartphone ein Fahrzeug buchen. Carsharing nennt man ein solches System, bei dem sich mehrere Personen einen Pool von Autos teilen. Car2go ist ein solcher Carsharing-Anbieter und stellt als Tochterunternehmen von Mercedes-Benz seine Fahrzeuge für das Automatisierte Parken-Projekt zur Verfügung.

Abhol- und Ankunftszonen

Wie an einem Flughafen wird es vor den entsprechenden Parkhäusern in Zukunft zwei Bereiche geben: Wer über seine App ein Fahrzeug gebucht hat, muss sich in die Abholzone begeben. Sobald er dort angekommen ist, wird dies vom System erkannt und das bestellte Fahrzeug fährt eigenständig vor. Will eine Kundin oder Kunde das Auto wieder abgeben, begibt er sich in die Ankunftszone. Nach dem Abstellen wird das Auto vom Parkhaussystem erfasst und automatisch zu einem freien Abstellplatz gefahren.

Wann genau die ersten intelligenten Parkhäuser eröffnet werden, steht noch nicht fest. Als sicher gilt jedoch, dass dies nur der Anfang von automatisch fahrenden Autos ist: In Zukunft sollen diese nämlich auch vom Parkhaus weiter auf die Straße fahren.

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Juli 2015

Fotos: Mercedes-Benz Group AG

Wenn du von einer roten Heckleuchte geblendet wirst, ist das zwar unangenehm für deine Augen, da du vermutlich aber noch nicht selbst am Steuer sitzt, hat dies glücklicherweise keine Auswirkungen auf andere Verkehrsteilnehmer. Stell dir nun aber mal vor, du würdest ein Auto selber fahren und könntest aufgrund von zu hellen Leuchten für einige Sekunde nicht richtig sehen – die Unfallwahrscheinlichkeit erhöht sich dadurch erheblich! Doch Mercedes hat sich bereits 2013 dazu entschieden, diesem Problem entgegenzuwirken: Sie entwickelten LED-Leuchten, die ihre Helligkeit verändern können und somit weniger Autofahrer geblendet werden.

Doch nicht nur das: Außerdem fangen die Lichter schneller an zu leuchten, wenn der Fahrer auf die Bremse drückt. Dadurch wird der Fahrer des folgenden Fahrzeuges früher gewarnt und kann selbst schneller bremsen.

Lichter Kommunikation 2
Clever: Das Licht passt sich automatisch an die Situation an

Automatisch geregelte Helligkeit

Mehrpegelleuchten nennen sich die Hecklichter mit der neuen Funktion, die bereits in der C- und E-Klasse Standard sind. Sie verfügen über drei Helligkeitslevel bei Brems- und Blinklichtern. Durch eine bestimmte Sensorik erkennen sie, ob es gerade Tag oder Nacht ist und ob das Auto gerade fährt oder an einer Ampel steht. Je nach Gesamtsituation leuchtet das Licht entweder mit seiner vollen Stärke oder wird automatisch gedimmt – beispielsweise wenn das Auto in kompletter Dunkelheit unterwegs ist. Da es in Deutschland allerdings gesetzliche Mindestanforderungen an die Helligkeit von Autoleuchten gibt, wird beim Dimmen nicht die Lichtstärke reduziert, sondern das Licht einfach breitflächiger verteilt.

Lichter Kommunikation
Sicher: Beim Bremsen leuchten die Lichter schneller auf

Lichter zur Kommunikation

Bis heute sind die Heckleuchten mit Mehrpegelfunktionalität nur in Mercedes-Fahrzeugen zu finden. Eigentlich sollten sich andere Automobilhersteller aber von dieser Technik eine Scheibe abschneiden, da sie die Verkehrssicherheit, wie du siehst, deutlichen erhöhen.

Mercedes arbeitet schon am nächsten Schritt: Auf einer Messe für Zukunftstechnologien stellten sie vor kurzem ihr Auto der Zukunft vor. In der Limousine könntest du theoretisch alles machen was du willst, während du von A nach B transportiert wirst: Das Forschungsfahrzeug F 015 fährt nämlich von ganz alleine. Auch hier kommen wieder besondere LED-Heckleuchten zum Einsatz. Sie können nicht nur heller oder dunkler scheinen, sondern dienen als direktes Kommunikationsmittel zu anderen Fahrzeugen. In einem Bereich am Heck des Autos befindet sich nämlich eine Art Leuchttafel, auf der sogar Wörter wie „STOP“ oder „LANGSAM“ dargestellt werden können.

Bis ein selbstfahrendes Fahrzeug mit dieser Technologie auf den Markt kommt, werden sicherlich noch einige Jahre vergehen. Bis dahin werden aber vermutlich noch weitere Autos mit intelligenten Heckleuchten ausgestattet, sodass wir uns immer sicherer im Verkehr fühlen können.

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Juli 2015

Jeder hinterlässt ihn

Wahrscheinlich geht es dir im Alltag so wie den meisten Menschen auch: Wenn dir kalt ist, drehst du die Heizung auf. Wenn du richtig Hunger hast, isst du erst einmal ein Schnitzel. Und wenn du wie jetzt einen Genius-Artikel liest, nutzt du Strom – für deinen Computer. Welche Auswirkungen hat das eigentlich auf unsere Umwelt? Die Antwort: Mehr als du vermutlich denkst. Durch die Art und Weise, wie du dich ernährst, wie du wohnst, wie du dich von A nach B bewegst oder wie du einkaufst, hinterlässt du einen sogenannten ökologischen Fußabdruck.

Angebot und Nachfrage

Aus der Wirtschaft kennen wir das Prinzip von Angebot und Nachfrage. Steigt die Nachfrage nach einem Produkt, wird dieses zunächst knapper und dementsprechend auch teurer. Doch ein Produkt kann normalerweise immer wieder hergestellt werden, so dass die Nachfrage befriedigt wird. Auch die Erde ist ein Angebot: die Fläche, die die Menschen zum Leben nutzen können. Von den 51 Milliarden Hektar an Erdoberfläche zählen dazu allerdings nur etwa 8,3 Milliarden Hektar – der restliche Teil besteht aus Meeren, Wüsten oder Eis. Das Angebot, auch Biokapazität der Erde genannt, ist also ganz schön knapp.

Noch knapper wird es aber durch die Nachfrage – den Menschen und seine eigene Biokapazität. Damit seine Bedürfnisse befriedigt werden, wirtschaftet er, wodurch Fläche beansprucht wird – beispielsweise durch Energiegewinnung oder Viehzucht. Aber auch Abfälle und Abgase müssen von der Umwelt abgebaut werden. Die Menschen brauchen durch ihr alltägliches Handeln einen Teil der Fläche der Erde auf. Das Ökosystem unseres Planeten kann zwar viele Stoffe abbauen und auf bereits genutzter Fläche wieder neue Ressourcen zur Verfügung stellen, dazu benötigt es aber sehr viel Zeit – Zeit, die wir nicht haben.

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Auf großem Fuß: Je mehr Energie und Rohstoffe du verbrauchst, desto größer ist dein ökologischer Fußabdruck. © Konstanttin/shutterstock.com

Eine Währung zum Vergleich

Die beiden Wissenschaftler Mathis Wackernagel und William Rees überlegten sich, wie lange unsere Erde denn überhaupt noch ausreicht, um die Bedürfnisse von rund sieben Milliarden Menschen zu befriedigen. Dazu mussten sie das Angebot der Erde mit der Nachfrage der Menschen vergleichen. Zur Lösung dieses komplizierten Problems entwickelten sie eine Art Währung: den ökologischen Fußabdruck. Dieser lässt sich sogar für eine einzelne Person berechnen und sagt dir, wie groß die Fläche ist, die du zum Leben brauchst. Je mehr Energie und Rohstoffe du im täglichen Leben verbrauchst, desto größer ist dein ökologischer Fußabdruck. Gemessen wird diese Größe in Hektar und lässt sich auch für Haushalte, Regionen und ganze Nationen bestimmen.

Ein Leben auf zu großem Fuß

Angebot und Nachfrage von Biokapazität werden seitdem regelmäßig gegenübergestellt – mit erschreckendem Ergebnis: Wir leihen uns die Natur, ohne sie zurückzuzahlen. Würde man die 8,3 Milliarden Hektar an nutzbarer Erdoberfläche gerecht aufteilen, blieben jedem Menschen rund 1,8 Hektar. In Deutschland zum Beispiel ist der ökologische Fußabdruck von jeder Person aber durchschnittlich 4,7 Hektar groß. Was bedeutet das? Wenn jeder von uns genauso weiterlebt wie bisher, bräuchten wir auf Dauer mehr als zwei Erden! In Deutschland entstehen derart große Fußabdrücke – vor allem durch einen großen Konsum an tierischen Produkten und einem hohen Verbrauch an Heizenergie.

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Mitmachen: Auch du kannst deinen ökologischen Fußabdruck verkleinern. / © somchaij/shutterstock.com

Helfe der Umwelt und verkleinere deinen Fußabdruck

Auch der Durchschnitt der Weltbevölkerung liegt deutlich über dem gerechten Anteil. Da wir unsere Erde aber nicht verdoppeln können, müssen alle mithelfen, ihre Fußabdrücke zu verkleinern. Im Internet findest du Seiten, auf denen du berechnen kannst, wie viel Hektar an Fläche du persönlich nutzt – das Ergebnis wird dich überraschen, da vermutlich auch dein Fußabdruck viel zu groß ist. Ihn zu verkleinern ist allerdings gar nicht so schwer.

Hier ein paar Tipps:

  • Versuche weniger Fleisch zu essen. Du kannst deinen ökologischen Fußabdruck um rund 1.500 Quadratmeter im Jahr verkleinern, wenn du deinen Fleischkonsum um etwa 20 Prozent reduzierst.
  • Wenn dein Urlaubsziel gar nicht so weit weg liegt, reise mit der Bahn anstatt mit dem Flugzeug. Denn Flugreisen verursachen sehr viel CO2 und vergrößern deinen Fußabdruck enorm.
  • Überlege dir mal, wie oft du im Jahr neue Klamotten kaufst und ob du sie wirklich alle brauchst. Shoppe in Secondhandläden oder kaufe auf Flohmärkten ein.
  • Bevor du das nächste Mal etwas wegschmeißt: Überlege, ob du den Gegenstand noch reparieren kannst oder deine Freunde sich darüber freuen.
  • Auch vorausschauendes Autofahren verkleinert den Fußabdruck: Frühzeitiges Bremsen und entspanntes Beschleunigen reduziert den Benzinverbrauch.

Dies ist nur eine Auswahl von zahlreichen Möglichkeiten, wie du deinen ökologischen Fußabdruck verkleinern kannst. Aber: Nimm sie dir zu Herzen, sporne deine Freunde an mitzumachen und helft gemeinsam unserer Umwelt.

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Stand: Juni 2015

Titelfoto: © yaruta/istockphoto.com

leichtbauUm den Ausstoß des schädlichen Kohlenstoffdioxids (CO₂) durch Autos zu verringern, haben Mercedes-Benz Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter eine neue Leichtbau-Technologie entwickelt. Das bedeutet, dass das Auto aus besonders leichten Teilen besteht, denn je leichter das Auto ist, desto weniger Kraftstoff verbraucht es. Gleichzeitig macht sich die hybride Leichtbau-Technologie die unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Materialien zunutze: Je nachdem, um welches Teil es sich handelt und wo es sich im Auto befindet, werden verschiedene Materialien oder Werkstoffe verwendet. Man spricht dann von einem hybriden Leichtbau. Hybrid meint dabei also, dass sich das Produkt aus verschiedenen Materialien zusammensetzt.

hybrider leichtbau angepasst 2
Die Abbildung veranschaulicht, welche Materialien in diesem Auto verwendet wurden und an welchen Stellen die jeweiligen Werkstoffe eingesetzt werden.

Bei dem abgebildeten Auto wird beispielsweise für die Karosserie leichtes Alu-Blech verwendet (in der Abbildung grün), die Windschutzscheibe ist dagegen in Stahl eingefasst (in der Abbildung gelb dargestellt). Das harte Material Stahl stützt nämlich die relativ zerbrechliche Windschutzscheibe optimal. Es gilt hier das Motto: „Der richtige Werkstoff am richtigen Ort“.

Welches Material bei welchem Modell?

aluminiumkarosserie
Diese Autokarosserie ist aus Aluminium und war sehr schwer zu produzieren, denn das Material muss von den Maßen her genau passen. Die Abweichungen dürfen nur weniger als 1 mm betragen.

Die wichtigsten Materialien für den Leichtbau sind hochfeste Stahlarten (z.B. für die Ummantelung der Windschutzscheibe), Aluminium (Karosserie), Magnesium (komplexe Innenteile für Türen) und faserverstärkte Kunststoffe (Stoßdämpfer, Heckdeckel). Aber nicht nur die jeweilige Stelle im Auto entscheidet über die Auswahl des passenden Materials, sondern auch das Automodell. Je nachdem, um was für ein Modell es sich handelt, werden nämlich unterschiedliche Werkstoffe verwendet oder in verschiedene Verhältnisse zueinander gesetzt.

Ein Blick in die Entwicklung

Zunächst werden bei Mercedes-Benz die Trends in der Materialentwicklung untersucht. Dann können neue Konzepte für den Rohbau mit bewährten und neuartigen Materialien entwickelt werden. Wichtig dabei ist, dass auf Sicherheit und ein insgesamt geringes Fahrzeuggewicht geachtet wird, denn: 100 Kilogramm weniger Fahrzeuggewicht senken den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid um etwa 7,5 Gramm pro Kilometer.

Hinzu kommen die Faktoren Aerodynamik und Steifigkeit. Auf das Auto bezogen beschreibt die Aerodynamik das Verhalten des Autos bei Luftwiderstand: Wenn das Auto zum Beispiel schneller fährt, ist der Luftwiderstand größer und es wird mehr Kraftstoff verbraucht.

windkanal angepasst
Die Aerodynamik eines Autos wird im sogenannten Windkanal getestet: Dort treffen mehrere gebündelte Luftströme mit hoher Geschwindigkeit auf das Auto. Sie sind als weiße Streifen im Foto erkennbar.

Wie Aerodynamik und Design aufeinander abgestimmt sein müssen, erfahrt ihr im Video. Der zweite Faktor, die Steifigkeit, meint die Belastbarkeit des Materials unter Einwirkung verschiedener Kräfte. Das ist wie bei deinen Fußball- oder Joggingschuhen: beim Laufen biegt sich die Schuhsohle und muss trotzdem dem festen Untergrund auch genügend Widerstand entgegensetzen, damit sie nicht verformt wird.

Ebenso müssen die Autoreifen eine bestimmte Steifigkeit aufweisen, um den Belastungen durch Wetter oder Untergrund standzuhalten. Die Steifigkeit variiert außerdem je nach Funktion. So brauchen die Reifen eines Mountainbikes, die auch unwegsames oder steiniges Gelände meistern müssen, eine größere Steifigkeit als beispielsweise ein Rennrad. Nach demselben Prinzip benötigt ein kleines Stadtauto insgesamt eine geringere Steifigkeit als ein solider Geländewagen.

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Stand: Juni 2015

Was fällt dir ein, wenn du den Begriff „Erlkönig“ hörst? Bestimmt erst einmal die berühmte Ballade „Erlkönig“ von Johann Wolfgang von Goethe, die auch im Musikunterricht in der Schule behandelt wird. Sie beginnt mit dem Vers „Wer reitet so spät durch Nacht und Wind? Es ist der Vater mit seinem Kind“. Kennst du bestimmt! Doch der Begriff „Erlkönig“ hat auch noch eine andere Bedeutung.

Erlkönige sind neue Automodelle – auch Prototypen genannt -, die auf den Straßen Probe gefahren werden. Allerdings sollen sie noch so lange geheim bleiben, bis sie zum Verkauf angeboten werden, damit andere Automobilhersteller nichts abschauen können. Deshalb ist man auf die Idee gekommen, die Autos zum Beispiel mattschwarz zu lackieren und mit Folien zu bekleben, um ihre eigentliche Form zu verstecken. Manchmal werden die Fahrzeuge auch sehr stark verändert, um sie so geheim wie möglich zu halten. Deshalb bekommen sie zum Beispiel die Karosserie des Vorgängermodells angepasst – und nicht ihre eigene. Man will schließlich keine genauen Konturen des neuen Wagens verraten. Doch die schwarzen Platten und Lochbleche, mit denen die Erlkönige bedeckt sind, haben auch ihre technischen Tücken. Denn die Anbauteile müssen, wenn beispielsweise ein Lkw im Windkanal getestet wird, abmontiert werden.

Die Erlkönige sorgen auf den Straßen immer wieder für Aufmerksamkeit, weil sie so anders aussehen als normale Autos. Deshalb gibt es auch viele Fotojournalistinnen und Fotojournalisten, die sich bewusst auf die Suche nach solchen Prototypen machen. Diese „Erlkönig-Jäger“ versuchen dann, Erlkönige ausfindig zu machen und sie zu fotografieren. Denn für eine seltene Aufnahme bekommen die Fotografinnen und Fotografen enorm hohe Geldsummen. Die Bilder verkaufen sie deshalb an Fachmagazine oder Zeitungen. Das ist auch der Grund, weshalb Erlkönige wenn sie parken oder einen Unfall haben, immer mit einer Plane überdeckt werden. Denn die Fotografinnen und Fotografen lauern überall.

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In den letzten Jahren sind – neben den mattschwarzen Autos – auch Erlkönige mit sehr auffälligen Mustern auf den Straßen unterwegs. Bestimmt hast du schon mal so ein Exemplar gesehen. Ihr Erscheinungsbild erinnert an das eines Zebras. Schwarz-weiße Muster in den unterschiedlichsten Formen bedecken das ganze Fahrzeug. Dieses „Stracciatella-Muster“ wurde von zwei Experten von Mercedes-Benz erfunden. Im Jahr 2008 bekamen die beiden den Auftrag, eine neuartige Lkw-Tarnung zu entwickeln. Schließlich müssen auch Lkws Probe gefahren werden und sollen dabei nach Möglichkeit noch nicht erkannt werden.

Der Auftrag war, ein neues Tarnkleid zu entwerfen, das auffällig und doch unauffällig, leicht und ansprechend ist. Die beiden Experten entwickelten also diese „Tarnfolie“, bei der sie sich von der Natur inspirieren ließen. Und weißt du was? Nicht einmal die „Erlkönig-Jäger“ schaffen es, scharfe Fotos von Autos mit dieser Folie zu schießen. Ihre Kamera fokussiert sich darauf nämlich nicht – somit können sie die echte Form des Wagens nur erahnen.

Die Tarnfolie hat einige Besonderheiten. Sie ist zum Beispiel aus einem Material, das kaum Luftwiderstand erzeugt. Außerdem kann die Folie an jeder beliebigen Stelle zusammengeklebt werden. Man muss die Zeichnung also nicht wie beispielsweise beim Tapezieren aufwendig anpassen. Und natürlich ist es auch von Vorteil, dass die Fotografen die Autos nur schwer ablichten können.

Das schwarz-weiße Muster, das sich „Mimikry“ nennt, ist von dem englischen Begriff „mimicry“ abgeleitet und bedeutet so viel wie „Nachahmung“. Mimikry kommt auch in der Natur oft vor. Es gibt beispielsweise Insekten, die ein schwarz-gelbes Muster haben, jedoch keinen giftigen Stachel besitzen. Durch ihre auffällige Tarnung werden sie oft für gefährliche Wespen gehalten. Das ist gut, denn so werden sie von manchen Vögeln nicht verspeist.

Bei Mercedes-Benz ist das „Mimikry-Muster“ mittlerweile weit verbreitet. Lkws, Vans und Pkws werden in diesem Schwarz-weiß getarnt. Andere Automobilhersteller fanden das Design sogar so gut, dass sie es nachgemacht haben. Jetzt weißt du also, dass es auch in der Automobilbranche Erlkönige gibt und wie sie aussehen.

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Seit 2006 gibt es das Intelligent Light System (auf Deutsch: Intelligentes Lichtsystem) von Mercedes, das insgesamt fünf verschiedene Funktionen bietet. Es leuchtet Straßen besser aus, als das die Scheinwerfer vieler anderer Autos bisher können.

Tierisch gute Sicht

Damit konnten zunächst die Fahrer von Mercedes-E-Klasse-Autos den linken Fahrbahnrand heller und auch in weiterer Entfernung sehen. Das ist vor allem wichtig, wenn man auf Landstraßen (und deshalb heißt diese Funktion auch Landstraßenlicht) unterwegs ist, bei denen sich immer mal Tiere am Feld- oder Waldrand aufhalten. Gut, wenn die Autofahrer sie rechtzeitig sehen und bremsen oder langsamer fahren können. Doch auch für das schnelle Fahren hat das System eine Lösung parat…

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Schnell umschalten bei Dunkelheit

Gerade nachts nutzen viele Menschen gerne die Autobahn, denn dann sind nur selten Staus und man kommt schnell ans Ziel. Dabei ist man aber umso mehr auf eine gute Sicht angewiesen. Das Intelligent Light System erkennt automatisch, wenn man schneller fährt als 90 Stundenkilometer und erhöht die Leistung der Xenon-Lampen. Damit werden die Scheinwerfer zunächst heller und in einer zweiten Stufe vergrößert sich zusätzlich der Lichtkegel auf der linken Seite. Der Fahrer hat dadurch einen großen, gleichmäßigen Bereich von bis zu 120 Meter vor sich und kann gut erkennen, wenn ihm andere Fahrzeuge entgegen kommen.

Zum Vergleich: Er sieht damit in manchen Bereichen fast doppelt so weit wie nur mit dem Landstraßenlicht. Und dabei blendet es gleichzeitig nicht die besser fahren bei Nebel Es ist aber nicht nur nachts wichtig, dass man gut sieht. Manchmal braucht man auch tagsüber Scheinwerfer – zum Beispiel, wenn es neblig ist. Auch da hilft das Intelligent Light System dem Fahrer. Sobald eine integrierte Kamera weniger als 50 Meter weit „sehen“ kann und er bei einer Geschwindigkeit von unter 70 Stundenkilometern die Nebelschlussleuchte einschaltet, verändert der linke Scheinwerfer seine Position. Er schwenkt automatisch ein wenig nach außen und unten. Dadurch wird der linke Teil der Straße besser ausgeleuchtet – also da, wo oft der Mittelstreifen ist und, weiter links, andere Fahrzeuge entgegen kommen. Zudem wird das Scheinwerferlicht breiter verteilt und deshalb nicht so vom Nebel reflektiert. Das kann den Fahrer nämlich ganz schön irritieren, wenn es vor einem so hell leuchtet und man trotzdem nicht so gut sieht.

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Nach links oder rechts – kein Problem

Und bei noch etwas hilft das Intelligent Light System: in Kurven oder beim Abbiegen. Dazu haben die Entwickler den Bereich der Scheinwerfer vergrößert, in dem diese schwenken können. Damit sieht der Fahrer auch in engen Kurven ideal, welche Krümmung sie haben. Und nicht nur das: Die Scheinwerfer wissen schon im Voraus, wie dieser Kurvenverlauf sein wird. Denn sie passen sich dem Lenkradeinschlag ein, also der Bewegung, die der Fahrer macht, um das Auto sicher durch die Kurve zu bringen. Er sieht damit fast doppelt so gut wie bei herkömmlichen Systemen.

Auch bei Nebel gibt es eine ähnliche Funktion. Blinkt man oder schlägt das Lenkrad ein, schaltet sich der jeweilige Nebenscheinwerfer zum Abbiegelicht dazu. Dann sieht man bis zu 30 Meter weit. Das geht aber nur, wenn man maximal 40 Stundenkilometer schnell fährt.

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Mai 2015

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Viele Dinge besitzt man zwar, nutzt sie jedoch nur selten: zum Beispiel die Bohrmaschine, mit der die Löcher für das neue Regal gebohrt werden mussten. Unbenutzt liegt sie seit Monaten im Keller. Andere Dinge besitzt man, aber sie haben ihre Verwendung verloren oder gefallen einem nicht mehr, wie die Bluse, die du nur ein Mal bei der Hochzeit deiner Tante getragen hast – einfach nicht dein Stil. Aber sie war recht teuer und ist eigentlich noch wie neu. Jemand anderem würde sie sicher gefallen. Solche Beispiele gibt es in fast allen Bereichen des Lebens. Durch das Internet gibt für diese und noch viele andere Situationen eine nachhaltige Lösung: Kleider, Bücher, Werkzeug und Autos können über Portale oder Social Media ausgeliehen, verschenkt oder getauscht werden. Das Stichwort ist Share Economy – also Teilen als neue Wirtschaftsform und manchmal sogar als Lebenseinstellung.

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Vermiete, was du hast

Gemeinsamer Besitz spart Platz und Geld. Das Internet bietet dabei die Chance, sich schnell und lokal auszutauschen – Sharing Webseiten und Apps boomen. Vor allem in Großstädten, wo viele Menschen nah zusammen wohnen, funktioniert dieses Konzept sehr gut. Eine der beliebtesten und meistgenutzten Formen ist das Carsharing, also das Teilen und Verleihen von Autos. Es ist auch eines der Sharing-Konzepte, die nicht nur private Personen, sondern auch große Firmen wie die Deutsche Bahn oder Mercedes-Benz anbieten. So stehen Autos nicht lange ungenutzt herum und dem Ausleiher fallen keine Kosten für Steuern an.

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Ebenfalls gern geteilt werden Wohnungen oder freie Zimmer in Großstädten, aber auch Ferienhäuser auf dem Land. Mit airbnb, einem der Pioniere der Sharing Economy in Sachen Immobilien, ist das möglich. Wer nicht im teuren Hotel oder im ungemütlichen Hostel übernachten will, klickt sich im Internet auf airbnb vorab durch die Profile und Bilder des Anbieters an seinem Reiseziel. Oftmals erhält man durch den Kontakt mit Einheimischen auch noch praktische Tipps für den Aufenthalt am Urlaubsort. Eine andere Form der kurzzeitigen Wohnungsnutzung bei Gastgebern ist Couchsurfing. Da kann man sozusagen kostenlos von Couch zu Couch reisen – diese Form des Reisens wird immer beliebter.

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Tauschen, verschenken oder verkaufen

Weil sich Geschmack und Mode schnell ändern, sind Sharing-Portale auch bei Kleidung sehr beliebt. Der größte Online-Second-Hand-Shop in Deutschland ist Kleiderkreisel. Hier nutzen über eine Million Menschen die Möglichkeit, für ihre noch guten Kleidungsstücke neue Liebhaber zu finden. Über die Plattform kann man Kleider auch tauschen oder verschenken. So bleiben ungeliebte Stücke nicht mehr im Schrank hängen, sondern werden vielleicht das neue Lieblingsstück von einem anderen.

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Bücher werden ebenfalls gern getauscht. Ein Mal gelesen verstauben sie oft für immer unberührt im Regal. Warum also ein Buch kaufen, wenn man es auch kostenfrei leihen kann? Hier gehen die Ideen sogar noch weiter. Beim Projekt BookCrossing legt man sein Buch an einen gut besuchten Platz und jeder darf es mitnehmen und lesen. Ein kleiner Zettel fordert den Leser auf, es danach wieder auf die Reise zu schicken oder vielleicht ein eigenes Buch weiterzugeben.

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Teilen ist das Schönste, was es gibt

Viele Alltagsgegenstände werden einfach nicht dauernd genutzt – egal ob es das Waffeleisen, der Vorschlaghammer oder die Spiegelreflexkamera ist. Für viele Nutzer ist Share Economy deshalb oftmals eine Lebenseinstellung. Man spart dabei nämlich nicht nur Geld, sondern greift aktiv in den Wirtschaftskreislauf ein. Wenn mehr getauscht und nicht mehr so viel gekauft wird, sammelt jeder nämlich nicht mehr so viel neuen Besitz an und nutzt seinen vorhandenen Besitz besser. Experten sehen in Share Economy einen stark wachsenden Markt, der sich auch in den nächsten Jahren vergrößern wird.

Reparieren statt wegwerfen

Durch das gestiegene Umweltbewusstsein erfreut sich auch ein anderer Trend großer Beliebtheit: In sogenannten Repair Cafés werden kaputte Dinge von Hobbytüftlern oder Profis repariert – und das umsonst. Die Cafés stellen Werkzeug zur Verfügung, mit denen alte Staubsauger, Toaster oder Laptops wieder in Schuss gebracht werden. Oftmals ist es nämlich nur eine Kleinigkeit, die ein Elektrogerät lahm legt. Reparieren erspart dem Besitzer unnötige Kosten – und wenn das Gerät dann nicht auf der Müllkippe landet, wird zusätzlich die Umwelt geschont.

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Virtuelles und Ideen teilen

Nicht nur materielle Dinge können geteilt werden. Durch das Internet teilen wir bereits selbstverständlich jeden Tag viele Informationen – heute ein Bild, morgen eine Statusmeldung, übermorgen ein Video. In sogenannten Crowdfunding-Portalen wie www.startnext.com oder www.betterplace.org geht das Teilen von Ideen noch einen Schritt weiter. Hier kann man eine gute Idee vorstellen und Spenden für sie sammeln. Ist ein gewisser Betrag erreicht, wird beispielsweise ein neues Produkt auf den Markt gebracht oder eine soziale Aktion unterstützt. Die Ideen auf Sharing-Portalen sind so inspirierend und kreativ, dass sie bereits Millionen Menschen begeistern. Teilen ist zu einem Lebensgefühl geworden, angetrieben von den Möglichkeiten des Internets.

Hinweis: Die in diesem Text enthaltenen Informationen und Aussagen werden von unserem Team sorgfältig recherchiert und geprüft. Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass dieser Text keinen wissenschaftlichen Anspruch erhebt. Die primäre Zielsetzung unserer Blogartikel besteht darin, junge Leserinnen und Leser für MINT-Themen zu begeistern und komplexe Inhalte in einer verständlichen Form zu vermitteln.

Stand: Februar 2015