Kategorie: Spannendes Wissen

Vom Riegel zum Schloss

Doch woher kommt eigentlich die Erfindung des Schlüssels? Bevor es richtige Schlüssel und Schlösser gab, nutzten die Menschen Riegel. Damit sicherten sie ihr Hab und Gut und auch sich selbst vor Dieben und Halunken. Verriegeln konnte man aber nur von innen. Es musste also eine andere Lösung her: das Schloss. Die ersten Schlösser bestanden aus Holz. Später wurden Schlösser aus Metall hergestellt, die bereits die alten Römer und Ägypter nutzten.

In der Geschichte des Schlüssels gab es zahlreiche Ansätze – der Amerikaner Linus Jale entwickelte im 19. Jahrhundert schließlich das Zylinderschloss. Sehr wahrscheinlich ist es das Schloss, das auch du heute regelmäßig an deiner Haustür öffnest und schließt. Mit dem Schlüssel werden unterschiedlich lange Eisenstäbe an Federn auf die gleiche Höhe gedrückt. Das funktioniert natürlich nur, wenn der Schlüssel mit seiner Struktur ganz genau in das Schlüsselloch, also auf die Spitzen der Eisenstäbe passt. Sind die Eisenstäbe auf der gleichen Höhe, lässt sich der Schlüssel drehen.

Digitaler Fahrzeugschlüssel
Der Fahrzeugschlüssel hat sich auch in der Geschichte der Mercedes-Benz-Autos ganz schön weiterentwickelt

Smart Home: Mit dem Handy das Licht anschalten

Doch die Zukunft ist digital. Obwohl Jale sehr erfolgreich mit seiner Erfindung war, versucht man heutzutage, modernere Methoden zu entwickeln. Mittlerweile gibt es nicht mehr nur mechanische Schlüssel, sondern auch mehr und mehr elektromechanische und digitale Schließmechanismen, die beispielsweise über das Smartphone funktionieren. Die Erfindung des digitalen Schlüssels lehnt sich damit an die Entwicklung des „Smart Home“ an. Schon mal etwas davon gehört? Die Häuser werden künftig immer „smarter“, das heißt Kaffeemaschine, Heizung und Licht können über das Handy gesteuert werden. Und: Auch Haustür und Auto können mit dem Handy auf- und zugeschlossen werden.

Mercedes-Benz entwickelt digitalen Schlüssel

Der Autobauer Mercedes-Benz hat für seine Autotüren und Zündschlösser einen solchen digitalen Schlüssel entwickelt. Die Autotür öffnet und schließt sich, wenn man das Smartphone dicht an den Türgriff hält. Das Geheimnis dahinter heißt „Near Field Communication“ (NFC). Damit können Daten zwischen zwei Geräten übertragen werden, wenn sie nur wenige Zentimeter voneinander entfernt sind. Beide Geräte müssen dafür einen NFC-Speicherchip enthalten, der in vielen neueren Smartphones bereits eingebaut ist. Beim Auto beinhaltet der Handychip ein Sicherheitselement, das die Besitzerin oder den Besitzer zum Fahren berechtigt. Wenn sie oder er das Smartphone an den Türgriff ihres oder seines Autos hält, in dem auch ein NFC-Chip enthalten ist, wird diese Berechtigung übermittelt. Wenn die Fahrerin oder der Fahrer das Smartphone innerhalb des Autos in die zugehörige NFC-Ladeschale legt, lässt sich so außerdem der Motor starten.

Digitaler Fahrzeugschlüssel
So funktioniert der digitale Fahrzeugschlüssel von Mercedes-Benz

In Zukunft wird man die NFC-Technologie noch für Einiges gebrauchen können. Autos und andere Dinge, die wir sichern wollen, schließen wir vielleicht bald nur noch digital ab. Und sogar die EC-Karte fällt in Zukunft weg: Bezahlt wird jetzt ebenfalls über das Smartphone mit NFC-Funktion. Ziemlich bequem, oder? Wer seine Schlüssel gerne mal vergisst, muss in Zukunft also nur noch an sein Handy denken.

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: September 2016

Bilder: Mercedes-Benz Group AG

 

Fata Morganas gibt es nicht nur in der Wüste – du siehst sie im Sommer auch, wenn du im Auto auf den Straßen unterwegs bist. Oft kannst du an solchen Tagen auch ein Flimmern knapp über der Straße beobachten.

Wie entsteht Hitzeflimmern?

Die Pfütze und das Flimmern entstehen auf die gleiche Weise. Die Sonnenstrahlen erhitzen den dunklen Asphalt sehr schnell und stark. Dadurch erwärmt sich die Luft darüber und dehnt sich aus. Das bedeutet, sie wird dünner und leichter. Sie steigt an und macht der kühleren Luft unter sich Platz, die ebenfalls ansteigt und so weiter. Zum Teil mischt sich die aufgeheizte Luft aber auch wieder mit der kühleren Luft. Dadurch wird sie wieder schwerer und sinkt ab.

Die Folge ist, dass die Luft nicht gleichmäßig ansteigt, sondern völlig unregelmäßig. Es entstehen verschieden warme Temperaturschichten.

Fata Morgana
Lichtstrahlen und warme Luft verursachen die flirrende Täuschung /Bild: Alberto Loyo, www.shutterstock.com

Das optische Phänomen

Doch dieser unregelmäßige Anstieg und die verschiedenen Temperaturschichten allein verursachen noch nicht das Flimmern. Dazu braucht es noch einen anderen wichtigen Bestandteil – das Licht. Die Lichtstrahlen bewegen sich durch unterschiedliche Dichtebereiche. Die wärmere Luft durchdringen sie besser, als die kühlere Luft. Dazu kommt, dass die Lichtstrahlen an der Grenze zwischen warmer und kalter Luft brechen – und das auch wieder unterschiedlich schnell. So entsteht das „Flirren“ über der Straße.

Die Luftspiegelung täuscht – oder doch nicht?

Manchmal sehen wir aber auch eine Spiegelung auf der Straße, die ähnlich aussieht wie die Wasserspiegelung eines Sees. Über der Straße sind unterschiedlich dichte Luftschichten, das haben wir ja schon festgestellt. Ab und zu reflektiert das Licht – und auf der Straße wird beispielsweise eine Spiegelung des Himmels sichtbar.

Bei einer Fata Morgana in der Wüste passiert dasselbe: Durch die gebrochenen Lichtstrahlen entsteht eine Luftspiegelung. Völlig eingebildet ist eine Fata Morgana daher nie. Das Objekt, das du gespiegelt siehst, ist da. Nur eben oft sehr weit weg und nicht an der Stelle, an der du es sehen kannst.

Fata Morgana
Bei einer Autofahrt an einem heißen Tag kannst du kleine Seen auf der Straße beobachten

Voraussetzung für die Phänomene ist einerseits die Windstille. Bei Wind würde die Wärme weggeblasen werden. Außerdem muss die Fläche, die spiegelt oder auf der es flimmert, heißer sein als die Luft darüber. Du kannst die Phänomene daher auch über einem Grill oder über den laufenden Triebwerken eines Flugzeugs beobachten.

Für die verschiedenen optischen Erscheinungen gibt es unterschiedliche Bezeichnungen. Bei einer Spiegelung spricht man oft von „schwimmendem Asphalt“. Sonst nennt man das Phänomen „Asphaltflimmern“, „Hitzeflimmern“ oder „Asphaltflirren“.

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: September 2016

Beitragsbild: Galyna Andrushko, www.shutterstock.com
Bild: Mercedes-Benz Group AG

Im Allgemeinen bezeichnet die künstliche Intelligenz den Versuch, menschliche Intelligenz nachzubilden. Computersysteme sollen irgendwann so denken und handeln können, wie es ein Mensch aufgrund seines Verstandes auch tut.

Wenn du mal ein Problem hast, löst du es schnell, weil du logisch überlegst. Und weil du auf dein gelerntes Wissen zurückgreifst. Genau so sollen auch Computer in der Zukunft auf Problemstellungen reagieren: überlegen und dann das erlernte Wissen anwenden. Dafür muss aber zunächst ein Computer gebaut und programmiert werden, der diese Fähigkeiten besitzt. Und das ist gar nicht so einfach.

MACHINE LEARNING

Künstliche Intelligenz
In der Mercedes-Benz Produktion kannst du viele Montageroboter entdecken

Bisher versucht man nicht, einen Computer zu bauen, der von Anfang an schon intelligent ist. Vielmehr geht es in der Forschung darum, herauszufinden wie man Computern etwas beibringen kann. Wie bei einem kleinen Kind. Das muss auch erst vieles lernen, bevor es sprechen und laufen kann. So soll der Rechner dann Umwelteinflüsse aufnehmen und daraus eigenes Handeln entwickeln können. Aber wie kann man einem Computer etwas beibringen? Mit einem Tafelbild und Karteikärtchen? Nein, für die Technik gibt es andere Lernmethoden. Man bezeichnet sie als „Machine Learning“. Dabei geht es vor allem darum, dem System Strukturen zu zeigen, die es dann wiedererkennt. Kleinere Aufgaben, die wiederholt erledigt werden müssen, können Montageroboter aber heute schon ausführen. Sie schweißen, versetzen oder verschrauben Bauteile. Fähig von selbst zu lernen sind sie aber nicht.

ERLEBNISFAHRT

Auch für die Automobilbranche ist die Entwicklung von künstlicher Intelligenz das große Thema. Was es schon gibt, sind teilweise denkende Systeme wie beim adaptiven Scheinwerfer und beim autonomen Fahren. Mercedes-Benz denkt aber noch einen Schritt weiter: Das Auto könnte nicht mehr nur Fahrzeug, sondern auch Erlebnisraum sein. Stell dir vor, du fährst mit deiner Familie in den Urlaub und plötzlich läuft auf den Monitoren dein Lieblingsfilm, weil sich das Auto diese Information zuvor gemerkt hat. Darüber würdest du dich sicher freuen.

Künstliche Intelligenz
Schon jetzt haben Mercedes-Benz Fahrzeuge ganz schön viel künstliche Intelligenz

HANDWERKER AUS KABELN UND METALL

Langfristig ist das Ziel aber, eine allgemein künstliche Intelligenz zu schaffen. Diese möchte der Autobauer Mercedes-Benz nicht nur in seinen Fahrzeugen anwenden, sondern auch in der Produktion. Hier könnte ein denkendes Computersystem vor allem in der Produktion Vorteile haben. Stell dir vor, es gibt ein System, das eigenständig Verbesserungen für den Produktionsprozess vorschlagen kann? Das neuartige Materialien entdeckt und Einsatzmöglichkeiten bereithält? Dem Computer könnte das Wissen von Experten über einen längeren Zeitraum einfach antrainiert werden. Dafür könnte der Computer beispielsweise Fachliteratur lesen und verstehen. Verrückte Vorstellung, oder?

Künstliche Intelligenz
Systeme mit künstlicher Intelligenz könnten wie ein Mitarbeiter eigene Ideen vorschlagen

Wie intelligente Fabriken funktionieren kannst du auch in unserer dreiteiligen Serie Industrie 4.0 nachlesen. Hier geht es zu:

Teil 1: Wenn Maschinen miteinander reden

Teil 2: Die intelligente Fabrik

Teil 3: Werden unsere Autos bald nur von Robotern gebaut?

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 2016

Beitragsbild: istockphoto.com / sarah5
Bilder: Mercedes-Benz Group AG

Riesiges Potential

Solarstraßen
In Zukunft sollen Solarzellen nicht mehr nur auf Dächern zu finden sein

Die Grundidee klingt eigentlich erstmal ziemlich unkompliziert: Man baut Solarzellen, die du bestimmt von vielen Hausdächern kennst, einfach in Straßen ein. Das wären kilometerweite Strecken, die in vielen Fällen sogar direkt der Sonne ausgesetzt sind. Würde man beispielsweise in den Amerika alle vorhandenen Straßen durch Solarzellen ersetzen, könnte man allein dadurch drei Mal so viel Strom erzeugen, wie aktuell im Land verbraucht wird. Auch in Deutschland gibt es insgesamt etwa 18.000 Quadratkilometer an Straßen und anderen Verkehrsflächen, die fast fünf Prozent der Gesamtfläche der Bundesrepublik ausmacht. Entsprechend viel Energie könnte also auch hier erzeugt werden.

Mosaik aus Solarzellen

Solarstraße
Das amerikanische Tüftler-Paar Brusaw hat bereits einen Parkplatz mit ihren eigenen Solarmodulen ausgestattet /Bild: Solar Roadways

Bei den Solarstraßen soll die Technik von ganz normalen Solarzellen übertragen werden. Dabei treffen die unzähligen winzigen Energieträger im Sonnenlicht auf eine Zelle aus Silizium und werden durch mehrere Schichten in Strom umgewandelt. Um diese Technologie nun straßentauglich zu machen, gibt es verschiedene Ansätze.

Ein Ansatz stammt von einem Ehepaar aus den USA, das bereits über eine Millionen Dollar an Fördergeldern für die Entwicklung gewinnen konnte. Bei ihren Einzelmodulen in Form von Sechsecken besteht die Oberfläche aus einer Art Glas, das so hart wie Stahl, aber gleichzeitig nicht glatt ist – für die Verwendung im Straßenbau eine enorm wichtige Eigenschaft. Direkt darunter befinden sich die eigentlichen Solarzellen sowie LED-Leuchten und eine Heizung. Darunter folgt eine weitere Schicht, die alles kontrolliert und auch mit den anderen Modulen kommunizieren kann. Die unterste Schicht ist schließlich dafür zuständig, den gewonnenen Strom weiterzuleiten – an Häuser oder Ladesäulen für Elektroautos. Die einzelnen Module lassen sich zu einem kompletten Straßennetz verknüpfen.

Verschiedene Ansätze

Solarstraße
In Frankreich werden bereits Straßen mit besonders dünnen Solarzellen bedeckt /Bild: Wattway, COLAS, Joachim Bertrand

Die Alleskönner aus den USA könnten natürlich alle deine Vorstellungen wahr machen und würden sogar komplett als Asphaltersatz dienen. Doch die Technik ist kompliziert und der Preis hoch. Daher existiert bislang nur ein Parkplatz, der mit den Solarmodulen als Pilotprojekt ausgestattet wurde.

Einen Schritt weiter ist man in Frankreich. Dort wird bereits die erste Solarstraße gebaut – allerdings unter der Verwendung einer deutlich einfacheren Technik. Die Module bestehen hier nur aus den Solarzellen und sind so dünn, dass sie direkt auf den Straßenbelag aufgebracht werden können. Bis 2020 sollen eintausend Straßenkilometer mit ihnen bedeckt werden. Auch in Deutschland arbeitet man bereits an einer eigenen Technologie für Solarstraßen: Die Hochschule Aachen steckt mitten in der Entwicklung eines Prototyps. Ihr Modell orientiert sich jedoch eher an dem der Amerikaner.

SONNIGE AUSSICHTEN?

Die Erfindung der Solarstraße existiert also bereits. Doch noch gibt es einige Herausforderungen zu bewältigen. Vor allem der Aufwand und die extrem hohen Kosten für eine wirklich flächendeckende Verwendung ist den Experten aktuell noch ein Dorn im Auge – auch weil auf vielen Straßen vermutlich gar nicht so viel Strom gewonnen werden kann. Vor allem Autobahnen sind die meiste Zeit von Autos bedeckt. Somit ist die Sonneneinstrahlung entsprechend gering. Daher macht der Einsatz der Module auf weniger befahrenen Landstraßen oder Parkplätzen aktuell mehr Sinn.

Letztlich wird man dem Projekt jedoch ein bisschen Zeit geben müssen. Sind die ersten Pilotprojekte erfolgreich, könnte der Ausbau schon schnell zu einem Selbstläufer werden. Wenn wir zurückdenken, waren auch Solaranlagen mal ein Experiment. Heute sind sie ein wichtiger Energielieferant. In Form von Straßen könnten sie vielleicht schon bald einen extrem positiven Einfluss auf unsere gesamte Umwelt haben.

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 2016

Beitragsbild: Solar Roadways

Bus-Rapid-Transit
In Brasilien fahren Gelenkbusse des Bus Rapid Transit Systems

Das BRT ist alles andere als eine gewöhnliche Buslinie. Welcher Unterschied dir wohl zuerst auffällt, sind die Busse. Die sind irgendwie größer, oder nicht? Und sehen die nicht ein wenig aus wie Züge? Die Idee für das Bus Rapid Transit war nämlich auch, den Zugverkehr auf der Straße nachzuahmen. Mit Bussen. So sollte das neue Transportsystem die Vorteile des Schienenverkehrs nutzen können, aber trotzdem eine Buslinie bleiben. Dieses Konzept hat sich auf der ganzen Welt bewährt. Vor allem in Städten, in denen große Menschenmassen auf eine zügige Beförderung zählen. Wie zum Beispiel die Fans der Olympischen Sommerspiele in Rio de Janeiro. Doch was ist außer den Fahrzeugen so besonders an BRT?

Bus Rapid Transit Brasil
Die BRT Busse ahmen Züge nach und sehen aus wie zwei Waggons auf Reifen

BAHN FREI

Wie du weißt, ist es bei Zügen einfacher, Fahrpläne zu erstellen und diese auch einzuhalten. Sie müssen nie im Stau stehen oder sich mit Umleitungen und Baustellen herumschlagen. Und warum? Weil sie ihre eigene Fahrbahn haben –die Schienen. Genau das haben die Busse auch. Sie haben eine separate Fahrspur auf der Straße. Und das ohne teure Schienen bauen zu müssen. Diese exklusiven Busspuren machen sie unabhängig vom übrigen Verkehrsgeschehen, deshalb können sich die Fahrgäste immer auf ihre Pünktlichkeit verlassen. Denn niemand will den Startschuss zum Rennen oder die erste Runde eines Matchs verpassen.

ZIELEINLAUF

BRT
Auf exklusiven Fahrspuren ziehen die BRT Busse am übrigen Verkehrsgeschehen vorbei

Selbst wenn dann doch einmal eine rote Ampel in Sicht ist, verlieren die Flitzer keine Zeit. Sie werden an diesen Lichtsignalanlagen priorisiert – also als wichtiger eingestuft – und vorbei gelassen. Die Ampeln schalten für sie immer auf Grün, es gibt kein Time-Out. Das nennt man „Vorrangschaltung“.

MEHRKAMPF

Nicht nur in Brasilien, auch in Megastädten wie Istanbul oder kleinen europäischen Städten wie Straßburg gibt es dieses Beförderungssystem. Denn für jeden Standort entwickelt Mercedes-Benz eine individuelle Lösung. Das betrifft sowohl das Verkehrsnetz selbst, als auch die Fahrzeuge. Sie variieren zum Beispiel in der Antriebstechnologie, der Größe und Fußbodenhöhe des Busses, sowie der Gestaltung. So kannst du auf der ganzen Welt ein einzigartiges BRT-System entdecken.

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 2016

Bilder: Mercedes-Benz Group AG

Wir verraten dir zunächst einmal, woher Wolken eigentlich kommen und was sie genau sind. Sie sind Ansammlungen von winzig kleinen Wassertröpfchen, die gemeinsam in der Atmosphäre schweben:als Wolke. Aber wie wird Wasser zu schwebenden Tröpfchen? Der Trick der Natur steckt im Verdampfen.

FLUGKÜNSTLER

Wolken
Von der flüssigen Form verdampft Wasser und steigt mit warmer Luft nach oben
  • Durch die Wärme von Luftmassen oder der Einwirkung von Sonnenstrahlen erhitzt sich Wasser und wird zu Dampf. Dieser ist dann aber noch keine Wolke.
  • Das aufgedampfte Wasser steigt Richtung Himmel, denn es ist an die warme Luft gebunden und diese ist leichter als andere Luftmassen.
  • Dort oben kühlt die Luft ab und dann passiert es: Die Tropfen kondensieren zu Wolken.

Den Vorgang „Kondensieren“ kennst du vom Nudeln kochen. Wenn du deine Hand über das kochende Wasser hältst, wird deine Handfläche langsam ganz schön nass. Wie du merkst, kondensiert der Wasserdampf wieder zu Tropfen. Das ist also das Geheimnis, wie Wolken entstehen. Die nächste Frage ist aber, wie schnell sie wirklich sind.

WOLKENTACHO

Tacho
Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs lässt sich im Cockpit überprüfen

Das Märchen, dass Wolken immer so schnell sind, wie die umgebende Luft, ist nicht wahr. Denn sie können sich langsamer oder sogar schneller als der Wind bewegen. Das hängt davon ab, wie Druck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit schwanken. Wusstest du, dass sich eine Wolke auch gegen den Wind bewegen kann? Außerdem ist es auch von großer Bedeutung, auf welcher Höhe die Wolken ziehen. Denn es gilt die Faustregel: je höher, desto schneller. Nun lässt Genius aber die Zahlen sprechen:

AUTO VS WOLKE

Die meisten Wolken haben eine Geschwindigkeit von 40 bis 60 Kilometern pro Stunde. Das trumpft eine Gewitterwolke aber mit links. Zwar kommt es dir vielleicht so vor, als würde sie ewig an Ort und Stelle bleiben, allerdings erreicht sie erstaunliche Geschwindigkeiten. Bis zu 100 Stundenkilometer. Doch selbst diese Wolkenart kann noch von einer anderen eingeholt werden. Und zwar von Wolkenschleiern in Starkwindbändern. Gäbe es einen Wolkentacho, würde dieser voll ausschlagen auf 120 Stundenkilometer.

Wolken_Wettrennen (2)
Wolken fliegen teilweise so schnell wie Autos fahren

Es kommt also ganz auf die Autofahrerin oder den Autofahrer an. Sollte sie oder er nicht gerade in Schrittgeschwindigkeit durch das Wohngebiet schleichen, kann sie oder er es mit den Wolken aufnehmen. Sie können so lange mit dem Fahrenden mithalten, bis dieser auf der Autobahn Gas gibt und schneller als 120 Stundenkilometer fährt. Und dank Besonderheiten an Mercedes-Benz Fahrzeugen, wie den Panorama-Dächern, kannst du die Wolken sogar während der Fahrt beobachten. Wegen der großen Entfernung kannst du zwar nicht einschätzen, wer gerade die Nase vorn hat, aber noch mehr Fahrspaß bringt das imaginäre Rennen allemal.

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 2016

Beitragsbild: Syda Productions, www.shutterstock.com
Bild 1 und 2: Mercedes-Benz Group AG
Bild 3: Oleksandr Rybitskiy, www.shutterstock.com

Die Anfänge…

3D-Druck Prothese
3D-Drucker können ziemlich viel, auch diese Handprothese wurde einfach gedruckt

Schmuck, Werkzeuge, Prothesen… Die Liste mit Produkten, dich sich mit so einem 3D-Drucker herstellen lassen scheint aktuell endlos. Doch seit wann ist das eigentlich so? Als Erfinder des 3D-Druck gilt der Amerikaner Chuck Hull, der seine Druck-Technologie bereits 1986 als Patent anmeldete. Allerding war das komplette Verfahren eines 3D-Drucks sehr teuer  und aufwändig. Es dauerte einige Jahre als zum Beginn des 21. Jahrhunderts die Kosten für eine 3D-Produktion anfingen zu sinken. Erst dadurch wurden die Geräte auch für Masse und vor allem viele Unternehmen interessanter. Seither findet er in vielen unterschiedlichen Branchen Verwendung, wie z.B. in der Architektur, im Automobildesign oder im Maschinenbau. Besonders häufig werden mit den Geräten Prototypen für spezielle Design-Entwürfe gedruckt – die Umsetzung des realen Bauteils kann somit deutlich beschleunigt werden.

Die Technologie…

Technik
Beim 3D-Druck entsteht ein Gegenstand in dem er Schicht für Schicht vom Drucker aufgebaut wird

Wenn Gegenstände aus Plastik oder anderen Materialen gefertigt werden, geschieht dies normalerweise in einem sogenannten subtraktiven Prozess. Dabei wird das Teil aus einem Materialblock gefräst. Ganz anders beim 3D-Druck: Bereits Erfinder Hull etablierte den Begriff der „additiven Herstellung“. Hier werden die unterschiedlichen Werkstoffe, ob Plastik, Metall oder Keramik übereinander geschichtet. Dadurch verbraucht man nur so viel Rohmaterial, wie auch tatsächlich benötigt wird und es entsteht deutlich weniger Abfall.

Noch vor dem eigentlichen Druck muss der gewünschte Gegenstand jedoch erst einmal mithilfe einer speziellen digitalen Software am Computer designet werden. Das entworfene Objekt wird dann von der Software automatisch in einzelne Schichten unterteilt. Diese Info geht nun an den 3D-Drucker, der jede einzelne ca. 0,1 Millimeter dicke Lage reproduziert und aufeinander sprüht. Die verbundenen Einzelschichten ergeben am Ende den fertigen Gegenstand.

Der Hype…

Drucker
In einem 3D-Drucker steckt ziemlich viel Technik, deswegen sind sie nach wie vor sehr teuer

Weniger Rohstoffverschwendung, Produktion vor Ort, Einsparungen beim Transport usw. Bei so vielen Vorteilen ist die Begeisterung rund um den 3D-Druck natürlich riesig. Viele Expertinnen und Experten gehen davon aus, dass das Verfahren das Potential besitzt, unsere Industrie und Wirtschaft komplett zu verändern. Sogar im privaten Umfeld könnte der 3D-Druck schon bald immer wichtiger werden, wenn Smartphonehüllen oder Ersatzteile für die Spülmaschine einfach selber ausgedruckt werden können.

Doch viele dieser Theorien sind mittlerweile schon ein paar Jahre alt. Stellte man sich vor drei Jahren noch vor, dass heutzutage der 3D-Druck eine neue Ära einläuten wird , ist seither nicht viel passiert: Bei uns zu Hause stehen immer noch ganz normale Papierdrucker und auch viele Unternehmen setzen nach wie vor auf das klassische Fräsen. Die Kosten für die 3D-Geräte sind nämlich nach wie vor hoch und auch der Druckprozess für ein einzelnes Bauteil dauert vergleichsweise sehr lange. Zwei wichtige Faktoren, die die Euphorie bis heute bremsen.

Die Zukunft…

Der erste Hype von vor ein paar Jahren ist also etwas abgeflacht. Trotzdem hat der 3D-Druck den Status einer „Spielerei“ bereits weit überschritten. Zwar scheint das Verfahren aktuell für Massenproduktionen noch ungeeignet, dennoch kann man davon ausgehen, dass sich die Technologie weiterhin schnell weiterentwickeln und verbreiten wird. Vor allem für spezielle Bauteile ist die Drucktechnik genial. So gibt es bereits Konzepte für eine Mondbasis oder Häuser auf dem Mars, die mit Hilfe von 3D-Druck entstehen sollen.  Aber auch bei weniger spektakulären Anwendungen könnte sich der 3D-Druck schnell etablieren. So planen auch Automobilhersteller wie Mercedes-Benz, die Technik im Rahmen der Smart Factory für die Entwicklung von Prototypen oder speziellen Werkzeugen einzusetzen.

Bis du dir Schmuck oder Spielzeug einfach ausdrucken kannst, werden bestimmt noch ein paar Jahre vergehen. In der Industrie wird der 3D-Druck jedoch vermutlich schon bald zum Mainstream gehören.

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 2016

Bilder: pixabay.com

Nein. Natürlich ist die Dichte des Verkehrs eine Bedingung für Stau. Also dass besonders viele Autos auf einer Straße zusammenkommen. Der eigentliche Grund liegt jedoch woanders. Ein Stau bildet sich immer dann, wenn Autofahrerinnen oder Autofahrer plötzlich abbremsen. Das kann zum Beispiel durch Unfälle nötig sein oder auch durch Baustellen. Das Bremsen löst eine Kettenreaktion aus und es kommt zum Rückstau. Auch wenn ein anderes Auto abrupt die Spur wechselt und sich reindrängelt, muss man auf die Bremse treten. So kann sich sehr schnell ein Stau bilden, ohne dass es äußere Einflüsse wie etwa eine Baustelle gibt. Dieses Stauphänomen nennt man auch „Stau aus dem Nichts“ oder „Phantom-Stau“.

Phantomstau
Ein „Stau aus dem Nichts“ entsteht durch plötzliches Abbremsen

Stauforscher

Über Staus ärgern sich viele, nicht nur die Autofahrerinnen und Autofahrer auf dem Weg in den Urlaub. Auch für Unternehmen, die Güter mit LKW  über die Autobahn transportieren, sind Staus ein Problem. Durch Staus können sie Lieferzeiten nicht einhalten, ihre Fahrerinnen und Fahrer sind länger unterwegs als geplant und das kostet Geld. Zur Stauvermeidung denken manche Politiker über Tempobegrenzungen nach. Doch diese Vorschläge sind umstritten. Und hier kommt die Verkehrswissenschaft ins Spiel. Sie prüft solche Ideen und versucht herauszufinden, wie genau Staus entstehen und wann sie trotz vieler Autos auf den Straßen ausbleiben.

„Verkehrswissenschaft“ ist der Oberbegriff für alle Wissenschaften, die sich mit dem Verkehr beschäftigen. Ihre Forschungen stellen die Stauwissenschaftler/innen mit Hilfe mathematischer Modelle und statistischer Verfahren an. Am Computer simulieren Verkehrsforscher/innen typische Szenarien und testen unterschiedlichen Einflussfaktoren wie Tempo oder Verkehrsdichte. So lässt sich auch die Staubildung nachstellen.

Wie kann man Staus vermeiden?

Nachtfahrt
Nachts zu fahren ist ein Trick für eine freie Fahrt

Was kann man also tun, um Staus zu vermeiden? Forscher/innen empfehlen Autofahrerinnen und Autofahrern, sich antizyklisch zu verhalten, also nicht so wie die Masse. So könnte man beispielsweise nachts in den Urlaub aufbrechen. Per Verkehrsnachrichten oder über Navigationssysteme kann man sich außerdem vor der Fahrt über Staumeldungen informieren und dann eine andere Route wählen. Schon jetzt gibt es an Autobahnen Sensoren, die die Verkehrsdichte erfassen. Die Staugefahr lässt sich abschätzen und Autofahrerinnen oder Autofahrer werden gewarnt. Zum Beispiel mit Hilfe von elektronischen Tafeln. Mit diesen lassen sich auch Höchstgeschwindigkeiten je nach Verkehrssituation flexibel anpassen. Vor Baustellen können sie durch abgestufte Tempolimits die Fahrgeschwindigkeit stetig vermindern. Abruptes Bremsen bleibt auf diese Weise aus.

Chance Assistenzsysteme

Auch Assistenzsysteme, die Autofahrerinnen und Autofahrern beim Fahren unterstützen, helfen bei der Stauvermeidung. So ein System ist beispielsweise BAS Plus. Bei ihm messen Sensoren den Abstand zum Vorderauto. Wird der Abstand zu klein, kann das Auto ein automatisches Bremsmanöver auslösen. So würde man durch ausreichenden Abstand plötzliches Bremsen und dadurch verursachte Staus vermeiden.

Brems-Assistenten helfen den optimalen Abstand zum nächsten Fahrzeug einzuhalten

Sprechende Autos

Viele setzen auf das Auto der Zukunft, das autonom fahren kann, mit anderen Autos kommuniziert und zum Beispiel über WLAN Daten austauscht. Diese Car2Car-Kommunikation könnte Stauursachen wie Unfälle weitergeben. Andere Verkehrsteilnehmerinnen und Verkehrsteilnehmer können dann eine andere  Route wählen. Dass so etwas Sinn macht, zeigt ein Blick in die Tierwelt. Auf Ameisenstraßen herrscht reger Verkehr – Stau gibt es bei ihnen aber nie. Denn Ameisen kommunizieren beständig untereinander und passen sich einander an. Bis Autos auf Autobahnen so flüssig unterwegs sind wie Ameisen, dauert es wohl aber noch eine Weile.

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: Juni 2016

Beitragsbild: PAKULA PIOTR, www.shutterstock.com
Bilder: Mercedes-Benz Group AG

Viele Punkte zur Sicherheit

Der Anschnallgurt gilt als eine der wichtigsten Erfindungen des 20. Jahrhunderts. Bereits im Jahre 1902 wurde im Geschwindigkeits-Rekordwagen Baker Torpedo der erste Sicherheitsgurt eingebaut und rettete bei einem gescheiterten Rekordversuch direkt das Leben der Insassen. Von dort an entwickelte man die Anschnalltechnik weiter – in verschiedenen Ausführungen: Heute kennst du aus dem Flugzeug die sogenannten Beckengurte mit zwei fixierten Punkten links und rechts der Hüfte. Bei Pilotensitzen und im Rennsport kommen häufig Vier- oder auch Fünfpunktgurte vor, die zusätzlich noch über beide Schultern gehen. Und bei Autos hat sich der Dreipunktgurt etabliert. Seit 1974 besteht eine Einbaupflicht bei Neuwagen – seit 1976 auch die Anschnallpflicht. Unfallforscher/innen gehen davon aus, dass dadurch die Gefahr von tödlichen Verletzungen um bis zu 50 Prozent verringert werden kann.

Sicher ist nicht sicher genug

Beltbag
Das Prinzip vom klassischen Anschnallgurt ist bekannt und nach wie vor sehr sicher

Das Material und die Technik des klassischen Dreipunktgurtes ist bekannt: Die sogenannte Gurtzunge des aus etwa 30.000 Polyesterfäden verwobenen Gurtes rastet beim Anschnallen im Gurtschloss ein. Wenn es zu einem Unfall kommt und die angeschnallte (Mit-)Fahrerinnen oder der angeschnallte (Mit-)Fahrer nach vorne gedrückt wird, blockiert der Aufrollmechanismus und die Person wird im Sitz gehalten.

Über die Jahre wurde dieses zuverlässige System mit Gurtstraffern oder Gurtkraftbegrenzern weiter optimiert. Doch nach wie vor sehen Entwickler/innen im Sicherheitsgurt ungenutztes Potential und feilen weiter am perfekten Halteband. Die neueste Entwicklung: eine Kombination aus Gurt und Airbag.

Luft im Gurt

Konzept
Beim Beltbag wird der Anschnallgurt wie ein Airbag aufgeblasen

Beltbag nennt sich der neueste Clou der Gurtentwickler von Mercedes-Benz. Er soll das Verletzungsrisiko noch weiter sinken. Kombiniert wurde dabei die etablierte Airbag-Technik mit den bekannten Funktionen des Sicherheitsgurtes: Wie wir dir in einem anderen Artikel bereits erklärt haben, erkennen bei einem Unfall die sogenannten Crash-Sensoren den Aufprall und das Airbag-Steuergerät wird ausgelöst. Doch neben des normalen Airbags wird beim Beltbag-System jetzt auch noch Luft in die Anschnallgurte gepumpt. Dadurch verbreitert sich der Gurt auf seine dreifache Größe. Die auf den Körper wirkenden Kräfte verteilen sich jetzt auf den ganzen Körper und noch gleichmäßiger auf den Knochenbau – deutlich mehr Sicherheit und auch mehr Komfort sind die Folge.

Das Anschnallen selbst funktioniert dabei wie bisher auch, allein das Material des Beltbags wirkt durch die integrierten Luftpolster weicher und lässt sich bequemer tragen – auch im normalen Zustand. Allerdings kommen die genialen Gurte nur auf der Rückbank zum Einsatz. Der Grund: Hinten gibt es keine frontal wirkenden Airbags. Auf den Vordersitzen Air- und Beltbags zu kombinieren, wären dann doch ein paar Luftpolster zu viel.

Weitere Upgrades in Planung

Gasgenerator
Der Gasgenerator ist für die Luftbefüllung der Gurte zuständig

Aktuell haben die Beltbags jedoch noch mit ein paar Problemchen zu kämpfen: Genau wie bei den klassischen Airbags werden die Straffer und der Gasgenerator für die Luftzufuhr pyrotechnisch gezündet. Das bedeutet, dass der Vorgang nur ein einziges Mal funktioniert – nach einer Zündung muss das System ausgetauscht werden. Deshalb soll die Pyrotechnik schon bald durch winzige elektronische Motoren ersetzt werden. Damit könnten die Beltbags immer wieder und ohne Austausch zum Einsatz kommen.

Durch eine integrierte Elektronik könnten sogar noch mehr Upgrades vorgenommen werden: zum Beispiel eine individuelle Anpassung der wirkenden Kraft an Gewicht und Größe des Passagiers. Bis es dazu kommt, werden sicher noch ein paar Jahre vergehen – luftgepolsterte Anschnallgurte wirst du jedoch schon ab jetzt in immer mehr Autos finden 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: Juni 2016

Bilder: Mercedes-Benz Group AG

SAUBERER FLÜSTERMOTOR

Sicher würdest du nicht gerne an einer Hauptstraße wohnen. Denn rund um die Uhr macht sich der Verkehr lautstark bemerkbar. Und dann wären da noch die vielen Abgase. Mit elektronischen Fahrzeugen ist das anders. Die sogenannten E-Autos rattern nicht so laut wie ihre Verwandten. Bei geringen Geschwindigkeiten könntest du sogar noch eine Stecknadel fallen hören. Und sie geben auch keine Stickoxide ab. Denn sie nutzen keinen Tank, sondern eine Batterie, die man über eine Ladedose auflädt. Sie werden von einem Elektromotor betrieben, keinem Verbrennungsmotor. Um sie also in zwei Worten zusammenzufassen: Leise und sauber. Wo liegt also noch das Problem? Naja, ein richtiges Problem gibt es nicht. Zumindest keines, das sich nicht beheben ließe.

Elektroauto
Die wichtigsten Elemente eines Elektroautos

Der Haken ist, dass diese fast lautlosen Autos lebensbedrohliche Gefahren bergen. Besonders in Wohngebieten ist der Klang des Motors ein wichtiges Signal für die Verkehrssicherheit. Es hilft vor allem dir und älteren Menschen, die Quelle des Risikos zu hören. Und diesem dann aus dem Weg zu gehen. Aber wenn das E-Auto von selbst keinen Mucks macht, wie verpasst man ihm dann einen Sound?

DER TON MACHT DIE MUSIK

Akustik
Für deine Sicherheit ist es sehr wichtig, Autos auch kommen zu hören

Mercedes-Benz hat das Problem mit seiner Akustik-Abteilung sofort angepackt. Jetzt arbeiten sie nicht mehr nur daran, gewöhnliche Autos leiser zu machen, sondern auch elektrische lauter. Über eine solche Arbeit mit der Akustik eines Fahrzeugs kannst du dich in diesem Beitrag schlau machen. Die Debatte läuft allerdings darüber, welche Töne die E-Autos machen sollen. Es wurde viel experimentiert: Piepsen, Klingeln, Melodien – ja sogar die Geräusche eines Ufos wurden imitiert. Ganz schön überirdisch.

SOUND IN SERIE

Die Mercedes-Benz Abteilung blieb aber auf dem Teppich. Schließlich ist der Straßenverkehr keine Szene eines Fantasy-Films. Sie entschied sich, die Bassfrequenz eines Verbrennungsmotors zu imitieren und brachte den akustischen Umfeldschutz auf die Straßen. In Japan und in den USA kommt dieser sogar serienmäßig zum Einsatz. Bei uns ist er optional erhältlich. Doch natürlich erfüllt er seinen Zweck auf der ganzen Welt in gleichem Maße: Er macht einen spezifischen Sound. Fußgänger/innen und Radfahrer/innen werden so auf dein Fahrzeug aufmerksam, während du im Innenraum den Klang aber nicht zu hören bekommst. So schützt Mercedes-Benz nicht nur alle Verkehrsteilnehmer/innen, sondern auch die wichtigsten Eigenschaften seiner Fahrzeuge: Sicherheit und Komfort.

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: Juni 2016

Bilder: Mercedes-Benz Group AG