Her skal de printe organiske strukturer – med cementfri beton

Her skal de printe organiske strukturer

– med cementfri beton

Forskere er ved at patentere en ny opskrift på beton, hvor de helt udelader cement, som er betonens store CO2belastende ingrediens. I stedet udnytter de organiske stoffer fra bl.a. affald. Og 3Dprinter snoede, biomorfe strukturer.

Lotte Krull

Mikal Schlosser, Sander Leusink

Det var ikke lige en ny betonopskrift, lektor Holger Koss og ph.d.-studerende Julian Christ ved DTU Byg var på jagt efter, da Julian for fem år siden som studerende på DTU begyndte at optimere konstruktionen af et shelter til Grønland. De var egentlig heller ikke ude på at beskæftige sig med 3D-betonprint og opfinde en helt ny løsning i printteknologien, så det er muligt at printe i flere retninger end bare vertikalt.

Ikke desto mindre er Holger Koss og Julian Christ i dag på vej til at 3D-printe

7%

af den totale menneskeskabte CO2-udledning globalt anslåes at komme fra produktionen af cement.

KILDE: DET INTERNATIONALE ENERGIAGENTUR (IEA)

i stort set alle retninger med beton. De kan printe buer og større udhæng, og de er i gang med at patentere en ny opskrift på beton. En cementfri beton. ”Vi har udviklet og afprøvet en betontype, hvor vi helt udelader cement. Vi har erstattet cement med biopolymerer, dvs. organiske stoffer, der er biologisk nedbrydeligt materiale,” siger Holger Koss.

Hører man til det flertal i befolkningen, der ikke lige vandrer rundt med opskriften på beton i baghovedet, så er det vigtigste i denne forbindelse at huske, at cement består af kalk og ler og kan udgøre op til 20 pct. af beton, og at det er cementen, som er den største CO2-synder i beton. Ifølge Det Internationale Energiagentur (IEA) anslås den globale cementproduktion til at være årsag til 7 pct. af den totale menneskeskabte CO2-udledning. Så en cementfri beton er særdeles interessant i en tid, hvor der skal skrues og drejes på alle de knapper, vi kan finde, for at sænke CO2-udslippet.

Optimeret design på et shelter

Men hvad fik de to forskere hertil? Holger Koss forklarer: ”Jeg forsker i vindens påvirkning af bygningskonstruktioner og oprettede derfor et kandidatprojekt, hvor Julian skulle udvikle den optimale struktur til et shelter til Grønland, som var så stærkt, at det kunne modstå de barske vindforhold der, samtidig med at der blev brugt så få materialer som muligt. Samtidig havde vi et ønske om at udnytte eller genanvende materialer, der findes lokalt.”

Shelteret var en kuppelformet struktur ligesom de telte, festivalgæster bruger på teltpladserne. I en vindtunnel kunne forskerne måle, hvordan hård blæst belaster shelteret, og ud fra denne viden begyndte Julian Christ at optimere strukturen. Metoden, han benyttede, var stokastisk topologioptimering, der lidt forenklet forklaret handler om at regne ud, hvor man skal placere materialet i en konstruktion ud fra ønsket om at bruge så lidt materiale som muligt, uden at det går ud over konstruktionens styrke. I den stokastiske topologioptimering tog Julian Christ højde for de varierende belastninger, som vinden påfører shelterstrukturen.

Efter topologioptimeringen stod forskerne med et kuppelformet shelter, hvor de bærende strukturer forgrenede sig rundt i halvkuglen uden nogen lige linjer eller rette vinkler. ”Vi fik en meget organisk og biomorf struktur ud af optimeringen. Det ligner noget, som naturen selv ville have lavet,” siger Julian Christ.

Kan det 3D-printes?

Da beton mest består af sten og sand, som findes i rigelige mængder på Grønland, ville det give mening at opføre shelteret i beton. Men som de bygnings- og konstruktionsingeniører, Holger og Julian er, gennemskuede de med det samme, at denne biomorfe struktur ville blive meget udfordrende at støbe i beton. Bare at producere formene til støbningen ville blive alt for dyrt. At støbe hele kuplen uden forme og fjerne al den unødvendige beton bagefter ville skabe et unødvendigt stort materialespild. ”Så vi spurgte os selv: Kan vi 3Dprinte det?” fortæller Holger Koss.

Indlysende løsning. Men en stor udfordring. For det kræver både en beton og en printteknologi, der tillader mere rumlig frihed, end den konventionelle printteknologi med beton tillader i dag. Betonmaterialet er for flydende og hærder for langsomt til, at man kan printe i andre retninger end vertikalt. Julian og Holger har brug for at kunne printe i flere retninger og med buer og udhæng også.

I 2019 blev Julian Christ ansat som ph.d.-forsker på DTU Byg med støtte fra Villum Experiment-programmet, som støtter radikale forskningsidéer, og han kunne fortsætte arbejdet med at finde en løsning. I sit ph.d.-projekt skal han finde og afprøve nye ingredienser, som kan udvindes lokalt på Grønland, og som kan erstatte cementen. Dels for at give betonen de egenskaber, der gør det muligt at printe shelteret, og dels for at finde en mere bæredygtig løsning, hvor man kan udelade cement. ”Mit udgangspunkt er stadig min case fra kandidatprojektet med at opføre et optimeret betonshelter i Grønland. Den mest bæredygtige løsning er

Ph.d.-studerende Julian Christ (tv.) og lektor Holger Koss udforsker både 3D-betonprintteknologien og materialesiden for at kunne printe biomorfe strukturer.

I sit ph.d.-projekt afprøver Julian Christ 14 forskellige biopolymerer som alternativer til cement.

at kunne printe med en beton uden cement, for så undgår man den lange transport af cementsække, der heller ikke pynter i et CO2-regnskab. Derfor skal det alternative materiale til cement være en ressource, som er til stede og lettilgængelig i Grønland,” siger Julian Christ, der har afgrænset sin forskning til en liste på 14 forskellige biopolymerer, som er organiske stoffer, der stammer fra enten proteiner eller kulhydrater.

Organiske stoffer erstatter cement

Den hidtil mest lovende ingrediens, som Julian Christ har identificeret og afprøvet, udvindes fra sidestrømme i fødevareindustrien, som de genanvender til at udvinde biopolymerer. En sidestrøm er spildprodukter i en produktion, som typisk bliver regnet som affald. ”Vi har lavet tryktest af beton, hvor cement er erstattet med biopolymerer, og vi har fået ret flotte resultater, hvor biopolymerbetonens styrke svarer til konventionel beton,” siger Julian Christ, der udvidede afprøvningen af den nye betontype ved at 3D-printe med den. Resultatet overraskede. ”Vores biopolymerbeton gør det muligt for os at printe i flere retninger,” siger Julian Christ, der dog måtte opfinde og implementere tekniske løsninger til selve 3D-printeren for at få det til at lykkes. En af løsningerne handler om opvarmning af materialet inden print. ”Vi har brug for at få betonen opvarmet inden print for at få den til at flyde godt. Den måde, vi har brug for at opvarme materialet på, findes ikke i nogen af de gængse printere, som vi kunne indkøbe. Så vi måtte selv udvikle den løsning, der kan opvarme materialet. Når materialet er varmt, så er det flydende, og så snart det er kommet ud, så køler det af og hærder ret hurtigt. Det er den primære årsag til, at vi nu kan printe i flere retninger end bare vertikalt,” forklarer ph.d.-forskeren, der ikke kan gå i detaljer om deres teknologiske løsning på opvarmningen af betonen af hensyn til mulig fremtidig patentering.

Om beton og cement

• Beton består af sand og småsten (kaldet tilslag), der bindes sammen med cement og vand. • Tilslaget udgør hovedparten af beton, mens cementen udgør op til 20 pct. af beton – alt efter hvilke blandinger man laver. • Ofte tilsættes andre stoffer til beton, f.eks. flyveaske, mikrosilica og kalkfiller. • Cement består hovedsageligt af kalk og ler, der blandes og brændes ved høje temperaturer i cementovne. Herefter knuses det til pulver, der er den færdige cement. • Der kan tilsættes forskellige andre materialer til cement, bl.a. flyveaske og gips. • Det er cementen, der er CO2-synderen i beton, dels fordi cementfremstillingen er en energiintensiv produktion, dels fordi kalken afgiver CO2 under opvarmningen i cementovnene. • Det anslås, at den globale cementproduktion er årsag til 7 pct. af den totale menneskeskabte CO2-udledning.

Relevant for hele verden

Forskerne arbejder på at patentere opskriften på den beton, hvor cement er erstattet med biopolymerer. Selvom de to forskere har gjort store fremskridt på kort tid, ser de stadig en lang vej foran sig, før horisontale 3D-betonprint bliver allemandseje. ”Vi har kun taget de første skridt. Der er stadig mange ting, vi skal have afklaret, eksempelvis omkring udvindingen af biopolymerer, og om det er bedst at høste dem fra plante- eller dyreverdenen, eller om de skal fremstilles syntetisk, samt hvilke biopolymerer der har de bedste flydeegenskaber og er velegnede til print, og hvilke der tilføjer mest styrke i de printede konstruktioner,” siger Julian Christ. Holger Koss tilføjer en anden vigtig afklaring, som er nødvendig: ”Biopolymerer er organiske materialer og derfor lettere at nedbryde, og der skal vi også have udforsket yderligere, hvordan man beskytter dette materiale mod nedbrydning. Det kan sammenlignes med træ, som jo også er et organisk materiale, men hvor vi har lært, hvordan man beskytter mod for tidlig nedbrydning.”

Selvom den cementfri 3D-betonprint er udviklet med tanke på at realisere et shelter, der kan modstå grønlandske vindforhold, så finder de to forskere det relevant at fortsætte udviklingen af deres idéer, da hele verden kan få glæde af dem. Forskerne ser også relevansen knyttet til en fremtid, hvor der tales om at 3D-printe habitater på Månen eller andre planeter. Uanset om det er på Jorden eller ude i rummet, så mener forskerne, at mennesket kan blive bedre til at genanvende og udnytte ressourcer, der kan findes lokalt. Holger Koss uddyber: ”En cementfri beton vil altid være interessant, da det er en mere bæredygtig løsning. Det er også relevant for mange lande at udnytte ressourcer lokalt – ikke kun for Grønland. Grønland var blot vores afsæt. Anvendelse og genanvendelse af lokale materialer og at bygge optimale konstruktioner med så få materialer som muligt er relevant for alle i verden.”

Biopolymerbeton hærder hurtigt, og det øger mulighederne for at printe i flere retninger. Med en lysdiode for enden af robot-printarmen kan forskerne illustrere mulige printretninger.

Holger Koss, lektor, DTU Byg, hko@byg.dtu.dk Julian Christ, ph.d.-studerende, DTU Byg, julch@byg.dtu.dk

FRI FOR

Anne Kirsten Frederiksen

Ravi Chhetri, CDC

Ny teknologi gør det muligt at fjerne antibiotikaresistente bakterier fra hospitalers spildevand, før det når rensningsanlægget og kan udgøre en fare for mennesker og miljø.

Gennem de sidste to år har et samarbejde mellem DTU, Teknologisk Institut, tre forsyningsselskaber og teknologileverandøren Alumichem udviklet en teknologi, der kan fjerne antibiotikaresistente bakterier fra hospitalers spildevand på en miljøvenlig måde.

Ved at fjerne de multiresistente bakterier allerede ved hospitalerne mindskes sundhedsrisikoen for særligt kloakarbejdere og ansatte på de rensningsanlæg, der modtager spildevandet. Ligesom færre resistente bakterier i spildevandet er væsentligt, hvis kloakkerne ved kraftige regnskyl løber over.

Den nye teknologi anvender kemikaliet pereddikesyre, der også bruges til desinfektion i fødevareindustrien og på sygehuse. Pereddikesyre nedbrydes fuldstændigt i vand og udgør dermed ingen miljømæssig risiko. Til gengæld har det vist sig at kunne fjerne antibiotikaresistente bakterier i spildevandet.

Pilottest ved to hospitaler

”Teknologien kan anvendes både i separate kloakledninger, som nye hospitaler ofte har, og i de løsninger, hvor spildevandet fra typisk ældre hospitaler hurtigt ledes ind i det øvrige kloaknet,” siger professor Henrik Rasmus Andersen, DTU Miljø, der leder projektet, og forsker Ravi K. Chhetri, som har været ansvarlig for en del af laboratorieforsøgene og analysearbejdet bag den nye løsning.

Projektet har gennemført pilottest ved to forskellige hospitaler, Hillerød og Slagelse, der repræsenterer hver sin kloakløsning. Det er sket ved hjælp af et pilotanlæg, der er bygget i en container og dermed let at flytte.

Containeren har gjort det muligt at udtage prøver af spildevand undervejs i processen, så virkningen af forskellige doseringsniveauer af pereddikesyre kunne testes og sammenholdes med tidsfaktoren. Hvis hospitalets spildevand allerede efter et minut blandes med andet spildevand, er en større koncentration af pereddikesyre nødvendig, end hvis en separat kloakledning betyder, at blandingen med det øvrige ledningsnet først sker efter en halv time.

Rensningsanlæg klar til salg

Rent praktisk er det virksomheden Alumichem, der har opbygget pilotanlægget. Alumichem leverer rensningsanlæg til industrivirksomheder, der fjerner eksempelvis olie eller kemikalier fra deres spildevand, før det udledes til kloaknettet. Fremover kan virksomheden også levere anlæg til hospitaler. ”På baggrund af projektet kan vi tilpasse løsningerne til de forskellige behov, som hospitaler og kommunale rensningsanlæg har. Flere danske kommuner har allerede vist interesse, og vi ved, at der også i udlandet er et stigende behov for at rense spildevand fra hospitaler,” siger direktør Thomas Eilkær, Alumichem.

Hillerød Forsyning er da heller ikke i tvivl om værdien af projektets resultater. I forbindelse med det nye

RESISTENTE BAKTERIER I HOSPITALSSPILDEVAND

Pilotanlægget, som er inde i en container, er opbygget af virksomheden Alumichem, fhv. Norlex Systems. supersygehus, der skal bygges i byen, er der således projekteret med en separat kloakledning. ”Hospitalet bliver en væsentlig kilde til resistente bakterier i spildevandet, og vi har nu den teknologiske løsning til, hvordan vi kan fjerne dem på hospitalets matrikel, inden de blandes med byens øvrige spildevand,” siger Jørgen Skaarup, planlægger i Hillerød Forsyning.

Næste skridt er medicinrester

Antibiotikaresistente bakterier findes ikke kun i hospitalers spildevand, da meget antibiotika indtages hjemme og dermed ender i husholdningernes spildevand. Som en del af projektet har Teknologisk Institut derfor sammen med forsyningsselskaberne indsamlet viden om niveauet for indhold af antibiotikaresistente bakterier i dansk spildevand generelt. Det er sket ved analyse af mere end 70 prøver fra 20 rensningsanlæg.

Disse tal kan være væsentlige i forhold til en kommende vejledende grænse for indholdet af antibiotikaresistente bakterier i spildevand fra hospitaler. ”Nogle af de nye hospitaler arbejder med løsninger, der fjerner alle antibiotikaresistente bakterier fra deres spildevand. Det er meget dyrt, og måske er det ikke nødvendigt, at grænsen er nul. Det kan derimod være mere logisk, at myndighederne stiller krav om at nedbringe niveauet til det, der findes i almindeligt husholdningsspildevand,” siger Caroline Kragelund Rickers, forretningsleder, Teknologisk Institut. Næste skridt for forskerne bliver at undersøge, hvor god pereddikesyre er til at fjerne medicinrester fra spildevandet. ”Vi har i projektet set, at der er en effekt, men er endnu ikke færdige med de nødvendige analyser, der kan kvantificere potentialet. Det glæder vi os til at se nærmere på i den kommende tid,” siger Ravi K. Chhetri.

Henrik Rasmus Andersen, professor, DTU Miljø, hran@env.dtu.dk

Ravi Kumar Chhetri, forsker, DTU Miljø, rakc@env.dtu.dk

Om resistente bakterier

• Antibiotikaresistens er en af de største trusler mod menneskers sundhed. • Alle bakterier kan udvikle resistens over for antibiotika. • Flere infektioner bliver sværere at behandle, i takt med at antibiotika mister sin virkning. • Antibiotikaresistens fører til længere hospitalsophold, højere medicinudgifter og øget dødelighed. • Antibiotikaresistens accelereres af overforbrug af antibiotika samt dårlig forebyggelse og inddæmning af infektioner. • Antibiotikaresistens truer medicinske landvindinger.

Organtransplantation, kemoterapi og operationer som kejsersnit vil blive langt farligere uden effektive antibiotika til at forebygge og behandle infektioner.

KILDE: WHO

Lotte Krull

Bax Lindhardt

HVAD SKER DER MED ATOMKRAFT?

Pressen er fyldt med artikler om atomkraft. Flere europæiske lande fra Finland til Bulgarien planlægger nye atomkraftværker. Er atomkraft blevet trendy? Og kommer den en dag til Danmark? Det svarer sektionsleder Bent Lauritzen fra DTU Fysik på. Han har i årtier forsket i atomkraft.

Danmark har meget VE, men vores energiforsyning, og forsyningssikkerhed, bliver reddet af, at vi importerer en del af vores el fra vores nabolande – el, som i princippet kan være produceret af et atomkraftværk. For mange lande gælder det, at det bliver svært at udfase kul- og gasfyrede værker uden at erstatte dem med en anden løsning, der sikrer en elproduktion, der både er billig og stabil og dækker en stor – og i øvrigt stigende – efterspørgsel på strøm. Mange lande har brug for atomkraft for at fjerne sig fra de fossile brændsler.

q: Hvilken udvikling ser vi i verden?

a: Generelt er tendensen den, at de lande, der allerede har atomkraft, fortsætter og måske udvider deres programmer.

Men vi ser også lande, der aldrig har haft atomkraft, som er på vej med det, f.eks. Forenede Arabiske Emirater, der sidste år åbnede deres første atomkraftværk. I Europa ser vi en øget polarisering, hvor nogle lande som Tyskland,

Belgien og Spanien vil udfase atomkraft, mens andre lande som bl.a. Storbritannien,

Frankrig, Finland og flere østeuropæiske lande, heriblandt

Polen og Rumænien, enten allerede bygger eller vil bygge nye atomkraftværker.

q: Er der sket et holdningsskifte?

a: Ja, nogle steder. I Finland var deres miljøparti førhen overbeviste modstandere af atomkraft, mens de i dag er fortalere, og der er i det hele taget bred opbakning til atomkraft i

Finland nu. Min fornemmelse er, at der generelt er en fornyet interesse for atomkraft.

Personligt oplever jeg langt flere henvendelser fra pressen, men også fra unge, som skal skrive opgaver og vælger at skrive om atomkraft. Den slags henvendelser fik jeg slet ikke for ti år siden.

q: Hvad er drivkraften bag interessen?

a: Det er især klimadagsordenen, der er drivkraften. Det er ønsket om at udfase fossile brændstoffer i elproduktionen, så man får reduceret CO2-udslippet. Flere lande vil erstatte kul- og gasfyrede værker med atomkraftværker, fordi de ikke udleder CO2. I andre lande som f.eks. de østeuropæiske har man også motiver som forsyningssikkerhed og uafhængighed af import af energi fra Rusland.

q: Kan vi ikke nøjes med vind og sol som CO2-fri løsninger?

a: Udfordringen med vedvarende energi (VE) som vind og sol er, at den er fluktuerende, så vi er ikke garanteret en stabil produktion af el.

q: Vil atomkraft være en løsning for Danmark?

a: Det er jo en politisk beslutning. Danmark besluttede i 1985, at atomkraft ikke skulle indgå i energiplanlægningen.

Men jeg synes, at man skal tage en ny og åben debat om atomkraft som klimavenlig energiteknologi, der kan sikre os en relativt billig strøm og gøre os uafhængige af import af el. Desuden vil næste generation af reaktorer kunne levere mere end strøm.

De vil alle køre med højere temperaturer og har derfor også potentiale til at levere procesvarme til industrien samt indgå i P2X-løsninger som produktion af syntetiske brændstoffer. Derudover er man ved at udvikle små,

Sektionsleder ved DTU Fysik Bent Lauritzen har forsket i atomfysik og -energi helt tilbage til dengang, Danmark havde tre forsøgsreaktorer ved Roskilde Fjord.

Reaktorerne på Risø

• På halvøen Risø (i dag DTU

Risø Campus) ved Roskilde

Fjord har Danmark haft tre forsøgsreaktorer. • De blev taget i brug i henholdsvis 1957, 1958 og 1960. • Reaktorerne blev brugt til forskning og undervisning inden for reaktorfysik og -teknologi, til fremstilling af isotoper og dotering af halvledere og i de sidste mange år til materialeforskning. • Den første reaktor blev lukket allerede i 1975, og de sidste to lukkede i henholdsvis 2000 og 2001. • Siden har Dansk Dekommissionering stået for håndtering og demontering af reaktorerne.

Se mere: www.dekom.dk modulære reaktorer, dvs. at det bliver muligt at skalere atomkraftanlægget i størrelsen, og man kan vælge at have flere mindre værker i stedet for få meget store anlæg. Jeg mener, at atomkraft kan spille en rolle i den grønne omstilling også i Danmark. Men det kræver, at man tør at se fordomsfrit på teknologien.

q: Er der sket en udvikling mht. sikkerhed?

a: Ja. Atomkraft er blevet mere sikkert – det kan bl.a. ses på frekvensen af hændelser og uplanlagte driftsstop, som er faldet markant. Nye atomkraftværker har en større grad af passiv sikkerhed, dvs. systemer, der styrer værket, selv hvis der mangler mennesker til at gribe ind, eller elforsyningen afbrydes. Hvis vi måler sikkerheden på tab af menneskeliv, er der færre mennesker, der dør som følge af atomkraft end af andre teknologier til elproduktion. Samme konklusion kom en ekspertgruppe under Europa-Kommissionen igen frem til i en rapport, som de udgav i foråret. Med fjerdegenerationsreaktorer vil vi se en yderligere øgning af sikkerheden, da det er en af de internationale målsætninger for udviklingen af dem. Man arbejder på at gøre dem så sikre, at det ikke vil være nødvendigt med en evakueringszone uden for selve anlægget.

Hvor er teknologien om 20 år?

a: Vi vil stadig have store atomkraftværker, alene fordi de værker, der bygges i disse år, vil være i drift ca. 60 år frem. Derudover tror jeg, at de store atomkraftværker vil blive suppleret med de mindre modulære reaktorer, som udvikles i dag. Den næste generation af reaktorer vil kunne udnytte brændslet måske op til 100 gange bedre.

Det betyder 100 gange færre miner og 100 gange mindre affald. Så mit gæt er, at vi om 20 år vil have en blanding af tredje- og fjerdegenerationsreaktorer kørende rundtom i verden.

Bent Lauritzen, sektionsleder, DTU Fysik, blau@dtu.dk

Seks faktorer afgør succes med hjemmearbejde

Forskere fra DTU Management har fundet frem til tre fordele og tre ulemper, der spiller ind på oplevelsen af hjemmearbejdet. ”Inden virksomheder og organisationer lægger nye planer for mængden af hjemmearbejde, er det vigtigt at huske på, at fordele og ulemper opleves vidt forskelligt. Ved at analysere medarbejdernes oplevelser ud fra de seks identificerede faktorer kan ledelsen få et overblik over, hvad man skal holde sig for øje,” siger lektor ved DTU Management Christine Ipsen, der er en af forskerne bag en undersøgelse af hjemsendte i videnjob i otte europæiske lande.

De seks faktorer

Fordele • Bedre balance mellem arbejde og privatliv. • Forbedret arbejdseffektivitet, bl.a. på grund af færre forstyrrelser, færre møder, mindre spildtid. • Større kontrol over eget arbejde, pauser, når man vil, mindre indblanding. Ulemper • Begrænsninger f.eks. isolation og mere tid foran skærm. • Usikkerheder i arbejdet f.eks. hvilke opgaver skal løses og uspændende opgaver. • Utilstrækkelige værktøjer som begrænset adgang til dokumenter, data, printere mv.

”DTU har haft stort fokus på at gøre tillid til AI til en særlig dansk vinkel, og det er også blevet et helt centralt element i visionen for det nye center.”

PROFESSOR LARS KAI HANSEN, DTU COMPUTE, DTU’S REPRÆSENTANT I DEN ARBEJDSGRUPPE, DER HAR FORMU LERET FORSKNINGSPLANER FOR ET NYT PIONERCENTER FOR FORSKNING I KUNSTIG IN -

10.000 TELLIGENS - DEN STØRSTE DANSKE SATSNING PÅ OMRÅDET NOGENSINDE.

Antal kvadratmeter på den nye bygning, Climate Challenge Laboratory, på DTU Lyngby Campus, der fra 2024 skal danne ramme om forskning og udvikling af nye teknologier til grøn omstilling.

90 DAGE

I MÅNEHABITAT

I en simuleret månemission tilbragte to arkitekter tre måneder i Nordgrønland for at teste deres foldudmånehabitat. Missionen, der blev hjulpet på vej af eksperter fra DTU Space, har vist, hvordan man kan skabe et miljø, hvor man ikke kun overlever, men også trives i rummet.

Christina Tækker SAGA Space Architects

Temperaturen på Månens overflade varierer enormt. Om dagen kommer den op på 130 grader, og om natten falder den til næsten minus 160 grader. Her er ingen atmosfære, og den kosmiske stråling, som kommer fra universet, er radioaktiv. Derudover skal man kæmpe med meget fint månestøv i stil med vulkanaske, der trænger ind overalt.

De ugæstfri betingelser afskrækker dog ikke verdens rumnationer fra at drømme om at bygge beboelige baser til almindelige mennesker på Månen. Heller ikke arkitektfirmaet SAGA Space Architects. Sidste år testede de to arkitekter Karl-Johan Sørensen og Sebastian Aristotelis Frederiksen deres nyudviklede og arkitekttegnede habitat i området omkring en nedlagt titaniummine i det nordlige Grønland. Det skete med hjælp fra DTU Space.

Ambitionen var at undersøge, hvordan de ekstreme månelignende omgivelser påvirkede deres psykiske og fysiske velvære. Et projekt, der adskiller sig fra andre lignende projekter, der typisk undersøger, hvordan man overlever i rummet. ”Hvor alle andre rummissioner fokuserer på at få elektronik samt strøm-, vand- og iltforsyning til at fungere, har vi forsøgt at skabe et miljø, hvor mange mennesker vil kunne trives i rummet over længere tid,” fortæller Sebastian. ”Hvis man virkelig ønsker en vedvarende civilisation uden for Jorden, handler det ikke kun om at opfylde menneskers basale behov som mad, vand og ilt. Det handler også om at skabe livsglæde, psykologisk velvære og mentalt overskud.”

Det var en vild idé

Idéen om at bygge beboede miljøer i det ydre rum begyndte for Sebastian og Karl-Johan, da de studerede på Kunstakademiets Arkitektskole. I 2018 startede de SAGA Space Architects i København og vandt den internationale konkurrence Marstopia med ’Dandelion Shelter’. Her tegnede de et primitivt Mars-shelter inspireret af frøstanden på en mælkebøtte, mens overfladen var designet ud fra idéen om at høste statisk elektricitet fra støv- og sandstorme på Mars. Senere tilbragte de to måneder på sommerskolen International Space University, hvor de sammen med ingeniørstuderende blev inspireret af oplæg fra rumorganisationer fra USA, Japan og Israel. I 2020 satte de sig for at bygge og teste deres eget månehabitat LUNARK i Grønland.

Inden de tog afsted, havde de dog brug for hjælp til at blive klogere på både rummet og Grønland. Dels skulle de vide, hvordan de kunne udvikle et prototypemånehabitat, der kunne opskaleres og fungere i rummet, og dels skulle de vide mere om Grønlands klimatiske forhold og problemerne omkring håndtering af bjørne, logistik, transport og redning med mere for at holde sig i live i den barske natur.

Gennem fælles venner fik de kontakt til Per Lundahl Thomsen, der er chefkonsulent på DTU Space. Han kunne trække på sin erfaring fra projekter som bl.a. Danmarks store rummission Atmosphere-Space Interactions Monitor, hvor man undersøger energiudladninger fra lyn og uvejr i rummet, samt satellitmissioner som Ørsted-satellitten, der har målt Jordens magnetfelt. Per skabte forbindelse til andre forskere fra DTU Space, der bl.a. overvåger klimaforandringer i Arktis, og med tiden blev rådgivningen fra

Karl-Johan og Sebastian fik rådgivning og hjælp fra forskere på DTU Space, så de kunne afprøve deres habitat i Grønland.

DTU udvidet til også at omfatte organisering, risikoanalyse og tilladelser til at komme igennem Thule Air Base. ”Da Sebastian ringede og sagde, at SAGA Space Architects ville bygge et habitat i rummet, tænkte jeg: Hvor fedt er det lige. Det var en vild idé, ja næsten en vanvittig udfordring, men det er jo også ofte det, der skal til for at skabe et helt fantastisk projekt,” fortæller Per. ”Normalt er min rolle at være systemingeniør og projektleder og den, der får tingene til at hænge sammen. Jeg tænkte, at det kunne være en idé at hjælpe på den front og være med til at prioritere. Når man som Sebastian og Karl-Johan har store ambitioner, kommer man til et punkt, hvor man må prioritere for at få enderne til at mødes til sidst. Og det kan være svært, når man ikke har noget at sammenligne med.”

Helikopter kommer, når det er fuldmåne

Nogle af de største beslutninger, som Per og hans kolleger hjalp arkitekterne med, handlede om logistik, planlægning og udførelse af projektet.

Allerførst skulle de finde et sted på Jorden, der mindede om Månen. Valget faldt på Nordgrønland nær Thule Air Base, hvor de fik opfyldt betingelserne for at måle det reelle psykologiske stress, som astronauter bliver udsat for. Her er koldt, og man kan ikke være uden for habitatet særlig længe ad gangen. Lyssituationen minder om det konstante sollys på Månens sydpol. Mens der på Månen er 14 dages mørke efterfulgt af 14 dages lys, oplevede arkitekterne 30 dage, hvor Solen kun var lidt fremme, og derefter 30 dage, hvor de slet ikke så Solen.

Endelig er der et monotont is- og klippelandskab, som på mange måder ligner Månens golde overflade. Den sidste faktor, som gør Grønland ideel er, at der er totalt isoleret. Faktisk var de så langt væk fra civilisationen, at de kun kunne hentes hjem med en helikopter, når vejret en sjælden gang var stille, og der var lys fra enten Solen eller fra Månen.

Men en af de ting, der virkelig trak tænder ud, var strukturen på habitatet, som arkitekterne tegnede efter inspiration fra den japanske papirfoldekunst origami. Skallen består af kulfiberpaneler og kan foldes sammen i en container og udvides med 560 pct., når den bliver foldet ud. Det gør metoden ideel til også at transporteres i en raket. Som en krølle på halen blev habitatet designet så stærkt, at det også kunne holde til, at isbjørne og moskusokser gnubbede sig op ad det.

Habitat med teknologier

Habitatet blev fyldt med teknologier, som i fremtiden kan gavne vores velvære i rummet. En af teknologierne var et såkaldt Circadian Light System,

Tilbage til Månen

Månen er det nærmeste objekt i det ydre rum på nattehimlen og den eneste fremmede klode, der har været betrådt af mennesker. Men Månen har også haft besøg af mange ubemandede rumfartøjer.

Den første mission til Månen var den russiske Luna 1. Den blev opsendt af det daværende Sovjetunionen i 1959. Missionen gik dog ikke helt som planlagt, og i en afstand på knap 5.000 km fløj rumfartøjet forbi Månen. Luna 1 endte på den måde som det første menneskeskabte objekt, der gik i kredsløb om Solen.

Samme år fulgte Luna 2, der var det første rumfartøj, der ramte Månens overflade, og i 1959 blev Luna 3 opsendt som det første rumfartøj, der tog billeder af Månens bagside. I 1964 tog det amerikanske rumfartøj Ranger 7 de første nærbilleder af Månens overflade.

I 1966 blev Luna 9 opsendt af det daværende Sovjetunionen som et ubemandet rumfartøj og blev det første rumfartøj, som lykkedes med en blød landing. I 1968 var tre astronauter med NASA’s Apollo 8 de første mennesker, der kom i kredsløb om Månen i et rumfartøj, og i 1969 blev amerikaneren Neil Armstrong det første menneske, der betrådte Månen. Det var med Apollo 11-missionen, som var opsendt af den amerikanske rumfartsorganisation, NASA.

I årene efter Apollo 11 gennemførte NASA flere månelandinger, og i alt 12 mennesker har gået på Månen. Den sidste bemandede månemission fandt sted i 1972.

Efter Apollo-programmet var der i mange år ikke så stor interesse for at rejse til Månen. Men nu er man igen begyndt at planlægge missioner til Månen.

KILDE: WWW.VILDMEDRUMMET.DK

I tre måneder bestod menuen af pulvermad.

der består af fem LED-paneler, som arkitekterne fordelte i habitatet. Her simulerede de en normal døgnrytme, der betød, at de oplevede skumring, solopgang, dagslys, solnedgang, skumring og nat i habitatet, selvom det var mørkt udenfor. Teknologien bliver i øjeblikket analyseret af et hold psykologer. Men efter Sebastians mening er effekten overbevisende. ”Som alle andre organismer på Jorden har mennesker en finjusteret 24-timers døgnrytme, som styrer en masse processer i kroppen som søvn, kropstemperatur og hormonproduktion. Hvis døgnrytmen bliver forstyrret, kan det få alvorlige konsekvenser for helbredet,” siger Sebastian. ”Lyspanelerne gav os forskellige lysintensiteter og spektre af lys. Om dagen øgede vi det kolde blålige lys, der fremmer produktionen af kortisol, som er det stof, der fremmer aktivitet og koncentration. Hen imod aften blev det kolde lys afløst af et varmt og gulligt lys, der fik niveauet af melatonin til at stige i kroppen. Det fik os til at føle os trætte.”

En anden teknologi, som arkitekterne testede, var, hvordan man kan bruge mental hygiejne ved hjælp af virtual reality. Bag pilotprojektet står DTU Space og Skejby Sygehus, der afprøver og dokumenterer, om teknologien kan bruges blandt astronauter i rummet på længere missioner. De første reaktioner fra Grønland viser, at Sebastian og Karl-Johan oplevede en nærmest terapeutisk effekt ved at se tre forskellige naturvideoer hver dag.

Almindelige mennesker i rummet

Håbet er, at de foreløbige resultater fra LUNARK kan være med til at hjælpe mennesker med at bosætte sig på Månen. Med tiden er det nemlig ikke kun specialtrænede astronauter, som skal ud i rummet, men også ganske almindelige mennesker.

Et kig op mod loftet i det smalle habitat.

Om missionen

Hvad: Test af månehabitatet LUNARK. Hvem: Arkitekterne Karl-Johan Sørensen og Sebastian Aristotelis Frederiksen har designet habitatet og gennemført testen. Hvor længe: 90 dage. Hvornår: September-december 2020. Hvor: Tæt på Thule Air Base i Nordgrønland. Habitatets materialer: Skallen består af rigide kulfiberpaneler, som kan folde sig ud fra en kompakt transporttilstand og blive 7,5 gange større. Plads: Habitatets gulvareal er på 4,37 m2 . Særlige udfordringer: De så ingen mennesker, spiste pulvermad, havde intet internet, tog ikke et eneste brusebad og så ikke solen i de sidste 30 dage af missionen, fordi de var nord for polarcirklen.

(Foto modsatte side): Vha. VR-teknologi og korte naturfilm blev det undersøgt, om stressniveauet som følge af isolationen kunne mindskes. (Foto tv.): Med Circadian Light System kunne belysningen i habitatet simulere Jordens døgnrytme.

LUNARK er ikke det eneste initiativ. Allerede nu arbejdes der på, at Månen fra 2024 bliver første stop for missioner længere ud i rummet. Et af initiativerne kommer fra NASA, der har en ambition om at udvikle mere permanente boliger på Månen. Det skal bl.a. ske med hjælp fra det danske arkitektfirma BIG. Også Rusland og Kina har afsløret et stort samarbejde om en ny international rumstation på Månen. ”Netop i disse år kommer flere og flere længerevarende missioner til Månen og på sigt også til Mars. Derfor er samarbejdet med SAGA Space Architects en kærkommen mulighed for, at DTU Space kan få erfaring med denne type projekter, når DTU i fremtiden skal gøre sig håb om opgaver på disse spændende missioner,” siger Per.

Men hvorfor skal vi overhovedet ud i rummet? Hvis man spørger Per, ligger det helt fundamentalt i menneskers natur, at vi udforsker: ”Udforskningen driver vores dagligdag, vores teknologi og hele evolutionen. Hvis man gerne vil have svar på livets store spørgsmål, er man nødt til at tage nogle udfordringer for at få svar på, hvor vi kommer fra, og hvor vi skal hen.”

Følg LUNARK på instagram: @saga_space_architects.

INTERNATIONAL COVID-19-FORSKNING SKER MED DTU’S MOBILDATA

Unikt datasæt fra et afsluttet DTUprojekt er i høj kurs hos udenlandske forskergrupper, der arbejder med COVID19relateret forskning. Datasættet har ført til flere publikationer.

Hanne Kokkegård Iben Julie Schmidt, SensibleDTU

Da smartphones for ti år siden begyndte at blive allemandseje, fik professor Sune Lehmann en idé: Han ville bruge mobildata i et socialt netværks-eksperiment, hvor folks færden og netværk blev kortlagt.

Sammen med sin gruppe på DTU og en række samarbejdspartnere på

Københavns Universitet designede han projektet SensibleDTU.

Således blev 1.000 frivillige DTUstuderende i 2013 udstyret med en gratis smartphone, mod at DTU – efter alle forskrifter, tilladelser og privacyregler og ved hjælp af en specialudviklet software – måtte benytte mobildataene i anonymiseret form. Gennem tre år opsamlede forskerne et enormt datasæt om mobilitet, der dagligt blev forøget med 50-100 GB.

Vigtige data i en pandemi

Dengang var tanken om en pandemi mere af akademisk end praktisk interesse. Men da verden pludselig manglede viden til smitteopsporing, smittestopapps baseret på Bluetoothteknologi, nedlukninger og genåbninger, blev datasættet en eftertragtet vare, for ingen havde lavet noget tilsvarende.

I foråret er flere pandemiartikler med DTU-datasættet blevet udgivet, herunder i to Nature-tidsskrifter, med Sune Lehmann som medforfatter. ”Jeg er virkelig stolt af, at et DTUeksperiment designet i 2012 stadig viser sig at spille en kæmpe rolle i videnskaben med nu to flotte publikationer, hvor DTU medvirker. Uden at have planlagt det har vi pludselig et datasæt med målinger, som for det første er banebrydende på verdensplan i forhold til størrelsen af populationen, men som også viser sig at være ufatteligt nyttige, fordi vi ud fra Bluetooth estimerede, hvor tæt folk var på hinanden, og hvor de mødte hinanden i den virkelige verden,” fortæller professor Sune Lehmann.

Professoren på DTU Compute bliver ofte kontaktet af udenlandske forskere og myndigheder, der ønsker at bruge datasættet. Han deltog selv i den rådgivende ekspertgruppe, da Danmark skulle udvikle sin egen smittestopapp.

COVID-19 og sociale netværk

De nyudgivne artikler er publiceret i henholdsvis Nature Physics og Nature Communications.

Det første studie ledet af forskere på Indiana University i USA viser, hvordan man kan bruge såkaldt baglæns-tracking til effektivt at smitteopspore og hindre smitte. DTU-dataene viser, at nogle mennesker har rigtig mange venner (fungerer som en slags venskabshub), mens andre ikke har så mange. I studiet bruger forskerne

Ved hjælp af mobiltelefonerne var det muligt at se de studerendes færden på Lyngby Campus i forsøget. De røde farver viser, hvor koncentrationen af personer var størst, og den opstod – ikke uventet – ved kantiner og undervisningslokaler. Fotoet er fra 2015, hvor Johan Rojek var studerende på DTU og deltog i projektet SensibleDTU, der indsamlede anonymiserede data fra 1.000 studerendes mobiltelefoner for at følge menneskers færden og de sociale knudepunkter.

dataene til at vise, at det er vigtigt at finde COVID-19-smittekilder med rigtig mange venner hurtigt, mens de stadig smitter, for at stoppe smitten den vej, ligesom med de nysmittedes netværk. I Danmark benytter man begge metoder – baglæns-tracking og forlæns-tracking – til at stoppe smitten, men artiklen understreger effektiviteten af baglæns-opsporing.

Det andet store studie med forskere fra det italienske universitet i Trento i spidsen handler om digital kontaktopsporing. Den oprindelige analyse af digital smitteopsporing er baseret på en simpel model med mange antagelser. I studiet ser forskerne derimod på, hvordan man lægger de mest realistiske parametre ind i f.eks. smittestopapps, så smitteopsporing bliver mest mulig effektiv. Her bidrager det unikke DTU-datasæt med rigtige data og dermed realisme.

I yderligere en artikel fra Havard University i USA trækker forskere også på datasættet i stedet for at bruge simulerede data. Forskerne har undersøgt, hvordan man genåbner en campus på en sikker måde efter COVID-19-nedlukningen, og der vurderes forskellige genåbningsstrategier i forhold til spredningen af virussen, og de ser på, hvad test, isolation, mundbind og social afstand betyder.

SensibleDTU

1.000 førsteårsstuderende på DTU fik i 2013 udleveret en smartphone med software, der loggede telefonens placering i tid og rum samt alle sociale interaktioner foretaget med telefonen: e-mails, sms’er, telefonsamtaler og aktiviteter på online-netværk som Facebook og LinkedIn.

Softwaren opsamlede hver smartphones position hvert 20. sekund 24 timer i døgnet i tre år, og datamængden blev forøget med mellem 50 og 100 GB dagligt. Forsøgspersonerne var anonymiseret, så de kun optrådte som numre og datapunkter.

Alle studerende underskrev en samtykkeerklæring og udfyldte et spørgeskema udviklet af forskere inden for folkesundhed, økonomi og psykologi på Københavns Universitet.

Læs mere: sensible.dtu.dk / socialfabric.ku.dk

I projektet kunne den enkelte smartphones placering spores over hele verden.

IVÆRKSÆTTER LØBER STARTUP I GANG MED HJÆLP FRA DTU

Startup udvikler ny ’plug and play’protese til motionsudøvere i tæt samarbejde med ingeniører og forretningsudviklere på DTU.

Christina Tækker

Bax Lindhardt

Et forskningsmiljø i verdensklasse, et opstartsmiljø for små og mellemstore virksomheder og en god idé fra en civilingeniøruddannet fra DTU har ført til startup-virksomheden Levitate, der nu udvikler den første ’plug and play’motionsprotese.

Motionsprotesen adskiller sig fra andre ved, at foden er lavet i et kompositmateriale, der er mere fleksibelt end traditionelle proteser og kan monteres direkte på et protesehylster. Derudover bliver den billigere end lignende produkter, som man typisk skal betale et engangsbeløb på 50-100.000 kr. for. Levitates protese skal efter planen kunne fås for en mindre månedlig abonnementspris eller en lavere engangspris. Det skal være med til

Lasse W. Madsen er aktiv løber og kender til andre benamputeredes udfordringer med at skaffe motionsproteser af god kvalitet til en rimelig pris. at give alle amputerede i hele verden mulighed for at få et fysisk aktivt og sundere liv. ”Da jeg første gang hørte idéen om at konstruere motionsproteser til gavn for amputerede, var jeg ikke i tvivl om, at jeg ville bidrage med min viden om kompositmaterialer,” siger Malte Markussen, der er udviklingsingeniør på DTU Vindenergi. ”Her kunne jeg med en meget lille indsats få en reel ’impact’ på samfundet, hjælpe en masse mennesker, reducere omkostningerne og gøre tingene smartere. Det er netop det, vi er sat i verden for. At udvikle teknologi til gavn for samfundet.”

Opstartsmiljø betyder alt

Samarbejdet begyndte i december 2019, da Lasse W. Madsen, der er benamputeret, tog kontakt til DTU for at få hjælp til at udvikle en benprotese, som var billigere, end hvad der var tilgængeligt på markedet. Her fik han kontakt til Malte, der arbejder med materialefremstilling og bygger prototyper og komponenter i Large Scale Facility, en testfacilitet af højeste internationale standard, hvor DTU forsker i at teste styrke og ud -

”Da jeg første gang hørte idéen om at konstruere motionsproteser til gavn for amputerede, var jeg ikke i tvivl om, at jeg ville bidrage med min viden om kompositmaterialer.”

MALTE MARKUSSEN, UDVIKLINGSINGENIØR PÅ DTU VINDENERGI

mattelse af store konstruktioner som bl.a. vindmøllevinger til industrien.

Malte lærte Lasse at fremstille og bearbejde kompositkomponenter og gav ham en kontakt til forretningsudvikleren Thomas Hørdam fra DTU Link. DTU Link er et inkubationsmiljø på DTU Risø Campus, der understøtter samarbejde og innovation på tværs af forskere, SMV’er og startups i Region Sjælland. Således fik Lasse hjælp til at udvikle og teste sin løbeprotese i DTU’s værksteder og laboratorier. ”Et inkubationsmiljø som DTU Link betyder alt for iværksættere som Lasse. Vi begynder altid med at afdække den enkelte iværksætters behov og yder på den baggrund sparring omkring forretningsidéen. Vi gennemfører også en række faglige arrangementer, som kan inspirere og klæde iværksætterne på inden for forskellige områder,” siger Thomas. ”Vi har bl.a. hjulpet Lasse ved at indgå i en dialog om idéen og afklare, hvad DTU kunne hjælpe ham med. Desuden har vi matchet Lasse med andre startups inden for samme og beslægtede områder, hvilket har været til gensidig inspiration for dem.”

Hundredvis af maratoner

Med adgang til DTU’s faciliteter kom Lasse hurtigt i gang med at bygge en model til en kompositfod i prototypeværkstedet. Her har han testet de kunstige fødder på en testmaskine for at holde øje med materialets styrke og træthed. Indtil videre har fødderne løbet hundredvis af maratoner med flere hundrede kilo belastning på maskinen, ligesom Lasse og andre benamputerede har løbet tusindvis af kilometer med en prototype for at teste foden i praksis.

Virksomheden holder nu til i kontorfaciliteterne i DTU Link, hvor Lasse sammen med sin medstifter, Andrew C. Whittaker, stort set er selvkørende i at fremstille kompositkomponenter. Takket være Malte har Lasse kunnet trække på en årelang erfaring fra DTU’s materialeforskningsgruppe, der har arbejdet med kompositter siden 70’erne. Forskningsgruppen holder nu til i Section of Structural Design and Testing.

I dag bliver kompositmaterialer bl.a. brugt i tog og fly – foruden vindmøllevinger – hvor det giver lettere og stærkere konstruktioner. For flyene betyder det, at de kan medtage flere passagerer og flyve længere på den samme mængde brændstof. For togene betyder det, at der ikke skal bruges så meget energi til at accelerere. ”Komposit er en overordnet kategori af materialer, som har en række fordele

Iværksætter Lasse W. Madsen (th.) fik adgang til DTU’s kompetencer inden for kompositmaterialer gennem Malte Markussen (tv.), der er udviklingsingeniør på DTU Vindenergi, og sparring på sin forretningsidé fra Thomas Hørdam (i midten) fra inkubationsmiljøet DTU Link. sammenlignet med metal, og som vi bruger til mange ting, der typisk er vægtfølsomme eller udsat for miljøer, der forringer materialets levetid, eller mange gentagne belastninger. Hvis man bruger kompositmaterialerne klogt, kan man anvende dem i stedet for konventionelle materialer inden for mange nicheområder,” siger Malte. ”Levitates motionsproteser er et godt eksempel, fordi det skal være let, men også rigtig stærkt. Ved hjælp af et smart design og avanceret matematik er det lykkedes at udvikle et konkurrencedygtigt alternativ til en brøkdel af prisen.”

1994: 2005:

Aktiv gymnast. Mister som 14-årig sit højre ben i en trafikulykke og får benprotese.

Uddannet civilingeniør fra DTU.

2015:

Vilje og gåpåmod

Dermed er Levitate kommet et stort skridt tættere på at sætte deres motionsprotese i produktion. Rejsen begyndte allerede, da Lasse som 14-årig mistede sit højre ben i en trafikulykke. På det tidspunkt var han skrevet op til en gymnastikefterskole og skulle begynde ni måneder senere. Men ligesom de fleste andre amputerede fik han at vide, at han godt kunne glemme alt om løb og aktivitet, fordi det er utrolig dyrt at investere i komponenter til benamputerede sportsudøvere. Lasse fik dog fat på en sportsprotese og begyndte på gymnastikefterskolen, hvor han deltog på lige vilkår med alle andre elever.

Siden oprettede han en Instagramprofil, hvor han fortalte om livet som aktiv løber med benprotese. Her fik han et indblik i, hvor mange mennesker der gerne ville have fat i lignende sportsudstyr, men ikke havde råd. Med Levitate har Lasse gjort det nemt for benamputerede at komme i gang med at blive fysisk aktive: ”Jeg har en tro på, at hvis man har en god idé, vilje og gåpåmod, så kan tingene sagtens lade sig gøre. Kombinationen af den viden og erfaring, som jeg har oparbejdet gennem min uddannelse og mit arbejde, har gjort, at jeg turde springe ud i det uden at vide, hvor det ville ende.”

Malte Markussen, udviklingsingeniør, DTU Vindenergi, cmar@dtu.dk

Læs mere: www.letslevitate.com / www.link.dtu.dk Levitates protese adskiller sig fra øvrige ved, at foden er lavet i et kompositmateriale, der er mere fleksibelt end traditionelle proteser og kan monteres direkte på et protesehylster.

2019:

Opsiger sit job som udviklingsdirektør i Esbjerg og starter Levitate.

Levitate flytter til DTU Link, der ligger på DTU Risø Campus. DTU Link drives med midler fra Region Sjælland. Små og mellemstore virksomheder fra regionen kan modtage op til 300 finansierede forskningstimer til at udvikle et teknologisk koncept eller en prototype i tæt samarbejde med forskere fra DTU.

Kommer på listen ’30 under 30 – Europe’ i magasinet Forbes. En liste, der hylder de mest iøjnefaldende iværksættere under 30 år. Udvalgt til at deltage i hardtech-konkurrencen Danish Tech Challenge, hvor 20 virksomheder dyster om 500.000 kroner.

Praktikant fra DTU Skylab bliver tilknyttet Levitate og arbejder med en 360-graders analyse af, hvad det betyder for individet at være fysisk aktiv efter en ulykke. Løbeprotesen bliver testet af benamputerede hos Parasport Frederiksberg.

Start 2020: 2020: August 2020: 2020: 2020:

Fjernstyrede robotter

redder laboratoriekursus

Coronalockdown fik underviser til at tænke kreativt med selvkørende robotter, og det skabte stort engagement blandt studerende.

Christina Tækker

Bax Lindhardt

Da corona lukkede landet ned i foråret 2020 skulle en gruppe master- og ph.d.-studerende på DTU Energi oprindeligt have været fysisk til stede på campus for at lære, hvordan man styrer et automatiseret laboratorium ved hjælp af maskinlæringsværktøjer. Det kunne ikke lade sig gøre, da de var hjemsendte. Men takket være en utraditionel løsning blev undervisningen dog gennemført alligevel. Underviseren, postdoc Rune Christensen, købte fire sæt LEGO Mindstorms, som børn og unge normalt bruger til at bygge robotter. Derefter lagde han et styresystem ind i robotterne og udviklede sin egen software, så han kunne bruge de maskinlæringsværktøjer, han ønskede. Det virkede overraskende godt. Næste skridt var at koble de studerende og robotterne på DTU’s netværk. Via webcams i laboratoriet kunne de studerende se robotterne. Dermed var der fuld adgang til at styre robotterne hjemmefra.

Løsningen skabte så stort et engagement hos de studerende, at Rune blev nødt til at lægge ekstra undervisningstimer ind for at imødekomme deres ønske om at få de mest valide data. ”Styrken ved robotterne er, at vi kan give de studerende en fysisk eksperimentel dimension, uden at de er til stede,” fortæller Rune Christensen. Han fik inspiration til robotterne fra

Postdoc Rune Christensen lagde et styresystem ind i fire LEGO Mindstormsrobotter og udviklede sin egen software, så han kunne bruge de maskinlæringsværktøjer, der var brug for i undervisningen af en gruppe master- og ph.d.-studerende. University of Toronto, der har stor erfaring med automatiserede laboratorier. I et videnskabeligt tidsskrift fandt Rune Christensen opskriften på, hvordan man bygger LEGO-robotter, som blander væsker. Egentlig var det meningen, at de studerende skulle arbejde med kemikalier med henblik på at fremstille materialer til flowbatterier. Men på grund af faren for, at de kunne sidde hjemme og f.eks. komme til at skrue temperaturen alt for højt op, blev setuppet lavet om til at blande frugtfarve opløst i vand. Opgaven kom til at handle om at programmere robotterne, så de blandede grøn, rød, gul og blå for at opnå en bestemt orange farve. På den måde kunne de studerende også lære at finde styrker og svagheder ved maskinlæringsværktøjerne. ”Vi overvejede, om vi skulle gennemføre undervisningen ved hjælp af rene simuleringer, men vi blev enige om, at der ikke var nok læring i dem. Selvom man tilføjer tilfældig støj, har simuleringer det med at virke for godt og for regelmæssigt. De studerende lærer mest, når de får erfaring med ting, der ikke virker. Der skal helst være nogle uregelmæssigheder – og det kan robotterne give,” fortæller Rune Christensen, der tilføjer: ”Det kom bag på mig, at de studerende viste så meget gåpåmod og ikke accepterede dårlige data. Jeg oplevede, at de engagerede sig i robotterne på en måde, som de ellers ikke ville gøre i en simulering.”

Rune Christensen, postdoc, DTU Energi, runch@dtu.dk

Containere uden gods flyttes rundt på verdenshavene, og det er dyrt og belaster miljøet. Med hjælp fra DTU bliver det muligt for Mærsk at udnytte de ledige containere bedre.

Henrik Bendix

Maersk Line

HVOR SKAL DE TOMME CONTAINERE HEN?

Vi køber langt flere varer fra Kina, end vi sælger til kineserne. Når et containerskib har sejlet gods fra Shanghai til Aarhus, og containerne er blevet losset og tømt, kan det være svært at få fyldt alle containerne igen – der er simpelthen ikke nok varer, der skal sejles den modsatte vej.

Billedet er det samme i hele EU og i USA, som har et massivt handelsunderskud i forhold til Fjernøsten. For shippingfirmaer som Mærsk er ubalancen i verdenshandlen en stor udfordring, for den betyder, at der nødvendigvis må sejles med tomme containere. Det koster milliarder af kroner og belaster miljøet.

Men problemet kan minimeres, hvis Mærsk bliver bedre til at forudsige, hvor i verden der bliver brug for de tomme containere. Det gælder om at få dem til at stå det sted, hvor en ny efterspørgsel dukker op, og flytte så lidt rundt på dem som muligt.

Her giver Pierre Pinson en hjælpende hånd. Han er professor i operationsanalyse på DTU Management, og i samarbejde med Mærsk er han i fuld gang med at udvikle matematiske modeller for omplaceringen af tomme containere. ”Når der er brugt containere til at fragte gods fra Kina, så kunne man bare sejle de tomme tilbage, men helt så enkelt er det ikke, for behovet for containere varierer dynamisk i løbet af året og også som følge af geopolitiske beslutninger og alt muligt andet,” fortæller Pierre Pinson og fortsætter: ”Mærsk indsamler store mængder data, som kan bruges til at forudsige, hvor og hvornår der bliver brug for containere. Hvis firmaet kan blive bedre til disse forudsigelser, kan der spares enorme summer.”

Ifølge Mærsk selv flyttede virksomheden i 2020 12,6 mio. 40-fods-containere til søs, men kan ikke oplyse, hvor mange af containerne der var tomme.

Et globalt puslespil skal gå op Pierre Pinson udvikler nye matematiske metoder til at forvandle de store

mængder data til værdifuld viden, der kan træffes beslutninger ud fra.

Det sker ved hjælp af operationsanalyse, der er en matematisk tilgang til at optimere store og komplekse systemer og ofte er brugt inden for produktions- og ruteplanlægning, i økonomi og til beslutningstagning. Operationsanalyse kombinerer matematisk modellering, datalogi, stokastiske metoder og numerisk analyse.

Det tager lang tid at udvikle, teste og forfine modeller, der er på forkant med udviklingen og kan forudsige behovet for tomme containere forskellige steder på kloden, for det er et gigantisk puslespil, der skal gå op. Efterspørgslen skal forudsiges for mange hundrede lokationer adskillige uger ud i fremtiden – Mærsk kigger typisk mellem én og 13 uger frem. Desuden er der forskel på containere, og det nytter ikke at sende en tom 40-fods tørlastcontainer til en destination, hvor det fremtidige behov er en 20-fods kølecontainer, der kan bruges til fragt af madvarer.

Prognosen skal være baseret på historiske data og den ekspertviden, der findes hos medarbejderne rundtomkring. Puslespillet er dynamisk, for verdensøkonomien ændrer sig løbende, og modellerne skal også kunne fodres med de ændringer, Mærsk foretager internt. Hvis rederiet f.eks. forøger eller reducerer kapaciteten på visse ruter, skal modellerne tage hensyn til det.

Ud over løbende at kunne justere for omsving i den globale handel skal modellerne hurtigt kunne finde en ny ligevægt, når uforudsigelige hændelser som f.eks. en pludselig pandemi skubber til systemet. Så der er nok at tage fat på, og Pierre Pinson er rigtig godt tilfreds med at have adgang til de mange data fra Mærsk: ”Data er helt essentielt for en universitetsforsker som mig, der ønsker at bedrive den bedste videnskab. Data er som en rå diamant, der lige er hentet op fra minen; den skal slibes og poleres for at blive forvandlet til noget smukt.”

Pinson uddyber: ”På logistikområdet er Mærsk en af de største spillere, der sidder på den bedste data. Mærsk har den råvare, jeg skal bruge som forsker inden for datavidenskab.”

Erhvervs-ph.d. er bindeled

Selv verdens største containerrederi har brug for den ekspertise, der findes på universiteterne, og Klaus Holst, der er seniorforsker i Mærsks forsknings- og udviklingsafdeling, er begejstret for samarbejdet: ”Vi får udbygget vores kompetencer og opgraderet vores faglige forståelse af anvendt matematik, for der er en stor talentmasse på DTU – vi får fantastisk sparring med meget dygtige mennesker, også blandt de studerende, hvoraf nogle kan blive kommende medarbejdere. Så vi forsøger at finde spændende problemer, vi kan løse i fællesskab.”

I dette tilfælde udgøres bindeleddet mellem Mærsk og DTU af erhvervsph.d. Benedikt Sommer, der har arbejdet på projektet med de tomme containere siden januar 2020. Som

Om operationsanalyse

Operationsanalyse er en matematisk tilgang til at optimere store og komplekse systemer og er ofte brugt inden for produktions og ruteplanlægning, i økonomi og til beslutningstagning. Operationsanalyse kombinerer matematisk modellering, datalogi, stokastiske metoder og numerisk analyse.

”Vi får udbygget vores kompetencer og opgraderet vores faglige forståelse af anvendt matematik, for der er en stor talentmasse på DTU – vi får fantastisk sparring med meget dygtige mennesker.”

KLAUS HOLST, SENIORFORSKER I MÆRSKS FORSKNINGS- OG UDVIKLINGSAFDELING

erhvervs-ph.d. er Benedikt Sommer ansat hos Mærsk, men samtidig er han indskrevet på DTU med Pierre Pinson som vejleder. Det er et arrangement, som alle involverede er glade for, ikke mindst Klaus Holst: ”Det er en fantastisk ordning, både for os og for den erhvervs-ph.d.studerende, der efterfølgende kan vælge at forfølge en akademisk karriere eller fortsætte i erhvervslivet med et forspring i forhold til almindelige ph.d.-studerende,” siger han. ”Nu er vi forankret i et treårigt projekt, og det giver ro på. Vi får et længere fokus, end vi typisk ville have i den slags projekter i Mærsk, og vi arbejder på en anden måde – vi driver forskning med en anden kadence, og det giver nye muligheder,” siger Klaus Holst.

Pierre Pinson, professor, DTU Management, ppin@dtu.dk

Fra analogt rederi til datatung logistik

Igennem de senere år har A.P. Møller – Mærsk igangsat en gennemgribende digitalisering af koncernen, og samarbejdet med DTU Management er et led i disse bestræbelser. Mærsk er nok bedst kendt som et containerrederi, men er nu nærmere en logistikvirksomhed og i stadig højere grad et techselskab.

På verdensplan har Mærsk nu omkring 6.000 it-medarbejdere, der arbejder direkte med it-systemer, it-udvikling og lignende. Ca. 500 af dem arbejder i Danmark. Planen er at ansætte yderligere 500 it-specialister – de fleste af dem softwareingeniører – i Danmark, Storbritannien og Indien i løbet af 2021.

Pierre Pinson, professor, DTU Management (på fotoet) er vejleder på erhvervs-ph.d.studerende Benedikt Sommers projekt sammen med Mærsk.

60 03 20

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

60 03 20 DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

60 61 03 06 20 20

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

61 06 20 DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

62 09 20 TEMA Fusionsenergi

Hvad er de største udfordringer? Hvornår får vi verdens første fusionskraftværk? Hvor stor bliver ITER – verdens største fusionsreaktor? Hvorfor har DTU sin egen tokamak?

Ny metode kan afsløre Alzheimers sygdom

ABSOLUT BÆREDYGTIGHED

NATURENS BÆREEVNE SOM MÅLESTOK

DYNAMO SPØRGER: Er meget fisk meget sundt?

ELEKTROMAGNETISME H.C. ØRSTEDS FANTASTISKE OPDAGELSE

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

62 09 20 DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

63 12 20 TEMA

FOSSILFRIE BRÆNDSTOFFER

Hvordan kan vi fremstille flydende brændstoffer til fly, store skibe og lastbiler i en fossilfri fremtid?

Data teleporteret mellem to mikrochips

CORONA-PANDEMI: FEM PROJEKTER, DER GØR EN FORSKEL

DYNAMO SPØRGER: Hvor mange satellitter er der plads til?

DEPRESSION BEHANDLES MED MAGNETISK STIMULATION

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

63 12 20 DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

63 12 20 TEMA

RESISTENTE BAKTERIER

Om forskning, der forhindrer en postantibiotisk æra, hvor vi ikke længere kan behandle infektioner med antibiotika. Sådan kan vi bedre udnytte biomassen

FORMLEN ER FUNDET:

NATURENS BRODDE HAR SAMME DESIGN

DYNAMO SPØRGER: Hvorfor skal batterier udvikles hurtigere?

STARTUP-OPFINDELSE: NY TEKNOLOGI TIL PLASTIKSORTERING

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

64 03 21 DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

65 06 21 TEMA

KUNSTIG INTELLIGENS

Hvad bruges kunstig intelligens til, og hvordan opnår vi en sikker teknologiudvikling?

Sådan kan immunforsvaret fjerne kræft

TRAWL MED KAMERA:

FISKERE SIKRES DEN RIGTIGE FANGST

DYNAMO SPØRGER: Hvordan leder man hjemsendte medarbejdere?

MILJØVENLIG SKIBSFART: LASERLYS AFSLØRER SKIBSMALINGENS TILSTAND

DTU – TEKNOLOGI FOR MENNESKER

65 06 21 DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET

TEMA

HOTSPOT ARKTIS

Interessen for Arktis stiger. Med forskning, innovation og uddannelse kan en bæredygtig udvikling sikres.

Sådan fandt forskere klæbet, der overvinder sved

DANSK STARTUP: SMÅ ANTENNER GIVER INTERNET TIL ALLE

DYNAMO SPØRGER: Hvad er fremtiden for olie- og gasforskningen?

NYT LABORATORIUM: NU SKAL TURBULENS UDFORSKES

TEMA 3DBETONPRINT

Fra hypet teknologi til en pålidelig og bæredygtig løsning. 90 dage i Grønland på simuleret månemission

KOMPOSITMATERIALER:

STARTUP UDVIKLER BENPROTESER, MAN KAN LØBE MED

DYNAMO SPØRGER: Hvorfor stiger interessen for atomkraft?

GLOBALT PUSLESPIL: MÆRSK OG DTU REGNER PÅ, HVOR TOMME CONTAINERE SKAL SEJLES HEN

FÅ DYNAMO TIL DØREN

– HELT GRATIS

Hvis du ikke allerede er abonnent på Dynamo, eller hvis du kender nogen, der kunne tænke sig at få magasinet tilsendt, så husk, at det er ganske gratis.

Send en mail med navn og arbejds- eller privatadresse til dynamo@dtu.dk. Så lander magasinet i din postkasse eller på dit skrivebord fire gange om året.

Kompositmateriale

Close-up af et af de materialer, som startupvirksomheden Levitate har afprøvet i deres tidlige testforløb i forbindelse med udviklingen af en ny motionsprotese. På billedet ser man en såkaldt bio-fiber, der består af hørmateriale. Målet for Levitate er ikke bare at fremstille en benprotese, der er tilgængelig for alle, men en protese, der er grønnere end andre alternativer på markedet.