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NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs FHO Fachhochschule Ostschweiz

DAS MAGAZIN DER INTERSTAATLICHEN HOCHSCHULE FÜR TECHNIK BUCHS NO. 51 | MAI 2016

Informatik Kompetenz seit Jahrzehnten

LAB.2 eröffnet Forschungs- und Laborinfrastruktur nachhaltig gestärkt

Zwei neue Gesichter Leitung Institute


engineering. tomorrow. together.

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Ingenieurinformatik an der NTB

Schneller als die Konkurrenz

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Intelligentes Stromnetz

9 16 Echtzeit

Ingenieurstudium begreifbar machen

NTB Inside

Angewandte Forschung und Entwicklung

Masterstudium

Bachelorstudium

Inhalt ⁄ 51.16

PVA 100 kWp

GTC / Generic Tool Catalog

Editorial

Eröffnung LAB.2

Photonik an der NTB

Hochgenaue Messungen in präziser Umgebung

PVA 450 kWp

PVA 670 kWp

10 Jahre Jugendtechnikum an der NTB

Entferntester Kunde

Trafostation Konventionell Trafostation S-Grid Verteilkabine

Zukunft gestalten

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Energiewende bringt in Flums viel Arbeit

Save the date: Technologietag 16

Zwei neue Institutsleiter

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Blitzlichter: Neues und Kurzmeldungen aus Forschung und Lehre

Gastinterview: Dr. sc. techn. Theo Maissen

Agenda / Impressum


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EDITORIAL

Bereit für die «Revolution»

Kaum ein anderes Schlagwort ist in Wirtschaft, Wissenschaft und Forschung derzeit so präsent wie Industrie 4.0. Die sogenannte vierte industrielle Revolution hat begonnen, das steht ausser Frage. Doch wie einschneidend, wie nachhaltig, wie revolutionär sie tatsächlich sein wird, das lässt sich erst erahnen. Umso wichtiger und wertvoller ist es, sich auf die kommenden Entwicklungen vorzubereiten – und sie mitzuprägen. An der NTB ist dieses Streben spürbar – in allen Bereichen, insbesondere natürlich auch im Kompetenzfeld Ingenieurinformatik. Hier werden zusammen mit Unternehmen technologiebasierende Innovationen geschaffen, hier wird die Geschichte vom Internet der Dinge laufend weitergeschrieben, erhält mehr Substanz durch visionäre Ideen. Einige dieser Ideen finden Sie in der neuen Ausgabe des NTB Folio. Daneben warten auf den folgenden Seiten viele weitere spannende Themen – von Einblicken in die Fachrichtung Photonik über das Jugendtechnikum und den Technologietag bis zur Eröffnung des neuen Labors 2 der NTB. Wir wünschen Ihnen ein informatives und unterhaltsames Lesevergnügen.

Lothar Ritter, Rektor


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INGENIEURINFORMATIK

Ingenieurinformatik an der NTB

Ingenieurinformatik wird an der NTB seit Beginn des digitalen Zeitalters unterrichtet. Seit 1999 ist Carlo Bach als Dozent für Informatik an der NTB tätig. Im Gespräch vermittelt er einen Einblick in das innovationsfreudige und spannende Fachgebiet.

Prof. Dr. Carlo Bach Studienleiter Ingenieur-Informatik

Informatikkompetenz an der NTB Die Informatik hat sich in jüngster Vergangenheit rasant entwickelt – und es ist kein Ende abzusehen. Prozessoren werden immer preiswerter und kleiner. Dadurch lassen sie sich in Geräte integrieren, die noch vor wenigen Jahren kaum vorstellbar gewesen wären. Wearable Computers wie Smart Watches, Activity Tracker oder Google Glasses sind dabei nur einige Beispiele. Die Möglichkeiten, welche die NTB im Bereich Industrie 4.0 und Digital Transformation bietet, wurden im NTB FOLIO Nr. 50 bereits aufgezeigt. Auf den folgenden Seiten möchten wir nun konkrete Beispiele aus dem Institut für Ingenieurinformatik INF und dem Institut für Computational Engineering ICE anführen. Sie zeigen sehr anschaulich, wie ausgeprägt die Lehr- und Dienstleistungskompetenz der NTB in der Informatik und der ICT (Information und Communication Technology) ist.


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« NTB FOLIO: Was unterscheidet die Ingenieurinformatik von der «üblichen» Informatik, die wir kennen – oder zu kennen glauben? Bach: Studierende der Systemtechnik-Studienrichtung Ingenieurinformatik beschäftigen sich mit vielfältigen Facetten einer äusserst interessanten und anspruchsvollen Disziplin. Sie befinden sich an der Schnittstelle zwischen der Informatik und den Ingenieurwissenschaften. Damit schliessen sie die Lücke zwischen dem Ingenieurwesen und den ständig wachsenden Anforderungen in der Informationstechnologie – eine Verbindung, die gerade für die Umsetzung von Anwendungen in der Industrie 4.0 unabdingbar ist. Die Studierenden erarbeiten sich in der Studienrichtung Ingenieurinformatik nicht nur fundiertes Fachwissen, sondern lernen auch eine methodische, strukturierte und systematische Vorgehensweise für umfangreiche Projekte kennen. Klingt ziemlich kompliziert. Können Sie ein Beispiel dazu geben? Der PC / Laptop wird zunehmend als Gerät verschwinden und durch «intelligente Gegenstände» ersetzt werden. Die immer kleineren, eingebetteten Computer sollen Menschen unterstützen, ohne abzulenken oder überhaupt aufzufallen. Statt – wie derzeit – selbst Gegenstand der menschlichen Aufmerksamkeit zu sein, soll das «Internet der Dinge» den Menschen bei seinen Tätigkeiten unmerklich unterstützen. Die Konzeption und Entwicklung solch eingebetteter Systeme stellt gegenüber der Softwareentwicklung für PCs, für das Web oder für mobile Geräte erhöhte Anforderungen an die Zuverlässigkeit: Bei eingebetteten Systemen werden optimal aufeinander abge-

Absolventinnen und Absolventen der Systemtechnik-Studienrichtung Ingenieurinformatik sind gesucht»

stimmte Soft- und Hardware benötigt. Sie müssen garantiert innerhalb vorgegebener Zeiten auf ein Ereignis reagieren können und dies meist mit eingeschränkten Ressourcen der eingesetzten Microcontrollersysteme bezüglich Rechenleistung, Speichervermögen und Akkukapazität. Auf dem Stellenmarkt gibt es im Bereich Informatik ja immer wieder kleinere und grössere Wellenbewegungen. Wie sieht es mit den Perspektiven für Absolventinnen und Absolventen mit dieser Ausbildung aus? Absolventinnen und Absolventen der Systemtechnik-Studienrichtung Ingenieurinformatik sind gesucht, ob in der Region, in der Schweiz oder im Ausland. Der Berufseinstieg erfolgt meist als Entwickler in einem interdisziplinären Team. Dabei stehen Kleinunternehmen mit einem vielfältigen Aufgabenbereich bis hin zu Grossfirmen zur Auswahl. Es bieten sich gute Aufstiegschancen zum Projekt- und Gruppenleiter. Sind diese Chancen auf die Industrie beschränkt? Natürlich ergeben sich – nicht zuletzt aufgrund der guten Kontakte der NTB zur Industrie – in diesem Bereich besonders gute Chancen. Ich denke da an die Entwicklung von Automatisierungs- und Kommunikationssystemen, das Steuern und Optimieren von rechnergestützten industriellen Prozessen oder die Entwicklung von eingebetteten Systemen. Die fundierte und breite Ausbildung erlaubt es auch, in anderen Branchen wie beispielsweise bei IT-Unternehmen zu arbeiten. Das Entwickeln von mobilen und browsergestützten Applikationen ist ein Bedürfnis, welches viele moderne Unternehmen haben.

Am Ende des Studiums steht ja die Bachelorarbeit. Wie sehen Projekte, welche die Absolventinnen und Absolventen erstellt haben, konkret aus? Pro Jahr werden rund 20 Bachelorarbeiten realisiert, die einen wesentlichen Bezug zur Ingenieurinformatik haben. Typisch für die NTB ist dabei, dass solche Arbeiten studienrichtungsübergreifend durchgeführt werden; zum Beispiel arbeiten Elektrotechnikingenieure mit Informatikingenieuren oder Maschinenbauingenieure mit Informatikingenieuren zusammen. Viele Arbeiten kommen durch Firmenkontakte unserer Institute zustande – in erster Linie natürlich des Instituts für Ingenieurinformatik INF, aber auch des Instituts für Computational Engineering ICE, des Instituts ESA und des Instituts für Produktionsmesstechnik, Optik und Werkstoffe PWO. Wir arbeiten oft Hand in Hand; nicht nur mit den Studierenden, sondern auch untereinander. Besonders in Erinnerung geblieben sind mir die Arbeiten zum «Intelligenten Kühlschrank», zur «Planung von optimalen Routen für Red Bull AirRaces» oder zum «Cloud Management von Stromgeneratoren».  Einen spannenden Überblick bietet unsere Website unter www.ntb.ch/bachelorarbeiten und www.ntb.ch/informatik

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INGENIEURINFORMATIK, PRA XISFALL I

Schneller als die Konkurrenz Optimale Flugmanöver berechnen

büsst? Oder soll man einen längeren Weg wählen und dafür mit einer höheren Geschwindigkeit weiterfliegen? Die Frage ist auch von taktischer Bedeutung: Die anderen Piloten beobachten die Konkurrenten und versuchen, sich gegenseitig etwas abzuschauen. Selbst wenn man den «optimalen Kurs» wüsste – man würde ihn wohl nicht schon zu Beginn des Renntags fliegen wollen.

Beim Red Bull Air Race geht es darum, ein kleines Propellerflugzeug (Abflugmasse ca. 700 kg, Geschwindigkeit um 400 km/h) möglichst schnell durch einen Kurs zu fliegen, der mit Pylonen markiert ist. Anders als bei Autorennen auf einer Rennstrecke haben die Piloten mehr Platz und dadurch grössere Freiheit, ihren genauen Kurs zu wählen. Ist es günstiger, in einer engen Kurve an den Pylonen vorbei zu fliegen und dabei in Kauf zu nehmen, dass das Flugzeug an Tempo ein-

In einer Bachelorarbeit am Institut für Computational Engineering ICE haben Amadeo Amato und Nahuel Perez ein Planungstool entwickelt, das den Piloten ermöglicht, verschiedene Strategien zu bewerten. Flugrouten können mit einer grafischen Software geplant werden. In einem Simulationsverfahren wird dann berechnet, wie schnell der Kurs durchflogen wird. Man kann analysieren, wo Zeit verloren geht, ob der Kurs auch bei Wind sinnvoll ist, ob die Planung geändert werden soll, wenn die Lufttemperatur ansteigt, und vieles mehr. Eine dreidimensionale, grafische Ausgabe der Flugroute rundet die Software ab. Aktuell wird die Software um ein automatisches Optimierungsverfahren erweitert.  www.redbullairrace.com

Amadeo Amato

Nahuel Perez


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INGENIEURINFORMATIK, PRA XISFALL II

Echtzeit Real f1 Real f2 Imag f1

Schneller als die Messung: Signalverarbeitung in Echtzeit.

Simon Castelberg

Sebastian Lang

Die moderne Signalverarbeitung ist ohne fortgeschrittene mathematische Modellierungsund Rekonstruktionsmethoden undenkbar. Von digitalen Filtern bis zum Machine Learning, vom Smartphone bis zum Computertomographen – überall steckt höhere Mathematik drin, meistens jedoch unbemerkt und gekapselt in Softwareprodukten. Solche «Out-of-the-Box»-Lösungen stossen oft an ihre Grenzen, wenn Echtzeitfähigkeit gefragt ist, wenn also die Signale schneller verarbeitet werden müssen, als sie gemessen werden. Für solche Situationen ist es wichtig, dass die Studierenden lernen, wie sie mathematische Methoden geschickt implementieren können, um Lösungen zu erreichen, die besser sind als existierende Verfahren. Ein Beispiel dafür ist die Bachelorarbeit von Simon Castelberg und Sebastian Lang mit dem Titel «Signalverarbeitung und Data Mining in der Impedanz-Flusszytometrie». Der Industriepartner Amphasys AG stellt Mikro-

Imag f2 Startpulse Endpulse

fluidik-Chips her, die Zellen in Lösung derart vereinzeln, dass sie hintereinander durch einen Mikrokanal geleitet werden, in welchem die Zellen dann einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt sind. Die Reaktion der Zellen hängt von ihrem Typ ab. So können sie detektiert, charakterisiert und gezählt werden. Die Menge der erzeugten Messdaten ist enorm, die Echtzeitverarbeitung war eine der grossen Herausforderungen dieser Arbeit.

C dl C mem Cm

Rc C mem C dl

C dl

Excitation Electrodes Cm

Rm

Ground Electrodes

Rm

C dl

Simon Castelberg und Sebastian Lang haben die Aufgabe mit Bravour gemeistert. Nicht zuletzt haben sie dafür sogar den 2. Platz beim diesjährigen Lab Science Award erreicht.


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P Ref = 12 mm HG 5

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GTC

INGENIEURINFORMATIK, PRA XISFALL III

Generic Tool Catalog

Das Institut für Ingenieurinformatik INF hat die Webseite gtc-tools.com aufgebaut, um Informationen und Wissen rund um Generic Tool Catalog GTC zu verbreiten. Auf der Website werden Spezifikationen und Services angeboten, um Firmen bei der Umsetzung des GTC-Formats zu unterstützen. Autorin: Monika Badertscher Entwickelt wird GTC von den drei grossen Werkzeug-Herstellern Sandvik Coromant, Kennametal und Iscar sowie dem Software-Anbieter Siemens PLM. Diese vier Firmen und das NTB Institut für Ingenieurinformatik INF bilden zusammen die Gründer-Gruppe von GTC. Industrie 4.0 und datengesteuerte Fertigung Die Werkzeug-Auswahl bedeutete für einen Prozessplaner vor nicht allzu langer Zeit, in Papier-Katalogen nach spezifischen Werkzeugkomponenten zu suchen und bei Fragen nach deren Abnützung oder nach «Feed and Speed» oft Erfahrungswerte einzusetzen. Heute werden die Entwicklungen in der Metallverarbeitungs-Industrie von der Vision Industrie 4.0 und datengesteuerter Fertigung getrieben. Diese Vision sieht so aus: Die CAM-Applikation hat Zugriff auf die aktuellen Schneidwerkzeug-Bibliotheksdaten verschiedener Anbieter und erlaubt eine effiziente Werkzeug-Selektion. Durch die optimierte Nutzung von Produktionsanlagen und -prozessen reduzieren sich längerfristig die Fertigungskosten. Zu dieser Vision gehört auch, dass der Benutzer seine Resultate auf gemeinsam genutzte Datenbanken laden kann. Dort werden Resultate von verschiedenen Benutzern kombiniert und zur Optimierung von Werkzeug-Auswahl und Produktions-Parametern ausgewertet. Der Vorteil von GTC Das GTC-Format ermöglicht Werkzeug-Anbietern, ihre Produkte in einem standardisierten digitalen Werkzeug-Katalog anzubieten. Dies erfordert einerseits die Klassifizierung der Produkte anhand der spezifizierten, generischen Klassenhierarchie, anderseits die Auslieferung des Katalogs als GTC-Paket. Die GTC-Spezifikation schreibt vor, welche Dateien und Verzeichnisse in einem GTC-Paket erwartet werden und wie die verschiedenen Dateien aufgebaut sind. Sind diese Bedingungen erfüllt, können die Produkte eines Anbieters standardisiert in eine CAM-Applikation importiert und dem Endbenutzer – zusammen mit Produkten anderer Anbieter – präsentiert werden. Zwischen grossen Werk-

zeug-Anbietern und Software-Herstellern existieren schon CAM-Applikations-Lösungen, die weit fortgeschritten sind und stetig weiterentwickelt werden. Dabei werden die Kataloge online angeboten und können in Minutenintervallen aktualisiert werden. Das GTC-Format ergänzt den ISO-13399-Standard bei der Vereinheitlichung von Werkzeug-Daten. ISO 13399 stellt standardisierte Eigenschaften und Parameter für WerkzeugKomponenten zur Verfügung. Angewendet werden diese bei der Beschreibung der Werkzeug-Komponente in einer Produktedatei (p21-Datei). Ein Werkzeug-Katalog enthält für jedes Produkt eine Produktedatei. GTC ermöglicht nun die übersichtliche, hierarchische Darstellung dieser Masse von Produkten in einer Applikation – mit einheitlicher Kategorisierung für die Suche und definierten Bildern für die Visualisierung. Auf diese Weise kann sich ein Benutzer zielgerichtet über verschiedene Hierarchiestufen von Typen und Untertypen bewegen und nach dem optimalen Schneidwerkzeug suchen. Weiter weiss die Applikation durch die Definition und Übermittlung von Metadaten, welche Produkte in der Datenbank aktualisiert oder abgelöst werden müssen.

Cutting Tool Cutting Item

Tool Item

Adaptive Item

Assembly Item

Während die grossen Firmen das GTC-Format selber implementieren, gilt es nun, kleinere Werkzeug-Anbieter bei der Herstellung von GTC-Paketen zu unterstützen. Hier wirkt das Institut INF als einer von mehreren Akteuren mit dem Ziel, das GTC-Format grossflächig zu verbreiten.

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Photonik an der NTB

Seit vielen Jahren ist die NTB auf dem Gebiet der Photonik ein gefragter Partner, sei es im ­Rahmen gemeinsamer Entwicklungsprojekte mit der ­Industrie oder im Bereich der Masterausbildung. Seit Herbst 2015 ist die Photonikkompetenz nun auch auf Bachelorstufe in Form der neuen Studienrichtung Photonik sichtbar. Autoren: Markus Michler und Carsten Ziolek

Die NTB geniesst seit Jahrzehnten einen ausgezeichneten Ruf als kompetenter Partner auf dem Gebiet der Photonik – einer Querschnittstechnologie der Bereiche Optik, Elektronik und Informationstechnik. Als Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts liegt die Photonik im Trend und passt hervorragend in die NTB, die sich seit nunmehr 20 Jahren der Systemtechnik verschrieben hat. In den letzten fünf Jahren wurden an der NTB mit einem Team von 15 Mitarbeitenden Photonik-Projekte im Wert von etwa 1,5 Millionen Franken pro Jahr realisiert. Im Bereich Photonik sind fünf Dozenten und zehn wissenschaftliche Mitarbeiter auf Masterstufe in den drei Instituten MNT, PWO und ESA in Forschung und Entwicklung sowie in der Lehre engagiert. Die nachfolgende Darstellung gibt einen Überblick über die Breite und Vielfalt photonischer Themen an der NTB. Photonische Messsysteme Die ganzflächige und berührungslose Messung von 3DForm, Oberfläche und Verformung mittels photonischer Verfahren gewinnt in der Praxis zunehmend an Bedeutung. Die NTB bietet die schweizweit einmalige Möglichkeit, solche Verfahren zu entwickeln und sofort in der Praxis zu erproben. So können die Anwendungsgebiete und Grenzen direkt erkannt und erweitert werden.

Die NTB verfügt über eine grosse Auswahl an photonischen Messverfahren. Zur Analyse grösserer Werkstücke und zu deren Digitalisierung wird das Verfahren der Streifenprojektion eingesetzt. Mit der Methode der Fokusvariation lassen sich hochaufgelöste, flächenhafte Messungen an Mikrobauteilen wie beispielsweise Mikrolinsen durchführen, während chromatische Weisslichtsensoren Rauheit und Kontur analysieren. An der NTB werden auch Lasersensoren entwickelt, in denen klassische taktile Messtechnik mit photonischen Verfahren wie Interferometrie und Bildverarbeitung kombiniert wird. Ein solches innovatives Konzept reduziert Messunsicherheiten auf unter 100 Nanometer. Schliesslich beschäftigt sich die NTB auch mit Verfahren wie der digitalen Holografie. Deren herausragende Eigenschaft ist die Aufnahme der kompletten Objektinformation mit einem einzigen Bild – ohne Scannen, wie es bei anderen Verfahren meist erforderlich ist. Dadurch ist keine Schwingungsisolierung notwendig und das System kann auch in der Produktionskontrolle eingesetzt werden. Die erzielbaren Messauflösungen liegen unter einem Nanometer, die Messfläche beträgt bis zu 4 mm².


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« Integrierte und miniaturisierte Optik Der Transport von Licht in optischen Kabeln zur Übertragung von Daten, zum Transport von Energie oder zu Beleuchtungszwecken ist in photonischen Systemen von grosser Bedeutung. An der NTB werden Systeme entwickelt, in denen Glasfasern und mikrotechnisch gefertigte Lichtwellenleiter zur optischen Kommunikation, für integriert optische Schaltkreise, aber auch für Sensorikanwendungen eingesetzt werden. Dabei stehen Konzepterstellung, Design, Simulation und Charakterisierung der Systeme im Vordergrund, während die Wellenleiterherstellung zumeist bei unseren Partnern in der Industrie geschieht. Im Bereich der chemischen Analytik wurde zum Beispiel ein Sensorsystem entwickelt, bei welchem integrierte Wellenleiter auf Polymerbasis genutzt werden, um Licht verschiedenfarbiger LEDs auf einer Prüfsubstanz zu fokussieren und aus dem Absorptionsverhalten auf den Ablauf einer chemischen Reaktion rückschliessen zu können. Mikrotechnologien und Integrationsverfahren spielen auch bei miniaturisierten optischen Elementen wie MOEMS (mikro-opto-elektro-mechanische Systeme) eine entscheidende Rolle. Auf diesem Gebiet kann die NTB aus der vollen Breite an mikrotechnischen Verfahren und Anlagen schöpfen, um vielfältige Komponenten für die Optik zu entwickeln, zum Beispiel optische durchstimmbare Filter, Mikrospiegelsysteme oder miniaturisierte Optiken. So konnte beispielsweise gemeinsam mit einem Laserhersteller ein mikrotechnisches Filterelement zur Selektion der Wellenlänge in Festkörperlasern realisiert werden. Hochleistungsoptiken Die Entwicklung und Herstellung hochleistungstauglicher und langlebiger Optiken ist von grosser Bedeutung für die photonische Industrie. Die NTB hat sich zusammen mit dem Innovationszentrum RhySearch und einem Konsortium aus 13 Industrie- und Forschungspartnern der Thematik angenommen. So entsteht an der NTB ein Messplatz für die laserinduzierte Schadensuntersuchung von optischen Hochleistungsschichten (LIDT). Einzigartig ist dabei die Integration

Die Entwicklung und Herstellung hochleistungstauglicher und langlebiger Optiken ist von grosser Bedeutung für die photonische Industrie.»

einer speziellen Kammer, in der die Proben gezielten Umgebungseinflüssen und Laserbestrahlung ausgesetzt und so kontrolliert degradiert werden können. Erwartet werden daraus wichtige Erkenntnisse darüber, wie Optiken und ihre Beschichtungen altern. Schliesslich wird die NTB das Messsystem noch erweitern, um die Möglichkeit zu schaffen, Optiken mit Absorptionen im ppm-Bereich zu vermessen. Auch auf dem Gebiet der Herstellung optischer Hochleistungsschichten betätigt sich die NTB. So werden beispielsweise zusammen mit Industriepartnern aus der Region

Kompetente Köpfe: das (unvollständige) Team «Photonik», bestehend aus Dozenten und wissenschaftlichen Mitarbeitern.

sowohl Sputterprozesse als auch die dafür notwendige Anlagentechnik fortentwickelt. Optoelektronik und Bildverarbeitung Für die schnelle und automatische Prüfung von Bauteilen und Oberflächen in der Produktion bei kurzen Taktzeiten setzt die NTB modernste Bild- und Signalverarbeitungsverfahren ein. Neben geeigneten Flächen- und Zeilenkameras ist dafür auch die richtige Beleuchtungstechnologie notwendig – ob im UV- oder Infrarotbereich. Eine besondere Spezialität an der NTB ist die Inspektion schwieriger Oberflächen wie Glas oder polierte Metalle. Beispielsweise entstand ein Verfahren zur Bestimmung der Oberflächengüte von Ventil-

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Das Angebot der NTB kombiniert eine solide Grundlagenausbildung in Systemtechnik mit der Vertiefung in einer Studienrichtung mit Zukunft.»

gehäusen, welche wesentlich für Lebensdauer und Dichtheit ist. Da der Herstellungsprozess der Gehäuse nicht genügend beherrscht wird, müssen diese zu 100 Prozent geprüft werden. Für jedes Gehäuse werden auf einer Spiralbahn über 800 Bilder aufgenommen, nahtlos zusammengesetzt und ausgewertet. Damit werden Kontrastschwankungen oder Beleuchtungsinhomogenitäten als solche erkannt und Fehlklassifikationen sicher verhindert. Optiksimulation Im Bereich der Simulation photonischer Systeme kommen heutzutage komplexe physikalische und mathematische Algorithmen zum Einsatz. Sie werden benötigt, um im Bereich der Optikauslegung, der Wellenleiterdimensionierung, der Beleuchtungstechnik oder auch der Dünnschichtoptik photonische Systeme zu dimensionieren und auszulegen. Auch lassen sich auf diese Weise präzise Voraussagen über Funktion und Qualität der Komponenten und Systeme machen. Die NTB kann auf langjährige Erfahrung und eine Vielfalt an Softwarelösungen zurückgreifen – sowohl im Bereich der strahlen- und wellenoptischen Simulation als auch im Bereich der Dünnschichtsimulation und Multiphysics-Modellierung, also der Kopplung optischer, mechanischer oder thermischer Problemstellungen. Neue Studienrichtung Photonik Neben der langjährigen Photonikkompetenz der NTB im Bereich Forschung und Entwicklung und in gemeinsamen Entwicklungsprojekten mit der Industrie hat die Photonik an der NTB auch einen wichtigen Stellenwert im Bereich Aus- und Weiterbildung. Seit vielen Jahren engagiert sich die NTB im Bereich der Masterausbildung gemeinsam mit ausländischen Partnerhochschulen sowie im Schweizer Fachhochschulmaster MSE. Seit Herbst 2015 wird Photonik nun auch auf Bachelorstufe in Form einer eigenen Studienrichtung im Rahmen des Systemtechnikstudiums angeboten. Mit diesem Angebot kommt die NTB einem Wunsch der Schweizer Photonikindustrie und des Schweizer Maschinenverbandes Swissmem nach, Ingenieurinnen und Ingenieuren mit vertieften Grundlagen in Optik und Elektronik auszubilden. Das Angebot der NTB kombiniert eine solide Grundlagenausbildung in Systemtechnik mit der Vertiefung in einer Studienrichtung mit Zukunft. Der hohe Praxisanteil während der Ausbildung garantiert den Absolventen beste Berufs- und Karrierechancen als Systemtechnik-Ingenieur/in mit der Studienrichtung Photonik.  www.ntb.ch/photonik


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TECH DEINE ZUKUNFT

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Ingenieurstudium Systemtechnik mit sechs Studienrichtungen

STUDIENRICHTUNG

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MASCHINENBAU

MIKROTECHNIK

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INFORMATIONS- UND KOMMUNIKATIONSSYSTEME

STUDIENRICHTUNG

STUDIENRICHTUNG

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ELEKTRONIK UND REGELUNGSTECHNIK

INGENIEURINFORMATIK

PHOTONIK

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Ingenieurstudium begreifbar machen

Virtuelle Welt hin oder her – es geht eben doch nichts über echte Erfahrungen und reale Gespräche. So dachten wohl auch die über 300 jungen Menschen, welche die Infotage zum Ingenieurstudium Systemtechnik im NTB Studienzentrum, am NTB Campus Buchs oder beim Kooperationspartner HTW Chur besucht haben. Autor / Text und Bilder: Roland Seeger

Die Infotage haben an der NTB eine lange Tradition. Und obwohl zum Beispiel viele Fachmessen über schwindende Besucherzahlen klagen, konnte die NTB in den letzten Jahren die Besucherzahlen ihrer Informationstage halten – und teilweise sogar steigern. Für den Erfolg gibt es vielfältige Gründe, wie die Feedbacks der Besucherinnen und Besucher zeigen. Die ungezwungenen Gespräche mit den Dozenten sowie den Absolventinnen und Absolventen des Studiums stehen bei vielen an erster Stelle. Die spannenden und informativen Präsentationen im Labor oder im Hörsaal folgen gleich

danach. In Buchs begeisterte ganz besonders der Einblick in die Labors der Institute mit zahlreichen Exponaten und Projektbeispielen aus der Industrie. Sicher liessen sich die Besucherinnen und Besucher auch von der Begeisterung der anwesenden Studierenden für ihr Bachelorstudium Systemtechnik anstecken. Und wie auf Facebook angekündigt, erklärte die NTB, was Wintersport mit Ingenieurskunst zu tun hat. Fazit: eine rundum gelungene Sache.  Die Daten der nächsten Infotage gibt es jeweils unter www.ntb.ch/infotage


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K I N DIENRU NTB SID NEI – «S U O L A V I VA NTE»

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10 Jahre Jugendtechnikum Das Jugendtechnikum feiert dieses Jahr sein 10-jähriges Jubiläum. In jeweils drei Experimentalvorlesungen führt die NTB in Kooperation mit der Scuola Vivante in ihrem Hörsaal seit 2006 jedes Jahr rund 200 Kinder und Jugendliche spielerisch in die faszinierende Welt der MINT-Disziplinen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik) ein. Im Gespräch erzählen Jürg Mäder (Scuola Vivante) und Lothar Ritter (NTB) von den Hintergründen des Jugendtechnikums. Autor / Text und Bilder: Roland Seeger


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Jugendtechnikum: Wer hat's erfunden? Mäder: Im Rahmen der «fit»-Freizeitkurse der Scuola Vivante wollten wir eine Plattform für technisch interessierte Kinder und Jugendliche schaffen. Unser eigenes Konzept «Brütwerk – die Tüftelwerkstatt» hat gezeigt, dass das Interesse für Naturwissenschaften und Technik schon im Primarschulalter sehr hoch ist, aber leider erst in der Oberstufe zum Zuge kommt. Mit der Idee, Vorlesungsluft schnuppern zu können, ohne Hands-on-Experimente durchzuführen, gingen wir 2005 zur NTB. Der damalige Rektor, Prof. Dr. Klaus Wellerdiek, hat dieses Projekt an Lothar Ritter delegiert. Dieser hat die Umsetzung der Idee sofort gefördert. Mit ins Boot holte er den Physiker und Dozenten Prof. Dr. Reto Casparis und seinen technischen Assistenten Toni Müller. Die beiden haben mit grossem Engagement die ersten Physikvorlesungen im vollen Auditorium abgehalten. Der Rest ist Geschichte. Was als einmaliger Anlass geplant war, findet nun zum zehnten Mal statt.

Gab es besondere Highlights? Mäder: Die Lust, die Leidenschaft und das überdurchschnittlich grosse Engagement, mit welchem die Dozentinnen und Dozenten die Vorlesungen vorbereiten und durchführen, faszinieren mich jedes Mal aufs Neue. Es gelingt ihnen, jedes Jahr über 200 Kinder und Jugendliche in den Bann zu ziehen und ihnen die Welt der Naturwissenschaft und Technik näherzubringen. Diese Freude und das Interesse zu wecken – darin liegt die Absicht der «fit»-Kurse.

Kinder und Jugendliche nutzen in der heutigen Zeit von klein auf Computer und Internet. Hat dies Auswirkungen auf das Jugendtechnikum? Mäder: Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer unserer Veranstaltung wollen nicht nur Computer, Tablets und Smartphones nutzen, sondern auch erfahren, wie diese Dinge funktionieren und einen Blick hinter das Display werfen.

Wo sehen Sie das Jugendtechnikum in 10 Jahren? Mäder: Die Marke Jugendtechnikum gehört zur NTB – es liegt an ihr, den weiteren Weg vorzugeben. Nach den Bestof-Veranstaltungen zum 10-jährigen Jubiläum werden wir uns über die Zukunft des Jugendtechnikums unterhalten.

Best of Jugend Technikum 2006 – 2016

Physik- und Chemievorlesungen für Kinder, Jugendliche, Familien und Erwachsene an der Hochschule für Technik Buchs NTB

Kommen die Teilnehmer dann ein paar Jahre später wieder an die NTB, um ein Ingenieurstudium zu absolvieren? Ritter: Natürlich freut es uns, wenn wir bei den Teilnehmerinnen und Teilnehmern einen so positiven und nachhaltigen Eindruck hinterlassen. Tatsächlich gibt es auch immer wieder mal «alte Bekannte». Das ist aber nicht unser primäres Ziel. Im Vordergrund steht, bei Kindern und Jugendlichen die Begeisterung für die Technik zu wecken und zu fördern.

Ritter: Auch in 10 Jahren wird es eine Herausforderung sein, Kinder und Jugendliche für die Technik und die Naturwissenschaften zu begeistern. Die Idee und das Ziel des Jugendtechnikums wird es weiter geben. Die Formate und Kanäle der Kommunikation werden sich vielleicht verändert haben.

Auszug aus dem vielfältigen Programm

Mittwoch, 15. /22. Juni 2016, 14:15 — 16:15 Uhr

PHYSIK DER SICHTBAREN UND DER UNSICHTBAREN KRÄFTE Wer hat schon mal den Wind gesehen? Kräfte zeigen sich in unserem Alltag nur durch ihre (Aus-) Wirkungen, wie z.B. durch Verformung oder Beschleunigung. Doch braucht man für eine Bewegung immer eine Kraft? Unsere Erfahrung sagt: JA! Isaac Newton sagt: NEIN! Und Newton behauptet weiter: «Wie du mir, so ich dir!» Was will er uns wohl damit sagen? Diese und andere Fragen rund um das Thema Kräfte wollen wir anhand vieler anschaulicher Beispiele besprechen. Wir werden untersuchen, welche Kräfte die Welt zusammenhalten und dass Kräfte auch über sehr grosse Entfernungen wirken können. Ausserdem wollen wir euch zeigen, warum ohne Reibungskraft nichts «geht».

AUF CHEMISCHER SPURENSUCHE

Eine Kooperation von:

Medienpartner:

Studienstiftung

Tatort: Buchs, ermittelnder Kommissar: Du. Wie überführst du den Täter? Mit Hilfe von chemischen Untersuchungen lösen wir diesen Kriminalfall. Ihr erhaltet dabei einen Überblick über das Vorgehen von Kriminaltechnikern, von der Tatortsbegehung bis zur Täterüberführung. Und wir zeigen euch die chemische Funktionsweise der zum Lösen des Kriminalfalls verwendeten forensischen Tests. Damit wir am Schluss gemeinsam diese Frage beantworten können: Und wer ist nun der Täter?

www.ntb.ch/jugendtechnikum

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M A S TE R S TU D I U M M E C H ATRO N I K

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Mechatronik: Basis für Industrie 4.0 Autor: Günter Nagel

Schlagworte wie Industrie 4.0, Smart Factory oder Smart Products sind in den Medien bereits allgegenwärtig. In fünf Jahren werden voraussichtlich 50 Milliarden Maschinen und Geräte über das Internet verbunden sein. Durch die Vernetzung der realen mit der virtuellen Welt beherrscht die intelligente Fabrik die Komplexität, ist weniger störanfällig und steigert die Effizienz in der Produktion. In der Smart Factory kommunizieren Menschen, Maschinen und Ressourcen so selbstverständlich wie in einem sozialen Netzwerk. Intelligente Produkte verfügen über das Wissen ihres Herstellungsprozesses und künftigen Einsatzes. Das Produkt steuert selbständig durch die Fertigung, bestimmt den nächsten Herstellungsschritt und kennt zu jedem Zeitpunkt den eigenen Zustand. In den nächsten Jahren werden sich Geschäfte durch neue innovative Geschäftsmodelle radikal verändern. In der Automobilindustrie konnte sich niemand vorstellen, dass Google ein selbstfahrendes Auto (autonome Roboter) entwickelt. In der Musikindustrie wird die Compact Disc immer mehr durch Downloads und Streamingdienste verdrängt. Zahntechniklabors werden durch 3D-Printer beim Zahnarzt ersetzt. Der Trend zur Individualisierung von Produkten setzt eine hochflexible Fertigung und Automation voraus, um Losgrösse 1 wirtschaftlich produzieren zu können. In der Produkt- und Prozessentwicklung beschreibt die Mechatronik die Vorgehensweise, um die Bereiche der Informationstechnologie und der Elektrotechnik mit der Mechanik so zu vereinen, dass intelligente Lösungen für steigende Anforderungen an Funktionsumfang, Leistungsdichte, Autonomie oder Effizienz realisiert werden können. Damit ist die Mechatronik die Grundlage für die weitere Digitalisierung der Produkte und der Produktion, aber auch vieler anderer Lebens- und Arbeitsbereiche. Und somit die Basistechnologie für die Industrie 4.0. Das Masterstudium in Mechatronik an der NTB bereitet die Studierenden mit einem guten Mix aus theoretischer, praktischer und projektbezogener Wissensvermittlung ideal auf die Anforderungen der Arbeitswelt von morgen vor. Neben der Vertiefung in Grundlagenthemen wie Aktorik, Sensorik, Regelungs- und Steuerungstechnik, Automatisierung und Robotik liegen die Schwerpunkte in der Entwicklung mechatronischer Produkte durch modellbasierten Entwurf und Softwareunterstützung.

An der NTB lassen sich zwei verschiedene Mastertitel in Mechatronik erwerben: Der wissenschaftlich orientierte «Master of Engineering Mechatronik (M.Eng)» wird in Kooperation mit der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Gestaltung HTWG Konstanz durchgeführt, welche auch den Titel verleiht. Dieser ist international anerkannt und seit 2008 durch die ZEvA Hannover akkreditiert. In zwei Projekten (Mechanik und Automation) und zusätzlichen Wahlmodulen werden die theoretischen und wissenschaftlichen Inhalte des Studiums vertieft. Dabei sammeln Sie neben der theoretischen Vertiefung auch wertvolle praktische Erfahrungen als Projektmitarbeiter in der ersten Arbeit bis hin zum Projektleiter in der Master-Thesis. Die Master-Thesis ist wissenschaftlich orientiert und wird im Rahmen von Forschungsprojekten zusammen mit der Industrie oder mit einer Hochschule durchgeführt.

«Der Masterstudiengang MME bereitet die Studierenden auf eine anspruchsvolle und vielseitige Tätigkeit mit modernen Anlagen und Produkten vor.»

Prof. Dr.-Ing. Uwe Kosiedowski, Studiendekan MK, Studiengangsleiter ASE und MME, HTWG Konstanz

Der praxisorientierte «Master of Advanced Studies FHO in Mechatronik (MAS)» ist ein Abschluss der FHO Fachhochschule Ostschweiz und schweizweit anerkannt. Der Schwerpunkt liegt auf der praktischen Umsetzung und Anwendung der gelernten Inhalte. In der Master-Thesis müssen die Studierenden die praxisnahe Umsetzung einer industriellen Problemstellung erarbeiten. Beide Masterstudiengänge werden berufsbegleitend durchgeführt, Präsenzzeiten sind jeweils am Freitagnachmittag und Samstagvormittag. Dadurch können sie sehr gut mit einer 80-prozentigen Industrietätigkeit kombiniert werden.  www.ntb.ch/mechatronik-master


M A S TE R S TU D I U M E N E RG I E SYS TE M E

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Intelligentes Stromnetz Technische, regulatorische und wettbewerbliche Rahmenbedingungen fordern den heutigen Verteilnetzbetreiber. Smart Grid, Smart Metering und Smart Home sind die Schlagwörter und angedachten Lösungsansätze. In Thun ist der Grundstein für ein zukunftsorientiertes Stromversorgungsnetz gelegt, basierend auf einer Masterarbeit im Rahmen des MAS Energiesysteme an der NTB. Autor: Roland Schindler

«Die Weiterbildung MAS Energiesysteme ist am Puls der Zeit. Innovation im Stromverteilnetz ist gefragt, Smart Grid, Smart Meter und Smart Home werden uns zukünftig fordern.» Roland Schindler, MAS Energiesysteme Leiter Asset Service Stromnetz bei Energie Thun AG

Der ständige Ausgleich zwischen Produktion und Verbrauch wird durch die zunehmende, fluktuierende Einspeisung aus erneuerbaren Energie-Erzeugungsanlagen beeinflusst und erschwert den zuverlässigen Netzbetrieb. Um diese Anforderung zu meistern, kann ein stetiger Netzausbau längerfristig nicht die einzige Option sein. In Thun wird die Herausforderung angenommen und die intelligente Stromzukunft aktiv mitgestaltet. Um das Zusammenspiel von einzelnen Systemkomponenten zu testen, baut die Energie Thun AG am Moosweg in Thun ein Smart-Grid-Testgebiet auf. Das ausgewählte Versorgunggebiet besteht mehrheitlich aus Gewerbebetrieben und aus einzelnen Wohnhäusern. Die Verbrauchs- und Lastsituation ist tagsüber, in der Nacht und am Wochenende sehr unterschiedlich. Regelbare Transformatoren Im Frühling 2015 wurden im Thuner Testgebiet die ersten zwei S-Grid-Trafos, d.h. regelbare Ortsnetz-Transformatoren (Ront), im Parallelbetrieb auf der Niederspannungsseite (400 V) in Dieser Beitrag ist auch im Bulletin, dem offiziellen Publikationsorgan des VSE und von Electrosuisse, Ausgabe 12/2015, erschienen.

der Schweiz in Betrieb genommen. Die beiden Ront binden zurzeit zwei Fotovoltaikanlagen mit einer Gesamtleistung von rund 1.2 MW ein, weitere PV-Anlagen sind geplant. Die Ront überwachen und regeln die Netzspannung entsprechend der aktuellen Einspeisung und sind in das Netzleitsystem (Stationsleittechnik) der Energie Thun AG eingebunden. Wichtig ist, dass auch der am weitesten entfernte Kunde noch über eine Spannung innerhalb der vorgeschriebenen Norm verfügt. Durch den Einsatz der Ront konnte ein unverhältnismässiger und kostspieliger Netzausbau verhindert werden. Last- und Produktionsmanagement Die Spannungsregelung durch Ront ist nur eine von vielen Möglichkeiten im intelligenten Stromnetz. Übersteigt zum Beispiel die anfallende Leistung aus den PV-Anlagen die Netzaufnahmekapazität, kann die Leistung der Solarwechselrichter bedarfsgerecht reduziert werden. Weiter können bei einer Überproduktion mögliche Lasten zugeschaltet werden. All diese Massnahmen benötigen ausgeklügelte Steue-

PVA 100 kWp

PVA 450 kWp PVA 670 kWp

Entferntester Kunde

Trafostation Konventionell Trafostation S-Grid Verteilkabine

rungen, die den aktuellen Netzzustand überwachen und entsprechende Aktionen auslösen. Die Steuerungen müssen über schnelle Kommunikationsleitungen (Glasfaserleitungen) mit dem Netzleitsystem verbunden sein.

Intelligentes Messsystem In Thun ist der Startschuss zur Einführung eines intelligenten Messsystems im September 2015 in einem anderen Testgebiet erfolgt. Es werden laufend neue Liegenschaften mit Smart Metern ausgerüstet. Aktuell geht die Energie Thun AG davon aus, dass es etwa zehn Jahre dauern wird, bis alle Zähler ausgewechselt sind. Die Zähler kommunizieren mittels Power Line Communication (PLC) mit der Zentrale. Sie überwachen nebst der Fernauslesung auch die Spannungsqualität und dienen als Sensoren im Netz. Allfällige Spannungsabweichungen werden an jedem Messpunkt im Netz detektiert und die entsprechenden Warnungen gemeldet. Im Jahr 2012 hat die Energie Thun AG gemeinsam mit der ETH Zürich ein Pilotprojekt 1 zur Erforschung neuer Energiedienstleistungen basierend auf intelligenten Messsystemen durchgeführt. Die gewonnenen Erkenntnisse kommen nun in der Ausrüstung der Thuner Haushalte zur Anwendung, ebenso wie die durch das Bundesamt für Energie festgelegten technischen Mindestanforderungen und Einführungsmodalitäten. Die Testgebiete in Thun werden laufend erweitert und die Spannungsregelung, das Lastmanagement, das intelligente Messsystem, das Netzleitsystem sowie die Visualisierung getestet. Die Erfahrungen fliessen für zukünftige und strategische Entscheide in Netzstrategien und Messkonzepte ein. 1

Wilhelm Kleiminger et al., Innovative Dienste mit intelligenten Stromzählern, Bulletin SEV/VSE 9/2014, S. 29–32.

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Eröffnung

LAB.2 Am 20. Januar 2016 konnte die NTB das Labor 2 in einem feierlichen Rahmen eröffnen, unter anderem gemeinsam mit Vertretern der Trägerkantone St. Gallen und Graubünden sowie dem Fürstentum Liechtenstein. Die NTB Buchs kann mit dem neuen Laborgebäude seine Forschungs- und Laborinfrastruktur nachhaltig erweitern. Vertreter der Träger brachten ihre Freude und ihren Stolz zum Ausdruck. Autor: Roland Seeger, Bilder: Rudi Schachenhofer und Roland Seeger

Die rund 200 Gäste durften sich über ein breit gefächertes Programm freuen, das alle Sinn ansprach.

Die offizielle Eröffnung am 20. Januar 2016 wurde in allen drei Hörsälen der NTB live übertragen. Nach einem virtuellen Rundgang folgte das feierliche Durchschneiden des roten Bandes im Hörsaal G1. Anschliessend wurden die Regierungsvertreter, der Hochschulrat mit Präsident Theo Maissen von Rektor Lothar Ritter zu einem Besuch des Labors inklusive Besichtigung der Reinräume eingeladen, natürlich in passender Schutzbekleidung. Einen Tag später folgte der zweite Teil der Eröffnungsfeierlichkeiten, zu welchem rund 200 Gäste willkommen geheissen werden konnten, darunter Ehemalige der NTB, Indus-

triepartner und interessierte Mitarbeitende der NTB. Nach der Begrüssung durch Lothar Ritter kamen die Besucher in den Genuss des Vortrags «Integration of Everything – Wie die digitale Welt zusammenwächst» von Prof. Dr. Gunter Dueck. Der renommierte Philosoph und Mathematiker skizzierte darin die Welt von morgen. Ebenso lehrreich wie unterhaltsam. Bestes «Edutainment»! Danach konnten die Gäste einen Blick in die neuen Labors werfen, zudem präsentierten die sieben Institute ihre Dienstleistungen und Möglichkeiten.


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Oben: Laborgebäude von aussen Unten: Giveaway am Tag der Eröffnung

Oben: Regierungsvertreter an der Eröffnung Unten: Prof. Dr. Gunter Dueck, Referent

«Die Gründung der NTB erfolgte einst mit der Zielsetzung, für die Wirtschaftsregion Alpenrhein/Bodensee gut qualifizierte Ingenieurinnen und Ingenieure auszubilden. Mit dem Entscheid der drei Träger der NTB, den heute zu feiernden Erweiterungsbau zu finanzieren, unterstützt die öffentliche Hand genau dies. Nutzen für die Region kann dieser Erweiterungsbau jedoch nur entfalten, wenn er von den Dozierenden, den Forschenden, den Studierenden ideenreich und motiviert für die Ausbildung sowie den Wissens- und Technologietransfer genutzt wird.»

«Mit dem neuen Labor 2 wird eine wichtige Voraussetzung geschaffen, dass an der NTB auf Dauer Qualität produziert werden kann. Allerdings ist das Niveau des Leistungsmerkmals Qualität nicht ein für alle Male erreicht, sondern ist stets von Neuem, gewissermassen jeden Tag zu erarbeiten. Die NTB hat im Laufe ihrer nun über vier Jahrzehnte dauernden Geschichte bewiesen, dass sie nicht nur in der Lage ist, den Qualitätserfordernissen zu genügen, sondern dass sie bereit ist, die Qualität auf hohem Niveau auch in Zukunft zu erbringen.»

Martin Jäger, Regierungsrat des Kantons Graubünden

Theo Maissen, Präsident des Hochschulrates

«Ich freue mich sehr, dass wir talentierten Studierenden mit diesem Neubau nun eine moderne Infrastruktur und verbesserte Rahmenbedingen bieten können. Wer seine Ausbildung hier absolviert, bleibt der Region und dem Kanton eher erhalten. Deshalb ist es wichtig, dass wir unseren Bildungsplatz à jour halten.»

«Die NTB geniesst als Forschungsstätte und als Bildungsstätte einen ausgezeichneten Ruf. Eine der grössten Stärken der NTB ist ihr lange gewachsenes und gut funktionierendes Netzwerk. Ein herausragendes Beispiel bilden die Partnerschaften im Projekt Rhysearch. Die NTB ist für unsere Industriebetriebe eine Plattform des Wissens- und Technologietransfers, aber auch eine wichtige Quelle von praxisnah und gut ausgebildeten jungen Ingenieurinnen und Ingenieuren.»

Stefan Kölliker, Regierungsrat des Kantons St. Gallen

Aurelia Frick, Regierungsrätin des Fürstentums Liechtenstein

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Hochgenaue Messungen in präziser Umgebung Ausbau der Produktionsmesstechnik mit neuem Feinmessraum und modernster Hochpräzisions-Multisensor-Koordinatenmesstechnik Autoren: Prof. Dr.-Ing. Michael Marxer / Dipl.-Ing. (FH) Christoph Battaglia, Bilder Roland Seeger und Roman Kuster

Die Produktionsmesstechnik ist eine Schlüsseltechnologie für die Entwicklung und Herstellung sowie der Qualitätssicherung von Produkten und Prozessen. Viele Unternehmen im Alpenrheintal stehen vor der Herausforderung ständig steigender Anforderungen an Werkstücke und Baugruppen. Es sind immer engere Toleranzen erforderlich, um die Funktionalität und die Lebensdauer der Werkstücke gewährleisten zu können. Selbstverständlich müssen dabei gleichzeitig die Aspekte der Wirtschaftlichkeit und der Qualität berücksichtigt werden. Die Konsequenz ist der Bedarf nach geeigneten Prozessketten von der Produktentwicklung über die Fertigung bis zur Qualitätssicherung. Um Prozesse steuern und die Qualitätsprüfung von Erzeugnissen sicherstellen zu können, sind hochpräzise Messtechnik und zuverlässige Messverfahren erforderlich. Am Institut für Produktionsmesstechnik, Werkstoffe und Optik (PWO) der NTB konnte ein neuer Feinmessraum für geometrische Messungen in Betrieb genommen und gleichzeitig die messtechnische Geräteinfrastruktur massgeblich ausgebaut werden. Der neue Feinmessraum mit einer Grösse von 14.5 m x 6.5 m x 4.5 m bietet heute unter anderem Platz für vier Koordinatenmessgeräte, eine Reihe von taktilen und berührungslos arbeitenden Oberflächenmessgeräten sowie Messgeräten zur Digitalisierung von Werkstücken.

Innovative Projekte ermöglichen Die NTB trägt mit dem neuen Feinmessraum inklusive neuer, modernster Infrastruktur auf dem Gebiet der Koordinaten- und Oberflächenmesstechnik dazu bei, Unternehmen im Alpenrheintal und darüber hinaus mit der Durchführung von Messdienstleistungen, der Ausbildung von zukünftigen

Studierende im Praktikum: Ganz nah dran dank kleinen Klassengrössen.

und bestehenden Mitarbeitern zu unterstützen. In der angewandten Forschung und Entwicklung stellt die NTB ihre Infrastruktur und ihr Produktionsmesstechnik-Know-how zur Verfügung, um zusammen mit Industrie- und Forschungspartnern innovative Projekte voranzutreiben und Prozesse zu optimieren.


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Messergebnisse müssen immer genauer sein, schneller vorliegen und einen immer höheren Informationsgehalt haben, um die Funktionalität der Bauteile mit ausreichender Sicherheit beurteilen zu können. Die Koordinatenmesstechnik spielt dabei mit seinen universell einsetzbaren und hochgenauen Messkopfsystemen eine immer entscheidendere Rolle.

Hands-on: Koordinatenmesstechnik

Mit der im Bereich der Produktionsmesstechnik neu investierten Hochpräzisions-Multisensor-Koordinatenmesstechnik, die eine Vielzahl unterschiedlicher Messkopfsysteme für unterschiedlichste Messaufgaben bietet, kann das Team der Produktionsmesstechnik an der NTB praktisch für alle Messaufgaben zur Ermittlung geometrischer Merkmale eine Lösung anbieten.

Auf mehreren Bewegungsplattformen stehen heute dazu zahlreiche schnelle, flexible und hochgenaue Messsysteme zur Auswahl, die sowohl für die Ausbildung von Studierenden in der Lehre wie auch für hochgenaue und komplexe Messaufgaben für die Industrie und der Forschung zur Verfügung stehen. Die breite Palette von berührenden Messkopfsystemen deckt die Spanne von kleinsten Fasertastern mit Tastkugel-Durchmessern bis hinunter zu 0,02 Millimetern über Tastersysteme mit einer Länge von bis zu 80 Zentimetern und Durchmessern von mehreren Millimetern ab. Es stehen berührungslose Messkopfsysteme von Bildverarbeitungssystemen mit unterschiedlichsten Spezialoptiken und Beleuchtungsmöglichkeiten über chromatische Weisslichtsensoren für die berührungslose Rauheitsmessung bis hin zu verschiedenen Lasersensoren zur Verfügung, die in Abhängigkeit der Aufgabengebiete jeweils optimal ausgewählt werden können. So können zum Beispiel sehr schnelle Messungen mit hoher Punktedichte durchgeführt werden. Der grosse Vorteil der Multisensor-Koordinatenmesstechnik liegt nun darin, die Informationen unterschiedlicher, jeweils für die spezifische Messaufgabe optimaler ausgewählter, Messkopfsysteme zu einer gesamtheitlichen Information kombinieren zu können. Ideale Umgebungsbedingungen Um mit diesen sensiblen und komplexen Koordinatenmessgeräten kleinste Messunsicherheiten von Bruchteilen eines Mikrometers zu erreichen, müssen diese in Messräumen mit besonderen Bedingungen betrieben werden. Einerseits ist die

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Die mehrere Tonnen schweren Geräte schweben damit praktisch auf einem Luftpolster.»

schwingungstechnische Entkopplung der Geräte von der Umgebung zu beachten, andererseits sind die klimatischen Bedingungen in diesen Räumen von grösster Bedeutung. Die zwei Hochpräzisions-Koordinatenmessgeräte, die im neuen Feinmessraum betrieben werden, sind auf aktiven schwingungsdämpfenden Elementen gelagert. Die mehrere Tonnen schweren Geräte schweben damit praktisch auf einem Luftpolster und sind somit schwingungstechnisch von der Umgebung weitgehend entkoppelt.

Auch Studierende profitieren von den neuen Möglichkeiten des Erweiterungsbaus, zum Beispiel in einem Praktikum «Messtechnik»

Klimatechnisch ist der NTB-Feinmessraum ausgelegt, die Anforderungen eines Messraums nach VDI Güteklasse 2 zu erfüllen. Der Raum wird auf einer Nenntemperatur von 20 °C betrieben, der internationalen Referenztemperatur für Längenmessungen. Dies ist von grosser Bedeutung, denn die Länge von Werkstücken und die Ausdehnung von Messgeräten und Normalen sind abhängig von deren Temperatur. Als Beispiel kann man sich

vorstellen, dass bei einem 500 Millimeter langen Werkstück aus Aluminium bereits eine Temperaturdifferenz von 1 °C ausreicht, um eine Längenänderung in der Grössenordnung von 0,01 Millimeter zu bewirken. Diese Längenänderung liegt bereits um mehr als eine Grössenordnung höher als die angestrebte Messunsicherheit für Längenmessungen. Im Messraum der NTB wird deshalb sichergestellt, dass Temperaturschwankungen nur einige Zehntel Grad betragen und dass zum Beispiel Temperaturänderungen über die Zeit 0,4 Kelvin pro Stunde nicht überschreiten. Es muss zudem gewährleistet werden, dass an keiner Stelle im Messraum die Temperaturdifferenz innerhalb eines Meters in jeder Richtung grösser als 0,2 Kelvin sein darf. Gleichzeitig muss der Luftwechsel so dimensioniert sein, dass die Luftgeschwindigkeit 0,1 Meter /Sekunde nicht übersteigt, um Messungen mit optischen Systemen durch sich bewegende Luft nicht unzulässig zu beeinträchtigen. Für diese zum Teil gegensätzlichen Anforderungen mussten geeignete Lösungen erarbeitet werden. Das PWO-Produktionsmesstechnik-Team konnte zusammen mit Technikern, Lüftungs- und Messraumplanern das Messraumkonzept optimal in die bestehende Infrastruktur integrieren. Rund um den eigentlichen Messraum ist eine klimatechnische Pufferzone vorgesehen, durch welche die Abluft des Messraums geführt wird und damit diese Zone vorklimatisiert. Mit diesem Design konnten die hohen klimatischen Anforderungen bei gleichzeitig hoher Energieeffizienz erreicht werden. Im so entstandenen Zusatzraum konnte die für den Messraum erforderliche Raumhöhe geteilt werden und anteilig für Akklimatisierung/ Vorbereitung und messtechnische Arbeitsplätze genutzt werden.


verantwortungsbewusst «Zeit haben. Entspannen, geniessen. Sich auf das freuen, was noch kommt. Und sich sicher fühlen dank der langjährigen Partnerschaft mit der Pensionskasse. Das Verantwortungsbewusstsein der PTV gibt mir ein gutes Gefühl.» Bendicht Abrecht Senior Projektleiter, Ingenieurbüro

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aF&E-Projekte aus den Instituten

Zukunft gestalten Wer die Zukunft mitgestalten und prägen will, braucht nicht nur Know-how und technische Voraussetzungen, sondern auch einen unstillbaren Wissensdurst und grosse Innovationsfreude. In den Instituten der NTB ist dies spürbar – und führt entsprechend zu richtungsweisenden Resultaten und Entwicklungen. Autor: Andreas Ettemeyer

Optimierte Kühlung dank additiver Fertigung und Mathematik Die Geschwindigkeit der Spritzgussfertigung hängt wesentlich von der Möglichkeit ab, die gespritzten Teile schnell so stark abzukühlen, dass sie aus dem Werkzeug entnommen werden können. Daher weisen moderne Spritzgussverfahren häufig sehr komplexe Kühlkanäle auf, die zudem nah an der Kontur der Werkzeuge geführt werden. Diese komplexen Werkzeuge können mit dem sogenannten Laser-Cusing Verfahren – einem speziellen 3D-Druck-Verfahren für Metalle – aufgebaut werden. Dank dieser konturnahen Kühlung kann die kostendominierende Zykluszeit um 30 bis 40 Prozent reduziert und das Kunststoffteil regelmässiger abgekühlt werden. Dies sorgt für ein qualitativ hochwertiges Spritzgussteil mit geringerem Verzug bei tieferen Kosten. Das Auslegen und Konstruieren der oft verschlungenen und komplexen Kühlgeometrien ist allerdings auf-

Colibri: Ein neuartiges Insulinverabreichungs-System Das Schweizer Start-Up Medirio AG aus Sion konzipierte ein völlig neues System zur Insulinverabreichung als diskreteren und schmerzärmeren Ersatz zum üblichen Pen, mit dem sich heutzutage weltweit Millionen Diabetiker mehrmals täglich ihr Hormon spritzen müssen. Der neue Einweg-Patch muss nur alle drei Tage neu gestochen werden. Er beinhaltet ein Insulinreservoir und eine passive Pumpe. Diese wird kontaktlos über ein kleines Handheld-System bedient. Das Institut MNT entwickelte für Medirio verschiedene Sensorsysteme samt Datenübertragung zur Kontrolle von Füllstand und Druck im Innern des Patches. Besondere Herausforderung war, den angestrebten

wändig und setzt viel Erfahrung voraus. In Zusammenarbeit mit der Firma BSF-Bünter AG in Heerbrugg wurden im Rahmen einer Bachelorarbeit die Grundlagen für eine automatische Konstruktion und Optimierung dieser Kühlkanäle gelegt. Diese Arbeit wird aktuell im Rahmen eines von der KTI geförderten Forschungsprojektes weitergeführt.  www.ntb.ch/ice

Kostenrahmen des Einweg-Patches von lediglich 3 EUR nicht zu sprengen.  www.ntb.ch/mnt


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Biologisches Licht für besseres Wohlbefinden Weisse LEDs weisen heutzutage hervorragende Lichteffizienz und Betriebsstundenzahlen auf und werden deshalb für Beleuchtungszwecke stark eingesetzt. Andererseits besitzen weisse LEDs kein homogenes Emissionsspektrum und strahlen vor allem eine signifikante Energiemenge im Violett- und Blaubereich. Wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass Abendlicht mit einem grossen Anteil von Energie im Violett- und Blaubereich den Metabolismus des Menschen stark beeinflusst und unter anderem Schlafstörungen und Konzentrationsschwierigkeiten verursachen kann. Heute werden LED-Leuchten durch die Stabilisierung des LED-Stroms auf die gewünschte Temperatur eingestellt. Dies verhindert allerdings nicht die Änderung der Lichtfarbe, zum Beispiel aufgrund von Alterungseffekten. Im Rahmen eines KTI-Projekts mit den Firmen EMT AG und Baltensweiler AG gelang es nun erstmals, auch den Farbort des Lichts – also den exakten Farbton – zu regeln und diesen im Tagesverlauf so zu ändern, dass das resultierende Licht positiven Einfluss auf den Circadian-Rhythmus der Menschen hat. Ein in das Leuchtmittel integrierter optischer RGB-Sensor erfasst dabei die Rot-, Grün- und Blauanteile

SPINBEAT: NTB verhilft Radsportlern zu Spitzenleistungen Ziel dieses von der KTI geförderten Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines kostengünstigen und präzisen Leistungssensors für Radfahrer, der als Adapterplatte am Schuh montiert wird und in die Klickpedale einrastet. Das Institut EMS entwickelt dieses Produkt in Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern. Die Leistungsmessung ist beim Radfahren heutzutage Standard. Zusätzlich dazu bietet der neue SPINBEAT-Sensor für Radsportler ein unmittelbares Feedback zur ungenutzten Antriebsleistung, insbesondere im Zuganteil der Tretbewegung. Die gewonnenen Daten werden dem Fahrer beispielsweise auf einem Smartphone in Echtzeit angezeigt, damit er seinen Fahrstil sofort optimieren kann. Parallel

des Lichtspektrums. Mittels eines im Institut ESA entwickelten Algorithmus werden die Betriebsströme von sechs verschiedenfarbigen LEDs geregelt. Damit kann die gewünschte Farbe für die genaue Uhrzeit exakt eingestellt und eingehalten werden. Die grösste Herausforderung bei der Implementierung lag in der Auslegung einer kostengünstigen Lösung, um jeden Farbkanal einzeln zu steuern. Um Kosten zu minimieren, wurde auf fertige LED-Treiberregler verzichtet und ein innovativer Leistungselektronikteil entwickelt. Dank dieser Lösung konnten die Kosten der Platine um 60 Prozent gesenkt werden, ohne den Wirkungsgrad der Leuchte zu beeinträchtigen.  www.ntb.ch/esa

dazu werden die Daten gespeichert, um sie nach dem Fahren auf einem PC auswerten zu können.  www.ntb.ch/esa

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Energiewende bringt in Flums viel Arbeit Die Hälfte aller Energie wird in der Schweiz immer noch in Gebäuden verbraucht. Mit einer guten Hausdämmung kann viel Energie eingespart werden. Einheimische Unternehmen wie der Dämmstoff-Hersteller Flumroc profitieren davon. In Flums werden mit der «Energiestrategie 2050» viele Arbeitsplätze erhalten. Pieder Cadruvi

Autor: Markus Rohner

Der Bündner Pieder Cadruvi, 55, ist ein Mann mit Humor. Angesprochen auf den beruflichen Werdegang der letzten 20 Jahre, früher bei der Heineken Switzerland in Chur, heute bei der Flumroc in Flums, sagt er lachend: «Bier und Dämmstoffe, das sind beides Produkte, die isolieren.» Seit bald zwölf Jahren ist der NTB-Ingenieur technischer Direktor bei einem der grössten Dämmstoffhersteller der Schweiz. Jedes Jahr werden in Flums aus regionalem Gestein 52 000 Tonnen Steinwolle produziert. «Steinwolle hat den grossen

Vorteil, dass sie formstabil und nicht brennbar ist und über einen sehr hohen Schmelzpunkt verfügt», sagt Cadruvi. Sie nehme auch keine Feuchtigkeit auf und lasse ein Haus besser «atmen» als ein mit Kunststoffen gedämmtes Haus.


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Ein Generalist von der NTB Cadruvi ist in der Surselva aufgewachsen und hat dort die Lehre als Elektrozeichner absolviert. An der Hochschule für Technik NTB Buchs studierte er in den frühen Achtzigerjahren Elektro- und Regelungstechnik. «Die Vielseitigkeit dieses Studiums ist mir später in allen Berufen zugutegekommen. Generalist bin ich bis heute geblieben.»

Es beginnen denn auch immer mehr Liegenschaftsbesitzer, ihre alten Häuser zu dämmen. Damit die Wärme im Winter drinnen und im Sommer draussen bleibt. «Der Energieeinsatz für die Produktion einer Dämmplatte wird in kurzer Zeit durch die eingesparte Energie wettgemacht», rechnet Cadruvi vor. Am Schluss zahle sich diese Investition auch noch finanziell aus – egal wie hoch der Ölpreis gerade ist.

Neben den operativen Aufgaben als technischer Direktor betreut Cadruvi bei Flumroc Projekte im Anlagenbau, in der Logistik sowie im Produktions- und Qualitätsmanagement.

Steinwolle ab Fliessband Es ist laut und heiss in den Fabrikationshallen der Flumroc. Die Steinbriketts werden im Ofen mit Koks auf rund 1500 Grad erhitzt, bis sie den Schmelzpunkt erreichen. Als glühend heisser Strahl fliesst das Gestein über Spinnräder, die es zu Fasern verspinnen. Anschliessend entsteht ein Faserteppich, der später gepresst wird. Steinwolle aus Flums ist nicht nur ein Dämmstoff, sie findet zum Beispiel in Holzhäusern auch als Brandschutz Verwendung. Und überall dort, wo es laut ist, kann Steinwolle auch Lärm schlucken.

Energiewende bringt Arbeit Flumroc ist ein Unternehmen mit 250 Mitarbeitenden, das von der vom Bundesrat geforderten «Energiestrategie 2050» Nutzen ziehen wird. Wenn heute in der Schweiz immer noch die Hälfte aller Energie in Gebäuden verbraucht wird, liegt der Schluss nahe, dass in diesem Bereich das grösste Sparpotenzial liegt.

«Als Unternehmen, das für die Produktion seiner Erzeugnisse viel Energie aufwendet, suchen wir immer wieder nach Möglichkeiten, die Energie zu reduzieren», sagt Cadruvi. Und Flumroc hat in dieser Hinsicht in den letzten Jahren viel dafür getan. Mit der Abwärme aus der Fabrikation betreibt die Firma ein Fernwärmenetz, an welches neben den eigenen Gebäuden diverse benachbarte Wohnhäuser, Gewerbebauten und ein Schulhaus angeschlossen sind. Das über 40 Jahre alte Bürogebäude wurde nach einer umfassenden Sanierung der Gebäudehülle und dank Fotovoltaik und Solarthermie zu einem Plusenergiehaus. Alle sind gefordert Die viel propagierte Energiewende steht am Anfang. Cadruvi ist aber überzeugt, dass sie sich durchsetzen wird: «Dafür sind aber noch sehr grosse Anstrengungen notwendig.» Sein Unternehmen steht in diesem Vorhaben in harter Konkurrenz mit in- und ausländischen Unternehmen. Forschung und Entwicklung haben bei den Sarganserländern deshalb einen hohen Stellenwert. «Nur so können wir uns auf dem Markt behaupten», sagt Cadruvi. Bei der Entwicklung von neuen Produkten und Materialien arbeiten die Flumser eng mit ETH, EMPA und Fachhochschulen zusammen. Der NTB in Buchs komme dabei eine grosse Bedeutung zu. Verschiedene NTB-Institute sind für die Flumser bei der Entwicklung von innovativen Systemen wichtige Ansprechpartner geworden. Zusammen suchen sie nach Lösungen – von denen am Schluss alle profitieren werden. Die Umwelt miteingeschlossen. Dieser Beitrag ist auch im «Sarganserländer» vom 10. September 2015 erschienen.

Das sanierte Bürogebäude von Flumroc wartet mit imposanten Zahlen auf. Mit den 40 Mitarbeitern erzeugt das Gebäude einen Energieüberschuss von 15 Prozent.

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Save the date: Technologietag 16 Dieses Jahr ist der Technologietag der Innovationskraft von Kleinfirmen und Jungunternehmen gewidmet. Diese Unternehmen stellen sich in besonderer Weise der Herausforderung, neue Produkte und technologische Ideen zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Am NTB-Technologietag soll im Rahmen von konkreten Beispielen aufgezeigt werden, wie junge Unternehmen,

Am 16. Juni 2016 um 13.30 Uhr öffnet die NTB wieder ihre Türen zum Technologietag. Bei diesem jährlich stattfindenden Grossevent stellt die NTB ihre Akti­ vitäten im Bereich der angewandten Forschung und Entwicklung (aF&E) ihren Kunden und Partnern sowie der interessierten Öffentlichkeit vor. Auch dieses Jahr werden wieder rund 200 Teilnehmende erwartet, vornehmlich aus der Wirtschaftsre­ gion Ostschweiz, Liechtenstein, Vor­ arlberg, Alpenrhein-Bodensee, aber auch aus der ganzen der Schweiz. Autor: Andreas Ettemeyer

Kleinunternehmen und Startups von den Kompetenzen und der Leistungsfähigkeit der NTB profitieren können. In drei Keynote-Vorträgen berichten zwei gestandene Unternehmer und ein Forschungsmanager aus eigener praktischer Erfahrung, was es an Engagement, Know-how und Technologie braucht, um ein Unternehmen zu gründen und auf Erfolgskurs zu bringen. Die NTB mit ihren sieben Instituten darf sich in vielen Fällen als Unterstützerin von sehr kleinen


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Nächster Technologietag

16. Juni 2016 «Jedes Projekt ist ein Erfolg!» Ludwig Weibel, CEO Weibel CDS AG

«Welche Startups benötigen wir und was müssen wir dafür tun?» Mathias Hölling, Team Lead Foundation Affairs, Technopark Zürich

«Was es braucht zum Unternehmen» Marco Padrun, CTO Evatec AG

Parallel Sessions Je vier Vorträge zu den Themen Sensorik, Disruptive Technologien, sowie Life Science & Medtech

und jungen Firmen verstehen und gemeinsam an innovativen Ideen und marktfähigen Lösungen arbeiten. In drei parallel stattfindenden Sessions werden erfolgreiche Beispiele von Kooperationen und Umsetzungen mit NTB-Unterstützung aus den Themenkreisen Medizintechnik-Life Science, Sensorik sowie disruptive Technologien gezeigt. Der Technologietag ist die ideale Austauschplattform für Vertreter aus der Industrie, Forscher der NTB. Das Programm wurde deshalb dieses Jahr so gestaltet, dass fürs Networking genügend Raum und Zeit bleibt.  Detaillierte Informationen und Anmeldung: www.ntb.ch/technologietag

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Zwei neue Institutsleiter 2015 haben an der NTB zwei neue Institutsleiter ihre Tätigkeit aufgenommen. Beide verfügen über jahrelange Praxiserfahrung. Gerne stellen wir Carsten Ziolek (PWO) und Jürgen Prenzler (EMS) an dieser Stelle kurz vor.

Dr. rer. nat., Dipl.-phys. Carsten Ziolek schloss sein Physikstudium an der Universität Hannover im Jahr 1997 mit einer Arbeit zur Wellenlängenselektion und Güteschaltung von Erbiumlasern ab. Während seiner Promotion am Laserzentrum in Hannover beschäftigte er sich mit der Laserdynamik dieser Systeme und promovierte dort im Jahr 2000 mit einer Arbeit über die Entwicklung von speziellen Infrarotlasern für die Augenheilkunde. Anschliessend wandte er sich von 2001 bis 2003 bei TRUMPF Laser (Deutschland) der Entwicklung und Güteschaltung von sub-kW Scheibenlasern sowie im Rahmen eines Forschungsprojektes der regenerativen Verstärkung von ps-Laserpulsen zu. Im Jahr 2004 übersiedelte Dr. Ziolek in die Schweiz und übernahm dort die Entwicklungsverantwortung für die Markierlaser von TRUMPF. Nach bald 12 Jahren in leitender Position wandte er sich wieder der Wissenschaft und Lehre zu. 2015 wurde er als Dozent für Photonik und Technische Optik an die NTB berufen und übernahm dort die Leitung des Instituts PWO. Hier vertritt er das Kompetenzfeld Photonik und Technische Optik. Dr. Ziolek ist Autor von diversen technischen Publikationen und Vorträgen sowie an zahlreichen Patenten beteiligt. Mail: carsten.ziolek@ntb.ch Tel.: +41 81 755 34 41

«Als Dozent für Photonik und Technische Optik werde ich die optischen Technologien am Institut sowohl in der Lehre als auch im Technologietransfer verstärken. Ich freue mich sehr darauf, in meiner Aufgabe als Leiter des Instituts PWO die intensive Zusammenarbeit mit Firmen und Forschenden weit über die Region hinaus fortzusetzen.» Dr. rer. nat., Dipl.-phys. Carsten Ziolek

Dr. rer. nat., Dipl.-phys. Carsten Ziolek Leiter Institut PWO Dozent für Photonik und Technische Optik Leiter des Kompetenzfeldes Photonik und Technische Optik Kompetenzen – Lasertechnologie – Laserfertigung – Optische Verfahren – Produktentwicklung – Patentwesen


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Dr. Jürgen Prenzler hat an der Technischen Universität Braunschweig Maschinenbau studiert und im Jahre 1987 mit einer Arbeit über Wirkungsgradverluste von verschiedenen Hydrauliksystemen abgeschlossen. Der Berufseinstieg erfolgte bei der Maschinenfabrik Stoll in den Bereichen Produktentwicklung und Erntemaschinen. Im Jahre 1998 übernahm Dr. Prenzler die Leitung der gesamten Produktentwicklung der Firma CLAAS in Bad Saulgau. Neben den Entwicklungsbereichen gehörte auch das Simultaneous- und Industrial Engineering sowie die technische Dokumentation dazu. Dr. Prenzler hat CLAAS u.a. beim VDMA und im Board der CEMA in Brüssel vertreten. Im Jahre 2012 übernahm Herr Dr. Prenzler die Leitung Produktentwicklung bei der Fa. Kramer, CLAAS fertigt hier seine Teleskoplader. Gerne wollte Dr. Prenzler sein Wissen weitergeben und wechselte in 2014 an die DHBW Ravensburg. Seit Januar 2016 ist Dr. Prenzler nun an der NTB und leitet das Institut EMS. Mail: juergen.prenzler@ntb.ch Tel.: +41 81 755 33 67

«Als Dozent für Konstruktion werde ich mich dafür einsetzen, bei den Studierenden die Freude an konstruktiven Problemlösungen zu wecken. Als Leiter des Instituts EMS freue ich mich sehr, als primus inter pares Teil eines Teams zu sein, um zukünftig spannende mechatronische Projekte, auch im Umfeld der Industrie 4.0, gemeinsam umzusetzen.» Prof. Dr.-Ing. Jürgen Prenzler

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Prenzler Leiter Institut EMS Dozent für Konstruktion Kompetenzen – Produktentwicklung – Innovationsmanagement – Mobile Arbeitsmaschinen – Agrartechnologie – Strategieentwicklung

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Institut IES KTI-Projekt «PrivaPower Manager» Im Rahmen des Projektes wird das erste Smart-Grid-Komplettpaket entwickelt. Dieses Paket besteht aus einem neuen Tarif mit Anreizen zur Verbrauchsverhaltensanpassung und Energieeffizienz («Smart Power»), einer lokalen Intelligenz für die Smart-Meter-Anbindung, Datenaufbereitung und automatischen Steuerung («Smart Manager») sowie einer App zur Visualisierung und Kommunikation. Seit 1. Januar 2016 ist diese Smart-Home-Lösung für Repower-Kunden erhältlich. Das Projekt wird gemeinsam mit dem Institut für Ingenieurinformatik durchgeführt und endet im Mai 2017.

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Institut PWO Austausch mit der TU Prag im Rahmen von Sciex-NMSch Das «Scientific Exchange Programme» (Sciex) gewährt Nachwuchswissenschaftlern aus den zehn neuen Mitgliedstaaten (NMS) der EU Stipendien an Schweizer Forschungsinstitutionen. Im Rahmen eines solchen Projektes mit der TU Prag konnte ein einfaches und flexibles neues Verfahren zur Asphärenvermessung erarbeitet werden. Herausfordernd war bisher die genaue Vermessung von Asphären mit interferometrischen Verfahren, da die Dichte der Interferenzringe an steilen Flächen sehr hoch ist und diese dann nicht mehr aufgelöst werden können.

 http://www.repower.com/ch/privatkunden/innovation-energieeffizienz/die-neue-smart-home-loesung-von-repower/

Im neuen Verfahren konnte durch einen räumlichen Licht-

modulator (SLM) die Dichte der Interferenzringe deutlich reduziert und somit die Messbarkeit verbessert werden. Die erfolgreiche Zusammenarbeit soll auch 2016 fortgeführt werden. www.ntb.ch/pwo Institut MNT Weltkleinster rauscharmer integrierter 3-Achsen-HallSensor In Zusammenarbeit mit der Firma SENIS AG und der EPFL wurde eine vollintegrierte HallSonde realisiert, die durch ihre Miniaturisierung und kompakte Kapselung Magnetfeldmessungen mit höchster Ortsauflösung erlaubt. Dem innovativen Unternehmen aus Zug ist es durch KTI-geförderte Projekte gelungen, ihre auf dem Weltmarkt einzigartigen, vollintegrierten 3-Achsen-Hall-Sonden anzubieten. Aufgabe des Institutes MNT war es, die Sensorkapselung so klein wie möglich zu gestalten und dabei das thermische Management zu verbessern. Aus dem erfolgreich abgeschlossenen KTIProjekt geht eine gekapselte

Hall-Sonde mit der Gesamtdicke von nur 0,35 mm hervor, was durch die kompromisslose Miniaturisierung des Sensors und der Gehäusedicke erreicht wurde. www.ntb.ch/mnt

Institut EMS Feedback-System im automatisierten Gangtraining Klinische Studien zeigen, dass automatisierte Gangtherapie die Chance neurologischer Patienten auf ein Leben ohne Rollstuhl verdoppelt. Die Firma Ability Switzerland AG entwickelt moderne, wissenschaftlich fundierte Rehabilitationstechniken für Menschen mit einer Gehbehinderung nach Läsionen des zentralen Nervensystems. Spezifische, an der NTB entwickelte Sensoren erfassen die Bewegungen des Patienten und erlauben es, die Resultate der Therapie zu dokumentieren. Dank dieser Sensorsignale und einer speziell entwickelten Regelung ist die


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der Offa (Ostschweizer Frühlings- und Trendmesse) hat die NTB vom 13. bis 17. April 2016 mit verschiedenen betreuten Infoständen Kindern im Primarschulalter die weite Welt der Technik näher gebracht. Maschine in der Lage, auf die Aktionen des Patienten zu reagieren, zum Beispiel darauf, ob er seinen Gang beschleunigen oder verzögern will. Diese Interaktion hat einen äusserst positiven Einfluss auf seinen Lernfortschritt. www.ntb.ch/ems

Automation erhielten die Sieger ihre Urkunden aus den Händen von Philip Mosimann, Vizepräsident des Verbandes Swissmem. Der Preis ist mit insgesamt 14’000 Schweizer Franken dotiert.

 www.ntb.ch/presse

NTB-Masterarbeit durch Schweizerische Gesellschaft für Automatik prämiert

Preis und Auszeichnungen Lab Sciences Award 2016 verliehen: NTB prämiert Am 17. März 2016 zeichnete die Veronika und Hugo Bohny Stiftung wie jedes Jahr Bachelorabsolventen für ihre herausragenden Leistungen auf dem Gebiet der Lab Sciences und medizinischen Diagnostik aus. Simon Castelberg und Sebastian Lang (NTB Buchs) erreichten mit ihrer Arbeit «Signalverarbeitung und Data Mining in der ImpedanzFlusszytometrie» den hervorragenden 2. Platz.

Stefan Landis hat mit seiner Masterarbeit und der Regelung des inversen Pendels mit unserem mobilen Roboter den zweiten Förderpreis 2015 der Schweizerischen Gesellschaft für Automatik gewonnen und einen Artikel für das Bulletin verfasst.  www.ntb.ch/presse

Jugendförderung TunOst Es tut sich was in Sachen Jugendförderung. Oder genauer: die NTB tut was. Im Rahmen Herzlichen Glückwunsch! Auf dem Swiss Symposium on Lab

Systemtechnik-Projekt (Vorschau) Bau von kooperierenden Robotern im ersten Studienjahr Projektbasiertes Lernen ist an der NTB seit Jahren ein fester Bestandteil der modernen Systemtechnikausbildung. Bereits im ersten Studienjahr bauen die Studierenden in Teams Roboter, die eine komplexe Aufgabe erfüllen müssen. Das Modul findet gleichzeitig in Buchs, St. Gallen und Chur statt und dauert zwei Semester. Jeweils zwei Roboter von verschiedenen Standorten müssen in Kooperation eine gemeinsame Aufgabe erfüllen. Die Teams werden durch Fachbetreuer, Teambetreuer, die Zentralwerkstatt und die interne Printfertigung in ihrer Arbeit unterstützt. Aufgabenstellung 2015/2016: «Zwei Geheimagenten retten die Welt» Auric Goldfinger, der böseste Bösewicht aller Zeiten, will die Weltherrschaft an sich reis-

sen, indem er im Fort Knox eine Atombombe zündet und so die Goldreserven der USA mit Radioaktivität verschmutzt, sie damit nutzlos macht und das internationale Währungssystem ins Chaos stürzt. Das muss natürlich durch die zwei Geheimagenten R1 und R2 verhindert werden. Da die Aufgabe nicht durch eine Person geleistet werden kann, kooperieren die beiden. Die Bombe kann nur entschärft werden, indem man die Drähte der Bombe in der richtigen Reihenfolge durchtrennt. Die Zugänglichkeit an die Bombe ist so, dass man die Drähte auf der Gegenseite nicht über die Bombe erreichen kann, das heisst, auf jeder Seite der Bombe muss ein Agent sein, um die Drähte auf seiner Seite zu durchtrennen. Klingt spannend, nicht wahr? Also unbedingt LIVE dabei sein! Termin: 28. Juni 2016, 17.15–19.00 Uhr, bzb Mehrzweckhalle Buchs  www.ntb.ch/systemtechnikprojekt

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Netzwerk NTB Stellenbörsetag Ingenieure und Ingenieurinnen sind auf dem Arbeitsmarkt begehrt, besonders solche, welche eine praxisnahe Ausbildung absolviert haben. Bester Beweis: Am 6. April 2016 fand in der NTB der Stellenbörsetag statt. Während einem halben Tag haben sich hier 54 Unternehmen von ihrer besten Seite präsentiert, um auf diesem Weg zukünftige Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu rekrutieren. Die Herkunft der Aussteller war durchaus «interstaatlich», kamen die Firmenvertreter doch nicht nur aus dem St. Galler Rheintal, sondern auch aus den Kantonen Appenzell, Thurgau, Aargau und Zürich sowie Vorarlberg und Fürstentum Liechtenstein.

Robotik-Forum Vom 21. bis 23. März 2016 fand in Ljubljana, Slowenien, das European Robotics Forum 2016 statt (www.erf2016.eu). Dieses Forum ist im Bereich der Robotik-Forschung der wichtigste europäische Anlass, bei welchem sich alle massgebenden Akteure der europäischen Robotik-Szene treffen und austauschen. Ausserdem ist das Forum auch der offizielle Anlass von euRobotics AISBL (eu-robotics.net), der europä-

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ischen Vereinigung für Roboterforschung. Die Europäische Kommission führt im Bereich Robotik zwischen 2014 und 2020 Projekte mit einem Umfang von 700 Millionen Euro durch. Welche strategische Themen dabei behandelt werden, wird im Wesentlichen von der Europäischen Kommission in enger Zusammenarbeit mit euRobotics ASBL festgelegt.

Die NTB nahm als eines von 260 Mitgliedern an der Generalversammlung von euRobotics AISBL teil und präsentierte ihre Kompetenzen am Forum mit einem eigenen Stand. Der Auftritt war ein sehr grosser Erfolg und es wurden interessante und aussichtsreiche Kontakte zu anderen Europäischen Forschungspartnern geknüpft. Präsentiert wurden Projekte aus den Bereichen Roboterchirurgie, Rehabilitationsrobotik, Open Source Robotics, Mikro-Nano-Greiftechnik und 3D-Sensorik aus den Instituten ESA, MNT, INF und EMS.  www.erf2016.eu

Optical Coatings for Laser Applications 2016 Nach dem Erfolg des 2015 Workshop on Optical Coatings for Laser Applications, wird der Workshop am 9. Juni 2016 wieder an der NTB in Buchs stattfinden. Wie im letzten Jahr nehmen Referenten aus den Bereichen optische Beschichtungen, Lasertechnik und LIDT Messung teil. Es bietet sich auch die Möglichkeit zur Förderung der Kommunikation und Vernetzung zwischen Industrie und Forschungsgruppen. Der Workshop richtet sich an technisch interessierte Ingenieure und Wissenschaftler, die mit Laseroptik, optischer Dünnschichtabscheidung und Charakterisierung arbeiten. Der Workshop findet in den Räumlichkeiten der NTB, Interstaatlichen Hochschule für Technik, Campus Buchs statt. Die Vortragssprache ist englisch. Der Workshop ist eine gemeinsame Veranstaltung von NTB, RhySearch, European Optical Society und Swissphotonics. Ein detailliertes Programm für den Workshop 2016 finden Sie unter www.ntb.ch/pwo/ocla Photonik-Kolloquium Fachvorträge zu Photonik-Themen, jeden letzten Dienstag im Monat von 17.00 bis 18.30 Uhr mit anschliessendem Apéro. NTB Buchs, Hörsaal H4 Werdenbergstrasse 4 9470 Buchs Freier Eintritt

Dienstag, 31. Mai 2016 Rüdiger Wagner, LEICA Geosystems AG Die Erfassung der Welt – eine digitale Herausforderung für die Photogrammetrie Dienstag, 28. Juni 2016 Sarina Zürcher, Glas Trösch Wärme- und Sonnenschutz dank Interferenz – Ein Einblick in die Grossflächenbeschichtung  www.ntb.ch/photonikkolloquium


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G A S T I N T E R V I E W Dr. sc. techn. Theo Maissen alt Ständerat und Präsident des Hochschulrates der NTB

«Naja dann» Nach 14 Jahren Tätigkeit als Präsident des Hochschulrates der NTB legt Dr. Theo Maissen Ende Juni 2016 sein Mandat nieder. Im Gespräch blickt er auf eine spannende und von Herausforderungen geprägte Zeit zurück, war doch einerseits die Bolognareform umzusetzen und andererseits erfordert die totalrevidierte Gesetzgebung im schweizerischen Hochschulbereich eine Neupositionierung der Fachhochschulen. Dr. Maissen, mit welchem Gefühl blicken Sie ihrem letzten Arbeitstag als Präsident des Hochschulrates der NTB entgegen? Meine Präsidialfunktion gebe ich mit einem guten Gefühl ab, in einem Zeitpunkt, in welchem die NTB gut aufgestellt ist und ihre Funktionen mit engagiertem Personal, dank einer labortechnisch à-jour gehaltenen Infrastruktur als Bildungs- und Forschungsinstitution in Lehre, angewandter Forschung und Entwicklung für die regionale Gesellschaft und Wirtschaft des Alpenrheintals in optimaler Form erbringen kann. Sind Ihnen gewisse Highlights in ihrer Laufbahn an der NTB besonders in Erinnerung geblieben? Es ist eine Reihe von Highlights, die als Meilensteine in Erinnerung bleiben. Ein entscheidender Schritt im Sinne, dass die NTB eine unentbehrliche Institution bleiben soll, war der Ausbau des Studienangebotes der Systemtechnik NTB ergänzend zum zentralen Standort in Buchs an den Standorten in St. Gallen und in Chur, was sich auch in der Zahl der Studierenden niederschlug. So stieg die Gesamtstudierendenzahl von 276 im Jahre 2005 auf 382 Personen im Jahr 2015 (Jahresbericht der NTB 2015, Seite 51). Erfreulich entwickelt haben sich auch die Dienstleistungen im Bereich des Wissens- und Technologietransfers (TT). Betrug der TTUmsatz im Jahr 2002 rund 4,9 Mio. Franken, so stieg dieser bis ins Jahr 2015 auf rund 15,3 Mio. Franken, entsprechend 44,6 Prozent des Umsatzes der NTB – was im schweizerischen Vergleich einen Spitzenwert darstellt. Mit dem Erlass eines Organisationsreglementes im Jahre 2007 wurden mit der Schaffung einer Hochschulversammlung mit paritätischer Zusammensetzung die Mitwirkungsrechte aller Hochschulangehörigen geregelt – ein Gremium mit demokratischer Legimitation, wie es bis anhin an Fachhochschulen unbekannt war. Ein weiterer Höhepunkt bildete die Eröffnung des Erweiterungsbaus «Labor 2» im Januar dieses Jahres. Wie hat sich die NTB während Ihrer Zeit als Präsident des Hochschulrates Ihrer Ansicht nach entwickelt? Die NTB konnte sich in einem stets anspruchsvoller werdenden Umfeld trotz ihrer eher peripheren Lage als zu beachtende Bildungs- und Forschungsinstution behaupten und weiter entwickeln. Dies belegen die in der vorange-

henden Frage erwähnten Meilensteine. Die NTB hat im Alpenrheintal in der Ingenieurausbildung und mit ihrer Verankerung in der regionalen Wirtschaft über den Technologietransfer gewissermassen Leuchtturmcharakter erhalten. Worin sehen Sie die grössten Herausforderungen für eine Institution wie die NTB, um im Markt bestehen zu können? Es sind im Wesentlichen zwei Märkte, in denen sich die NTB auf Dauer und nachhaltig bewähren muss. Der Kernauftrag ist und bleibt die Ausbildung hochqualifizierter Ingenieure. Um im Wettbewerb an einem peripheren Standort um Studierende in einer Nullsummensituation bestehen zu können, gilt es die Gratwanderung zwischen der Bewahrung der Attraktivität für potentielle Absolventen unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines hohen und anspruchsvollen Bildungsstandards zu bestehen. Im Markt des Technologietransfers besteht die Herausfordrung darin, die besten personellen Kräfte für diese Aufträge zu verpflichten sowie die labortechnischen Infrastrukturen stets auf dem aktuellen und mit der Situation in den zu beratenden Unternehmen vergeichbaren Standards zu halten. Gibt es Pläne oder Wünsche, die Sie bisher hinter ihre berufliche Tätigkeit zurückgestellt und nun verwirklichen möchten? Da ich im Alter von 72 Jahren ja schon längere Zeit im Rentnerstadium bin, wird sich für mich nicht viel ändern, übe ich doch bereits jetzt nur noch Mandate aus, die ich gerne wahrnehme. Diese Freiheit nehme ich mir auch für die Zukunft. So bleibt ausreichend Zeit für die Familie und für die bereits bis anhin gepflegten Aktivitäten, die im Sinne des Pädagogen Johann Heinrich Pestalozzi das Herz, den Kopf und die Hände beanspruchen. Welchen Rat geben Sie Ihrem Nachfolger auf den Weg? Wie bis anhin bleibe ich auch in diesem Fall beim Prinzip, ungefragt nie Ratschläge zu erteilen. Für die NTB habe ich lediglich den Wunsch, in Anlehnung an eine Aphorisme von Gustav Mahler, dass bedacht wird, dass «Bewährtes fortführen nicht heisst Asche zu verwalten, sondern eine Flamme am Brennen zu halten!». Möge die Flamme der NTB weiter zum Nutzen und im Dienst von Gesellschaft und Wirtschaft auch in Zukunft brennen und leuchten.

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Agenda Technologietag

16. Juni 2016,

«Jungunternehmen INNOVATIV»

13.30 –17.30 Uhr

Präsentation Systemtechnikprojekt 2015/16

28. Juni 2016,

«Zwei Geheimagenten retten die Welt»

17.15 –19.00 Uhr

16. Ostschweizer Technologie-Symposium

26. August 2016,

«Neue Werkstoffe, Technologien und Methoden»

09.00 –15.00 Uhr

OBA

1.–4. September 2016

FHO-Stand OLMA-Messen, St. Gallen

next-step «Berufs- und Bildungstage»

23.–24. September 2016

SAL Schaan

TECHSCHAU: Bachelorarbeiten-Ausstellung Ingenieurstudium Systemtechnik

16. September 2016, 16.00 –19.30 Uhr

NTB Studienzentrum St. Gallen

TECHSCHAU: Bachelorarbeiten-Ausstellung Ingenieurstudium Systemtechnik

23. September 2016,

NTB Campus Buchs

«Ostschweizer Bildungs-Ausstellung»

NTB Campus Buchs

bzb Mehrzweckhalle Buchs

OLMA-Messen, Halle 2.1, St. Gallen

15.00–18.00 Uhr

NTB Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs www.ntb.ch NTB Campus Buchs Werdenbergstrasse 4 9471 Buchs Tel. +41 81 755 33 11 office@ntb.ch

NTB Studienzentrum St. Gallen Schönauweg 4, Postfach 9013 St. Gallen Tel. +41 81 755 32 00 office@ntb.ch

NTB Standort Chur HTW Chur (Kooperationspartner) Hochschule für Technik und Wirtschaft Pulvermühlestrasse 57 7004 Chur

IMPRESSUM Herausgeberin: Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs NTB Redaktion und Verantwortlich für den Inhalt: Roland Seeger, Gastautoren und DACHCOM Fotos:

NTB (Roland Seeger und andere)

Konzept, Layout:

DACHCOM.CH AG, 9424 Rheineck

Druck:

Somedia Production, 7007 Chur

Anzeigenverkauf:

Somedia Promotion, Chur, Tel. +41 81 255 58 58, chur.inserate@somedia.ch Somedia Promotion, Glarus, Tel. +41 55 645 38 88, glarus.inserate@somedia.ch

Studienstandorte:

NTB Campus Buchs, Werdenbergstrasse 4, 9471 Buchs, Tel. +41 81 755 33 11, office@ntb.ch NTB Studienzentrum St. Gallen, Schönauweg 4, 9013 St. Gallen, Tel. +41 81 755 32 00, office@ntb.ch NTB Standort Chur in Kooperation mit der HTW Chur, Pulvermühlestrasse 57, 7004 Chur


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NTB FOLIO 2016/05  
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