Das sind die Gewinner des VDI Preis 2020

Seit vielen Jahren vergibt der VDI Verein Deutscher Ingenieure in München den VDI Preis für exzellente Ingenieurleistungen. Nun sind (auch) Preisverleihungen unter den aktuellen Corona-Auflagen eine große Herausforderung – so auch die diesjährige Ehrung von sechs herausragenden ingenieurwissenschaftlichen Arbeiten.

Dank der großen Unterstützung des langjährigen Fördermitglieds SIEMENS war es möglich, erstmals ein technisch und organisatorisch sehr aufwändiges Hybridevent auszurichten – vor Ort in kleinstem Kreis, zugleich per Live-Stream im virtuellen Veranstaltungsraum.

Nach der Begrüßung durch den Vorsitzenden Prof. Peter Pfeffer hielt Prof. Dr.-Ing. Dieter Wegener, Head of External Cooperation Siemens Technology und Sprecher ZVEI Führungskreis Industrie 4.0, den Festvortrag zum Thema „Digitalisierung der Wirtschaft und Industrie 4.0“.

Prof. Wegener erklärte Industrie 4.0 als die Summe der Digitalisierung von analoger Wertschöpfung plus der digitalen Wertschöpfung. Die digitale Wertschöpfung bedeutet die Auswertung von „Big Data“ aus den OT-Devices (Operation Technologies) mittels „Apps“ (Algorithmen) zu „Smart Data“ und die Verteilung als „Smart Services“ an die Kunden. Wegener betonte „die Kunst ist, beides gut zu machen.“

Europa kann das

Prof. Dr.-Ing. Dieter Wegener, Head of External Cooperation bei Siemens Technology

Als Sprecher des Führungskreises Industrie 4.0 des ZVEI (Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie) berichtete Wegener über den strategischen Ansatz „Industrie 4.0“ und die Schaffung eines herstellerübergreifenden Standards durch das „Digitale Typenschild 4.0“ – einem QR-Code, der zu einer IP-Adresse mit Produktinformationen verlinkt – weltweit verfügbar und ressourcenschonend.

Erst Ende September dieses Jahres wurde durch eine gemeinsame Initiative von VDMA und ZVEI eine Nutzer-Organisation der „I4.0-Komponente mit Verwaltungsschale (VWS)“, die „Industrial Digital Twin Association“ gegründet. Auch durch Innovationen wie dem „digitalem Typenschild“ zeige sich, dass „Europa das kann“, betonte Wegener abschließend.

Der große Moment

Mit Dank an Wegener und einführenden Worten zum Auswahlverfahren der Preisträger des Abends übernimmt Christa Holzenkamp, stv. Vorsitzende und Jury-Beauftragte des Bezirksvereins die Moderation und betont, wie schwierig die Entscheidung angesichts der zahlreichen preiswürdigen Arbeiten gewesen sei.

Denn auch in diesem Jahr musste die VDI Preis-Jury unter den zahlreichen Einreichungen zukunftsträchtiger Arbeiten ihre Wahl treffen. Alle Bewerberinnen und Bewerber hätten einen Preis verdient, so Holzenkamps Fazit.

Die prämierten Themen der Preisträger

Mehr Reichweite für Drohnen

Der Markt für Drohnen soll bis 2030 auf fast 3 Milliarden Euro anwachsen. Die Anwendungen sind vielfältig, allerdings haben die batteriebetriebenen Senkrechtstarter (eVTOLs) nur begrenzte Reichweiten und kurze Flugzeiten. Die preiswürdige Bachelorarbeit von Cornelius Kauffmann, B.Sc. am Fachbereich Maschinenwesen der TU München, beschäftigt sich mit den Voraussetzungen und den Faktoren für den Einsatz von wasserstoffbetriebenen Brennstoffzellen in der urbanen Luftmobilität.

Die Untersuchungsergebnisse zeigten, dass eine Brennstoffzelle durch den kostengünstigeren Antriebsstrang, die längere Lebensdauer und die kurzen Tankzeiten sehr viel wirtschaftlicher ist als der Batteriebetrieb.

Cornelius Kauffmann (TUM) — Preiträger Cornelius Kauffmann mit Christa Holzenkamp, stv. Vorsitzende des VDI BV München, Ober- und Niederbayern

Sturmsichere Windkraftanlagen

Um CO₂-Emissionen zu reduzieren, sind erneuerbare Energiequellen von entscheidender Bedeutung. Die ausgezeichnete Bachelorarbeit von Martin Osterhammer am Fachbereich Maschinenbau / Windenenergie der TU München analysiert das Konzept eines Windrades mit einem Vertikalachsrotor für eine dezentrale und kleinräumige Nutzung.

Damit ist dieser sturmsichere Rotor bis zu einer Höhe von 10 Metern, sowohl in Deutschland als auch für den Einsatz in Entwicklungsländern und abgelegenen Gebieten gut geeignet.

Martin Osterhammer (TUM) — Preiträger Martin Osterhammer (links) mit Dr. Christian Braun von Maurer SE, Kooperationspartner des letztjährigen VDI Preis

Verpackung: weniger ist mehr

Der Verbrauch von Verpackungen in Deutschland stieg 2018 erneut auf ein Rekordhoch von 18,9 Millionen Tonnen. Vorrangiges Ziel bleibt die Vermeidung von Umverpackungen und am Ersatz der Verpackung einzelportionierter Kaffeesahnekapseln arbeitet Paula Goderbauer, M.Sc.

In ihrer ausgezeichneten Masterarbeit am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik u. Verpackung IVV (in Kooperation mit dem Fachbereich Technologie und Biotechnologie der Lebensmittel der TU München) entwickelt sie unter den Aspekten der Verarbeitung, Anwendung, Sicherheit und Ökonomie essbare, heißwasserlösliche Milchkapseln für die Anwendung in Kaffee und Tee.

Paula Goderbauer (Fraunhofer Institut) — Preisträgerin Paula Goderbauer mit Dieter Wegener, Siemens Technology, dem diesjährigen Gastgeber der Preisverleihung

Für eine faire KI

Gegen die ungerechte Behandlung von Minderheitengruppen durch Entscheidungen von KI gibt es starke gesellschaftliche Bedenken. Diese durch systematische, statistische Verzerrung aufgrund mangelhafter oder gefärbter Daten bedingte Diskriminierung ist. Den VDI Preis 2020 erhält die Masterarbeit von Patrick Tu, M.Sc., Fakultät für Mathematik, Informatik und Statistik, Studiengang Data Science, LMU + MIT.

Durch Ergänzung zusätzlicher Informationen im Algorithmus zeigt Herr TU mit dem Einsatz eines „Fairen” Algorithmus Perspektiven für den verantwortungsvollen Umgang von Maschinellen Lernsystemen in einer integrativeren Gesellschaft auf.

Patrick Tu (LMU) — Preiträger Patrick Tu mit Christa Holzenkamp

Die Kuh als Bioreaktor

Eine beunruhigende Entwicklung ist der starke Anstieg von Antibiotikaresistenzen. Preisträger Dr.-Ing. M.Sc. Hans-Jürgen Heidebrecht beschreibt in seiner Dissertation „Von Lebensmitteln bis zur Medizin“ – erstellt am Lehrstuhl für Lebensmittel- und Bio-Prozesstechnik der TU München – die Verfahrensentwicklung und die Verwendung von neuen Produkten auf Basis funktionalisierter Antikörper aus Kuhmilch zur Behandlung von Infektionen, die durch multiresistente Bakterien verursacht werden.

Hans-Jürgen Heidebrecht (TUM) — Preiträger Hans-Jürgen Heidebrecht mit Peter Pfeffer

Großvolumiger Holzbau im urbanen Raum

Die Substitution von Beton durch den nachhaltigen Rohstoff Holz kann viel CO₂ einsparen. Dipl.-Ing. Dr. techn. Bernhard Maurer, Institut für Konstruktion und Materialwissenschaften, Arbeitsbereich für Holzbau, Universität Innsbruck, entwickelt in seiner Dissertation einen Spider-Konnektor zur Verstärkung hochbelasteter Bereiche bei punktgestützten Sperrholz-Flachdecken. Der Verbinder ermöglicht mehr großvolumigen Holzbau im urbanen Raum.

In einer abschließenden Runde konnten die Teilnehmer per Chat die Preisträger befragen. Hier zeigte sich, dass die Arbeiten nicht nur technisch innovativ sind, sondern auch wirtschaftlich und gesellschaftlich relevant sind.