TMG Markt und Innovation

25 Years Competence in Innovation

bdquoOpportunities in Energy Transitionldquo

How traditional industrial enterprises can contribute

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Why Energy Transition

We are in trouble

We are in climate change from fossil fuel-based industrial activity (CO2 methan nitro oxygen)

Source BP Statistical Review of World Energy June 2011

Global Primary Energy Mix 2010

132000 TWh = 132000 x 109 kWh

40 consumed by commercial and residential buildings

30 consumed by transportation

30 consumed by industry

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Why Energy Transition

Today almost every commercial activity is dependent on oil and other fossil fuel energies

We grow our food in petrochemical fertilizers and pesticides

Most of our construction materials ndash cement plastics etc are made of fossil fuels

Worldwide transportation power heat and light are all reliant on fossil fuels

Most of our clothes are made from petrochemical synthetic fibers

The entropy bill for two hundred years of burning coal oil and natural gas is coming due

We have to be off-carbon in 20 - 30 years

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Each pillar can only function in relationship to the others and every industrial enterprise can contribute

Shifting to renewable

energy

Technologies products services amp methods

Pillars Components of Energy Transition

Energy Transition

Energy harvesting

Storage of energy

Distributed smart

power grids

Green transport

adapted from J Rifkin The third industrial revolution

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Shifting to Renewable Energy

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The nation that wins the race for the clean energy economy will lead the 21st century economy

Price of conventional fossil fuels and uranium is rising on world markets as they becoming scarce

CO2 emissions add additional cost (emission trading laws) and have a dramatic negative effect on the climate

The price of new green energies is falling rapidly due to new technology break throughs (PV has already reached grid parity)

Solar and wind installations will double every two years

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Energy Harvesting

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Energy is everywhere Example 2 hours of sun energy on the earth surface covers the world energy need for one

day (potential 444000 TWh) Marine energy also sometimes referred to as ocean energy (wave tides currents

temperature) has an overall potential 280 TWh

This energy is free but how to collect the solar wind hydro geothermal heat biomass kinetic vibration garbage energies

The idea is to collect them not only at central points but distributed everywhere

Can be used for smaller appli- cations by which energy is derived from external sources (solar power thermal energy wind energy and kinetic energy) captured and stored for small wireless autonomous devices like those used in wearable electronics and wireless sensor networks

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Storage of Energy

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The sun isnrsquot always shining the wind isnrsquot always blowing

Cost effective reliable storage technology is the key to a sustainable future

There are a number of promising storage technologies flow batteries (a rechargeable fuel cell in which electrolyte containing one or more

dissolved electro active species flows through an electrochemical cell that reversibly converts chemical energy directly to electricity)

flywheels (Flywheel energy storage works by accelerating a rotor (flywheel) to a very high speed and maintaining the energy in the system as rotational energy)

capacitors pumped water

But hydrogen offers the best long-term hope as a storage medium because of its flexibility and energy density Something like a ldquoHoly Grailrdquo for the post-carbon era

Green Energy

Split water into hydrogen and oxygen

Storage Fuel cell

Methanation

Power

Gas pipeline

Source Porsche AG

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Selected Energy Densities in Comparison

For a very long time batteries will not compete with conventional fuels But what about hydrogen

Source Wikipedia

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Distributed Smart Power Grids

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The distributed smart power grid will be something like the energy internet ndash the new superhighway for transporting electrons

This Info-Energy-Net will allow millions of people who produce their own energy to share surpluses peer to peer like information is exchanged today in the internet

Homes offices factories and vehicles will continuously communicate with one another sharing information and energy on a 247 basis

This will be managed laterally not top-down like today So this smart grid is the backbone of the next economy

Source Renesas

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

11

1744 2237

3729 300 389

674

2044 2625

4403

2011 2015 2025

~15 ~15

Germany Rest of world

Germany`s market share

~15

+56

Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

billion euro

This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

need

External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

Loading

Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

Hoch

Mittel

Gering

Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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2 56

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Attraktivitaumlt

Erreichbarkeit

NeueKompetenz-

bereiche

MehrereKompetenz-

bereiche

Nur einKompetenz-

bereich

Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

Tite

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

etc hellip

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Why Energy Transition

We are in trouble

We are in climate change from fossil fuel-based industrial activity (CO2 methan nitro oxygen)

Source BP Statistical Review of World Energy June 2011

Global Primary Energy Mix 2010

132000 TWh = 132000 x 109 kWh

40 consumed by commercial and residential buildings

30 consumed by transportation

30 consumed by industry

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Why Energy Transition

Today almost every commercial activity is dependent on oil and other fossil fuel energies

We grow our food in petrochemical fertilizers and pesticides

Most of our construction materials ndash cement plastics etc are made of fossil fuels

Worldwide transportation power heat and light are all reliant on fossil fuels

Most of our clothes are made from petrochemical synthetic fibers

The entropy bill for two hundred years of burning coal oil and natural gas is coming due

We have to be off-carbon in 20 - 30 years

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Each pillar can only function in relationship to the others and every industrial enterprise can contribute

Shifting to renewable

energy

Technologies products services amp methods

Pillars Components of Energy Transition

Energy Transition

Energy harvesting

Storage of energy

Distributed smart

power grids

Green transport

adapted from J Rifkin The third industrial revolution

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Shifting to Renewable Energy

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The nation that wins the race for the clean energy economy will lead the 21st century economy

Price of conventional fossil fuels and uranium is rising on world markets as they becoming scarce

CO2 emissions add additional cost (emission trading laws) and have a dramatic negative effect on the climate

The price of new green energies is falling rapidly due to new technology break throughs (PV has already reached grid parity)

Solar and wind installations will double every two years

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Energy Harvesting

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Energy is everywhere Example 2 hours of sun energy on the earth surface covers the world energy need for one

day (potential 444000 TWh) Marine energy also sometimes referred to as ocean energy (wave tides currents

temperature) has an overall potential 280 TWh

This energy is free but how to collect the solar wind hydro geothermal heat biomass kinetic vibration garbage energies

The idea is to collect them not only at central points but distributed everywhere

Can be used for smaller appli- cations by which energy is derived from external sources (solar power thermal energy wind energy and kinetic energy) captured and stored for small wireless autonomous devices like those used in wearable electronics and wireless sensor networks

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Storage of Energy

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The sun isnrsquot always shining the wind isnrsquot always blowing

Cost effective reliable storage technology is the key to a sustainable future

There are a number of promising storage technologies flow batteries (a rechargeable fuel cell in which electrolyte containing one or more

dissolved electro active species flows through an electrochemical cell that reversibly converts chemical energy directly to electricity)

flywheels (Flywheel energy storage works by accelerating a rotor (flywheel) to a very high speed and maintaining the energy in the system as rotational energy)

capacitors pumped water

But hydrogen offers the best long-term hope as a storage medium because of its flexibility and energy density Something like a ldquoHoly Grailrdquo for the post-carbon era

Green Energy

Split water into hydrogen and oxygen

Storage Fuel cell

Methanation

Power

Gas pipeline

Source Porsche AG

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Selected Energy Densities in Comparison

For a very long time batteries will not compete with conventional fuels But what about hydrogen

Source Wikipedia

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Distributed Smart Power Grids

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The distributed smart power grid will be something like the energy internet ndash the new superhighway for transporting electrons

This Info-Energy-Net will allow millions of people who produce their own energy to share surpluses peer to peer like information is exchanged today in the internet

Homes offices factories and vehicles will continuously communicate with one another sharing information and energy on a 247 basis

This will be managed laterally not top-down like today So this smart grid is the backbone of the next economy

Source Renesas

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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Germany Rest of world

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Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

need

External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

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Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

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Mittel

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Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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NeueKompetenz-

bereiche

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Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

etc hellip

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Why Energy Transition

Today almost every commercial activity is dependent on oil and other fossil fuel energies

We grow our food in petrochemical fertilizers and pesticides

Most of our construction materials ndash cement plastics etc are made of fossil fuels

Worldwide transportation power heat and light are all reliant on fossil fuels

Most of our clothes are made from petrochemical synthetic fibers

The entropy bill for two hundred years of burning coal oil and natural gas is coming due

We have to be off-carbon in 20 - 30 years

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Each pillar can only function in relationship to the others and every industrial enterprise can contribute

Shifting to renewable

energy

Technologies products services amp methods

Pillars Components of Energy Transition

Energy Transition

Energy harvesting

Storage of energy

Distributed smart

power grids

Green transport

adapted from J Rifkin The third industrial revolution

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Shifting to Renewable Energy

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The nation that wins the race for the clean energy economy will lead the 21st century economy

Price of conventional fossil fuels and uranium is rising on world markets as they becoming scarce

CO2 emissions add additional cost (emission trading laws) and have a dramatic negative effect on the climate

The price of new green energies is falling rapidly due to new technology break throughs (PV has already reached grid parity)

Solar and wind installations will double every two years

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Energy Harvesting

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Energy is everywhere Example 2 hours of sun energy on the earth surface covers the world energy need for one

day (potential 444000 TWh) Marine energy also sometimes referred to as ocean energy (wave tides currents

temperature) has an overall potential 280 TWh

This energy is free but how to collect the solar wind hydro geothermal heat biomass kinetic vibration garbage energies

The idea is to collect them not only at central points but distributed everywhere

Can be used for smaller appli- cations by which energy is derived from external sources (solar power thermal energy wind energy and kinetic energy) captured and stored for small wireless autonomous devices like those used in wearable electronics and wireless sensor networks

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Storage of Energy

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The sun isnrsquot always shining the wind isnrsquot always blowing

Cost effective reliable storage technology is the key to a sustainable future

There are a number of promising storage technologies flow batteries (a rechargeable fuel cell in which electrolyte containing one or more

dissolved electro active species flows through an electrochemical cell that reversibly converts chemical energy directly to electricity)

flywheels (Flywheel energy storage works by accelerating a rotor (flywheel) to a very high speed and maintaining the energy in the system as rotational energy)

capacitors pumped water

But hydrogen offers the best long-term hope as a storage medium because of its flexibility and energy density Something like a ldquoHoly Grailrdquo for the post-carbon era

Green Energy

Split water into hydrogen and oxygen

Storage Fuel cell

Methanation

Power

Gas pipeline

Source Porsche AG

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Selected Energy Densities in Comparison

For a very long time batteries will not compete with conventional fuels But what about hydrogen

Source Wikipedia

energy mass

energy volume

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Distributed Smart Power Grids

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The distributed smart power grid will be something like the energy internet ndash the new superhighway for transporting electrons

This Info-Energy-Net will allow millions of people who produce their own energy to share surpluses peer to peer like information is exchanged today in the internet

Homes offices factories and vehicles will continuously communicate with one another sharing information and energy on a 247 basis

This will be managed laterally not top-down like today So this smart grid is the backbone of the next economy

Source Renesas

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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2044 2625

4403

2011 2015 2025

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Germany Rest of world

Germany`s market share

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Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

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This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

need

External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

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Safety

Ecology

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3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

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Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

etc hellip

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

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Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Each pillar can only function in relationship to the others and every industrial enterprise can contribute

Shifting to renewable

energy

Technologies products services amp methods

Pillars Components of Energy Transition

Energy Transition

Energy harvesting

Storage of energy

Distributed smart

power grids

Green transport

adapted from J Rifkin The third industrial revolution

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Shifting to Renewable Energy

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The nation that wins the race for the clean energy economy will lead the 21st century economy

Price of conventional fossil fuels and uranium is rising on world markets as they becoming scarce

CO2 emissions add additional cost (emission trading laws) and have a dramatic negative effect on the climate

The price of new green energies is falling rapidly due to new technology break throughs (PV has already reached grid parity)

Solar and wind installations will double every two years

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Energy Harvesting

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Energy is everywhere Example 2 hours of sun energy on the earth surface covers the world energy need for one

day (potential 444000 TWh) Marine energy also sometimes referred to as ocean energy (wave tides currents

temperature) has an overall potential 280 TWh

This energy is free but how to collect the solar wind hydro geothermal heat biomass kinetic vibration garbage energies

The idea is to collect them not only at central points but distributed everywhere

Can be used for smaller appli- cations by which energy is derived from external sources (solar power thermal energy wind energy and kinetic energy) captured and stored for small wireless autonomous devices like those used in wearable electronics and wireless sensor networks

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Storage of Energy

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The sun isnrsquot always shining the wind isnrsquot always blowing

Cost effective reliable storage technology is the key to a sustainable future

There are a number of promising storage technologies flow batteries (a rechargeable fuel cell in which electrolyte containing one or more

dissolved electro active species flows through an electrochemical cell that reversibly converts chemical energy directly to electricity)

flywheels (Flywheel energy storage works by accelerating a rotor (flywheel) to a very high speed and maintaining the energy in the system as rotational energy)

capacitors pumped water

But hydrogen offers the best long-term hope as a storage medium because of its flexibility and energy density Something like a ldquoHoly Grailrdquo for the post-carbon era

Green Energy

Split water into hydrogen and oxygen

Storage Fuel cell

Methanation

Power

Gas pipeline

Source Porsche AG

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Selected Energy Densities in Comparison

For a very long time batteries will not compete with conventional fuels But what about hydrogen

Source Wikipedia

energy mass

energy volume

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Distributed Smart Power Grids

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The distributed smart power grid will be something like the energy internet ndash the new superhighway for transporting electrons

This Info-Energy-Net will allow millions of people who produce their own energy to share surpluses peer to peer like information is exchanged today in the internet

Homes offices factories and vehicles will continuously communicate with one another sharing information and energy on a 247 basis

This will be managed laterally not top-down like today So this smart grid is the backbone of the next economy

Source Renesas

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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1744 2237

3729 300 389

674

2044 2625

4403

2011 2015 2025

~15 ~15

Germany Rest of world

Germany`s market share

~15

+56

Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

billion euro

This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

need

External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

Loading

Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

Hoch

Mittel

Gering

Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Attraktivitaumlt

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NeueKompetenz-

bereiche

MehrereKompetenz-

bereiche

Nur einKompetenz-

bereich

Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

Tite

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Kuumlrz

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Shifting to Renewable Energy

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The nation that wins the race for the clean energy economy will lead the 21st century economy

Price of conventional fossil fuels and uranium is rising on world markets as they becoming scarce

CO2 emissions add additional cost (emission trading laws) and have a dramatic negative effect on the climate

The price of new green energies is falling rapidly due to new technology break throughs (PV has already reached grid parity)

Solar and wind installations will double every two years

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Energy Harvesting

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Energy is everywhere Example 2 hours of sun energy on the earth surface covers the world energy need for one

day (potential 444000 TWh) Marine energy also sometimes referred to as ocean energy (wave tides currents

temperature) has an overall potential 280 TWh

This energy is free but how to collect the solar wind hydro geothermal heat biomass kinetic vibration garbage energies

The idea is to collect them not only at central points but distributed everywhere

Can be used for smaller appli- cations by which energy is derived from external sources (solar power thermal energy wind energy and kinetic energy) captured and stored for small wireless autonomous devices like those used in wearable electronics and wireless sensor networks

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Storage of Energy

7

The sun isnrsquot always shining the wind isnrsquot always blowing

Cost effective reliable storage technology is the key to a sustainable future

There are a number of promising storage technologies flow batteries (a rechargeable fuel cell in which electrolyte containing one or more

dissolved electro active species flows through an electrochemical cell that reversibly converts chemical energy directly to electricity)

flywheels (Flywheel energy storage works by accelerating a rotor (flywheel) to a very high speed and maintaining the energy in the system as rotational energy)

capacitors pumped water

But hydrogen offers the best long-term hope as a storage medium because of its flexibility and energy density Something like a ldquoHoly Grailrdquo for the post-carbon era

Green Energy

Split water into hydrogen and oxygen

Storage Fuel cell

Methanation

Power

Gas pipeline

Source Porsche AG

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Selected Energy Densities in Comparison

For a very long time batteries will not compete with conventional fuels But what about hydrogen

Source Wikipedia

energy mass

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Distributed Smart Power Grids

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The distributed smart power grid will be something like the energy internet ndash the new superhighway for transporting electrons

This Info-Energy-Net will allow millions of people who produce their own energy to share surpluses peer to peer like information is exchanged today in the internet

Homes offices factories and vehicles will continuously communicate with one another sharing information and energy on a 247 basis

This will be managed laterally not top-down like today So this smart grid is the backbone of the next economy

Source Renesas

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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3729 300 389

674

2044 2625

4403

2011 2015 2025

~15 ~15

Germany Rest of world

Germany`s market share

~15

+56

Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

billion euro

This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

need

External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

Loading

Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

Hoch

Mittel

Gering

Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Attraktivitaumlt

Erreichbarkeit

NeueKompetenz-

bereiche

MehrereKompetenz-

bereiche

Nur einKompetenz-

bereich

Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

Tite

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Kuumlrz

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nova

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4

DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

etc hellip

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

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Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Energy Harvesting

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Energy is everywhere Example 2 hours of sun energy on the earth surface covers the world energy need for one

day (potential 444000 TWh) Marine energy also sometimes referred to as ocean energy (wave tides currents

temperature) has an overall potential 280 TWh

This energy is free but how to collect the solar wind hydro geothermal heat biomass kinetic vibration garbage energies

The idea is to collect them not only at central points but distributed everywhere

Can be used for smaller appli- cations by which energy is derived from external sources (solar power thermal energy wind energy and kinetic energy) captured and stored for small wireless autonomous devices like those used in wearable electronics and wireless sensor networks

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Storage of Energy

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The sun isnrsquot always shining the wind isnrsquot always blowing

Cost effective reliable storage technology is the key to a sustainable future

There are a number of promising storage technologies flow batteries (a rechargeable fuel cell in which electrolyte containing one or more

dissolved electro active species flows through an electrochemical cell that reversibly converts chemical energy directly to electricity)

flywheels (Flywheel energy storage works by accelerating a rotor (flywheel) to a very high speed and maintaining the energy in the system as rotational energy)

capacitors pumped water

But hydrogen offers the best long-term hope as a storage medium because of its flexibility and energy density Something like a ldquoHoly Grailrdquo for the post-carbon era

Green Energy

Split water into hydrogen and oxygen

Storage Fuel cell

Methanation

Power

Gas pipeline

Source Porsche AG

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Selected Energy Densities in Comparison

For a very long time batteries will not compete with conventional fuels But what about hydrogen

Source Wikipedia

energy mass

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Distributed Smart Power Grids

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The distributed smart power grid will be something like the energy internet ndash the new superhighway for transporting electrons

This Info-Energy-Net will allow millions of people who produce their own energy to share surpluses peer to peer like information is exchanged today in the internet

Homes offices factories and vehicles will continuously communicate with one another sharing information and energy on a 247 basis

This will be managed laterally not top-down like today So this smart grid is the backbone of the next economy

Source Renesas

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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2011 2015 2025

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Germany Rest of world

Germany`s market share

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Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

billion euro

This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

need

External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

Loading

Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

Hoch

Mittel

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Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

etc hellip

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

1 2 3 54 6 7 8 9 10

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Storage of Energy

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The sun isnrsquot always shining the wind isnrsquot always blowing

Cost effective reliable storage technology is the key to a sustainable future

There are a number of promising storage technologies flow batteries (a rechargeable fuel cell in which electrolyte containing one or more

dissolved electro active species flows through an electrochemical cell that reversibly converts chemical energy directly to electricity)

flywheels (Flywheel energy storage works by accelerating a rotor (flywheel) to a very high speed and maintaining the energy in the system as rotational energy)

capacitors pumped water

But hydrogen offers the best long-term hope as a storage medium because of its flexibility and energy density Something like a ldquoHoly Grailrdquo for the post-carbon era

Green Energy

Split water into hydrogen and oxygen

Storage Fuel cell

Methanation

Power

Gas pipeline

Source Porsche AG

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Selected Energy Densities in Comparison

For a very long time batteries will not compete with conventional fuels But what about hydrogen

Source Wikipedia

energy mass

energy volume

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Distributed Smart Power Grids

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The distributed smart power grid will be something like the energy internet ndash the new superhighway for transporting electrons

This Info-Energy-Net will allow millions of people who produce their own energy to share surpluses peer to peer like information is exchanged today in the internet

Homes offices factories and vehicles will continuously communicate with one another sharing information and energy on a 247 basis

This will be managed laterally not top-down like today So this smart grid is the backbone of the next economy

Source Renesas

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

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This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

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External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

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know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

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Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

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Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Attraktivitaumlt

Erreichbarkeit

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Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

1 2 3 54 6 7 8 9 10

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

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A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

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Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Selected Energy Densities in Comparison

For a very long time batteries will not compete with conventional fuels But what about hydrogen

Source Wikipedia

energy mass

energy volume

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Distributed Smart Power Grids

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The distributed smart power grid will be something like the energy internet ndash the new superhighway for transporting electrons

This Info-Energy-Net will allow millions of people who produce their own energy to share surpluses peer to peer like information is exchanged today in the internet

Homes offices factories and vehicles will continuously communicate with one another sharing information and energy on a 247 basis

This will be managed laterally not top-down like today So this smart grid is the backbone of the next economy

Source Renesas

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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3729 300 389

674

2044 2625

4403

2011 2015 2025

~15 ~15

Germany Rest of world

Germany`s market share

~15

+56

Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

billion euro

This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

need

External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

Loading

Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

Hoch

Mittel

Gering

Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Attraktivitaumlt

Erreichbarkeit

NeueKompetenz-

bereiche

MehrereKompetenz-

bereiche

Nur einKompetenz-

bereich

Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

Tite

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

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PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

1 2 3 54 6 7 8 9 10

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Distributed Smart Power Grids

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The distributed smart power grid will be something like the energy internet ndash the new superhighway for transporting electrons

This Info-Energy-Net will allow millions of people who produce their own energy to share surpluses peer to peer like information is exchanged today in the internet

Homes offices factories and vehicles will continuously communicate with one another sharing information and energy on a 247 basis

This will be managed laterally not top-down like today So this smart grid is the backbone of the next economy

Source Renesas

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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674

2044 2625

4403

2011 2015 2025

~15 ~15

Germany Rest of world

Germany`s market share

~15

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Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

billion euro

This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

need

External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

Loading

Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

12

Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

Hoch

Mittel

Gering

Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Attraktivitaumlt

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NeueKompetenz-

bereiche

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Nur einKompetenz-

bereich

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

Tite

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Kuumlrz

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4

DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Green Transport

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In future we will be driving vehicles that are silent clean and smart and plugged into an interactive network that is flat distributed and collaborative

Electric and hydrogen fuel cells will displace the internal combustion engine

A study prospects for 2020 a 300 billion euro market for the electric vehicle value chain with more than a million jobs

Power charging stations are currently massively build in US France and Japan

By 2030 charging points for electric and hydrogen fuel vehicles will be installed virtually everywhere providing a distributed infrastructure for sending and receiving electricity to and from the main power grid

Since the typical car is parked about 95 of the time it can be plugged back into the grid

A complete US-wide electric and hydrogen fuel cell fleet powered by green energy has four times the electricity storage capacity of the existing power grid in the USA

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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3729 300 389

674

2044 2625

4403

2011 2015 2025

~15 ~15

Germany Rest of world

Germany`s market share

~15

+56

Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

billion euro

This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

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External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

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Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

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Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

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EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

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PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

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A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

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A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

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Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Growth Forecast for the Environment Technology and Resource Efficiency Market

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4403

2011 2015 2025

~15 ~15

Germany Rest of world

Germany`s market share

~15

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Source federal ministry of environment nature conservation and nuclear safety Germany February 2012

Annual growth rate

billion euro

This is a huge market

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

need

External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

Loading

Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

Hoch

Mittel

Gering

Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Attraktivitaumlt

Erreichbarkeit

NeueKompetenz-

bereiche

MehrereKompetenz-

bereiche

Nur einKompetenz-

bereich

Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

etc hellip

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

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PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

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A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

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A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

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Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Innovation Triggers and Search Field Identification

Internal Triggers

awareness

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External Triggers

mega trends customer problems partner networks

Skills competence

experts

know-how

1 Phase Initiation bull Situation analysis bull Identified Problems bull Future needs

2 Phase Definition search fields bull eg by scenarios

More

Loading

Safety

Ecology

SF 1 SF 2 SF 3

3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method

Central Ideabank

electrical drive

weighing- sensor

crush protection

Lightweight furniture

bdquocanalising effectldquo

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Many innovations have been created by using a systematic search field approach

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

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Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Attraktivitaumlt

Erreichbarkeit

NeueKompetenz-

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MehrereKompetenz-

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Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

etc hellip

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

1 2 3 54 6 7 8 9 10

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

F 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 neu

A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

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Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo Analysis of Future Compentence Utilization

Search of new business

ideas or innovation

areas based on existing

core competencies

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

Hoch

Mittel

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Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Attraktivitaumlt

Erreichbarkeit

NeueKompetenz-

bereiche

MehrereKompetenz-

bereiche

Nur einKompetenz-

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Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

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PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

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mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

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A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Opp

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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TMGacutes ldquoBreakOut Innovationrdquo - Procedure

Structuring and Collecting

Describing and Translating

Searching and Elaborating

Filtering and Assessing

In a first step existing core competencies are examined from 6 different views and structured Product and technology Manufacturing processes Function and benefit Application and integration Business system and market Skills and resources Every view delivers a different facet of the core competence which has to be collected

In the second step the core competencies are described and translated into a common semantics This second step is mandatory because of every enterprise uses its own semantics which can be used seldom directly Furthermore this step serves to find analogies or similarities for the subsequent search process

Based on the results of the translated terms in the third step a search process can be started Sources for this search process are usually technology and enterprise databases as well as the latest findings from the research trends In order to perform this step well-founded you should possibly fall back on open innovation structures

Not every idea is a really good idea The developed ideas have to be filtered and then assessed for their viability As a result management gets an extract of new business ideas based on the existing core competencies assessed in relation to their future sustainability

Gering Mittel Hoch

Hoch

Mittel

Gering

Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit

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Attraktivitaumlt

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NeueKompetenz-

bereiche

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Nur einKompetenz-

bereich

Bewertung zur moumlglichen Geschaumlfts- und Organisationstiefe

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Teilefertigung Dienstleistungen

Teile fuumlr OEM-Produkte

EigenstaumlndigeProdukte

Ziel Auslastung

Ziel Neues Geschaumlftsfeld

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DMS-Sensorik

Beschreiben und Uumlbersetzen (zB DMS-Sensorik)

AbkuumlrzungDehnungsmessstreifen (Abk DMS englisch strain gauge) sind Messeinrichtungen zur Erfassung von dehnenden Verformungen

Elektrischer Widerstand Sie aumlndern schon bei geringen Verformungen ihren elektrischen Widerstand und werden als Dehnungssensoren eingesetzt

Waage Sie sind das Kernstuumlck von Waagen aller Groumlszligenordnungen von Haushaltswaagen bis hin zu Kranwaagen

Dehnung Dehnungsmessstreifen werden eingesetzt um Formaumlnderungen (DehnungenStauchungen) an der Oberflaumlche von Bauteilen zu erfassen

Spannung (Mechanik) Sie ermoumlglichen die experimentelle Bestimmung von mechanischen Spannungen und damit die Beanspruchung des Werkstoffs

Druck (Physik) Ebenso werden sie in Aufnehmern (Sensoren) eingesetzt mit denen dann die Belastung von elektronischen Waagen (Waumlgezellen) Kraumlfte (Kraftaufnehmer) oder (Dreh-)Momente (Drehmomentaufnehmer) Beschleunigungen und Druumlcke (Druckaufnehmer) gemessen werden

Schwingung Es koumlnnen statische Belastungen und zeitlich sich aumlndernde Belastungen erfasst werden selbst Schwingungen im Hochfrequenzbereich koumlnnen nach Frequenz und Amplitude untersucht werden

BahnzugmessungBahnzugregelung Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die so genannte Bahnzugmessung bei der Herstellung von Materialien (Papier- Folienbahnen Metallbaumlnder und aumlhnliches) mittels Walzen und Rollen

Halbleiter Das Messgitter kann prinzipiell aus Metallen oder Halbleitern bestehenPiezoresistiver Effekt Halbleiter-DMS (Silizium) nutzen den bei Halbleitern

ausgepraumlgten piezoresistiven Effekt das heiszligt die bei Volumenaumlnderung eintretende Aumlnderung des spezifischen Widerstands aus

Konstantan Fuumlr metallische Folien-DMS werden als Werkstoffe meist Konstantan oder NiCr-Verbindungen verwendet

Messunsicherheit Bei DMS fuumlr alltaumlgliche Messaufgaben liegen die Messunsicherheiten zur Zeit zwischen 1 und etwa 01 des jeweiligen Messbereichsendwerts

Piezoelektrizitaumlt Daneben gibt es auch Kraftmessgeraumlte die piezoelektrische optische induktive oder kapazitive Sensoren verwenden

Spannungsoptik Als weitere Alternative zum DMS werden auch rein optische Verfahren angewandt die allerdings nur im Niedrigtemperaturbereich sinnvolle Ergebnisse liefern

Frequenz Die Frequenzgrenze des DMS ist noch nicht ermittelt worden es wurden jedoch Messungen im Bereich von 5 bis 8 MHz durchgefuumlhrt bei denen der DMS noch fehlerfreie Ergebnisse lieferte

Kriechen (Werkstoffe) Das Kriechen des DMS kommt durch die Federwirkung des Messgitters und die Haltekraft von Traumlgerfolie und Klebstoff zustande Bei konstanter Dehnung nimmt die angezeigte Dehnung leicht ab

Kriechversuch Im Aufnehmerbau ist das Kriechen des DMS sogar erwuumlnscht Hier wird das Kriechverhalten des DMS an das Kriechen des Federkoumlrperwerkstoffs angepasst um dieses zu kompensieren

Radioaktivitaumlt Im heiszligen Bereich von Kernreaktoren koumlnnen keine DMS eingesetzt werden da hier die Strahlung das Messgitter und damit den Widerstand veraumlndert

Magnetismus Nur sehr starke Magnetfelder (supraleitende Magnete) koumlnnen uumlberhaupt Signale hervorrufen

Chopper-Verstaumlrker Die Aumlnderung des Widerstandes wird in der Regel durch die Einbindung in eine elektrische Schaltung (Wheatstonersquosche Bruumlckenschaltung oder Chopper-Verstaumlrker) erfasst und als Spannungssignal in einen Verstaumlrker eingespeist

Scherung (Mechanik) Dies gelingt nur wenn mindestens eine Halbbruumlcke oder besser eine Vollbruumlcke verwendet wird und die DMS fuumlr jeden Belastungsfall (Biegung Torsion Stauchung Scherung) auf spezielle Weise auf dem Sensor verteilt werden

Gegentaktstoumlrung Das Traumlgerfrequenzverfahren ist unempfindlich gegen Thermospannungen Gleichtaktstoumlrungen (elektrische Einstreuungen) und ndash sofern die Stoumlrfrequenzen auszligerhalb der Traumlgerfrequenz plusminus Bandbreite liegen ndashauch gegen Gegentaktstoumlrungen (magnetische Einstreuungen)

Silizium-Drucksensor Sie enthalten Dehnungsmessstreifen (DMS) die auf Druckaumlnderungen reagieren

Feindehnungsmessung Die Kraft wird durch einen in der Zerreiszligmaschine befindlichen Kraftaufnehmer gemessen die Laumlngenaumlnderung der Probe mit einem Wegaufnehmer und die Laumlngs- und Querdehnung der Probe mit Dehnungsmessstreifen (DMS)

Messverstaumlrker Die analogen Signale von Kraftaufnehmern Dehnungsmessstreifen Widerstandsmessbruumlcken aber auch Stroumlme Spannungen und Frequenzen weiterer Sensoren werden mit Messverstaumlrkern fuumlr verschiedenste Mess- Regel- und Steuerungsaufgaben aufbereitet und haumlufig an Steuerungsrechnern oder PCs ausgewertet

Rutschhang Fuumlr Kontrollmessungen kommen bei kleinraumlumigen Stellen Methoden der Geotechnik in Frage (z B Ankermessungen oder Dehnmessstreifen) bei groumlszligeren Abschnitten Methoden der Geodaumlsie (automatische Tachymeter am Gegenhang oder GPS-Netze)

Drehzahlmessung B mittels DMS Mikrofon Beschleunigungssensor etc) kann so die Drehzahl bestimmt werden

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeSmart MaterialsSensorikPiezo-ElektrikEnergieautarke SystemeFunkuumlbertragung

IdeeEnergieautarke Waumlgezelle in

Bandwaagen mit Hilfe von Macro Fiber Composite

Web-Adresse wwwswacde

wwwsmartmaterialcom httpwwwswacdeproductproduct_showphpgroupID=

187ampmode=productampproductID=22255amplang=de

Mikrosystemtechnische Werkstoffeauf der Basis des Piezo-Effekts MFC-Kraftsensoren besitzen eine sehr hohe Dynamik (bis kHz) und sind in diesem Bereich konv DMS-basierte Loumlsungen eindeutig uumlberlegen Bedingt durch den Piezo-Effekt erzeugen Sie hohe Spannungen und deutliche Signale MFC-Sensoren sind temperaturstabil Energy Harvesting erlaubt einen Betrieb ohne Stromversorgung Meszligsignal-uumlbertragung durch Funk ist moumlglich dh es sind keine Verkabelung oder Mess-verstaumlrker notwendig

AnwendungenEinsatz von MFCs in Waumlgezellen als

energieautarke Kraftmess-SensorenBranchen Potentielle KundenWaumlgetechnik Dosiertechnik

Messtechnik Foumlrdertechnik Automation

Macro Fiber CompositeBeispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Sensorik Neue Materialien Macro Fibre Composite (MFC)

Macro Fiber Composite

1 2 3 54 6 7 8 9 10

PowerHarvesting

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Suchbegriffe Moumlgliche AnwendungenSuchbegriffeAlternative EnergienEnergy HarvestingPiezo-ElektrikSchuumlttgut

IdeeLokale Energieerzeugung durch

Power Harvesting

Web-Adresse wwwinnowattechcoil

Current Key PlayerAdaptivEnergy EnOcean Holst Centre LumedyneTechnologiesMEMSMIT Micropelt Microstrain PMG Perpetuum Thermo Life TPL Micropower TransenseTechnology Visityre

Das Israelische UnternehmenInnowattech sieht ein Energie-Potential von ~ 200 kWh pro Stunde fuumlr eine 1 km Strecke (eineSpur 600 Lastwagen pro Stunde) Diese Energie ist ausreichend fuumlr 200-300 Einfamilienhaumluser Israel hat genuumlgend Straszligen um 500 MWhelektrische Leistung zu produzieren

AnwendungenMechatronische Energie-Zellen mit

Piezoaktuatoren f Energiegewinnung in FahrbahnenGleisen Buumlrgersteigen

Branchen Potentielle KundenEnergie Infrastruktur StraszligenbauMechatronische Systemlieferanten

Power Harvesting (Road)Beispiele

Suchen und Ausarbeiten zB Suchfeld Neue Maumlrkte bdquoPowerldquo Harvesting

Macro FiberComposite

PowerHarvesting

1 2 3 54 6 7 8 9 10

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

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A B 7g 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

41 42 Gas 43 44 45 46 47 48 49 50 CO2

51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

Source Technologie Management Gruppe

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

Application Energy harvesting from the movement

of waves and ocean

Assessment business product competence new attractiveness medium accessibility low

Decision follow

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

Search terms Possible applications Examples

Assessment business product competence new attractiveness high accessability high

Decision follow

Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Example for Describing and Translating into possible Search Fields - Products

rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor

breakthrough replace tension

anchor big

wheels helical gearing low cost

Ruckfreie Foumlrderung

Substitution Antriebswelle Hebelgetriebe Hydraulik

Steuerung Ergometrie Maschine Knautschzone Kraft halten Bremskurve Steuerung

Fuumlhrungswinkel GS-Kupplung

Prozess- optimierung WKZ

Hydraulik Steuerblock Karate Dauer-Impuls-

schmierung Uumlberlast- sicherung Steinbrecher Kraft RBG

Regalbedienung Ruckfreie Foumlrderung

Hydraulikbau WaumlrmeKaumllte Schrottpressen

Gestell fuumlr Transportband

Taumel-Presse massiv

Kraft auf kleinem Weg

Kurvengetriebe ersetzen

Fliegende Auf- synchronisierung

Wellen- kraftwerk

Paletten- transport

Client Server Maschine

Linear in Kreis Bewegung Kohlefaser

CO2- Abscheider Gasverdichter Kolbenmembran-

verdichter Transport nicht

mag Werkstoffe Elliptisches

Getriebe Dampfmaschine Dampf- schraubenmotor

Kaumlltemittel- verdichter

Inkrementelle Umformverfahren Nasenmotor

Quadro- rhombs

Linear- generator Stahlbruumlckenbau Knickpleuel-

motor Exzenter-

schwingmuumlhle Stahlwasserbau Wasser- hydraulik

Elektro-Servo Zylinder

Schubkurbel- linearantrieb Walzenmuumlhlen

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A B SW 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

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Search field Double Swing

Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

short ways

Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

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Search field Energy Storage

Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

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Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

Search terms Mechnical energy storage flywheel energy management energy buffer

Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

Application Booster Uninterruptable power supply Storage of energy

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rack feeder motor parallel double swing controlled

release energy storage resistor breakthrough

replace tension anchor

big wheels helical gearing low cost

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Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Search terms Possible applications Examples

75 210 FEM euro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Idea Swing operation no full turn 360deg

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Search terms Reverse operation (double swing) Torque motor Energy shorten move program

Web httpwwwbiopowercom

The bioWAVEtrade system is designed to supply utility-scale grid-connected renewable energy while being out of view and without affecting marine life The unique system sways in tune with the forces of the ocean and naturally streamlines when extreme conditions prevail leading to cost-competitive lightweight designs Multiple bioWAVEtrade devices each with a capacity of 1MW are designed to be installed in undersea wave energy farms where the combined power output is then supplied to the on-land grid via subsea cable

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Regalbedienung RGB Motor parallel Pendeln Kontrolliert

loslassen Energiespeicher Widerstands- durchbruch

Zuganker ersetzen

Groszlige Raumlder

Schraumlg- verzahnung Low cost

Idea Mechanical energy storage

flywhweel mass

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Web httpnewsnationalgeographiccomnewsenergy20112

110223-electric-grid-flywheels-compressed-air httpwwwpentadynecomsiteour-

productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

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productsspecificationshtml httpwwwlife-needs-

powerde2003pdfs030408_1200pdf httpwwwrossetadesrsyhtm

A flywheel is a wheel or cylinder combined with a motor The motor spins up the wheel with excess electricity from the grid When power is needed the process is reversed and the wheels spinning runs the motor converting kinetic energy back to electricity Beacon Powerrsquos system aims to use 200 flywheels networked together to store excess energy from the grid and dispense it when needed The flywheels can respond to a signal from the grid in four seconds

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Positive side-effect Our client an international mechanical engineering company generated an additional idea during the process and developed a system that supplies the braking energy back into the power net (recuperation) which reduces the operating cost of the machine drastically Recuperation is a recovery mechanism which slows a vehicle or machine down by converting its kinetic energy into another form which can be either used immediately or stored until needed The most common form of regenerative brake involves using an electric motor as an electric generator

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Other Project Examples

Energy harvesting

Search field Possible applications New product application

Idea Battery-less sensors in

building automation and other industries by use of wireless energy harvesting

Search terms Energy harvesting battery-less Energy management Energy efficiency

Home Automation Bottling Control and Monitoring Packaging Automotive Food amp Beverage Data Centers Complex and Special

Machines Assembly Lines

Battery-less sensor for radio controlled switching of light

Maintenance-free remote

machine control

Result implemented

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Other Project Examples ndash Cross Business Innovation

Energy harvesting

Search field Existing competencies New product application

Idea Lightweight furniture

construction

Preserve natural resources (wood)

Reduce transportation cost

Energy Efficiency

Company A Mechanic Hinge connectors Furniture Company B Leightweight boards

with honeycomb structure

Company C Adhesive bonding

Innovative connecting technology for lightweight furniture construction

Result implemented

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The lesson is clearhellip

Energy transition and resource efficiency technologies are modernization drivers of many traditional enterprises (cross-sector industries)

The five pillars of energy transition used as search fields for business opportunities and product innovation and a proven systematic innovation approach can lead to extraordinary results

Many companies that started out in traditional branches of industry such as electrical mechanical and automotive engineering have gradually diversified their way into green technology

Furthermore there are significant opportunities to use energy more efficiently and consume less energy

That energy is the cleanest which is not consumed This contributes to climate protection and reducing business costs

Every enterprise can contribute to the energy transition in its own way

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Every

Every idea counts

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Other Project Examples ndash Cross Business Innovation

Energy harvesting

Search field Existing competencies New product application

Idea Lightweight furniture

construction

Preserve natural resources (wood)

Reduce transportation cost

Energy Efficiency

Company A Mechanic Hinge connectors Furniture Company B Leightweight boards

with honeycomb structure

Company C Adhesive bonding

Innovative connecting technology for lightweight furniture construction

Result implemented

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The lesson is clearhellip

Energy transition and resource efficiency technologies are modernization drivers of many traditional enterprises (cross-sector industries)

The five pillars of energy transition used as search fields for business opportunities and product innovation and a proven systematic innovation approach can lead to extraordinary results

Many companies that started out in traditional branches of industry such as electrical mechanical and automotive engineering have gradually diversified their way into green technology

Furthermore there are significant opportunities to use energy more efficiently and consume less energy

That energy is the cleanest which is not consumed This contributes to climate protection and reducing business costs

Every enterprise can contribute to the energy transition in its own way

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Every idea counts

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The lesson is clearhellip

Energy transition and resource efficiency technologies are modernization drivers of many traditional enterprises (cross-sector industries)

The five pillars of energy transition used as search fields for business opportunities and product innovation and a proven systematic innovation approach can lead to extraordinary results

Many companies that started out in traditional branches of industry such as electrical mechanical and automotive engineering have gradually diversified their way into green technology

Furthermore there are significant opportunities to use energy more efficiently and consume less energy

That energy is the cleanest which is not consumed This contributes to climate protection and reducing business costs

Every enterprise can contribute to the energy transition in its own way

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Every idea counts

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Every idea counts