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Aktuelle Technologie-Roadmap des ZVEI

Vier Megatrends beeinflussen die Entwicklung von Bauelementen

09. Januar 2020, 12:28 Uhr   |  Von Dr. Andreas Lock

Vier Megatrends beeinflussen die Entwicklung von Bauelementen
© Bild: valeriagalindo | Shutterstock

Der digitale Wandel transformiert unumkehrbar Wirtschaft und Gesellschaft. Dr. Andreas Lock, Vorsitzender des Arbeitskreises Technologieplattform im ZVEI, sieht die Elektroindustrie als die Leitbranche der Digitalisierung an der Spitze des digitalen Wandels. Sie muss die Megatrends aufgreifen.

Die Wissenschaft nennt maßgeblich vier nichttechnische Megatrends, die unser Miteinander bestimmen und erhebliche Wirkungen auf Innovationen und deren Geschwindigkeiten aufweisen. Megatrends sind jene Trends, die einen großen und epochalen Charakter haben und über einen Zeitraum von Jahrzehnten beobachtbar sind. Diese Trends bewirken tiefgreifende Veränderungen der Welt, stetig und unwiderruflich. Sie verändern nicht einzelne Segmente unseres politischen oder sozialen Lebens und Wirtschaftens, sondern ganze Gesellschaften.

Die Megatrends Globalisierung, Demographischer Wandel, Urbanisierung und Nachhaltigkeit wirken sich entsprechend auch auf die Entwicklungen der Elektronikindustrie signifikant aus. Denn, wem hilft die beste Technik heute, wenn ihr morgen schon die Ressourcen ausgehen oder der demografische Wandel sie nicht zur entsprechenden Akzeptanz reifen lässt?

Infrastruktur und Verkehr mit steigendem Energiebedarf

Im Zuge der Urbanisierung beispielsweise ergeben sich im Bereich der Infrastruktur neue Aufgabenstellungen. Dazu zählen zum Beispiel Leistungserfassung und -abrechnung bei neuen Nutzungsmodellen wie Car-Sharing, Bike-Sharing und E-Bike-Sharing. Die Verkehrsdichte steigt und erfordert im Hinblick auf die Verkehrssicherheit intelligente, software- und hardware­basierte Lösungen zur Verkehrsfluss­planung und Verkehrsleitung sowie eine koordinierte Einführung unterschiedlicher Schritte des autonomen Fahrens.

Allgemein steigende Datenmengen benötigen eine leistungsfähige Übertragungstechnik für Kurz,- Mittel- und Langstrecken. Daraus resultieren neue Anforderungen an miniaturisierte und robuste HF-Sender, -Empfänger, -Module. Die Datensicherheit erfordert eine aufwendige Verschlüsselungstechnik und den Schutz der Frequenzbänder für die Datenkommunikation. Dies setzt neben Software auch höhere Aufwendungen für die Schaltungsperipherie voraus. Der Ausbau der Infrastruktur mit Basis-, Sende- und Empfangsstationen, breitbandigen Datenleitungen mit vielen Anschlüssen, führt zu hohen Verlustleistungen und elektromagnetischen Abstrahlungen, die reduziert werden müssen.

Bevölkerung – immer mehr, immer älter

ZVEI Technologie-Roadmap
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Zum kostenlosen Download: Die ZVEI Technologie-Roadmap »Next Generation«.

Der Megatrend »Demografischer Wandel« geht einher mit einer wachsenden und alternden Weltbevölkerung, deren Gesundheitsempfinden, neben einem veränderten Freizeitverhalten, die technischen Entwicklungen bestimmen. Nimmt man z.B. die zunehmende Vernetzung von Patienten und deren lebensunterstützenden elektronischen Helfern mit der Arztpraxis, ambulanten und stationären Einrichtungen oder das Monitoring von Gesundheitsparametern, dann wird klar: Der Bedarf an neuen Software- und Hardwarelösungen sowie nach Datensicherheit und Manipulationsfreiheit ist hoch.

Ressourcen nutzen, nicht aufbrauchen

Eine ständig wachsende Bevölkerung benötigt entsprechende Ressourcen. Zur Sicherung dieser müssen mehr und verbesserte Maßnahmen zum Recycling und Remining bereitgestellt werden.

Darauf aufbauend fordert der Megatrend Nachhaltigkeit eine verbesserte Ressourceneffizienz. Darunter ist z.B. auch der minimale Einsatz und die Wiederverwertung von Rohstoffen in der indus­triellen Produktion und die Optimierung beim Transport zu verstehen. Hierzu müssen Einsatz- und Verbrauchsmengen messtechnisch erfasst und Messdaten zur Parametersteuerung für die Verbrauchsreduzierung eingesetzt werden. Dies erfordert sowohl hohe Rechnerleistungen, den Einsatz von Software – und Hardwarekomponenten – als auch den Einsatz von Sensoren und Aktoren.

Unter das Stichwort Umweltschutz fallen mitunter energierelevante Parameter wie die optimale Energiebilanz und die maximale Energieeffizienz. Beides erfordert hochkomplexe Simulationen zur Ermittlung optimaler Brennstoffgemische und deren Strömungsverhalten in Einspritzprozessen zur Verbrennung, sowie die Erfassung physikalischer und chemischer Parameter bei hohen Einsatztemperaturen zur Prozessoptimierung und Optimierung der Energiebilanz unter Realbedingungen.

Von zunehmender Bedeutung in diesem Zusammenhang ist die Relation der verbrauchten Ressourcen zur gesamten Nutzungsdauer. Hinzu kommen zunehmend gesetzliche Einschränkungen, unter anderem aufgrund neuer Erkenntnisse der Umweltverträglichkeit und der Gesundheitsgefährdung beim Einsatz von chemischen Produkten und Rohstoffen. Es ist abzusehen, dass die Zahl der Messstellen und die Messgenauigkeit zunehmen wird.

Der Autor

Dr. Andreas Lock
© Lock/ZVEI

Dr. Andreas Lock leitet den Arbeitskreis Technologieplattform im ZVEI

Dr. Andreas Lock

Robert Bosch, Powertrain Solutions, Software-Excellence & Electronic Controls (PS/NE-SC), leitet als Vorsitzender den Arbeitskreis Technologieplattform im ZVEI, der die ZVEI-Technologie-Roadmap »Next Generation« erstellt hat.

andreas.lock@de.bosch.com

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