Staatspreis Consulting 2008 - Ingenieurconsulting

Entwicklung eines neuartigen Therapieroboters für Schlaganfall-Rehabilitation

Tyromotion GmbH, DI David Ram, DI Dr. Alexander Kollreider
Bahnhofgürtel 59, 8020 Graz, 0316/ 908909, david.ram@tyromotion.com

Der Staatspreis Consulting 2008 ging an Tyromotion GmbH für das Projekt „Entwicklung eines neuartigen Therapieroboters für Schlaganfall-Rehabilitation“
In Österreich kommt es zu 20.000 Schlaganfallpatienten jährlich, weltweit spricht man von ca. 15 Mio. (Quelle: WHO). Motorische Funktionsstörungen sind die häufigsten neurologischen Ausfälle nach einem Schlaganfall (bis zu 80%). Jeder 4. Patient ist jünger als 65 Jahre und eine Steigerung der Therapieeffizienz führt nicht nur zu einer Verbesserung der Lebensqualität sondern kann auch einen beschleunigten Wiedereintritt ins Berufsleben bedeuten. Neben der bereits etablierten Physio- und Ergotherapie sehen neueste Untersuchungen in der „Roboter-unterstützten“ Bewegungstherapie den aussichtsreichsten Weg Therapiezeiten zu verkürzen und die Therapiequalität an sich zu steigern. Bisher konnten aufgrund der hohen Komplexität keine Geräte zur Roboter-unterstützten Rehabilitation der Hand bzw. der Finger realisiert werden. Mit dem Amadeo Hand-Therapie-System wurde dieser Herausforderung begegnet und damit eine völlig neuartige Möglichkeit in der Rehabilitation der oberen Extremität nach neurologischen Schädigungen geschaffen. Durch den patentierten Mechanismus wird es ermöglicht, eine natürliche Greifbewegung nachzubilden und auf die Hand des Patienten aufzuprägen. Senso-motorische Störungen können gezielt durch eine auf den Patienten abgestimmte Therapie behandelt werden. Dieses neuartige Therapiegerät wurde durch das Tyromotion-Entwicklungsteam in einer zweijährigen Entwicklungsphase in Zusammenarbeit mit führenden Spezialisten und Therapeuten von einer konzeptionellen Idee zu einem erfolgreich etablierten Medizingerät entwickelt.

Die Jury bewertete das Projekt als staatspreiswürdig, einmal, weil es der demografisch bedingt steigenden Nachfrage nach effizienter Physio- und Ergotherapie Rechnung tragen kann - allein in Österreich müssen jährlich bis zu 20.000 Schlaganfallpatienten behandelt werden, wobei motorische Funktionsstörungen die häufigsten neurologischen Ausfälle nach einem Schlaganfall darstellen. Zum anderen erschien die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Maschinenbauern, Mechatronikern, Elektronikern, Orthopädietechnikern und Softwareentwicklern mit Medizinern und Therapeuten bei diesem Projekt vorbildlich.

Die Jury hat sich daher entschlossen, das Projekt mit dem Staatspreis Consulting 2008 auszuzeichnen.

TC-ONE!“
AMX Automation Technologies GmbH, Dipl.-Ing. Meinhard Schwaiger
4040 Linz, Leitenbauerstrasse 10, 0732/ 244119, amx@aon.at

TC-one! ist ein Kalibriersystem zur Herstellung von Kunststoffprofilen im Extrusionsprozess, mit dem über 80 % der ansonsten erforderlichen Energie für den Kalibrierprozess eingespart werden kann. Kunststoffprofile wie z. B. Fensterprofile werden im Extrusionsverfahren hergestellt. Dabei wird in einem Extruder Kunststoff in Form von Pulver oder Granulat plastifiziert, auf eine Verarbeitungstemperatur von ca. 200 °C erwärmt und mit einem Druck von ca. 300 bis 400 bar im teigigen Zustand durch eine formgebende Extrusionsdüse zu einem Endlosstrang gepresst. Dieser weiche Strang, der noch keine Eigenfestigkeit besitzt, muss in eine exakte geometrische Form und auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Damit das endgültige Kunststoffprofil seine hohen Oberflächen- und Festigkeitseigenschaften erhält muss dieser Kalibrier- und Abkühlvorgang sehr sorgfältig erfolgen. Der heiße Profilstrang muss vollkommen trocken mit gekühlten Stahlkörpern abgekühlt werden. Jeder geringste Kontakt mit Wasser oder Feuchtigkeit würde zu einer Zerstörung oder Schädigung der Oberflächenschicht und somit zu einer Beeinträchtigung der Glanzeigenschaften führen. Bisher wurden für diesen Kalibriervorgang aufwändig hergestellte Stahlkalibratoren verwendet, die mittels Vakuum das weiche Profil an die gekühlte Innenwand ansaugen und so zu einer entsprechenden Wärmeabfuhr aus dem Profil sorgten. Bei TC-one! Besteht der Kalibrierkörper aus einer dünnwandigen Stahlhülse, die als Ganzes in einer turbulenten Wasserströmung, die insgesamt unter Unterdruck steht, angeordnet ist, sodass für die Kalibrierung die Verwendung von Vakuumpumpen entfällt. Auf diese Weise wird ein Energieeinsparungseffekt – neben weiteren technologischen Vorteilen – von über 80 % erreicht.

Kernkompetenz integrale Sicherheitssysteme für Audi und Volkswagen
ANDATA Entwicklungstechnologie GmbH & Co KG, Hallburgstraße 5, 5400 Hallein
Tel/Fax: +43 6245 74063, +43 6245 74063 20, www.andata.at

Moderne Autos sind mit reichhaltiger Technologie für die Sicherheit im Falle eines Unfalls ausgestattet. Neben der Ansteuerung verschiedener Airbags, jeweils an unterschiedlichste Unfallszenarien angepasst, werden Fahrzeuge in Zukunft auch ihr Umfeld erkennen und interpretieren können, um so Kollision weitgehend selbstständig zu vermeiden oder zumindest stark abzuschwächen. Die Entwicklung derartiger Systeme ist zunehmend aufwändig und kompliziert. Audi und VW haben hierfür ANDATA unter dem Projekttitel Kernkompetenz Integraler SicherheitsSysteme beauftragt, ein Reengineering der entsprechenden Entwicklungsprozesse durchzuführen. Der generelle Lösungsansatz besteht in einer geschickten Kombination von Methoden der Computational Intelligence, Stochastischer Simulation und einem objektorientiertem Prozessmodell. Statt wie bisher ein System klassisch, analytisch zu konstruieren, generiert man nun mittels Simulation tausende verschiedene Unfallsituationen und trainiert dem Sicherheitssystem an, wie es sich in all den Fällen jeweils bestmöglich verhält. Neben einer radikalen Verkürzung des Entwicklungsaufwands konnten so auch eine Reihe neuer Funktionen mit exzellenter Leistung realisiert werden.

Lighting Consultancy Services for Singapore Changi Airport –
Terminal 3-Departure Hall
Bartenbach LichtLabor GmbH, Rinner Straße 14, 6071 Aldrans/Innsbruck
Tel/Fax: +43 (0)512 3338-0, +43 (0)512 3338-88 20, www.bartenbach.com

Das Dach des Terminals 3 des Changi Airport in Singapur beinhaltet Oberlichter mit Aluminiumreflektoren.
An der Dachunterseite befinden sich perforierte „Schmetterlingsflügel“, die sich automatisch an den jeweiligen Sonnenstand anpassen. Das Rauminnere wird so blendfrei und gleichmäßig mit Tageslicht ausgeleuchtet. Nachts wird das Tageslicht durch außenliegende Kunstlichtsysteme ersetzt, wodurch die thermischen Werte im Innenraum verbessert und die Betriebskosten für Klimatisierung verringert werden. Es gelingt damit die absolute Integration der Kunstlichtsysteme in die Tageslichtsysteme. Breitstrahlende „Flutlichter“ in den Schalterzonen bewirken ein sanftes Illuminieren der Dachuntersicht. Die Beleuchtung ist optimal ausgeblendet, erfüllt die hohen Sehanforderungen der Besucher und Mitarbeiter und sorgt für ein angenehmes Raumklima. Die Beleuchtungsstärke erreicht unter tags bis zu 750 lx und nachts 350 – 400 lx.

Die maßgeschneiderten Lichtlösungen erfüllen die nachfolgenden Kriterien umfassend:

• Energieeffizienz (große Einsparung von Kunstlichtenergie und Kühlenergie)
• Raumqualität (durch Tageslichtatmosphäre)
• Architektur (abgestimmt mit den Vorstellungen des Architekten)

Ein Beitrag zur Verwirklichung einer nachhaltigen Energieversorgung –
Biogasbehälter in Fertigteilbauweise
Fritsch Chiari & Partner ZT GmbH, Dipl.-Ing. Walter Skala
1140 Wien, Diesterweggasse 3, 01/ 90292 0, www.fcp.at

Die Herausforderung bei der Realisierung des Pilotprojektes war die interdisziplinäre Entwicklung eines flüssigkeits- und gasdichten Biogasbehälter in Fertigteilbauweise. Dieser Prototyp ist billiger in der Herstellung und weist zugleich eine bessere Betonqualität als herkömmliche Biogasbehälter auf und garantiert dabei eine langfristige Beständigkeit. Die Implementierung eines Dichtungssystems aus dem Tunnelbau, die Verwendung eines neuen umweltfreundlicheren Bindemittels, ein standardisiertes industrielles Fertigungssystem sowie die Erfindung eines eigenen Transport- und Montagekonzeptes leisten einen nachhaltigen und innovativen Beitrag für dieses Pilotprojekt. Die anfallenden Kosten bei der Herstellung eines Biogasbehälters werden dabei um ca. 20 % gegenüber bisherigen Behältern reduziert. Die in Österreich bereits etablierte Biogastechnologie wird durch dieses Projekt weiterentwickelt und forciert. Außerdem besteht ein großes Biogaspotential in agrarischen Ländern Ost- und Südeuropas. Der Prototyp stellt einen wichtigen Beitrag zur Verwirklichung einer nachhaltigen Energieversorgung durch die Steigerung der Energieeffizienz und der Erhöhung des Anteils erneuerbarer Energieträger dar und trägt damit der Reduktion der Treibhausgasemissionen bei.

Sindbad – Generalplanung einer Katalysator-Anlage in Katar
Pörner Ingenieurgesellschaft mbH, Standort Linz, Unionstraße 39, A-4020 Linz
Tel/Fax:+43 (732) 66 72 36-0, +43 (732) 66 72 36-14, www.poerner.at

Die Pörner Gruppe am Standort Linz erhielt von der Süd-Chemie AG den Auftrag für die Generalplanung und Errichtung einer Anlage zur Herstellung von Industrie-Katalysatoren in Katar. Weltweit existiert keine vergleichbare Anlage, weshalb die erste Herausforderung darin bestand, technische Grundlagen und ein Projektkonzept in enger Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber auszuarbeiteten. Darüber hinaus betreute Pörner Linz sämtliche ingenieurtechnische Teilbereiche von Basic und Detail Engineering sowie Beschaffung und Logistik bis zur Montageüberwachung und Inbetriebnahme. Kompetente Consultingleistungen ermöglichten eine kürzestmögliche Realisierungszeit von nur 10 Monaten mit minimalen Kosten. Der Einsatz moderner 3D-Software und eine optimale Projektorganisation über Länder und Firmen hinweg, sorgten für ein termin- und budgetgerecht Fertigstellung. Mit den in Katar hergestellten Katalysatoren lässt sich in sogenannten Gas-to-Liquid Prozessen, Erdgas wirtschaftlich und ökonomisch effizient in hochwertige Dieselkraftstoffe und andere Chemieprodukte umwandeln. Katalysatoren beschleunigen chemische Reaktionen, ohne sich selbst dabei zu verbrauchen, und ermöglichen dadurch eine Ressourcen schonende und kostengünstige Herstellung.

Rückkehr des Lebens in die Orts- und Stadtzentren mit der Consulting Methode „Ideenwerkstatt - nonconform vor ort“
nonconform architektur vor ort ZT KG, Laudongasse 18/17, 1080 Wien,
Tel/Fax: 01/ 929 40 58, 01/ 929 40 59, www.nonconform.at

Die Rückkehr des Lebens in die Orts- und Stadtzentren ist das europäische Thema des 21.Jahrhunderts. Die Lösung dieser komplexen Herausforderung benötigt andere Strategien als die Ideenentwicklung allein im stillen Kämmerlein. Das Architekturbüro nonconform bietet unter dem Titel „Ideenwerkstatt - nonconform vor ort“ ein neues Modell für diese Zukunftsprojekte an. Die Kernidee ist dabei, dass sowohl Auftraggeber als auch dessen Umfeld, dh. die Einwohner in den Planungsprozess eingebunden werden. Der augenscheinlichste Unterschied zu einer traditionellen Herangehensweise besteht darin, dass das Team von nonconform eigens für den Prozess der Ideenfindung für drei Tage in den Ort reist und ein temporäres Büro einrichtet. Live und gemeinsam mit allen Beteiligten vor Ort werden Szenarien entwickelt. Damit wird die Ideenfindung transparent, prozesshaft und gemeinschaftlich. Auftraggeber und beteiligtes Umfeld können in jeder Phase eingreifen und mitwirken.. Externe Fachleute wie EnergieexpertInnen, FinanzexpertInnen, SoziologInnen, VerkehrsexpertInnen, PhilosophInnen etc. werden mit ins Team von „nonconform vor ort“ geholt. Die "Ideenwerkstatt - nonconform vor ort" ist zeitsparend und reduziert den Kommunikationsaufwand beträchtlich, sie verhindert Missverständnisse und fördert die Identifikation und das Vertrauen.

Extended Co-Simulation for Systems-in-Package Designs
CISC Semiconductor Design+Consulting GmbH, Dr. Markus Pistauer
Lakeside B07, 9020 Klagenfurt, 0463/ 508808 12, m.pistauer@cisc.at

CISC ECOS - Extended Chip-Package Co-Simulation – ist ein Software Werkzeug für die automatisierte Erstellung von Simulationsmodellen zur Simulation von parasitären Effekten in einem System-in-Package (SIP) Chip Design. ECOS erweitert beim Entwurf von SIP Chips die derzeitige Entwurfsmethodik um parasitäre Effekte des Gehäuses (Package) beim Design mitberücksichtigen zu können. Der Einbeziehung dieser Effekte kommt bei der Verwendung neuester Halbleitertechnologien besondere Bedeutung zu. Diese Technologien erlauben sehr hohe Taktraten und Signalübertragungsgeschwindigkeiten, weshalb der Einfluss von parasitären Effekten durch Signalleitungen zwischen den Chips und dem Package oder dem Package selbst DER limitierende Faktor eines Designs sein kann. Durch die drei wesentlichen Eckpfeiler von ECOS wird die Lücke im Entwurfsablauf zwischen dem Design des Gehäuses, der Extraktion von parasitären Elementen und deren Berücksichtigung in der Systemsimulation durch automatisiert erstellte Modelle überwunden:

• Erfassung von Daten unterschiedlicher Werkzeuge zur Extraktion von parasitären Elementen in einer gemeinsamen Datenbasis
• Benutzerdefinierte Erzeugung von Simulationsmodellen aus Daten durch die von parasitären Elementen
• Export aller Daten in Entwurfsumgebungen für Chips wie z.B: Symbole, Modelle, Beschreibungen und alle Schnittstellen, welche zur Systemsimulation benötigt werden