Mechatronik, noch kleiner, noch schneller
Mechatronik findet sich überall im Alltag, z.B. in Form von Computern, Fernsehern, Autos, Mikrowellenherden, Heizkesseln und so weiter. Es handelt sich um Geräte, in denen verschiedene Technologien zusammenarbeiten, um "etwas" zu tun. Die Mechatronik ist in jedem Bereich präsent, in dem Technologie eingesetzt wird. Oder anders ausgedrückt: Wenn Sie ein Gerät bauen, dann machen Sie Mechatronik.
Mit den rasanten Entwicklungen in verschiedenen Technologien wie Materialwissenschaft, Elektronik, Optik und Antriebstechnik entwickelt sich die Mechatronik in rasantem Tempo. Vor allem die Miniaturisierung ist (noch) "in". Dies wird stark durch die Reduzierung des Energieverbrauchs und die Erhöhung der Funktionalität vorangetrieben. Die Geräte werden immer leichter, kleiner, schneller und natürlicher.
Während wir früher Teile aus reinem Metall oder Kunststoff gesehen haben, werden zunehmend Verbundwerkstoffe verwendet. Dabei spielt das natürliche Element Kohlenstoff C eine wichtige Rolle. Eine neuere Entdeckung mit viel Potenzial ist das Material Graphen das aus einer einzigen Schicht aus Kohlenstoff mit einer Dicke von 1 Atom besteht. Dieses Material bietet noch nie dagewesene Möglichkeiten und macht Anwendungen enorm leicht und um ein Vielfaches stärker. Das Ergebnis ist eine deutliche Verringerung des Energieverbrauchs von elektrisch betriebenen Geräten, wodurch sich die Betriebszeit mit einer einzigen Batterieladung verlängert.
Eine zweite wichtige Entwicklung im Trend der Miniaturisierung ist der Mikroprozessor, der mit Licht statt mit Strom arbeitet. Lesen Sie diesen Artikel von der Universität von Colorado. Dadurch werden Mikroprozessoren noch schneller, noch komplexer und ihr Energieverbrauch wird stark reduziert. Dies steht im Gegensatz zu den derzeitigen elektronischen Mikroprozessoren, die als Nebenprodukt eine große Menge an Wärme erzeugen, die mit Kühlrippen und Ventilatoren gekühlt werden muss.
Inzwischen wurde im Labormaßstab ein Speicherchip entwickelt, der ebenfalls auf der Basis von Licht funktioniert. Siehe diesen Artikel von der Universität Oxford. Dies erhöht die Geschwindigkeit und Kapazität und reduziert gleichzeitig den Energieverbrauch.
Wenn sich dieser Trend fortsetzt, werden sich 2 wichtige Eigenschaften elektronischer Schaltkreise bzw. photonischer Schaltkreise ändern: Sie werden um ein Vielfaches schneller bei der Verarbeitung von Daten werden und der Energieverbrauch wird stark reduziert werden. Infolgedessen werden sehr kleine Geräte in der Lage sein, gigantische Datenmengen zu verarbeiten und gleichzeitig die Betriebszeit stark zu erhöhen.
Wenn wir dies mit der Miniaturisierung von Kameras, Mikrofonen, Sensoren und Motoren kombinieren, ist klar, dass sich in der Mechatronik bedeutende Entwicklungen vollziehen: kleiner, leichter, schneller, intelligenter und nachhaltiger. Da große Mengen an Software, Antrieben und Sensoren in ein winziges Gehäuse passen, wird die Robotisierung weiter zunehmen. Geräte (große und kleine) werden autonom werden, es wird sie in einer großen Vielfalt geben und sie werden sichtbar und unsichtbar einen wichtigen Platz in unserer Gesellschaft einnehmen. Siehe auch meinen Blog über das Buch Internet der Dinge. Die Mechatronik wird unser Leben noch mehr beeinflussen, als sie es bereits getan hat.
