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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
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
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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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
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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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 idea counts
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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
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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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
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mega trends customer problems partner networks
Skills competence
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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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Ecology
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3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method
Central Ideabank
electrical drive
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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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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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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 idea counts
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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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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
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mega trends customer problems partner networks
Skills competence
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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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3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method
Central Ideabank
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crush protection
Lightweight furniture
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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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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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bereiche
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Nur einKompetenz-
bereich
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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
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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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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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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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
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Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit
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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
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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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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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
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
el
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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
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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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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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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
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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Kuumlrz
el
Dat
um
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nova
tion
Gm
bH
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
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
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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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 idea counts
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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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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
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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
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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
Hoch
Mittel
Gering
Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit
1
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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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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
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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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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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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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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Innovation Triggers and Search Field Identification
Internal Triggers
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mega trends customer problems partner networks
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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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3 Phase Idea generation bull accidentally bull with experts bull by method
Central Ideabank
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Many innovations have been created by using a systematic search field approach
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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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Teilefertigung Dienstleistungen
Teile fuumlr OEM-Produkte
EigenstaumlndigeProdukte
Ziel Auslastung
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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
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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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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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
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
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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
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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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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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
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2044 2625
4403
2011 2015 2025
~15 ~15
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
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
1
2 56
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19 22 23
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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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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
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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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
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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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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
billion euro
This is a huge market
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Innovation Triggers and Search Field Identification
Internal Triggers
awareness
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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
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-
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
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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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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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
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Bewertung zur moumlglichen Attraktivitaumlt und Erreichbarkeit
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Erreichbarkeit
NeueKompetenz-
bereiche
MehrereKompetenz-
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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
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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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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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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
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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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 idea counts
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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-
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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
Verw
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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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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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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
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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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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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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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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
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rack feeder motor parallel double swing controlled release energy storage resistor
breakthrough replace tension
anchor big
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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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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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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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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
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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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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
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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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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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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
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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
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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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Company C Adhesive bonding
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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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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
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