Was ist Technik?

Beschreibt man den Begriff "Technik" in neun Kategorien, ergeben sich interessante Zusammenhänge. Technik mal generell erklärt.

Ich weiß nicht mehr warum, aber ich habe letztens eine allgemeine Erklärung für den Begriff “Technik” gesucht. Google liefert natürlich zuerst den Wikipedia-Eintrag „Technik“. Dort findet man eine Kategorisierung des Technikbegriffs in neun Gebiete:

  1. Stoffwandlungstechnik
  2. Stofftransporttechnik
  3. Stoffspeichertechnik
  4. Energiewandlungstechnik
  5. Energieübertragungstechnik
  6. Energiespeichertechnik
  7. Informationsverarbeitungstechnik
  8. Informationsübertragungstechnik
  9. Informationsspeichertechnik

Ich finde diese Einteilung interessant und schlüssig. Generell mag ich Übersichten, die Kontext schaffen (der mir in meinem Studium des Technikjournalismus öfter mal gefehlt hat). Deshalb will ich diese Liste hier aufgreifen und mit einigen Informationen anreichern. Für den Bereich der Informationstechnik ist übrigens mein Kollege Thomas Reintjes verantwortlich.

1. Stoffwandlungstechnik:

Worum geht’s?

Die Stoffwandlungstechnik umfasst, wie der Name schon sagt, verschiedene Techniken, Stoffe von einem Zustand in einen anderen zu wandeln. Als einfaches Beispiel sei hier das Fräsen erwähnt, das aus einem unbearbeiteten Stück Metall das passende Bauteil für einen PKW-Motor macht. Oder die Raffinerie, in der aus Erdöl Benzin gemacht wird. Es gibt tausende verschiedene Techniken, die in die Kategorie Stoffwandlungstechnik fallen, deshalb gibt es auch viele verschiedene Unterkategorien, etwa Verfahrenstechnik (Raffinerie), Fertigungstechnik (Fräsen) und Werkstofftechnik (Herstellen von Verbundmaterialien wie CFK).

Wer macht das?

In der Stoffwandlungstechnik sind dutzende, wenn nicht hunderte, verschiedene Handwerks-, Industrie- und Ingenieursberufe beheimatet, zum Beispiel: Industriemechaniker, Schreiner, Maschinebau-Ingenieur (mit den verschiedensten Fachrichtungen), Verfahrenstechniker.

Was sind aktuelle Herausforderungen?

In vielen Bereichen hat man hunderte bis tausende Jahre Erfahrung (Metall-/Holzbearbeitung). In anderen Bereichen sind die Wissenschaftler noch ganz am Anfang, etwa bei der Frage, wie man aus Erdöl-Ersatzstoffen (Pflanzen, Kunststoffe, CO2, Recyclingmaterial) andere chemische Produkte herstellen kann (Kunststoffe, Treibstoffe, Medizin).

Die Stoffwandlungstechnik ist mit vielen anderen Techniken aus anderen Kategorien verknüpft. So finden etwa Fortschritte bei grundlegenden Stoffwandlungstechniken wie dem Fräsen und Drehen vor allem durch die Verknüpfung mit der Informationsverarbeitungstechnik statt.

2. Stofftransporttechnik:

Worum geht’s?

In der Stofftransporttechnik sind Disziplinen wie die Förder- und Verkehrstechnik beheimatet. Das automatisierte Fließband in der Fabrik ist ein klassisches Produkt der Fördertechnik. In der Verkehrstechnik, die nicht mit der Fahrzeugtechnik zu verwechseln ist, entwickeln die Ingenieure Konzepte und Verkehrsleitsysteme für den Personen- und Güterverkehr. Das sind zum Beispiel die Lichtanlagen an Bahngleisen.

Wer macht das?

Der Logistiker ist ein Beruf der Stofftransporttechnik - zumindest dann, wenn er neue logistische Systeme entwickelt. Wie Stoffe von A nach B kommen, damit beschäftigen sich aber auch Automatisierungstechniker und Maschinenbauer.

Was sind aktuelle Herausforderungen?

Besonders in der Fördertechnik finden rasant Fortschritte statt, die mit der Informationstechnik zusammenhängen. Forscher arbeiten aktuell daran, Fördersysteme (etwa in einem großem Lager) zu einem sich selbst organisierenden System zu machen, in dem es keine zentrale Steuerungseinheit mehr gibt, sondern die Transportgeräte selbst ihren Weg finden und mit den anderen Geräten kommunizieren.

3. Stoffspeichertechnik:

Worum geht’s?

Die Stoffspeichertechnik umfasst etwa die Lagertechnik und die Frage, wie ein Lager am sinnvollsten konzipiert ist. Als Beispiele für diese Kategorie sind aber auch Castor-Behälter für abgebrannte Brennelemente zu nennen oder der Flüssiggas-Tank im Auto.

Wer macht das?

Je nach Behälter war ein Maschinenbauer und Metallbauer oder auch ein Architekt und Maurer am Werk.

Was sind aktuelle Herausforderungen?

Als Beispiel für einen noch nicht fertig konzipierten Stoffspeicher ließe sich ein Endlager für hochradioaktiven Abfall nennen. Forscher verschiedener Disziplinen (Geologen, Chemiker, Physiker, Mathematiker, Bergleute) erforschen gerade, wie ein Endlager beschaffen sein muss, damit es den Atommüll über lange Zeit sicher einschließt.

4. Energiewandlungstechnik:

Worum geht’s?

Wie macht man aus Sonne Strom? Wie macht man aus Wärme Bewegung? Das sind Fragen, die der Kategorie Energiewandlungstechnik zuzuschreiben sind. Welche Energieformen es gibt und welche Möglichkeiten man heute kennt, die eine Energieform in die andere umzuwandeln, ist schön übersichtlich auf Wikipedia zu finden.

Wer macht das?

In der Energiewandlungstechnik sind klassischerweise Physiker, Elektroniker und Elektrotechniker zu Hause. Neuerdings spielen hier aber auch Fragen nach innovativen Werkstoffen eine Rolle, etwa bei der Entwicklung neuer Solarzellen.

Was sind aktuelle Herausforderungen?

Die Energiewandlungstechnik ist sicher einer der wichtigsten Technik-Bereiche der heutigen Zeit. Es ist allseits von der Energiekrise die Rede – die nicht beschreibt, dass wir zu wenig Energie hätten. Es gibt mehr Energie auf der Erde als die Menschheit je benötigen wird. Das Problem ist, dass die Technik noch nicht so weit ist, die vorhandene Energie (Sonne, Wind, Wärme, Wasser etc.) in sinnvoll nutzbare Energie umzuwandeln, was etwa der noch geringe Wirkungsgrad von Solarzellen zeigt. Wobei man anmerken könnte, dass das eigentliche Energieproblem weniger in der Wandlungstechnik als vielmehr in der Übertragungs- und Speichertechnik liegt (s.u.).

Zusammenfassend könnte man die Ziele der Ingenieure der Energiewandlungstechnik wiefolgt beschreiben: Wirkungsgrad erhöhen. Denn bei jedem Wandel von einer Energieform in die andere, geht Energie verloren. Nicht wirklich verloren, sie ist noch da, aber eben nicht in der Form, in der man sie haben will. Deshalb hat ein Kernkraftwerk etwa einen Wirkungsgrad von nur 30 Prozent. Dort wird Nukleare Energie in thermische Energie (Reaktor), thermische Energie in mechanische Energie (Turbine) und mechanische Energie in Elektrische Energie (Generator) umgewandelt. Bei all diesen Prozessen fällt Abwärme an, die nicht (komplett) genutzt werden kann.

5. Energieübertragungstechnik:

Worum geht’s?

Energie von A nach B zu transportieren, ist Aufgabe der Energieübertragungstechnik. Strom wird klassischerweise über eine Stromleitung befördert, das ist jahrzehntelang erprobt. Aber auch hier gibt es Forschungsbedarf, etwa um die Verluste zu reduzieren.

Wer macht das?

Siehe Energiewandlungstechnik. Für Gas- und Stromleitungen werden auch Maschinenbauer und Geologen benötigt.

Was sind aktuelle Herausforderungen?

Supraleiter mit höherer Effizienz als klassische Kupfer-Kabel sind in Entwicklung. Strom ist jedoch nur eine Variante der Energieübertragung.

Energie kann nämlich auch in anderen Medien übertragen werden, zum Beispiel Benzin, Gas, Öl, klassischerweise in Leitungen und Tankern. Sollte in der afrikanischen Wüste tatsächlich einmal eine riesige Photovoltaik-Anlage errichtet werden, die Energie für Europa liefert, muss die Frage geklärt werden, wie die Energie von Afrika nach Europa kommt. Lange Stromleitungen wären eine Option, ebenso aber auch Gasleitungen, die die Energie in Form von z.B. Wasserstoff transportieren.

6. Energiespeichertechnik:

Worum geht’s?

Energie zu speichern ist wichtig. Überall dort, wo keine Energie in Form von Strom- oder Gasleitung verfügbar ist, muss Energie gespeichert werden. Das bekannteste Beispiel ist wohl der Benzintank im Auto oder der Akku im Handy. Diese Speichertechniken leisten zuverlässig ihren Dienst. Doch für die Zukunft brauchen wir neue Energiespeicher.

Auch in großen Dimensionen muss Energie in Form von Elektrizität manchmal gespeichert werden. Wenn in großen Stromnetzen Energieüberschuss herrscht (etwa nachts, wenn wenig verbraucht wird), wird der Überschuss verwendet, um Wasser in einen hoch gelegenen See zu pumpen - ein sogenanntes Pumpspeicherkraftwerk. Wird die Energie wieder gebraucht, schießt das Wasser aus der hohen Lage durch Turbinen hinab und erzeugt wieder Strom. Mit erheblichen Verlusten, aber ein Pumpspeicherkraftwerk ist bisher eine der besten Methoden, große Mengen Strom zu speichern.

Wer macht das?

Maschinenbauer, Elektrotechniker, Elektroniker, Chemiker, Physiker - viele verschiedene Berufsgruppen tüfteln an Speichertechniken für die Zukunft. Allein ein Akku wird von vielen verschiedenen Berufsgruppen entwickelt - weil die Grundlagenchemie dort genauso hineinspielt wie die Werkstofftechnik und Elektronik (für die Steuerung).

Was sind aktuelle Herausforderungen?

Benzin und Diesel werden irgendwann ausgehen. Man muss man sich deshalb so sehr wie noch nie über die Energiespeichertechnik Gedanken machen. Es steht so gut wie fest, dass die Energie der Zukunft Strom sein wird. Damit wird in Zukunft auch das gemacht, wofür heute Benzin und Diesel zum Einsatz kommen - also hauptsächlich Auto fahren. Doch genau darin besteht das Problem: Wie speichert man den Strom so, dass er ein Auto viele hundert Kilometer weit befördern kann? Ansätze gibt es viele, marktreif ist noch keiner:

  • Akkus speichern Strom. Doch selbst das Elektroauto mit dem ausgereiftesten Akku-System fährt erst halb so weit wie ein effizientes Diesel-Auto mit einem 80-Liter-Tank - und kostet mindestens das doppelte.
  • Strom erzeugt Wasserstoff. Wasserstoff könnte man wie Benzin oder Erdgas in Tanks speichern und dem Auto so eine hohe Reichweite verschaffen. Allerdings ist Wasserstoff wegen der Explosionsgefahr nicht ungefährlich, auch gibt es in ganz Deutschland erst ein paar dutzend Tankstellen. Die komplette Tank-Infrastruktur (mit neuen Zapfsäulen etc.) müsste umgestellt werden..
  • Es gibt erste Forschungsansätze, Kohlenstoffdioxid mithilfe von Strom in Benzin und Diesel umzuwandeln. Würde das klappen, wäre diese Variante vielleicht erfolgversprechend, weil die komplette Infrastruktur vom Verbrennungsmotor bis zur Zapfsäule erhalten bleiben könnte.

Neben dem Auto gibt es natürlich noch hunderte andere Anwendungen, bei denen die Speicherung von Energie wichtig ist, etwa Handys und MP3-Player. Doch im Gegensatz zum Auto ist hier der Einsatz von Akkus etabliert. Es ist nicht absehbar, dass das Handy demnächst etwa über einen kleinen Wasserstofftank verfügt.

7. Informationsverarbeitungstechnik

Worum geht’s?

Die Welt ist voller Informationen - sie zu erfassen, zugänglich zu machen, aus Rohdaten verwertbares zu machen und verschiedene Informationen miteinander zu verknüpfen ist Aufgabe der Informationsverarbeitungstechnik.

Wer macht das?

Da es heute vor allem um digitale Informationsverarbeitung geht, ist dies vor allem ein Betätigungsfeld für Informatiker und Programmierer, aber auch Elektrotechniker und Physiker auf der Hardware-Seite.

Was sind aktuelle Herausforderungen?

Laut Wikipedia wächst die weltweite Kapazität der Informationsverarbeitung jährlich um 60 Prozent. Die Geräte werden nicht nur zahlenmäßig mehr, sondern bekanntlich auch immer schneller. Diese Entwicklung beizubehalten ist eine große Herausforderung, denn die heutige Technik wird in absehbarer Zukunft an ihre physikalischen Grenzen stoßen. Quantencomputer oder biologische Computer sind Entwicklungen, die noch viele Jahre Gegenstand der Forschung sein werden.

8. Informationsübertragungstechnik

Worum geht’s?

Technik setzen Menschen schon sehr lange ein, um eine Information von A nach B zu übermitteln. Das zeigt etwa die Nachrichtentechnische Sammlung an der Technischen Hochschule Aachen: in dem virtuellen (und realen) Museum gibt es Exponate von der afrikanischen Trommel bis zum Handy.

Wer macht das?

Nachrichtentechnik in ein Teilbereich der Elektrotechnik. Da nachrichtentechnische Systeme die vielseitigsten Übertragungswege - vom klassischen Kupferdraht bis zur Glasfaser, von Radio- und Funksystemen bis zu Satellitenverbindungen - umfassen, spielen auch viele andere Disziplinen in diesen Bereich hinein.

Was sind aktuelle Herausforderungen?

Die größte Herausforderung besteht darin, Informationen besonders effizient zu übertragen. Mobilfunk- oder Festnetzverbindungen zum Telefonieren und Surfen sollen verlässlich funktionieren - auch dann noch, wenn immer mehr Menschen immer mehr Daten verschicken. Ein Teilbereich der Informationsübertragungstechnik ist es zum Beispiel, bessere Kompressionsverfahren zu entwickeln.

9. Informationsspeichertechnik

Worum geht’s?

Eine Festplatte im Computer, ein USB-Stick, eine CD, eine DAT-Kassette - das alles sind Beispiele aus der Kategorie Informationsspeichertechnik. Bisher werden lokale Festplatten (Magnetspeicher) sowie elektronische Speichermedien am häufigsten eingesetzt. Ältere Speichermedien wie die Lochkarte gehören neben den modernen Speichertechniken ebenfalls in die Kategorie Informationsspeichertechnik.

Wer macht das?

Die Informationsspeichertechnik gehört zu verschiedenen Disziplinen. Am ehesten zuzuordnen ist sie der Elektrotechnik, wobei inzwischen auch zum Beispiel Biologen an Datenspeichern forschen - indem sie eine Speichermethode ähnlich der menschlichen DNA entwickeln.

Was sind aktuelle Herausforderungen?

Die Datenspeicher haben sich in den vergangenen Jahren rasant entwickelt. Festplatten auf Magnetspeicherbasis erreichen inzwischen Kapazitäten von vielen Terabyte, elektronische Speichermedien wie USB-Sticks sind heute für wenige Euro erhältlich. Doch allmählich werden die Grenzen der bisherigen Speichermedien erreicht. In Versuchsanlagen wie dem CERN fallen teilweise so viele Daten an, dass die Wissenschaftler Schwierigkeiten haben, sie schnell genug abzuspeichern.

Insgesamt ist ein Trend zu größer werdenden Datenmengen zu erkennen. Bisher können die Datenspeicher diesem Trend mithalten, doch in Zukunft werden grundlegend neue Speichertechniken benötigt. Erforscht werden derzeit zum Beispiel biologische Speicher und holografische Speicher.

Achso. Auf die Frage “Was ist Technik?” müsste man nach dieser Einteilung antworten: Der Begriff Technik umfasst die von Menschen erschaffenen Möglichkeiten, Stoffe, Energie und Informationen umzuwandeln, zu übertragen und zu speichern.

Radio

Der beste Mix

iTunes Radio: Musik mit Preisschild statt Seele.

Während ich dies schreibe, höre ich Radio. Es ist neu, es ist digital, es kommt aus dem Internet. Eines der größten Unternehmen, bekannt für Innovationen, hat es heute gestartet. Es ist das langweiligste Radio der Welt. Denn etwas fehlt.

18. September 2013
Prism

Überwachung führt zu Misstrauen und betrifft jeden

Seit Prism und Tempora müssen wir davon ausgehen, dass alle digitale Kommunikation irgendwie verarbeitet wird. Das wird unsere Gesellschaft verändern und jeden betreffen. Dabei liegen die Gefahren eigentlich gar nicht im Terrorismus.

19. Juli 2013
Gated Communities

Neuland in New York

Neuland, Überwachung und Ground Zero - was die Bewohner von Lower Manhattan mit Netzaktivisten gemeinsam haben.

21. Juni 2013
Überwachung

Warum PRISM mich überrascht

Was ist es, wenn man behauptet, PRISM könne einen nicht überraschen? Abgeklärtheit? Pessimismus? Rechthaberei?

12. Juni 2013
Medizintechnik

“Komm, Papa, wir tanzen.”

Seit einem Unfall vor 19 Jahren ist Nicole Holland auf einen Rollstuhl angewiesen. Sie ist teilquerschnittgelähmt und konnte ihre Beine bisher praktisch nicht nutzen. Sie nimmt am Universitätsklinikum Bochum, das den schönen Namen Bergmannsheil trägt, an einer Studie teil, in der untersucht wird, ob Gehroboter helfen können, die Beinfunktion von Teilquerschnittgelähmten wieder zu aktivieren.

31. März 2013

Der neue Kalte (Cyber-)Krieg

Der Kalte Krieg ist seit dem Fall der Berliner Mauer Geschichte. Atomwaffen gibt es immer noch, aber das Wettrüsten zwischen den Weltmächten hat weitestgehend ein Ende gefunden. Oder doch nicht?

11. Juli 2012