Mobile Wasserlabore

Wasser ist für unser Überleben essenziell. Doch Klimawandel und Bodennutzung haben Auswirkungen auf die aquatische Umwelt, und es ist wichtig, diese Veränderungen zu messen und zu überwachen. Das «Water Institute» der Dublin City University (DCU) entwickelt neue Technologien, um die Zukunft unserer Wasserqualität vorauszusagen.
Text: Karen Whittaker

Das Projekt beschäftigt sich unter anderem mit der Untersuchung von Trinkwasserstandorten mit sehr guter Wasserqualität. Gleichzeitig werden jegliche Veränderungen mit potenziellen Auswirkungen auf das Ökosystem überwacht. Finanziert wird das Projekt durch das irische Marine Institute. Unter der Leitung von Professorin Fiona Regan haben Joyce O’Grady, Doktorandin an der Dublin City University (DCU), und Dr. Nigel Kent, Direktor des Centre of Research and Enterprise in Engineering am Institute of Technology Carlow, ein Messgerät zur Ermittlung niedriger Phosphatwerte durch Echtzeit-Überwachung entwickelt. Phosphate sind ein Mass für Nährstoffbelastung und beeinflussen die Geschwindigkeit, mit der Algen und Wasserpflanzen wachsen. Zum Vermischen und Messen von Wasserprobe und Reagenzflüssigkeit haben Joyce und Nigel eine Microfluid-Zentrifugalscheibe entwickelt – eine Art mobiles Labor. Damit können sechs Tests gleichzeitig durchgeführt werden. 

Ein mobiles Labor reduziert die Gefahr von Verunreinigungen, führt zu schnelleren Ergebnissen und liefert Daten in Echtzeit. Die Dublin City University ist einer der Akteure von «Beyond 2020», einem Forschungscluster bestehend aus sechs irischen und britischen Instituten zur Erforschung neuer Technologien zur Überwachung natürlicher Gewässer, um die Rolle aquatischer Ökosysteme in einer sich ändernden globalen Umwelt zu verstehen. 

Nigel Kent hatte Kontakt zu maxon in Irland aufgenommen und Unterstützung bei der Spezifizierung eines maxon DC-Motors DCX 22 mm erhalten, der in Kombination mit dem robusten 3-Kanal-Encoder ENX 10 EASY eingesetzt wird. Die Motorwelle wurde modifiziert, da zur Montage der Zentrifugalscheibe eine längere Welle mit flacher Kante erforderlich war. Der Motor musste eine Drehzahl von mehr als 5000–6000 U/min erreichen, um die Flüssigkeiten mindestens 60 Sekunden lang zur Aussenkante der Scheibe zu drücken. Zudem muss er die Scheibe während der Messphase über jeweils 60° mit einer Präzision von 1° inkrementieren können. DC-Motor und Encoder bilden einen Teil eines umfassenderen integrierten Firmwaresystems. Das System musste zur Reduzierung einer Kontamination für einen minimalen Probenkontakt vollständig integriert werden.

Innovative Projekte werden unterstützt

maxon hat das Team ausserdem mit dem Young Engineers Program (YEP) in Verbindung gebracht. Das Programm, das für Studenten und Start-up-Unternehmen ins Leben gerufen wurde, unterstützt innovative Projekte mit elektrischen Antriebssystemen. Es bietet technische Unterstützung und maxon Produkte zu günstigeren Preisen. Nigel hatte maxon Produkte bisher ausschliesslich für Endanwendungen in Betracht gezogen, jedoch nicht für Prototypen. Er sagt: «Ich bin davon ausgegangen, dass der Preis ein Hindernis darstellen würde, aber durch das YEP-Programm fiel uns die Wahl ganz einfach, da maxon Produkte seit jeher ganz oben auf meinem Wunschzettel stehen. Die vielseitigen Anpassungsmöglichkeiten insbesondere bei solch geringen Stückzahlen waren wirklich beeindruckend, und die Ratschläge von maxon waren für das Projekt von unschätzbarem Wert.»
Das Messgerät ist nun vollständig validiert, und die Studien werden in anderen Bereichen mit dem Komplettsystem fortgeführt. Eine Studie ist an einem Fluss abgeschlossen worden, und eine weitere steht in einem niedriger gelegenen Einzugsgebiet kurz vor dem Abschluss. Das System wird für vier weitere Studien repliziert und das Projekt damit nach fünf Jahren abgeschlossen werden.
Nigel ergänzt: «Industrie 4.0, oder IoT, wird den Weg in die verschiedensten Branchen finden. Die Art von System, das Joyce gegenwärtig entwickelt, spielt dann in Bereichen wie Agri 4.0 eine bedeutende Rolle: autonome Messsonden, die vor Ort Informationen zum Zustand von Flüssen oder Seen in Echtzeit übermitteln. Der Vernetzungsgrad der Technologie kann beispielsweise helfen, den Wasserabfluss zu verringern – durch intelligenten Sprühmitteleinsatz mit Drohnen – und so die Verschmutzung des Wassers zu verhindern und unsere Trinkwasserressourcen zu schützen. Dies wird für die nächsten 10 bis 15 Jahre der Fokus der Branche sein.» 
Young
Engineers
Program

Mit dem Young Engineers Program (YEP) unterstützt maxon innovative Projekte mit vergünstigten Produkten und technischer Beratung. 

©Dublin City University  Joyce O’Grady, Doktorandin an der DCU, bei der Datenerfassung mit der Zentrifugalscheibe, die sie selbst entwickelt hat.

© maxon maxon DCX-Motoren bestechen durch ihre unübertroffene Leistungsdichte (Drehmoment pro Volumen) und ihre absolute Laufruhe.

Weitere Informationen:



Juli 2022

Neues Förderkonzept von Gebert Rüf Stiftung

Mit «First Ventures» fördert die Gebert Rüf Stiftung Bachelor- und Masterstudierende von Fachhochschulen, die in ihrer Abschlussarbeit eine innovative Geschäftsidee entwickeln. Die Unterstützung bietet verschiedene finanzielle Projektbeiträge bis 150'000 Franken und ganz neu auch kleinere Förderbeiträge für Startup-Projekte in früher Phase.


Erkundige dich hier oder leite diese Information an Interessierte weiter.