Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Zoologie durchgeführt. In dem beantragten Projekt sollen neuartige Strömungssensoren für eine breite Anwendung geschaffen werden. Als biologisches Vorbild dient das mechanosensorische Seitenliniensystem der Fische. AG Bleckmann: Es werden mehrere Fragestellungen bearbeitet. Erstens sollen weitere physikalische und physiologische Messungen am Seitenliniensystem vorgenommen werden. Zeitens sollen die Filtereigenschaften von natürlichen und künstlichen Seitenlinienkanalsystemen untersucht werden. Drittens sollen die künstlichen Kanalsysteme mit künstlichen Hydrodynamiksensoren ausgestattet werden, die von Caesar entwickelt und hergestellt werden. Viertens sollen die mit künstlichen Sensoren ausgestatteten Kanalsysteme auf ihre Eignung zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten nach dem Kreuzkorrelationsprinzip getestet und dann entsprechend optimiert werden. AG Krause: Zur Entwicklung der künstlichen Sensoren wird ein mathematisches Modell erstellt, dass der numerischen Simulation unterschiedlicher sensortypen dient. ('Virtual Prototyping'). So können die Entwicklungszeiten verkürzt und ungeeignete Designs für die Sensoren aussortiert werden. Die Entwicklung von Strömungssensoren nach dem Vorbild des Seitenliniensystems der Fische hat Anwendungen und Märkte zum Ziel, die zum Beispiel eine breit gestreute, präzise und kostengünstige strömungstechnische Überwachung von Gas- und Flüssigkeitsströmen erlaubt. Mögliche Anwendungen liegen im Bereich der Gas- und Trinkwasserversorgung, der Mikrofluidik und Feinchemikalienindustrie sowie im Bereich der Medizintechnik. Die quantitative Erfassung von Gas- und Flüssigkeitsströmen ist in vielen Bereichen von erheblicher Bedeutung. So gehen zum Beispiel in den ausgedehnten Wasserleitungssystemen vieler Städte bis zu 40 Prozent des eingespeisten Trinkwassers verloren. Eine lückenlose Überwachung von Gas- und Wasserströmen mit geeigneten Sensoren hat eine große wirtschaftlicher Bedeutung, die in Zeiten knapper werdender Ressourcen sicher noch zunehmen wird.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Caesar durchgeführt. In dem beantragten Projekt sollen neuartige Strömungssensoren für eine breite Anwendung geschaffen werden. Als biologisches Vorbild dient das mechanosensorische Seitenliniensystem. Drei Fragestellungen sollen im Rahmen des beantragten Projektes bearbeitet werden. Erstens ist beabsichtigt, mit Hilfe der Mikrosystemtechnik künstliche Hydrodynamiksensoren zu entwickeln, die im Hinblick auf ihre Größe, Empfindlichkeit, Richtcharakteristik und Frequenzantwort biologischen Seitenlinienrezeptoren ähneln. Zur Abschätzung der Dimensionierung dieser Sensoren sollen diese vorab bzw. begleitend mathematisch modelliert und numerisch simuliert werden. Drittens ist beabsichtigt, die Filtereigenschaften von natürlichen und künstlichen Seitenlinienkanalsystemen zu untersuchen und diese Kanalsysteme mit künstlichen Hydrodynamiksensoren auszustatten. Das Ziel ist ganze Sensoreinheiten zu entwickeln, die für das Messen von Strömungsgeschwindigkeiten in Gasen und Flüssigkeiten besonders geeignet sind. Die Hydrodynamiksensoren sollen mit Hilfe mikrosystemtechnologischer Verfahren entwickelt werden. Die Mikrosystemtechnologie erlaubt später die effiziente Umsetzung in eine kostengünstige Fertigung der hochempfindlichen Sensorsysteme. Die Strömungserfassung soll entsprechend dem biologischen Vorbild mit Hilfe 'verbiegbarer Härchen' erfolgen. Die Verbiegung des Härchens soll - 'anfänglich konkurrierend' - mit einer kapazitiven und faseroptischen Methode detektiert werden. Nach der Hälfte der Projektlaufzeit (18 Monate) wollen wir uns dann auf das erfolgreichere Messsystem konzentrieren, dieses optimieren und zum erfolgreichen und anwendungsnahen Demonstrator weiter entwickeln. Die Entwicklung von Strömungssensoren nach dem Vorbild des Seitenliniensystems der Fische hat Anwendungen und Märkte zum Ziel, die z.B. eine breit gestreute, präzise und kostengünstige strömungstechnische Überwachung von Gas- und Flüssigkeitsströmen erlaubt.