Elektronikwerkstatt
Was wird in der Elektronikwerkstatt gemacht?
In der Elektronikwerkstatt wird die Elektronik für Forschungsgeräte entwickelt, die unter sehr schwierigen Umwelt- und Einsatzbedingungen funktionieren müssen. Hier werden die Geräte und Vorrichtungen entwickelt, die es nicht im Laden zu kaufen gibt. Sehr viele der Geräte, die Forschende bei uns am Institut benötigen, müssen ins Wasser geworfen werden können – und das ist ein Feature, dass den meisten Elektrogeräten zunächst einmal fehlt. Der Einsatz in den Weltmeeren ist eine große Herausforderung an die Technik. Die Geräte müssen hohem Druck, einer weiten Temperaturspanne widerstehen und äußert korrosionsbeständig sein.
In der Elektronikwerkstatt arbeiten drei Angestellte, sie entwickeln die Geräte zusammen mit den Forschern und den Technikern der anderen Werkstätten und stellen diese auch her. Die Elektronikwerkstatt nur ein Teil der Geräteentwicklung. Es kommt dabei vor allem auf das erfolgreiche Zusammenspiel von Wissenschaftlern, Elektronikwerkstatt, Mechanikwerkstatt sowie den Leuten auf See an. Verschiedentlich arbeiten die Werkstätten auch mit den Wissenschaftlern und Technikern anderer Forschungsinstitute zusammen. Ohne Teamwork lässt sich selbst die beste Idee nicht umsetzen.
Viele der bei uns im Institut entwickelte Geräte sind regelmäßig, auch bei anderen Forschungseinrichtungen im Einsatz, etwa der Microprofiler „Profilur“, „Lance-A-Lot“ oder verschiedene Kammerlander. Der benthische Crawler „Tramper“ ist eine neue Entwicklung, die in Zusammenarbeit mit dem Alfred-Wegner-Institut entstanden ist. Andere Wissenschaftler haben eine bestehende Lücke im Markt gefüllt. Es entstanden Ausgründungen, wie zum Beispiel Presens, Pyroscience oder Plan Blue.
Neben der Entwicklung der Forschungsgeräte ist es auch eine sehr wichtige Aufgabe der Elektronikwerkstatt, vorhandene Geräte bei uns am Institut zu warten und zu reparieren.
Wie werden Forschungsgeräte entwickelt?
Benötigen Wissenschaftler am Institut ein besonderes Gerät für ihre Forschung, können sie sich an die Elektronikwerkstatt wenden. Zunächst müssen die Elektronikingenieure wissen, welche Versuche die Wissenschaftler in Situ – also vor Ort im Meer – machen möchten. Oft kommen die Forschenden nur mit einer relativ vagen Idee in die Werkstatt und überlegen dann gemeinsam mit den Ingenieuren, wie die Experimente durchgeführt und die benötigten Daten erhoben werden können. Mit diesen Ideen füttern die Ingenieure ihre Computer und erstellen erste Entwürfe, die in vielen Experimenten auf Tauglichkeit getestet werden.
Anschließend geht es an die Umsetzung. Die Teile, die es zu kaufen gibt, werden angeschafft, wie etwa Unterwasserbatterien. Alles andere wird selbst gebaut. Oft geht es zum Beispiel um das Messen von Parametern wie Sauerstoff, Salz, Temperatur oder den pH-Wert. Die Ingenieure bauen die notwendige Elektronik, um die Messdaten zu erheben und aufzuzeichnen. Gleichzeitig benötigen die Geräte eine Steuerung, auch da ist die Elektronik gefragt. Für einen ersten Prototyp werden alle Teile integriert und anschließend schauen Techniker und Wissenschaftlern, ob alles so zusammen funktioniert, wie es geplant war.
Wer ein komplettes System haben möchte, das man bedenkenlos über Bord werfen und wieder zurückholen kann, muss mit mindestens einem Jahr Entwicklungszeit rechnen. Gleichzeitig kann es immer passieren, dass der Einsatz des Geräts trotz zahlreicher Tests vor der Ausfahrt, nachher an Bord scheitert. Es kann danach für einen erneuten Einsatz überarbeitet werden. Wegen der aufwändigen Planung von Ausfahrten kann der erneute Test des überarbeiteten Geräts bis zu ein oder zwei Jahre auf sich warten lassen. Gelegentlich geht einer der Elektronikingenieure mit aufs Schiff. Das ist allerdings wegen des hohen Aufwands und der knapp bemessenen Plätze an Bord die Ausnahme. Die Wissenschaftler müssen deshalb die Geräte und technische Basisfunktionen genau kennen, damit sie es auf dem Schiff bedienen und kleinere Probleme selbst beheben können.
Darum: Es ist jedes Mal wieder sehr spannend, wenn die neuen Entwicklungen das erste Mal auf See gehen. Der erste Einsatz eines neu entwickelten Gerätes ist auch für die Elektroingenieure immer wieder ein Abenteuer – auch dann, wenn sie nicht mit an Bord sind.
Projektbeispiel
Derzeit arbeiten die Mitarbeiter der E-Werkstatt an einem großen Projekt, dass das MPI gemeinsam mit dem MARUM durchführt. Das ferngesteuerte Unterwasserfahrzeug (ROV) Quest soll eine „Schnüffelnase“ bekommen. Diese Nase, ein Massenspektrometer, soll in ein wasserdichtes und druckfestes Gehäuse verpackt und in die Infrastruktur des Quest integriert werden. Ziel ist es, dass die Forscher bei Tauchgängen mit dem ROV Wasseraustritte (Vents) auf dem Meeresboden anhand der Gase, die diese ins Wasser abgeben, finden können.
Zu diesem Zweck muss die Steuerung und Datensammlung des Massenspektrometers durch das ROV hindurch zum Schiff transportiert werden. Dafür entwickeln und programmieren die Ingenieure ein Microcontroller-Board, das speziell auf die Bedürfnisse des Massenspektrometers zugeschnitten ist. Zusammen mit unseren Wissenschaftlern wird Software entwickelt, die Daten des Massenspektrometers an Bord darzustellen und das Gerät zu kontrollieren. An die Feinmechanik werden besondere Ansprüche gestellt. Die 0,2 Millimeter dünne Membran, durch die die Gase aus dem Wasser in die „Nase“ des Massenspektrometers gelangen, muss so eingespannt werden, dass sie einem Druck von 400 bar standhält. Eine besonders wichtige Arbeit. Wenn die Membran reißt, dringt Wasser in die empfindliche Messelektronik, die Mission wäre gescheitert.
So arbeiten, wie schon erwähnt, wieder einmal alle gemeinsam an einem Ziel – der „Schnüffelnase“ für das Quest.
Wer nutzt die Elektronikwerkstatt?
Die Elektronikwerkstatt steht allen Mitarbeitern am Institut offen.
Kontakt
Leiter der Elektronikwerkstatt
MPI für Marine Mikrobiologie
Celsiusstr. 1
D-28359 Bremen
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