{"id":31963,"date":"2025-10-17T16:59:56","date_gmt":"2025-10-17T14:59:56","guid":{"rendered":"https:\/\/fmd-insight.de\/?p=31963"},"modified":"2026-02-11T10:31:43","modified_gmt":"2026-02-11T09:31:43","slug":"chip-happens-podcast-staffel-2-folge-6-i-tiefsee-erkundung-forschung-unter-druck","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/fmd-insight.de\/de\/news\/360-mikroelektronik\/chip-happens-podcast\/chip-happens-podcast-staffel-2-folge-6-i-tiefsee-erkundung-forschung-unter-druck\/","title":{"rendered":"#Chip Happens-Podcast: Staffel 2, Folge 6<\/strong> I Tiefsee-Erkundung: Forschung unter Druck\u00a0"},"content":{"rendered":"\n

Gro\u00dfe Probleme brauchen h\u00e4ufig ziemlich kleine Helfer. Der Podcast \u00bbChip Happens \u2013 Kleine Dinge, die alles ver\u00e4ndern\u00ab von Chipdesign Germany zeigt, wie Mikroelektronik und Chipdesign dabei helfen k\u00f6nnen, die dr\u00e4ngenden Fragen unserer Zeit anzugehen \u2013 jederzeit nachvollziehbar und alltagsnah. Das Format richtet sich an alle, die verstehen wollen, wie Technik im Hintergrund wirkt und dennoch zentrale Weichen stellt. Kluge K\u00f6pfe aus der Branche sprechen hierf\u00fcr mit Moderator Sven Oswald \u00fcber ihre faszinierenden Geschichten, geben \u00fcberraschende Einblicke und zeigen hautnah die vielen M\u00f6glichkeiten, die unser Fachbereich bietet. Wasser ist Leben. Und Mikroelektronik hilft uns, es zu finden, zu reinigen, zu \u00fcberwachen und zu bewahren. In Staffel 2 von \u00bbChip Happens\u00ab, dem Podcast von Chipdesign Germany, dreht sich alles um das Element Wasser \u2013 von der Tiefsee bis ins Weltall.<\/p>\n\n\n\n

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©<\/span>Fraunhofer Mikroelektronik<\/div><\/div>\n<\/div><\/div>\n

Staffel 2, Folge 6 I Underwater Love – Robotik in der Tiefsee<\/h2>

Was passiert an den tiefsten und geheimnisvollsten Orten unseres Planeten? In der sechsten Folge von \u00bbChip Happens\u00ab<\/strong> gehen wir dieser Frage nach und zeigen, wie Tiefsee-Forschende mit Hilfe sog. Soft Robotic immer weiter in die verborgene Welt der Tiefsee vordringen m\u00f6chten. Dorthin, wo bislang kaum jemand hineinsehen und forschen konnte.<\/p>\n

Dr. Tom Kwasnitschka ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am \u00bbGEOMAR Helmholtz-Zentrum f\u00fcr Ozeanforschung Kiel\u00ab<\/a>. Er erforscht die Tiefsee sowie deren Vulkane und entwickelt L\u00f6sungen, um sichtbare Einblicke in einen Lebensraum zu gewinnen, der f\u00fcr den Menschen sonst v\u00f6llig verborgen bleibt.<\/p>\n

Cora Maria Sourkounis arbeitet am Institut f\u00fcr Montagetechnik und Industrierobotik (MATCH)<\/a> der Leibniz-Universit\u00e4t Hannover. Die Doktorandin forscht im Bereich Soft Robotics, also an flexiblen, naturinspirierten Robotern, und entwickelt gemeinsam mit dem GEOMAR neue Systeme, die auch unter extremen Tiefseebedingungen einsatzf\u00e4hig sind.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n\n\n\n

Worum geht es in der Folge?<\/h2>\n\n\n\n
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Dr. Tom Kwasnitschka \u00fcber die immense Bedeutung von Robotik f\u00fcr die Erkundung der Tiefsee<\/h3><\/span><\/th>\n <\/tr>\n \n

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Situation:<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Die Tiefsee ist einer der am wenigsten erforschten Lebensr\u00e4ume unseres Planeten. Immer wieder werden dort neue, teils spektakul\u00e4re Fischarten entdeckt oder ungeahnte geologische Ph\u00e4nomene beobachtet.<\/p>\n

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Bis heute haben Menschen nur einen winzigen Bruchteil \u2013 im Promillebereich \u2013 der Tiefsee tats\u00e4chlich mit eigenen Augen gesehen. Unser Wissen dar\u00fcber, was sich in mehreren Tausend Metern Tiefe abspielt, bleibt entsprechend begrenzt.\u00a0Das liegt vor allem an den physikalischen Eigenschaften des Wassers: Licht dringt nur wenige Hundert Meter tief ein, und elektromagnetische Strahlung wird vollst\u00e4ndig absorbiert. Unterhalb dieser Zone herrscht in gewisser Weise absolute Dunkelheit und f\u00fcr uns also Unsichtbarkeit.<\/p>\n

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Um sich unter Wasser zu orientieren, wird daher meist mit Schall gearbeitet. Sonare liefern zwar wertvolle Daten \u00fcber Entfernungen und Formen, erzeugen jedoch keine echten Bilder. Die Rohdaten m\u00fcssen, \u00e4hnlich wie bei einem Ultraschallbild in der Medizin, erst interpretiert werden, um eine Vorstellung der Umgebung zu gewinnen.\u00a0Zudem muss jeder Bereich des Meeresbodens aktiv abgefahren werden, um eine pr\u00e4zise Kartierung zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n

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Am GEOMAR untersucht Dr. Tom Kwasnitschka die Morphologie und damit Ver\u00e4nderlichkeit von Unterwasserlandschaften. Dabei werden regelm\u00e4\u00dfig \u00fcberraschende Entdeckungen gemacht; etwa bislang unbekannte Ph\u00e4nomene, wie aktive Vulkane in 4000 Metern Tiefe oder neue Gebirgsstrukturen, die anschlie\u00dfend selbst benannt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

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Nur mit Hilfe von Bildern und Proben von vor Ort lassen sich jedoch klare R\u00fcckschl\u00fcsse \u00fcber die Gr\u00fcnde herausfinden, warum ein Vulkan an einer bestimmten Stelle auf eine bestimmte Art und Weise ausgebrochen ist.\u00a0Die gew\u00fcnschten Proben m\u00fcssen leistungsf\u00e4hig, in gro\u00dfer Menge und an den richtigen Stellen \u00bbangesaugt\u00ab werden, um bestm\u00f6glich Erkenntnisse gewinnen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Problemstellung:<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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F\u00fcr diese Art von Forschung braucht es also Technologien, die in der Lage sind, neben der Schalluntersuchung auch in Echtzeit Bilder, Messdaten und Proben aus 4000 bis 6000 Metern Tiefe zu liefern und damit direkt sichtbar machen, was bislang absolut verborgen blieb. Insbesondere m\u00fcssen auch die richtigen Stellen unter dem Wasser beprobt werden.\u00a0Akustische Messverfahren sto\u00dfen bei Tiefseeforschung dieser Art an ihre Grenzen.<\/p>\n

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Die Genauigkeit solcher Systeme betr\u00e4gt etwa ein Prozent der Wassertiefe, das bedeutet: In 100 Metern Tiefe kann man etwa einen Meter aufl\u00f6sen, in 1000 Metern Tiefe nur noch zehn Meter. F\u00fcr viele wissenschaftliche Anforderungen ist das zu ungenau.\u00a0Eine h\u00f6here Aufl\u00f6sung kann entsprechend nur erreicht werden, wenn Messger\u00e4te oder Kameras direkt in die Tiefe vordringen und Daten vor Ort erfassen.<\/p>\n

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Ein weiterer Engpass: Deutschland betreibt derzeit keine eigenen bemannten Tauchboote. F\u00fcr Expeditionen muss daher auf internationale Partner zur\u00fcckgegriffen werden, oder auf neue eigene technologische Alternativen!<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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L\u00f6sungsans\u00e4tze\/Innovationspotenziale:<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Eine wichtige L\u00f6sung liegt in der Robotik:<\/p>\n

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In Deutschland werden Systeme am GEOMAR kontinuierlich weiterentwickelt. Einige Roboter agieren komplett autonom und liefern intelligente erste Bilder unbekannter Regionen, andere Roboter werden \u00fcber Kabel von einem Schiff mit der Tiefsee verbunden, um Echtzeit\u00fcbertragungen zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n

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Diese kabelgebundenen Systeme k\u00f6nnen in ihren typischen Ausf\u00fchrungen Tiefen von 4000 Metern bis zu 6000 Metern erreichen. F\u00fcr die extremen Tiefen darunter ist weitere Spezialtechnik notwendig, die nur selten zum Einsatz kommt.<\/p>\n

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Die Verbindung der Kabel erfolgt entsprechend \u00fcber bis zu sechs Kilometer lange, daumendicke Glasfaserkabel mit einer Datenrate von 10 Gigabit pro Sekunde; beeindruckende Hightech-Leitungen, die w\u00e4hrend der Missionen vom Schiff ins Meer abgerollt werden. Und nur \u00fcber solche Kabelverbindungen ist eine Live-\u00dcbertragung von Bilddaten m\u00f6glich, da Funkwellen unter Wasser nicht funktionieren.<\/p>\n

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Mit diesen High-End-Systemen lassen sich jetzt Rundumbilder in 16 Megapixel-Aufl\u00f6sung und 30 Bildern pro Sekunde erzeugen. Diese Bilder k\u00f6nnen nun nahezu in Echtzeit an jedem Ort der Welt betrachtet und gesteuert werden. So entsteht eine direkte visuelle Verbindung zwischen der Oberfl\u00e4che und den tiefsten Regionen unseres Planeten.<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Weiterer Forschungs-\/Entwicklungsbedarf \/ Aktuelle Projekte:<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Je nach Einsatzzweck verf\u00fcgen Tiefseeroboter \u00fcber ganz unterschiedliche F\u00e4higkeiten: Einige liefern ausschlie\u00dflich Bilddaten, andere sind mit Greifarmen oder Werkzeugen ausgestattet und k\u00f6nnen in der Tiefe aktiv Proben nehmen oder Arbeiten ausf\u00fchren.<\/p>\n

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In der \u00d6l- und Gasindustrie werden solche \u00bbHeavy-Work\u00ab-Roboter vielfach eingesetzt. In der Forschung kommen h\u00e4ufig umgebaute Ger\u00e4te zum Einsatz; diese sind jedoch teuer und f\u00fcr wissenschaftliche Aufgaben oft \u00fcberdimensioniert.<\/p>\n

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Mit der rasanten Entwicklung der Drohnentechnologie er\u00f6ffnen sich hier neue M\u00f6glichkeiten. Viele Konzepte aus der Luftrobotik k\u00f6nnen auf den Unterwasserbereich \u00fcbertragen werden.\u00a0Die Kombination aus etablierter Tiefseetechnik und kosteneffizienter Drohnentechnologie verspricht die Entwicklung immer besser skalierbarer Generationen von Unterwasserdrohnen. Sie k\u00f6nnen l\u00e4nger, h\u00e4ufiger und g\u00fcnstiger eingesetzt werden und damit die Forschung erheblich verbessern.<\/p>\n

Zudem bietet die Soft-Robotic spannende Perspektiven. Diese Roboter bestehen aus flexiblen, weichen Materialien, die sich an nat\u00fcrlichen Strukturen orientieren. Dadurch k\u00f6nnen sie sich besser an die Umgebung anpassen, empfindliche Lebensr\u00e4ume schonen und auch in schwer zug\u00e4ngliche Bereiche vordringen.<\/p>\n

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Die Robotik wird so zu einem Schl\u00fcsselelement der Tiefseeforschung. Sie erweitert den menschlichen Blick in Regionen, die bislang unzug\u00e4nglich waren, und bringt uns dem Verst\u00e4ndnis des blauen Planeten ein St\u00fcck n\u00e4her.<\/p>\n

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Cora Maria Sourkounis zeigt die unglaublichen Potenziale der Soft Robotic, nicht nur f\u00fcr die Tiefseeforschung:<\/h3><\/span><\/th>\n <\/tr>\n \n

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Situation:<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Vor einiger Zeit trat Dr. Tom Kwasnitschka vom GEOMAR an das Institut f\u00fcr Montagetechnik und Industrierobotik (MATCH) der Leibniz Universit\u00e4t Hannover mit einer besonderen Anfrage heran:<\/p>\n

Er ben\u00f6tigte einen Roboter aus dem Bereich der Soft Robotics, also aus weichen, nachgiebigen Materialien, der Proben in der Tiefsee entnehmen kann.<\/p>\n

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Doch diese Aufgabe ist alles andere als einfach. Denn die Tiefsee stellt extreme Anforderungen: enormer Wasserdruck, Salzwasser, hohe Str\u00f6mungskr\u00e4fte und die Notwendigkeit, unter diesen Bedingungen pr\u00e4zise und zuverl\u00e4ssig zu arbeiten.<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Problemstellung:<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Wie l\u00e4sst sich ein flexibler Soft-Roboter so designen und anpassen, dass er in mehreren Tausend Metern Tiefe funktioniert?<\/p>\n

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Dort herrscht Druck von mehreren Hundert Bar (1 Bar entspricht etwa dem Luftdruck auf Meeresh\u00f6he). In 6000 Metern Tiefe wirkt also ein Druck von rund 600 Bar; das entspricht etwa dem Gewicht von 6000 Tonnen pro Quadratmeter.<\/p>\n

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Neben den physikalischen Belastungen m\u00fcssen entsprechend Materialbest\u00e4ndigkeit, Elektronikschutz und im n\u00e4chsten Schritt auch die Steuerbarkeit sichergestellt werden.\u00a0Nicht zuletzt spielt auch die Kostenfrage eine gro\u00dfe Rolle: klassische Tiefseeroboter aus Titan oder anderen robusten Materialien sind h\u00e4ufig sehr teuer. Hier kann die Soft Robotics mit ihren leichten, kosteng\u00fcnstigen Werkstoffen eine attraktive Alternative bieten.<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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L\u00f6sungsans\u00e4tze\/Innovationspotenziale:<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Am MATCH in Hannover wurde auf Basis bestehender Prototypen ein neues, speziell f\u00fcr die Tiefsee entwickeltes integriertes Design erarbeitet.<\/p>\n

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Statt an klassische, starre Industrieroboter anzulehnen, orientiert sich die Soft Robotic h\u00e4ufig an der Natur, also an \u00bbbioinspirierten\u00ab Strukturen. Das kann auch in der Tiefsee funktionieren, denn viele Lebewesen vor Ort bestehen bekannterma\u00dfen aus weichen Geweben und k\u00f6nnen dennoch gro\u00dfem Druck standhalten. Das Design muss also entsprechend adaptiert werden.<\/p>\n

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F\u00fcr die Anwendung von Dr. Kwasnitschka wurde zur Probennahme ein\u00a0 Greifarm in Form eines R\u00fcssels entwickelt, der vom Elefantenr\u00fcssel inspiriert ist. Diese flexible Struktur befindet sich zentral im neuen Robotersystem und soll flexibel Proben aufnehmen. Dabei liegt die besondere St\u00e4rke darin, mit diesem R\u00fcssel noch besser an spezifische Stellen zu kommen, an die konventionelle Systeme nicht hinreichen k\u00f6nnen.<\/p>\n

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Zudem musste das Design schlank, leicht und kosteneffizient sein. Durch den Einsatz von Kunststoffen statt Titan k\u00f6nnen viel Gewicht und Materialkosten eingespart werden. Zudem sind leichtere Systeme\u00a0 beim Transport und Handling deutlich einfacher und damit kosteng\u00fcnstiger nutzbar.<\/p>\n

Im Rahmen des Projekts wurden mehrere Prototypen entwickelt:<\/p>\n

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  • Ein weicher Silikonroboter, der bei Kollisionen keinen Schaden nimmt, aber Schwierigkeiten mit dem hohen Druck hatte.<\/li>\n
  • Hybridstrukturen mit sogenannten bi-stabilen Mechanismen.<\/li>\n
  • Ein Prototyp mit robusteren, teilweise festen Strukturen, um Stabilit\u00e4t und Flexibilit\u00e4t zu kombinieren<\/li>\n<\/ul>\n

    Das Ergebnis: eine Auswahl \u00bbweicher\u00ab Tiefseeroboter, die sich an nat\u00fcrliche Formen anlehnt und zugleich in extremen Umgebungen einsetzbar sein soll.<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n

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Weiterer Forschungs-\/Entwicklungsbedarf \/ Aktuelle Projekte:<\/strong><\/p>\n\n <\/td>\n

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Die aktuellen Prototypen werden derzeit auf etwa 1,5 Meter L\u00e4nge skaliert und in der Druckkammer des GEOMAR unter simulierten Bedingungen von bis zu 600 Bar getestet. Diese Tests helfen, die Strukturen Schritt f\u00fcr Schritt zu optimieren. Nach Abschluss der Labortests k\u00f6nnten erste Tiefseeversuche stattfinden.<\/p>\n

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Zudem m\u00f6chten die Teams an der Weiterentwicklung der Steuerung und Automatisierung ansetzen:<\/p>\n

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Regelungstechnik und Programmierung sollen verbessert werden,
\nund auch die Integration der passenden (Mikro-)Elektronik steht noch bevor.\u00a0Elektronische Bauteile m\u00fcssen bspw. speziell gesch\u00fctzt werden, da sie keine Lufteinschl\u00fcsse enthalten d\u00fcrfen (diese w\u00fcrden unter Druck\u00a0 sonst gro\u00dfe Probleme bekommen). Eine potenzielle L\u00f6sung ist das Eingie\u00dfen der Platinen in Silikon, um sie vollst\u00e4ndig gegen Wasser und Druck abzuschirmen. Auch neuartige Verbindungstechniken werden getestet, um die Systeme langfristig f\u00fcr die Tiefsee verwendbar zu machen.<\/p>\n

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Eine weitere Herausforderung zeigt sich beim Abwurf aus dem Forschungsschiff. Der Roboter muss auch die mechanischen Kr\u00e4fte des Eintauchens unbeschadet \u00fcberstehen. Ein Aspekt, der nicht untersch\u00e4tzt werden darf.<\/p>\n

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In Zukunft k\u00f6nnten solche Soft-Roboter zudem Tiefseeh\u00f6hlen erkunden oder mit weiteren Kameras und Sensoren ausgestattet werden, um Bereiche zu erforschen, die f\u00fcr klassische, starre Tiefseeroboter unerreichbar sind.<\/p>\n

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Das Projekt vereint also Robotik, Meeresforschung und viele weitere Disziplinen und bildet ein echtes Paradebeispiel f\u00fcr interdisziplin\u00e4re Zusammenarbeit.<\/p>\n\n <\/td>\n <\/tr>\n <\/table>\n <\/div>\n \n <\/div>\n <\/div>\n\n\n

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Zur sechsten Folge der zweiten Staffel – (Spotify):
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