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Künstliche Intelligenz

Kieler Forscher entwickeln 3D-Druckverfahren für Glas


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Ein Team aus Kiel hat ein neues 3D-Druck-Verfahren für Glas entwickelt. Nach Angaben der Forscher vereinfacht es die Verarbeitung von Glas deutlich, da ein aufgebautes Werkstück nicht mehr gehärtet werden muss.

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Laser-assistiertes Schmelzdrucken (Laser-Assisted Melt Printing, LAMP) nennen die Materialforscher von der Kieler Christian-Albrechts-Universität das Verfahren. Dabei kommt eine spezielle Partikeltinte auf Silica-Basis zum Einsatz. Ein hochenergetischer Laser verschmilzt die Partikel zu einem gläsernen Werkstück.

Einige Parameter können während des Drucks angepasst werden: „LAMP erlaubt es, die physikalischen Eigenschaften wie Dichte, Glätte, Farbe und Transparenz bereits während des Drucks zu steuern“, sagt Projektleiter Leonard Siebert.

Die Tinte enthält etwa zehn Prozent Silikatpartikel mit einem Durchmesser von 40 Nanometern sowie 43 Prozent Borsilikatpartikel mit einem Durchmesser von 40 Mikrometern. Die Partikel werden in eine Lösung aus Wasser, dem Bindemittel Polyethylenglykol und einem geringen Teil Essigsäure gerührt. So entsteht eine zähflüssige Flüssigkeit, die dann mit dem 3D-Drucker verarbeitet werden kann.

Die Tinte wird schichtweise auf eine Druckplatte ausgebracht. Ein Laser verschmilzt die Tinte mit der Schicht darunter. So entstünden „glatte, dichte Strukturen ohne Lufteinschlüsse“, teilte die Forscher mit. Messungen mit dem Elektronenmikroskop und dem Spektroskop hätten gezeigt, dass das Material vollständig verdichtet war. Über Laserleistung und Schreibgeschwindigkeit lassen sich dabei Farbe und Transparenz des Glases modifizieren.

Zudem können die Forscher die optischen Eigenschaften ändern, indem sie der Tinte Gold- und Silberionen zusetzen, die beim Drucken zu Metallnanopartikeln werden. „Diese Nanopartikel wirken wie winzige Filter: Sie lassen nur bestimmte Wellenlängen durch und blockieren andere“, sagte Teammitglied Kolja Krohne.

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Dabei bestimmt die Größe der Partikel, welche Lichtfarben absorbiert oder gestreut werden: Kleine Partikel verschieben die Farbe ins Blaue, größere ins Rote. So können beispielsweise Filter gedruckt werden, die nur Licht mit einer bestimmten Farbe durchlassen.

Es ist nicht das erst 3D-Druckverfahren mit Glas. Bei den bisherigen Verfahren muss das Werkstück normalerweise nach dem Druck jedoch noch in einem Brennofen gehärtet werden, was mehrere Stunden dauert und einen hohen Energieaufwand erfordert.

Für die Studie, die in der Fachzeitschrift Materials & Design erschienen ist, hat das Team um Siebert mit Glas gedruckt. Allerdings ließen sich auf diese Weise auch andere Materialien verarbeiten, sagen sie. Dabei denken sie vor allem an Keramik.

„Bei herkömmlichen Verfahren müssen Keramiken meist in Öfen bei weit über 1000 Grad Celsius gebrannt werden. Das verbraucht viel Energie, dauert lange, setzt die Bauteile starken Spannungen aus und erschwert die Herstellung filigraner oder patientenspezifischer Implantate“, sagt Siebert. Das sei mit LAMP nicht der Fall. Mit diesem Verfahren könnten sich in Zukunft beispielsweise Zahn- oder Knochenimplantate herstellen lassen.


(wpl)



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Überraschende Studie: Leben im All vielleicht deutlicher seltener als angenommen


Erst im Oktober 1995 hat die Nasa mit 51 Pegasi b den allerersten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt, der um einen sonnenähnlichen Stern kreist. Mittlerweile sind über 6.000 Exoplaneten bekannt. Tausende weitere Kandidaten warten auf eine Bestätigung.

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Die Nasa rechnet damit, dass sich Milliarden von Exoplaneten im Universum tummeln. Auf den meisten der Planeten außerhalb unseres Sonnensystems wäre aufgrund extremer Bedingungen kein Leben möglich. Aber 70 der bisher bekannten Exoplaneten bieten habitable Bedingungen, also gute Voraussetzungen für Leben, so wie wir es kennen. Oder doch nicht?

Die Studie eines Forschungsteams um Craig Walton und Maria Schönbächler von der ETH Zürich beschreibt eine neue Grundvoraussetzung für Leben im Universum, die dessen Existenz noch deutlich weniger wahrscheinlich macht als bisher gedacht. Demnach kommt es nämlich nicht nur darauf an, dass moderate Temperaturen herrschen und flüssiges Wasser vorhanden ist.

Wichtig ist den Modellrechnungen der Forscher zufolge zunächst, dass der Planet sein Dasein als flüssige Gesteinskugel beginnt, wie der Standard schreibt. Im Laufe der Zeit sinken dann schwere Elemente wie Eisen ins Zentrum, leichtere Gesteine treiben oben und erstarren zur Kruste.

Damit Leben entstehen kann, müssen die dafür notwendigen chemischen Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff während der Formung des Planeten an die Oberfläche wandern. Und zwar – und das ist die neue Erkenntnis des Forschungsteams – nicht einfach irgendwie.

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Entscheidend ist der Mix der Elemente und hierbei vor allem die Menge des Sauerstoffs. Ist davon zu wenig vorhanden, bindet sich das Element Phosphor an das Metall im Kern und verbleibt dort. Kommt zu viel Sauerstoff vor, dann bleibt das Phosphor zwar in den oberen Schichten. Dafür kann dann der Stickstoff leichter in die Atmosphäre entweichen.

Das Problem: Der Korridor für die genau richtige Sauerstoffkonzentration, um Phosphor und Stickstoff auf der Oberfläche eines Planeten zu halten, ist extrem schmal. Die Erde hatte demnach in puncto Entstehung des Lebens einfach viel Glück mit dem Elemente-Mix.

Die Erkenntnisse des Forschungsteams könnten damit für die weitere Suche nach Leben im All von entscheidender Bedeutung sein. Denn auch Planeten, die in einer als habitabel geltenden Zone liegen, könnten für Leben ungeeignet sein.

ETH-Forscher Walton zufolge sollten sich die Bemühungen auf Sonnensysteme konzentrieren, bei denen der Stern unserer Sonne ähnlich ist. Die chemische Zusammensetzung der Sterne lässt nämlich Rückschlüsse auf die Lebensfreundlichkeit des Planetensystems zu, was die vorhandenen Elemente angeht.

Dieser Beitrag ist zuerst auf t3n.de erschienen.


(jle)



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21 statt 10 Tonnen Nutzlast: Ariane 6 vor erstem Start mit vier Boostern


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Europas stärkste Trägerrakete soll am Donnerstagabend erstmals in einer Version mit vier Boostern starten und damit noch einmal deutlich leistungsfähiger sein. Daran hat die Europäische Weltraumagentur ESA jetzt erinnert und ergänzt, dass auf dem Flug mit der Bezeichnung VA267 insgesamt 32 Satelliten für Amazons Internetprojekt Leo ins All gebracht werden sollen. Dank der vier Booster kann die dreistufige Trägerrakete dabei nun 21,6 Tonnen Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn befördern, in der Konfiguration mit zwei Boostern sind es lediglich 10,3 Tonnen. Während die schon fünfmal zum Einsatz gekommen ist, muss die Leistungsfähigkeit der neuen Variante jetzt erstmals unter realen Flugbedingungen nachgewiesen werden.

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Blueprints der Ariane 6

Blueprints der Ariane 6

Vergleich der Konfigurationen

(Bild: ESA)

Die Ariane 6 ist das Nachfolgemodell der Ariane 5, die seit 1996 im Einsatz war und 2023 zum letzten Mal gestartet ist. Die Arbeiten an der Rakete haben sich unter anderem wegen der Coronapandemie stark verzögert, erst am 9. Juli 2024 hat sie deshalb ihren Jungfernflug absolviert. Wenn sie abhebt, werden zuerst die Booster gezündet, danach die Hauptstufe und zuletzt die Oberstufe. Die Anzahl der Booster und die Länge der Raketenspitze können die Verantwortlichen je nach Mission anpassen. Zuletzt waren am 17. Dezember mit der zweistufigen Variante zwei neue Navigationssatelliten für das Galileo-Netzwerk gestartet worden. Der Start am Donnerstag ist jetzt der erste von insgesamt 18, die Amazon vor vier Jahren für sein Satelliteninternet gebucht hat, das damals noch Project Kuiper hieß.

Die ESA erklärt zudem, dass die Rakete für Start VA267 die bislang höchste Ariane 6 ist. Wenn sie zusammengebaut auf der Startrampe steht, wird sie demnach 62 m hoch sein. 20 m davon entfallen auf die Nutzlastverkleidung, die die 32 Internetsatelliten bis zum Erreichen des Weltraums schützen wird. Die hat einen Durchmesser von 5,4 m und könnte auch „vier aufeinanderstehende Giraffen“ befördern, wie die Weltraumagentur noch schreibt. Der Start von Europas Weltraumbahnhof in Kourou in Französisch-Guayana soll zwischen 17:45 und 18:13 Uhr MEZ am Donnerstag erfolgen; der Hersteller Arianespace plant einen Livestream auf YouTube.


(mho)



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Wegen Visa-Restriktionen: US-Techjobs boomen in Indien


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Nachdem die US-Regierung die Zuwanderung qualifizierter Fachkräfte im vergangenen Jahr deutlich erschwert hat, stellen große Techkonzerne diese zunehmend in ihren Herkunftsländern ein. Besonders stark wächst das Personal in Indien, wo Amazon, Apple, Google, Meta und Microsoft ihre Neueinstellungen zuletzt deutlich ausgeweitet haben.

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Allein im Jahr 2025 sollen diese Unternehmen rund 33.000 neue Beschäftigte eingestellt haben, was einem Zuwachs von 18 Prozent gegenüber dem Vorjahr entspricht. In diesem Jahr wird ein noch stärkerer Anstieg erwartet, schreibt die US-Techpublikation Rest of World.

Aktuell sind mehr als 4000 Stellen vakant, von denen lediglich 15 Prozent Einstiegspositionen mit weniger als drei Jahren Berufserfahrung betreffen. Fast die Hälfte entfällt auf Positionen in den Bereichen Künstliche Intelligenz, einschließlich maschinelles Lernen, Cloud und Cybersicherheit.

Ein zentraler Knotenpunkt der US-Techindustrie ist die indische Stadt Bengaluru, wo Google seine größte Belegschaft außerhalb der USA unterhält. Bloomberg zufolge prüft Googles Muttergesellschaft Alphabet die Anmietung von Büroflächen für bis zu 20.000 Beschäftigte, was den aktuellen Personalbestand in Indien mehr als verdoppeln würde.

Microsoft betreibt in Bengaluru sein größtes Forschungs- und Entwicklungszentrum außerhalb der USA. Sowohl für Microsoft als auch Amazon ist Indien inzwischen der zweitwichtigste Arbeitsmarkt. Die beiden Unternehmen wollen dort im Laufe dieses Jahrzehnts zusammengerechnet mehr als 50 Milliarden US-Dollar in KI-Entwicklung und neue Stellen investieren, berichtet Rest of World.

Auch Apple weitet sein Engagement in Indien aus. Nachdem China nicht zuletzt durch Apple zum weltweit wichtigsten Standort für die Elektronikfertigung aufgestiegen ist, verfolgt der Konzern nun ein ähnliches Ziel in Indien. Erst kürzlich kündigte Apple den Aufbau eines Bildungszentrums in Bengaluru an, um dort neue Entwickler und Ingenieure zu rekrutieren.

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Der zunehmende Personalaufbau in Indien dürfte auch eine Reaktion auf verschärfte Regeln beim US-Arbeitsvisum H-1B sein, das hoch qualifizierten Fachkräften erlaubt, bis zu sechs Jahre in den USA zu arbeiten. Die US-Regierung erhöhte die Gebühren für neue Visa im vergangenen Jahr auf 100.000 US-Dollar pro Antrag und verschärfte zugleich die Prüfungen, etwa durch die detaillierte Auswertung von Lebensläufen, Online-Profilen und Social-Media-Aktivitäten. Damit sollten US-Unternehmen dazu gebracht werden, bevorzugt Absolventen amerikanischer Universitäten einzustellen.

Diese Strategie scheint jedoch eine gegenteilige Wirkung zu entfalten. Von dieser Entwicklung profitiert Indien ganz besonders, da dort bereits große Entwicklungszentren bestehen und hochqualifizierte Fachkräfte ohne Visa-Hürden verfügbar sind. Wie gefragt indische Fachkräfte sind, zeigen Zahlen aus dem Jahr 2024: Demnach entfielen 71 Prozent der vergebenen H-1B-Visa auf Indien und 11,7 Prozent auf China.


(tobe)



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