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Junge
Wissenschaft
Young Researcher
Zeitalter
Internet
Themen:
Das Risiko mit dem Risiko // Opfer der Gravitation // Zahnkronen
aus Zucker// Das Labyrinth der Kreise // Nicht wegwerfen,
sondern aufl aden
JUBILÄUMSAUSGABE: 25 Jahre Junge Wissenschaft
9,50 EUR // Ausgabe Nr. 90 // 26. Jahrgang // 2011
Jugend forscht in Natur und Technik
The European Journal of Science and Technology
Außerdem im Heft:
Hacker Kurse an der Universität // 25 Jahre Junge Wissenschaft // Biowissenschaften –
So bunt wie das Leben selbst // Shell-Eco Marathon // Studienführer Medizintechnik u. v. m.
Innovative Experimente, wissenschaftliche Beiträge und spannende Ergebnisse:
Medienpartner des
Wissenschaftsjahres 2011
Das Magazin
für Nachwuchsforscher

Japan-Spenden-Hotline:
(gebührenfrei aus dem dt. Festnetz, Mobilfunk abweichend)
0900 55 10 20 30
Charity-SMS:
(10 € zzgl. üblicher SMS-Gebühr, 9,83 € gehen direkt an Aktion Deutschland Hilft)
adh10 an 8 11 90
www.Aktion-Deutschland-Hilft.de

Dank
Vielen Dank allen Firmen und
Unternehmen, die mit Patenschaftsabonnements
in die Zukunft investieren:
Impressum
Gründungsherausgeber:
Prof. Dr. rer. nat. Paul Dobrinski †
Herausgeber:
Prof. Dr. Manfred Euler,
Dr. Dr. Jens Simon,
Dr.-Ing. Sabine Walter
Prof. Dr. Wilfried Kuhn,
Villmar/Gießen
Dieses Exemplar ist ein Preis im R ahmen von MINToring .
Dieses Exemplar ist ein Preis im R ahmen von MINToring .
Physikalisch
Technische
Bundesanstalt
Braunschweig und Berlin
Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Braunschweig und Berlin
Verlag:
Verlag Junge Wissenschaft
Athanasios Roussidis
Neuer Zollhof 3
40221 Düsseldorf
Dieses Exemplar ist ein Preis im R ahmen von MINToring .
Chefredaktion:
Dr.-Ing. Sabine Walter
s.walter@verlag-jungewissenschaft.de
Redaktion:
Areti Karathanasi, Ekrem Atmis
Erscheinungsweise:
vierteljährlich
Der moderne Wolf
Wie Menschen miteinander umgehen, hat
der römische Komödiendichter Titus Plautus
schon vor über 2000 Jahren treff end
formuliert: „homo homini lupus“ (Der
Mensch ist für den Mensch ein Wolf). In
Mitteleuropa wurde der Wolf als der größte
Feind des Menschen aus der Natur wahrgenommen,
weil die Nutztiere des Menschen
immer eine willkommene Beute waren.
Der Mensch lernte seinen Besitz zu schützen:
Schafherden wurden nachts in Hürden
getrieben, Dörfer mit Schutzwällen und
Städte mit Steinmauern geschützt – auch
Physikalisch
und immer mehr als Schutz vor dem Wolf
Technische
in Menschengestalt.
Bundesanstalt
Braunschweig und Berlin
Stadtmauern und ein riesiges Waff enarsenal
zur Abschreckung sind heute nicht
mehr aktuell. Stattdessen installieren wir
Firewalls auf unseren Rechnern, lassen regelmäßig
Virenscanner laufen und diskutieren
IT-Sicherheitskonzepte für große und
sensible Datensammlungen. Die heutigen
Wölfe stehlen Passwörter zu Bankverbindungen,
klauen persönliche Daten aller Art
und laden Konstruktionspläne aus Firmenrechnern
herunter. Nahezu nichts in der
digitalen Welt ist vor ihnen sicher, und der
berühmte Schafspelz hat immer neue Formen:
So warnt der Berliner Datenschutzbeauftragte
in seinem Jahresbericht 2010
Smartphonebenutzer vor Apps. Diese sammeln
unbemerkt Daten und liefern Bewegungsprofi
le. Selbst der Cyberwar scheint
schon Realität zu werden: Der Virus Stuxnet,
der im Herbst 2010 bekannt wurde,
hatte Eigenschaften einer Waff e.
Physikalisch-Technische Bundesanstalt
Braunschweig und Berlin
Dieses Exemplar ist ein Preis im R ahmen von MINToring .
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Dem Internet und der modernen Kommunikationstechnologie
ergeht es damit ähnlich
wie vielen menschlichen Erfi ndungen:
Was uns nützt, kann in den Händen eines
Wolfes schaden. Deshalb müssen Schutzwälle
permanent besser werden. Um Datenlöcher
zu entdecken und zu beseitigen,
Preis:
30,00 € zzgl. Versand für 4 Ausgaben;
Schüler, Studenten, Referendare, Lehrer
zahlen nur 20,00 € zzgl. Versand;
Einzelpreis: 9,50 € zzgl. Versand
Anzeigen:
André Mayer
Telefon (02 11) 20 95 13 81
a.mayer@verlag-jungewissenschaft.de
Grafi k & Layout:
Ideenfi lter Werbeund
Designagentur GmbH
Neuer Zollhof 3, 40221 Düsseldorf
Antje Bunzel, Svenja Röder
Objektleitung
Areti Karathanasi
Telefon (02 11) 38 54 89 12
a.karathanasi@verlag-jungewissenschaft.de
Editorial
wird der IT Sicherheitsexperte dabei immer
wieder selbst zum Hacker wie in unserem
Artikel zum Titelthema auf den Seiten 10
und 11 zu lesen ist. Um System immanente
Sicherheit zu gewährleisten, wird heute an
Computer und Netzwerken geforscht, die
ein Surfen im Internet erlauben, ohne eine
permanente Datenspur zu erzeugen. Dafür
fördert die Bundesregierung seit März dieses
Jahres das „Centrum für IT Security,
Privacy and Accountability“ (CISPA) in
Saarbrücken, Karlsruhe und Darmstadt.
Neben der Forschungsarbeit steht hier auch
die Ausbildung ganz oben auf dem Programm.
IT-Sicherheitsexperten sind bereits
heute gefragte Fachleute.
Echte Fachleute auf ihrem Gebiet sind
auch wieder unsere Autoren. Manche gehen
rein wissenschaftlichen Fragestellungen
nach wie Errani in seinem Beitrag über die
Entstehung eines Rings aus dunkler Materie
in der Milchstraßenebene (ab S. 22).
Andere lösen mit ihrer Entwicklung praktische
Probleme, wie Flachsenberg und
Harjes, die ein neues Übungsmaterial für
die Zahnarztausbildung entwickelt haben
(S. 34). Diese und die weiteren jungen Autoren
dieser Ausgabe setzen dabei die Reihe
der über 650 Arbeiten fort, die in nunmehr
25 Jahren Junge Wissenschaft veröff entlicht
worden sind. Im Namen aller Beiratsmitglieder,
des Verlages und der Herausgeber
darf ich festhalten: Wir sind stolz darauf,
solch qualifi zierte Arbeiten veröff entlichen
zu dürfen.
Dr. Sabine Walter,
Mitherausgeberin und Chefredakteurin
der Jungen Wissenschaft
Bilder:
aboutpixel.de, photocase.de, sxc.hu,
pixelio.de
Druck:
Tannhäuser Media GmbH
Büttgenbachstraße 7
40549 Düsseldorf
Geschäftsbedingungen:
Es gelten die Allgemeinen Geschäftsbedingungen
des Verlags Junge Wissenschaft
Athanasios Roussidis
ISSN 0179-8529
3
Young Researcher

4
Junge Wissenschaft 90 // 2011
Inhalt
10
„Hacker“-Kurse an der Uni
Wenn Studierende während ihres Studiums in der Lage sind, Computersysteme
anzugreifen, können sie später, als Mitarbeiter in Unternehmen,
die Computersysteme besser vor Angriff en schützen. So ist
zumindest die Idee hinter immer zahlreicher angebotenen Lehrveranstaltungen
zum Thema IT-Sicherheit in den Hochschulen ganz Deutschlands.
Editorial 3
Inhalt 4 – 5
Neues 6 – 9
Touchscreen aus Kohlenstoff 6
Mitdenkende Werkstoff e 6
Mars-Dünen verändern sich im Laufe
eines Jahres 7
Per Handy persönliche Gegenstände
bewachen 8
Grundstrukturen des Sehens
entschlüsselt 8
Die besondere Nachricht:
Kryptische Quanten 9
Bei Fünf ist Schluss 9
Magazin I 10 – 15
"Hacker"-Kurse an der Uni 10
Seit 25 Jahren veröff entlichen
Jungforscher in der Jungen
Wissenschaft 12
Schulen ans Netz e. V.:
Seit 15 Jahren Internet- und
Medienkompetenz für Schüler
und Jugendliche 14
Wie aus Jungforschern junge
Wissenschaftler werden 15
Magazin II 56 – 69
VBIO:
So bunt wie das Leben selbst 56
Studium & Beruf: Medizintechnik 58
Shell Eco-marathon:
Tüfteln und Schrauben für
das sparsamste Fahrzeug 64
MS Wissenschaft:
Gesundheitsforschung unterwegs! 66
Hochschulportrait: Studieren
an der Universität Stuttgart 68
Buchrezensionen 69
12
25 Jahre
Junge Wissenschaft
Seit der ersten Ausgabe im April 1986
fördert die Zeitschrift den naturwissenschaftlichen
Nachwuchs auf einzigartige
Art und Weise.
Jugend forscht 16 – 55
Das Risiko mit dem Risiko
Die Überlebensfähigkeit
gentechnisch veränderter
Mikroorganismen im Ökosystem
Teich am Modell zweier E.coli K12-
Laborstämme 16
Opfer der Gravitation
Modell zur Entstehung eines
Rings aus Dunkler Materie in
der Milchstraßenebene 22
Zahnkronen aus Zucker
Entwicklung eines Phantomkomposits
für die Ausbildung
von Zahnmedizinstudenten 34
Das Labyrinth der Kreise
Ford-Kreise unter zahlentheoretischen,
geometrischen
und analytischen Gesichtspunkten 40
Nicht wegwerfen, sondern aufl aden
Entwicklung eines Wiederaufl adeverfahrens
für alkalische
Braunstein-Zink-Primärzellen 52

Das Risiko mit dem Risiko
Im Labor werden Bakterien gentechnisch
verändert. Deren Freisetzung ist gesetzlich
verboten. Doch was passiert, wenn
es dennoch geschieht? Für zwei E.coli
Laborstämme wird untersucht, ob sie in
Teichwasser überleben und welchen Einfluss
sie auf das Ökosystem haben.
Autorin: Tine Albrecht
Opfer der Gravitation
Innerhalb der Milchstraße wird ein Ring
aus kalter Dunkler Materie vermutet. Wie
dieser entstanden sein könnte, wird hier
simuliert.
Autor: Raphael Errani
Zahnkronen aus Zucker
Welcher Zahnmedizinstudent will eine
Modelliertechnik trainieren, die im Beruf
nicht verwendet wird? Deshalb wurde ein
Füllwerkstoff entwickelt, der sich wie die
später eingesetzten Komposite verarbeiten
lässt.
Autorinnen: Theresa Flachsenberg ,
Georgia Harjes
Das Labyrinth der Kreise
Unter Ford-Kreisen versteht man eine
Folge von Kreisen mit immer kleiner
werdendem Radius. Was wie eine geometrische
Spielerei aussieht, ermöglicht
jedoch tiefer gehende zahlentheoretische
Erkenntnisse.
Autoren: Andreas Decker, Jessica Fintzen,
Malte Lackmann
Nicht wegwerfen, sondern
aufladen
Auch Batterien sind wiederaufladbar,
wenn sie nur bis zu einem bestimmten
Punkt entladen und mit einem gezielt
hierfür entwickelten Gerät geladen werden.
Autoren: Michael Rumetshofer, Daniel
Petsch
16
22
34
40
48
Inhalt
Junge Wissenschaft –
Jugend forscht in Natur
und Technik
Junge Wissenschaft veröffentlicht Originalbeiträge
junger Autoren bis zum Alter von
23 Jahren mit anspruchsvollen Themen aus
allen Bereichen der Naturwissenschaften
und Technik.
Gründungsherausgeber:
Prof. Dr. rer. nat. Paul Dobrinski †
Herausgeber:
Prof. Dr. Manfred Euler
Dr. Dr. Jens Simon
Dr.-Ing. Sabine Walter
Beirat:
Dr. J. Georg Bednorz
Nobelpreisträger
IBM Research Division
Forschungslaboratorium Zürich
Prof. Dr. rer. nat. Dr. h. c.
Manfred Eigen
Nobelpreisträger,
Max-Planck-Institut für
Biophysikalische Chemie,
Göttingen
Prof. Dr. Gerhard Ertl
Nobelpreisträger
Fritz-Haber-Institut der
Max-Planck-Gesellschaft, Berlin
Prof. Dr. Ernst O. Göbel
Präsident der Physikalisch-
Technischen Bundesanstalt,
Braunschweig und Berlin
Dr. Uwe Groth
VDI Projektleitung
„Jugend entdeckt Technik“,
Hemmingen
Prof. Dr. Elke Hartmann
Universität Halle
VDI Bereichsvorstand
„Technik und Bildung“
Dr. Sven Baszio
Geschäftsführer der Stiftung
„Jugend forscht“ e. V.,
Hamburg
Prof. Dr. Bernd Ralle
Schriftführer der Zeitschrift MNU,
Fachbereich Chemie,
Universität Dortmund
Wolfgang Scheunemann
Geschäftsführer der dokeo GmbH,
Stuttgart
5
Young Researcher

10
Junge Junge Wissenschaft 90 90 // 2011
Magazin
Titelthema
„Hacker“-Kurse an der Uni
Im Zeitalter des Internets nehmen die Angriffe auf Computersysteme immer mehr zu. Aus diesem Grund
bieten immer mehr Hochschulen in Deutschland Lehrprogramme zum Thema IT-Sicherheit an, umgangssprachlich
als „Hacken“ bekannt. Die Strategie dahinter: Wenn Studierende während ihres Studiums in der
Lage sind, Computersysteme anzugreifen, können sie später, als Mitarbeiter in Unternehmen, die Computersysteme
besser vor Angriffen schützen.
Meinung der IT-Experten
Mittlerweile sind sich IT-Experten einig!
Zur IT-Ausbildung gehört, Angriffe auf
das Netz zu beherrschen, um sich besser
in die Rolle des Angreifers versetzen zu
können. Nur so können effektive „Verteidigungsstrategien“
umgesetzt werden.
Man ist sich jedoch auch einig, dass
Hacker-Kurse, die unter der offiziellen
Bezeichnung „Netzwerksicherheit“ oder
„Rechnersicherheit“ laufen, keine Hacker
ausbilden sollen.
Hacker am Werk!?
Hochschulen, Wettbewerbe und
Praktika
Die Technische Universität Darmstadt
und die RWTH Aachen gehören zu den
wenigen Hochschulen, an denen Studierende
das Handwerk des Hackers lernen
können. Die Dozenten sind sich auch
hier einig, dass das Angreifen von Computersystemen
nur ein Mittel zum Zweck
darstellt. Hauptziel ist nach wie vor die
Netzwerksicherheit zu erlernen.
Die RWTH Aachen organisiert, neben
dem Angebot an Lehrveranstaltungen,
Seminaren und Praktika, einen internationalen
Wettbewerb für den Bereich IT-
Sicherheit. Der Wettbewerb mit Namen
„rwthCTF – Cyberwar the Flag“ ersetzt
„Capture the Flag Wettbewerb Cipher“
und wird erstmals im Herbst 2011 stattfinden.
Nach Angaben der Veranstalter hat der
Wettbewerb „rwthCTF“ eine Geschichte:
Nach der Entdeckung des Computerwurms
Stuxnet im Juni 2010 gilt das Jahr
2011 als das Jahr des „Cyberwars“. Die
Regierung hat zum eigenen Schutz ihre
eigene „Cyber-Armee“ aufgestellt und
begonnen andere Systeme anzugreifen.
Informationen über das Anmeldeverfahren
zu „rwthCTF – Cyberwar
the Flag“ finden sich im Internet unter:
http://ctf.itsec.rwth-aachen.de/
Die Technische Universität Darmstadt
bietet ihren Studierenden ein Prakti-
kum im Bereich IT-Sicherheit, den sog.
„Hacker Contest“, an. Das Praktikum
gibt die Gelegenheit, IT-Sicherheit praktisch
zu erfahren. In einer abgesicherten
Umgebung können Angriffsmethoden
und Schutzmaßnahmen für Netzwerke
und Rechner ausprobiert werden. Als ein
weiteres Thema wird IT-Forensik behandelt.
Der "Hacker Contest" wird zwar als
Studienleistung anerkannt. Dafür müssen
die Studenten aber mindestens zwölf Stunden
pro Woche investieren. Ein Vorbereitungssemester
soll alle Teilnehmer auf den
gleichen Stand bringen.
Ethical Hacking und das RedTeam
Auch Studierende haben mittlerweile erkannt,
dass Netzwerksicherheit auf Unter-

nehmensseite eine gefragte Dienstleistung
darstellt. Als RedTeam Pentesting GmbH
haben sich Studierende der RWTH
Aachen selbstständig gemacht und bieten
die Überprüfung der Sicherheit von IT-
Systemen als reguläre Dienstleistung an,
dem sog. Penetrationstests (Pentests) bzw.
Ethical Hacking. Dies soll nach firmeninternen
Angaben eine Überprüfung der
Sicherheit von IT-Systemen und der dort
gespeicherten Daten darstellen. Durch
die kontrollierte Simulation eines Angriffs
werden bei Penetrationstests besonders
realitätsnah Schwachstellen aufgedeckt.
Die Bandbreite der getesteten Systeme
erstreckt sich dabei von einfachen Online-Shops
bis hin zu komplexen Unternehmensnetzwerken.
Auch die Angriffe
sind vielfältig und reichen von passiver
Informationsgewinnung über gezielte
Hochschulen mit Lehrveranstaltungen in IT-Sicherheit
Magazin
Angriffe aus dem Internet bis hin zur
Identifikation von Schwachstellen, die
nur vor Ort festgestellt werden können.
Zu den Kunden von RedTeam zählen nationale
wie internationale Unternehmen.
Die Veröffentlichung einer Referenzliste,
so das RedTeam, sei jedoch nicht möglich,
da die Kunden sehr großen Wert auf
Vertraulichkeit legen.
Hochschule Studiengang Anschrift Ansprechpartner E-Mail
RWTH Aachen Research Group IT-Security (Vorlesungen,
Seminar und Praktikum)
Mies-van-der-Rohe-Straße 15, 52074 Aachen Prof. Dr. Ulrike Meyer meyer@umic.rwth-aachen.de
HS Aalen Informatik (Bachelor) Beethovenstraße 1, 73430 Aalen Prof. Dr. Christoph Karg christoph.karg@htw-aalen.de
TU Berlin AG Rechnersicherheit Raum EN 359, Franklinstraße 28/29, 10587 Berlin Herr Sebastian Koch seb@cs.tu-berlin.de
TU Berlin Lehrveranstaltung Sicherheitskonzepte in Raum TEL 1207, Ernst-Reuter-Platz 7, 10587 Prof. Dr.-Ing.
jaehn@cs.tu-berlin.de
technischen Systemen (STS)
Berlin
Stefan Jähnichen
Ruhr-Uni Bochum IT-Sicherheit/Informationstechnik Post: Gebäu de ID 2/150, Universitätsstraße 150, Prof. Dr.-Ing. Christof Paar cpaar@crypto.rub.de
(Bachelor)
44780 Bochum
U Bonn Sicherheit in lokalen Netzen (BaPG) Friedrich-Ebert-Allee 144, 53113 Bonn Wolfgang Moll moll@informatik.uni-bonn.de
TU Chemnitz Techniken der IT-Sicherheit
(Lehrveranstaltg.)
Straße der Nationen 62, 09111 Chemnitz Dipl.-Inf. Thomas Müller thomas.mueller@hrz.tu-chemnitz.de
TU Cottbus IT-Sicherheit LG 1c / R 314c Walther-Pauer-Str. 2 03046 Cottbus Prof. Dr.-Ing. habil. König koenig@informatik.tu-cottbus.de
TU Darmstadt IT-Sicherheit (Master) S4|14 CASED-Gebäude, Mornewegstraße 30 Prof. Dr. Stefan Katzenbeisser wir@fachschaft.informatik.tu-darmstadt.de
TU Dortmund Informationssysteme u. Sicherheit
(Fachprojekt)
U Duisburg-Essen u.a. "Sicherheit und Zuverlässigkeit digitaler
Systeme " (Vorlesung)
U Frankfurt Informations- und
Kommunikationssicherheit (SEC) (Master)
August-Schmidt-Str. 4, 44227 Dortmund Prof. Dr. Joachim Biskup biskup@ls6.cs.uni-dortmund.de
Fakultät für Ingenieurwissensch., Raum: BC 407,
Fachgeb. Verteilte Systeme, Oststr. 99, 47057
Duisburg
Gebäude ""Rechts- und Wirtschaftswissenschaften""2.
Stock, Raum 2.257, Grüneburgplatz 1
60629 Frankfurt/Main"
Prof. Dr.-Ing. Torben Weis torben.weis@uni-due.de
Prof. Dr. Kai Rannenberg info@m-chair.net
U Freiburg Sicherheitstechnologien der Informationsgesellschaft
(Blockseminar)
Friedrichstr. 50, 79098 Freiburg Prof. Dr. Günter Müller mueller@iig.uni-freiburg.de
FH Gelsenkirchen Internet-Sicherheit (Master) Neidenburger Str. 43, 45877 Gelsenkirchen Prof. Dr. (TU NN)
Norbert Pohlmann
information@internet-sicherheit.de
U Hamburg Fortgeschrittene IT-Sicherheit (Obersemi- Arbeitsbereich SVS, Vogt-Kölln-Straße 30 Prof. Dr. Hannes Federrath federrath@informatik.uni-hamburg.de
nar, Bachelor), Masterprojekt IT-Sicherheit, D-22527 Hamburg
Fortgeschrittene IT-Sicherheit (Oberseminar,
Master)
FH Ingolstadt IT Management (Master) Postfach 21 04 54, 85019 Ingolstadt Prof Dr Jürgen Hofmann werner.schmidt@haw-ingolstadt.de
KIT Karlsruhe Seitenkanalangriffe in der Kryptographie
(Vorlesung)
Geb. 50.34, Am Fasanengarten 5, 76131 Karlsruhe Jörn Müller-Quade info@iks.kit.edu
U Koblenz-Landau Informatik (Lehramt, Bachelor) Universitätsstraße 1, 56070 Koblenz Prof. Dr Rüdiger Grimm grimm@uni-koblenz.de
U Magdeburg, HS
Magdeburg-Stendal
SGA - Sicherheit und Gefahrenabwehr
(Bachelor und Masterstudiengang)
Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg Prof. Dr.-Ing. Marcus Marx marcus.marx@vst.uni-magdeburg.de
U Magdeburg Multimedia and Security Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg Prof. Dr.-Ing. Jana Dittmann jana.dittmann@iti.cs.uni-magdeburg.de
U Mannheim Konferenzseminar "IT-Sicherheit" Lehrstuhl für Praktitsche Informatik 1,
68131 Mannheim
Thorsten Strufe strufe@uni-mannheim.de
TU München IT-Sicherheit (Vorlesung) Chair for IT Security (I20), Boltzmannstraße 3,
85748 Garching
Claudia Eckert claudia.eckert@in.tum.de
U München IT-Sicherheit -
Munich Network Management Team, Leibniz Priv.-Doz. Dr. Helmut Reiser reiser@ lrz.de
Sicherheit vernetzter Systeme Vorlesung Supercomputing Centre, Boltzmannstr. 1, 85748
Garching
HS für Technik, Unternehmens- und
Badstr. 24, Raum B254, 77652 Offenburg Prof. Dr. rer. nat.
hammer@fh-offenburg.de
Wirtschaft und Medien IT-Sicherheit (Bachelor)
Offenburg
Daniel Hammer
HS Osnabrück Verteilte und Mobile Anwendungen Barbarastr. 16, 49076 Osnabrück Prof. Dr.-Ing.
c.westerkamp@fhos.de
(Master)
Clemens Westerkamp
Uni Passau IT-Sicherheit (Master) IM Raum 216, Innstr. 33, 94032 Passau Prof. Dr. Harald Kosch dekanatfim.uni-passau.de
Universität Potsdam IT-Security und Internet Security (Lehrveranstaltung)
Prof.-Dr.-Helmert-Str. 2-3, 14482 Potsdam Prof. Dr. Christoph Meinel meinel@hpi.uni-potsdam.de
Universität Regensburg Praxis der IT-Sicherheit (Kurs) Universitätsstraße 31, 93053 Regensburg Prof. Dr. Hannes Federrath Hannes.Federrath@wiwi.uni-regensburg.de
Universität Rostock Datensicherheit (WS-Vorlesung) Albert-Einstein-Str. 2118059 Rostock Dr. Thomas Mundt itmz@uni-rostock.de
HS Bonn-Rhein-Sieg Informationssicherheit (Lehrveranstaltung) Grantham-Allee 20, 53757 Sankt Augustin Prof. Dr. Hartmut Pohl hartmut.pohl@h-brs.de
FH Schmalkalden Lehrveranstaltung IT-Sicherheit
Blechhammer 4-9, 98574 Schmalkalden Prof. Dr. rer. nat. Dietmar Kontaktformular
(Pflichtmodul)
Beyer
Universität Siegen Diverse (Vorlesungen, Projektarbeiten, Fakultät III - IT-Sicherheit, Universität Siegen, Prof. Dr. Dogan Kesdogan kesdogan@fb5.uni-siegen.de
Seminar, Proseminar)
57068 Siegen
Hochschule Harz Informatik/Mobile Systeme
(Master, berufsbegleitend)
Friedrichstraße 57-59, 38855 Wernigerode Prof. Dr. Kerstin Schneider kschneider@hs-harz.de
(Übersicht ohne Anspruch auf Vollständigkeit)
11
11
Young Researcher

12
Junge Wissenschaft 90 // 2011
Magazin
Jubiläum
Das erste Heft erschien im April 1986.
Gründungsherausgeber war Prof. Paul
Dobrinski, der die Idee einer Zeitschrift
ausschließlich für Nachwuchswissenschaftler
aus den USA mitgebracht hatte.
Dobrinski verfolgte das Ziel, junge Talente
aus den – wie wir heute sagen –
MINT Fächern zu fördern. Den Pisa
Schock und den Fachkräftemangel gab
es damals noch nicht. Aber Dobrinski
und seinen Mitstreitern der ersten Stunde
war klar, dass eine Industrienation
wie Deutschland, deren Wohlstand auf
der Wettbewerbsfähigkeit ihrer Wirtschaft
beruht, engagierten und talentierten
Nachwuchs braucht. Von Anfang
an arbeiteten daher Dobrinski und
der erste Verleger der Jungen Wissenschaft
– Erhard Friedrich – mit der
Stiftung Jugend forscht e. V. zusammen.
Bis heute drückt sich dies darin aus, dass
alle Geschäftsführer der Stiftung Jugend
forscht Mitglied im Beirat der Zeitschrift
waren und sind.
Veränderungen in 25 Jahren
Während der Kern der Zeitschrift, begutachtete
Beiträge junger Nachwuchsforscher,
in all den Jahren konstant
geblieben ist, hat sich am Layout und
weiteren Inhalten viel verändert. Zu Beginn
ist die Zeitschrift in schwarz-weiß
erschienen, wie es für viele wissenschaftliche
Zeitschriften bis heute üblich ist.
Seit 2002 erscheint die Junge Wissenschaft
vollständig in Farbe und wurde
um ein Magazin erweitert mit Informationen
zu wissenschaftlichen Wettbe-
Wissenschaft
Junge
Wissenschaft
Wissenschaft
Young Young Researcher Researcher
Grüne Grüne Grüne Grüne
Zukunft Zukunft Zukunft
Wie Wie Wie Wissenschaft Wissenschaft Wissenschaft und und und
Technik Technik Technik helfen, helfen, helfen, die die die
Umwelt Umwelt Umwelt zu zu zu schützen schützen schützen
Young Researcher
Chemie: Atome
verbinden sich
Themen:
Der Plattenkondensator unter der Lupe // Den Vitaminen auf
der Spur // Wenn Blätter rot werden // Automatisierung für die
japanische Küche // Bakterienschleuder Küchenschwamm
Außerdem im Heft: Physikunterricht muss Spaß machen // Chemie –
die Formel für eine erfolgreiche Karriere // Max-Plank-Institut lässt
Junior-Science-Olympioniken hinter die Kulissen blicken
Jugend forscht in Natur und Technik
Junge
Wissenschaft
Jugend forscht in Natur und Technik
The European Journal of Science and Technology
Young Researcher
Bionik:
Technik nach
dem Vorbild
der Natur
Ausgabe Nr. 82 // 24. Jahrgang // 2009
Junge
Wissenschaft
Young Researcher
Humanoide
Roboter
Themen:
Edelsteine aus dem Reagenzglas – Synthese von Opalen //
Schräg um die Kurve // Auomatic Guitar Tuner – ein Helfer in
der Musik // Nützliche Hologramme // Ordnung und Chaos
Außerdem im Heft: Spinne oder Ameise? // Kleben lernen von der
Taupflanze // Licht streut Licht // Inspiriert vom Prinzip Natur // Zukunft
der Energie im Blick // Bionik – Impulse für die effiziente Automation der
Zukunft // Studienführer Bionik, Biologie und Co. , und vieles mehr...
The European Journal of Science and Technology
Jugend forscht in Natur und Technik
Medienpartner des
Wissenschaftsjahres 2010
Jugend forscht in Natur und Technik
Medienpartner des
Wissenschaftsjahres 2009
Themen:
Von Von Sonnenblumen Sonnenblumen zum zum Polyethylen Polyethylen // Waschen Waschen ohne ohne
Reue Reue // Kleine Kleine Helfer Helfer im im großen großen Kampf Kampf gegen gegen Krebs Krebs //
Stegacrypt Stegacrypt // Bessere Bessere Lebensbedingungen Lebensbedingungen für für Schmetterlinge
Schmetterlinge
Außerdem Außerdem im im Heft: Heft: Grüne Zukunft – Dank Mikroalgen,
Umweltcampus Umweltcampus „Birkenfeld“, „Birkenfeld“, Studienführer Studienführer Biotechnologie Biotechnologie und und Umwelttechnik, Umwelttechnik, und und vieles vieles mehr… mehr…
Dieses Exemplar der Jungen Wissenschaft wird gesponsert von:
Ausgabe Nr. 89 // 26. Jahrgang // 2011
The European Journal of Science and Technology
The European Journal of Science and Technology
Seit 25 Jahren veröff entlichen Jungforscher
in der Jungen Wissenschaft
Jugend forscht–Themen:
Auf Napoleons Spur // Es gibt immer einen Weg nach Hause //
Auf direktem Weg nach Hause // Energie aus der Wand //
Die vierte Dimension
Außerdem im Heft: Beim modularen Roboter lernen die Körperteile
einzeln // Der elektronische Küchenjunge lernt ständig dazu //
KISSWIN.DE unterstützt beim Weg in die Wissenschaft u. v. m.
Medienpartner des
Wissenschaftsjahres 2011
Das Magazin
für Nachwuchsforscher
Medienpartner des
Wissenschaftsjahres 2010
Das Magazin
für Nachwuchsforscher
Mit der nun vorliegenden Ausgabe vollendet sich der 25. Jahrgang der Jungen Wissenschaft. In 90
Ausgaben wurden über 650 Arbeiten von jungen Nachwuchsforschern veröff entlicht. Damit leistet die
Zeitschrift einen in Europa einzigartigen Beitrag zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses.
werben, Buchrezensionen und aktuellen
Meldungen aus der Wissenschaft. Seit
2007 hat die Zeitschrift in Athanasios
Roussidis, Inhaber der Deutschen
Hochschulwerbung, einen engagierten
Verleger gefunden, der den Verlag Junge
Wissenschaft gegründet hat und stark
zu einer weiteren Verbreitung der Zeitschrift
beigetragen hat.
Fachgutachter beurteilen jeden Beitrag
Im Zeitalter des Internets ist Veröffentlichen
ganz einfach. Jeder und jede
kann seine Erkenntnisse ungeprüft ins
Internet stellen. In der Wissenschaft dagegen
hat sich schon lange ein anderer
Weg etabliert: Jede bei einer Zeitschrift
eingereichte Arbeit wird von Fachkollegen
begutachtet: Ist der Versuchsaufbau
Innovative Experimente, wissenschaftliche Beiträge und spannende Ergebnisse:
Innovative Experimente, wissenschaftliche Beiträge und spannende Ergebnisse:
Ausgabe Nr. 85 // 25. Jahrgang // 2010

Dem inzwischen verstorbenen Gründungsherausgeber
Prof. Paul Dobrinski war Nachwuchsförderung
immer ein großes Anliegen.
ausreichend beschrieben, die Ergebnisse
nachvollziehbar dokumentiert und die
Schlussfolgerungen folgerichtig? Nur
wenn diese Kriterien erfüllt sind, kann
eine Arbeit wissenschaftlich veröff entlicht
werden. Von Anfang an achteten die
Herausgeber der Jungen Wissenschaft
diese Kriterien und suchten für jede eingereichte
Arbeit einen Fachgutachter. In
der Regel sind dies heute Postdocs und
Professoren deutscher Hochschulen.
Dabei ist erfreulich zu beobachten, dass
der weitaus größte Anteil der Anfragen
für ein Gutachten positiv beantwortet
wird. An dieser Stelle möchten die
Herausgeber der Jungen Wissenschaft
„Forschen ohne Veröff entlichen ist keine Wissenschaft“: Seit 25 Jahren
bietet die Junge Wissenschaft Nachwuchsforschern eine Plattform zur
Veröff entlichung ihrer wissenschaftlichen Arbeit.
allen Gutachtern der vergangenen
25 Jahre ein großes Dankeschön aussprechen.
Für die jungen Autoren der Jungen Wissenschaft
zahlt sich der Weg durch das
Gutachterverfahren und die Bearbeitung
durch die Redaktion aus: Sie lernen
noch vor Aufnahme eines Studiums,
eine wissenschaftliche Veröff entlichung
zu schreiben. Sie haben die Möglichkeit
Ihre Arbeit zu zitieren. Und letztlich berichten
viele Autoren, dass es bei Bewerbungen
um Studienplätze, Stipendien
oder ähnliches Eindruck macht, eine
erste eigene wissenschaftliche Veröff entlichung
vorweisen zu können.
Finanzielle Unterstützung von vielen
Seiten
Aus vielfältigen Rückmeldungen der
Leser weiß die Redaktion der Jungen
Wissenschaft, dass das breite Th emenspektrum
sehr geschätzt wird. Gerade
Schüler sind noch nicht auf ein Fach
festgelegt und lassen sich gerne von
Gleichaltrigen inspirieren. Dass viele
Schulen überhaupt regelmäßig die Jungen
Wissenschaft erhalten, war und ist
nur dank Sponsoren und Förderern
möglich. Ihnen, den Anzeigenkunden,
den Abonnenten sowie den jeweiligen
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Sabine Walter
Mitherausgeberin und Chefredakteurin
der Jungen Wissenschaft
Magazin
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Young Researcher

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Junge Junge Wissenschaft 90 90 // 2011
Jugend forscht
Zahnkronen aus Zucker
Entwicklung eines Phantomkomposits für die Ausbildung
von Zahnmedizinstudenten
In der zahnmedizinischen Lehre werden Kronen aus Gusswachs modelliert, einem zahntechnischen
Material, welches am Patienten nicht verwendet wird. Wir suchten deshalb nach einem Ersatzstoff, der
sich wie ein Komposit für Zahnfüllungen verarbeiten und wie Wachs aus der Gussform ausbrennen
lässt. Das von uns entwickelte „Phantomkomposit“ stellt eine Verbesserung der Lehre in praktischen
Kursen dar.
1. Einleitung
Studenten der Zahnmedizin werden bereits
in den ersten Semestern der Ausbildung
auch in ihren handwerklichen
Fähigkeiten und Fertigkeiten geschult.
Dies beginnt in Marburg im Kurs der
zahnmedizinischen Propädeutik bereits im
1. Semester, bei dem gleichzeitig grundlegendes
Wissen über Zähne und Zahnformen
vermittelt wird.
Eine wichtige „Disziplin“ ist das Modellieren
von Zähnen mittels der Aufwachstechnik,
bei der beide Lerninhalte
vereint sind: Die Gesetzmäßigkeiten der
Zahnformen müssen erkannt und handwerklich
vollendet in die Tat umgesetzt
werden.
Als Werkstoff dient Gusswachs, genauso
wie in der Zahntechnik. Es lässt sich im
erhitzten Zustand beliebig formen, um
dann wieder zu erkalten und damit zu erstarren.
Ziel am Ende ist die Herstellung
einer Zahnkrone aus Metall: Die fertig
modellierte Wachskrone wird mit feuerfestem
Material umgossen, es entsteht eine
Gussform, die auch als Muffel bezeichnet
wird. Vor dem Guss wird die Muffel erhitzt.
Dadurch schmilzt das Wachs aus
der Hohlform heraus bzw. wird vollständig
verbrannt; es entsteht ein „Negativ“.
Dieser Vorgang wird in der Zahntechnik
als „Ausbrennen“ bezeichnet. In die vorgewärmte
Form wird dann das heiße flüssige
Metall gegossen (Abb.1).
Nun ist es allerdings so, dass ausbrennfähiges
Wachs in der Zahnheilkunde bei der
Patientenbehandlung keine Verwendung
findet. Häufig stellt sich den Studenten
deshalb die Frage, warum sie mühsam die
zahntechnische Aufwachstechnik erlernen
müssen. Unsere Idee war daher, das
Theresa Flachsenberg,* 1987
Georgia Harjes, *1988
Schule:
Philipps-Universität Marburg
Eingang der Arbeit:
Dezember 2009
Zur Veröffentlichung angenommen:
Januar 2010
Wachs durch ein lichthärtbares Komposit
zu ersetzen. Mit diesem Werkstofftyp legt
der Zahnarzt täglich Füllungen. So würde
der Umgang mit einem Füllungsmaterial
bereits zum Beginn der Ausbildung
erlernt werden.
Konventionelle Komposite kommen dabei
nicht in Frage, da diese mineralische
Füllstoffe enthalten. Deshalb sind sie
nicht ausbrennfähig. Eine in konventionellem
Komposit gefertigte Krone ist
also nicht geeignet als Vorlage für den
Metallguss. Es stellt sich die Frage, ob
auch organisches Material als Füllkörper
einsetzbar ist, denn dieser Stoff wäre dann
möglicherweise ausbrennfähig.
Letztendlich haben wir einen Füllstoff gesucht,
der in Verbindung mit einer Kunststoffmatrix
in seinen Eigenschaften eine
Kombination aus Komposit und Wachs

a
b
c
d
e
Abb. 1: Arbeitsschritte einer Vollgusskrone: a) Fertige Wachsmodellation
mit Gusskanal b) Angestiftete Wachskrone in der
Muffel c) Auswachsen im Ofen d) Unbearbeitetes Gussobjekt e)
Ausgearbeitete Krone am Phantompatienten eingepasst
darstellt: Es soll sich um einen
Füllungswerkstoff handeln,
der aus organischer Substanz
besteht und sich trotzdem in
die Kunststoffmatrix so einfügt,
dass ein kompositähnliches
Material entsteht. Die
Verarbeitungstechnik dieses
Komposits lehnt sich an die
herkömmlicher Komposite
an (modellierbar, lichthärtbar,
schleifbar). Zusätzlich
muss gegeben sein, dass das
Komposit ausbrennfähig ist
und der Schrumpf bei der Erhärtung
nicht zu hoch ist.
2. Materialien und Versuchsansatz
2.1 Komposite und Füllkörper
Komposite sind Füllungsmaterialien,
die aus einer organischen
Kunststoffmatrix
und sich darin befindenden
anorganischen Partikeln, sog.
Füllkörpern, bestehen. Es
handelt sich um eine pastöse
Substanz, die in den meisten
Fällen durch Bestrahlung mit
blauem Licht im Munde des
Patienten gehärtet wird.
Ein wichtiger Unterschied
zwischen den handelsüblichen
Kompositen liegt in der
Art und Größe ihrer Füllkörper.
Sie beeinflussen – neben
der Kunststoffmatrix – die
mechanischen Eigenschaften
wie Härte und Abrasionsfestigkeit.
Die Silanschicht, mit
der die Füllkörper umgeben
sind, verbindet diese fest mit
der sie einschließenden Matrix.
Auch haben die Füllkörper
erheblichen Einfluss auf die
effektive Polymerisationsschrumpfung:
Sie verändern
ihr Volumen nicht, sondern
nur die Kunststoffmatrix.
Daher kann die Gesamtschrumpfung
durch Zugabe
von Füllkörpern reduziert
werden.
Man unterscheidet bei Kompositen
aufgrund Größe und
Jugend forscht
Zusammensetzung der Füllkörper so
genannte Makrofüllerkomposite (Füllkörperdurchmesser
>10 µm), Mikrofüllerkomposite
(0,01 – 0,1 µm) und Hybridkomposite
(< 10 µm).
2.2 Wachs
Wachse sind chemische Verbindungen,
die den Fetten ähnlich sind. Sie bestehen
aus höheren Fettsäuren und höheren
einwertigen Paraffinalkoholen. Natürliche
Wachse enthalten auch freie Fettsäuren,
Alkohole, Kohlenwasserstoffe sowie
Harze.
Nach einer Definition der Deutschen
Gesellschaft für Fettwissenschaft aus dem
Jahre 1954 ist „Wachs eine Sammelbezeichnung
für eine Reihe natürlicher
oder künstlich gewonnener Stoffe, die bei
20°C knetbar oder fest bis brüchig hart,
grob bis fein kristallin, durchscheinend
bis opak, jedoch nicht glasartig ist. Es
schmilzt über 40°C ohne Zersetzung, ist
oberhalb des Schmelzpunktes verhältnismäßig
niedrig-viskos und nicht fadenziehend,
hat eine stark temperaturabhängige
Konsistenz und Löslichkeit, und ist unter
leichtem Druck polierbar.“
Zu den natürlichen Wachsen zählen
pflanzliche, tierische und mineralische
Wachse sowie Harze.
Für die Modellation von Kauflächen und
Kronen wird in der Zahntechnik sogenanntes
Gusswachs mit folgenden Eigenschaften
eingesetzt:
• Rückstandsfrei ausbrennfähig
• Bei Zimmertemperatur
verhältnismäßig hart, kann durch
Schaben verarbeitet werden
• Geschmolzen dünnflüssig bei
gleichzeitig hoher Oberflächen-
spannung
• Unerwünscht sind die thermische
Erstarrungskontraktion sowie
Dimensionsänderungen bei der
Lagerung
2.3 Anforderungen an Phantomkomposit
In der zahnmedizinischen Ausbildung
ist es üblich, Arbeiten und Materialien
für simulierte Patientenbehandlungen
mit der Vorsilbe „Phantom-“ zu bezeichnen.
Da auch unser Material für
die Herstellung von studentischen
Übungsarbeiten, sog. Phantomarbeiten,
verwendet werden soll, bezeichnen wir
es im folgenden als Phantomkomposit.
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Young Researcher

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Junge Wissenschaft 90 // 2011
Jugend forscht
Wir defi nierten anhand der oben beschriebenen
Eigenschaften der Komposite
und der Wachse ein Anforderungsprofi l,
das unser zu entwickelndes Phantomkomposit
erfüllen muss, wenn es als Ersatzmaterial
für das Wachs, aus dem Kronen
modelliert werden können, tauglich
sein soll. Folgenden Anforderungen muss
das Phantomkomposit gerecht werden:
• ähnlich wie Füllungskomposite modellierbar,
d.h. pastös sowie thixotrop,
• vollständig ausbrennbar,
• lichthärtbar, aber nicht zu empfi ndlich
(ausreichende Verarbeitungszeit)
• niedriger Schrumpf
• schleifbar
• ungiftig/ nicht allergen
3. Versuche zur Kompositentwicklung
3.1 Versuchsansatz und Vorversuche
Da wir nach neuen Füllkörpern suchten,
war unser Ausgangsmaterial lichthärtbare
Monomerfl üssigkeit, in die man theoretisch
beliebige pulverförmige Stoff e einmischen
kann. Als Flüssigkeit verwendeten
wir zum einen c&b Liquid der Firma
Kulzer (Hanau), das in der Zahntechnik
als Modellierfl üssigkeit bei der Verarbeitung
von Verblendkompositen verwendet
wird. Es enthält Dimethacrylate, als
Inhibitor Hydrochinon und Akzelatoren.
Die genaue Rezeptur wird vom Hersteller
nicht genannt. Außerdem setzten wir uns
in Verbindung mit der Firma Voco (Bremen),
die uns speziell für diese Versuche
ein weiteres lichthärtbares Monomer zur
Verfügung stellte. Es handelt sich hierbei
um eine Bondingfl üssigkeit, die im Verhältnis
2:1 Bis-GMA-Monomer (=Bisphenyl-A-Glycidyl-Methacrylat)
und
TEDMA (Triethylenglycoldimethacrylat)
enthält, als Initiator der Lichthärtung ist
Campherchinon zugesetzt worden.
Unser Leitkriterium war die Ausbrennfähigkeit
des Komposits, weshalb der
gesuchte Füllkörper organischer Natur
sein müsste. Er soll im Monomer ebenso
wenig löslich sein wie die anorganischen
Füllstoff e in konventionellem Komposit.
Wir haben vermutet, dass wir unter diesen
Vorgaben am ehesten eine geeignete
Konsistenz fi nden würden.
Leicht und kostengünstig zu beschaff ende
Pulver fi nden sich „in der Küche“.
Nachfolgend aufgeführte Stoff e haben
wir gemischt und auf ihre Konsistenz hin
getestet: Zimt, Zitronensäure, Sahnesteif,
gemahlene Gelatine, Glukose, Fructose,
Abb. 2: Konsistenzvergleich verschiedener Kompositmischungen; oben links: zu fl üssig angerührtes
Phantomkomposit, oben rechts: zu fest (bröckelig) angerührtes Phantomkomposit, unten rechts: gut
angemischtes Phantomkomposit, unten links: handelsübliches Komposit
Saccharose, Backpulver, Kartoff elstärke,
Mehl, Einmachhilfe, Curry, Saucenbinder
etc.
Die meisten dieser Stoff e ergaben keine
modellierbare Konsistenz, sie war entweder
zu fl üssig oder zu trocken und damit
bröselig. Mischungen mit ansatzweise
hinnehmbaren Konsistenzen probierten
wir im Folgenden zu verbrennen. Sie verhielten
sich unterschiedlich bezüglich der
Geschwindigkeit und der Intensität des
Verbrennens; immer blieben Überreste.
Gute Ergebnisse hinsichtlich der Konsistenz
und dem Brennverhalten erhielten
wir mit Puderzucker: Die Mischung
wurde thixotrop und annähernd so zäh
wie übliche Füllungskomposite. Deshalb
eignete sich Puderzucker am besten für
weitere Versuche (Abb.2).
Von den beiden Flüssigkeiten waren Verbindungen
mit dem Vocomonomer klebrig,
weshalb wir dem glatter fl ießenden
c&b-Liquid den Vorzug gaben.
3.2 Versuche mit Puderzucker
3.2.1 Bestimmung des Mischungsverhältnisses:
Die Vorversuche hatten ergeben, dass
Puderzucker (Saccharose, C 12H 22O 11) als
Füllstoff geeignet sein könnte. Deswegen
haben wir das Mischungsverhältnis von
Monomerfl üssigkeit und Puderzucker
bestimmt, bei dem sich die kompositähnlichste
Modellierbarkeit einstellt. Eine
genaue Mengenkontrolle ermöglicht die
Reproduzierbarkeit.
In eine bekannte Menge Flüssigkeit
mischten wir Puderzucker, dessen Anteil
wir schrittweise erhöhten. Dabei stellten
wir fest, dass sich die Konsistenz stetig
verbesserte, bis sie nach einem Bereich
des Optimums schlagartig bröckelig und
unbrauchbar wird. Ein möglichst hoher
Füllkörperanteil ist wünschenswert, um
eine geringe Polymerisationsschrumpfung
zu gewährleisten. Durch Wiegen des Gemisches
mit dem höchst möglichen Füllkörperanteil
ließ sich das Mischungsverhältnis
berechnen.
Mit den Materialien c&b Liquid und Puderzucker
berechneten wir einen Zuckeranteil
von 73%.
3.2.2. Ausbrennversuche
Als nächstes folgten bei unserem Vorgehen
Ausbrennversuche mit dem nun
bekannten Mischverhältnis. Dabei wurden
verschiedene Proben längere Zeit bei
300 °C im Auswachsofen und 750 °C im
Vorwärmofen erhitzt.
• Vocomonomer mit Puderzucker:
mittelschnelles Ausbrennen
• c&b-Liquid mit Puderzucker:
schnelleres Ausbrennen
3.2.3. Versuch zur Brennbeschleunigung
Zwar verbrannte die Verbindung mit Puderzucker,
allerdings gab es noch Mängel
hinsichtlich der Überreste und vor allem
der Brenngeschwindigkeit. Um diese zu
beheben arbeiteten wir mit uns bekannten
Brandbeschleunigern:
Eisen-III-Chlorid (Hexahydrat) als Katalysator
brachte keine Verbesserung und
verhinderte zudem die Lichthärtung.
Trockenspiritus „Esbit“ (Urotopin, C 6
H 12 N 4) brachte eine Beschleunigung
im Brennofen. Dabei stellte sich heraus,
dass es als fein gemörsertes Pulver auch

Jugend forscht
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Junge Wissenschaft 90 // 2011
Jugend forscht
als eigenständiger Füllkörper in Frage
kommen könnte. Kalium- und
Natriumnitrat (KNO 3 , NaNO 3) als
Sauerstofflieferanten führten zu einer
beinahe restlosen Verbrennung. Zigarettenasche
als Katalysator brachte
nur geringe Vorteile und ist vor allem
unpraktisch in der Anwendung.
3.2.4 Esbit als Füllkörper
Nachdem wir Esbit fein gemörsert
hatten, fiel uns auf, dass es Puderzucker
sehr ähnlich ist. Daher wiederholten
wir die zuvor mit dem Zucker
durchgeführten Versuchsschritte mit
dem Trockenspiritus. Tatsächlich ergaben
sich ähnliche Eigenschaften in
der Mischung mit dem Monomer, der
Füllkörperanteil lag ebenfalls bei ca.
70%. Ausbrennversuche ergaben gute
Ergebnisse, allerdings waren keine
erheblichen Unterschiede gegenüber
dem Puderzucker zu verzeichnen.
3.2.5 Mikroskopischer Vergleich
von Puderzucker und Urotropinpulver:
Bei Betrachtung der verschiedenen
Füllkörper unter dem Mikroskop war
kein Unterschied zu erkennen: Beide
hatten die Form winziger, zersplitterter
Kristalle, sie glänzten gleich und
bildeten gleichartige „Klümpchen“
bei Anhäufung, die sich schwierig
voneinander trennen ließen.
3.2.6 Schrumpf
Ein niedriger Schrumpf der Kunststoffmodellation
ist von enormer
Wichtigkeit, da die angefertigte Krone
nach Lichtpolymerisation noch
auf den Modellstumpf (präparierter
Zahnstumpf) passen muss, sich also
nicht verformen darf. Zum Vergleich
des Schrumpfes unseres angemischten
Kunststoffes dienten die Polymerisationsschrumpfwerte
von handelsüblichen
Kompositen.
Zur Bestimmung des linearen
Schrumpfes konnten wir in der Zahnklinik
ein spezielles Messgerät nutzen.
Ergebnis unserer Messungen war, dass
die Werte zwischen 1 und 1,5 % lin. lagen.
Mit derselben Messtechnik wurden
für Füllungskomposite Werte im Bereich
von 0,32 bis 1,35 % lin. gemessen.
3.2.7 Einfärben
Zur Unterscheidung der einzelnen Elemente
einer Kauflächen werden diese
a
b
c
d
Abb. 3: Verarbeitung der Materialien Wachs/ Komposit a) Schrittweises
Aufwachsen mit heißem, flüssigem Wachs mit Hilfe einer
Sonde b) Korrektur der Wachsmodellation durch Schaben
mit einem Handinstrument c) Portionsweiser Auftrag von Phantomkomposit
auf bereits gehärtetes Material d) Entfernen von
Phantomkompositüberschüssen durch maschinelles Schleifen
zu Lehrzwecken normalerweise in verschiedenfarbigen
Wachsen modelliert.
Um diesen Effekt beizubehalten, wollten
wir unser Phantomkomposit ebenfalls
einfärben. Dazu eignen sich organische
Farbstoffe, so zum Beispiel pulverförmige
Ostereierfarben. Wir verwendeten E122
für rot, E104 und E110 für gelb, E132
für blau.
3.2.8 Isolation
Erste Versuche ergaben, dass die
Phantomkomposite mit Zucker
oder Urotropin als Füllstoff trotz
Einsatz von Isoliermitteln fest auf
dem Gipsmodell hafteten, so dass
sich das Kronenkäppchen in der
Regel nicht ohne Zerstörung vom
Gipsstumpf entfernen ließ. Deswegen
sind wir dazu übergegangen,
den Stumpf mit einer dünnen
ausbrennfähigen Kunststofffolie zu
überziehen, die sich zwar mit dem
Phantomkomposit verbindet, aber
nicht auf dem Modell haftet. Bei
dieser Folie handelt es sich um die
0,1 mm „Platzhalterfolie“ aus dem
Adapta-Tiefziehsystem der Firma
Bego. Auf diesem hauchdünnen
Kunststoffkäppchen kann mit
dem Phantomkomposit die Krone
modelliert werden.
4. Modellationsversuche
Bei der Modellation hat das Phantomkomposit
ähnliche Verarbeitungseigenschaften
wie ein echtes
Füllungskomposit: Es muss in
kleinen Portionen aufgetragen
und lichtgehärtet werden. Zuerst
wird die Außenkontur der Krone
aufgebaut, dann schrittweise die
Kaufläche aus ihren Elementen.
Im Überschuss aufgetragenes Material
muss durch maschinelles
Schleifen entfernt werden. Das ist
schwieriger als das Entfernen von
zu hoch aufgetragenem Wachs,
das durch einfaches Schaben mit
scharfkantigen Handinstrumenten
entfernt werden kann. Der Zahnarzt
muss allerdings beim Legen
von Füllungen genauso verfahren
(Abb.3).
Um die Umsetzbarkeit des Arbeitens
mit unserem Phantomkomposit
im besagten Zahnärztlichen
Propädeutikkurs zu testen, baten
wir eine Erstsemesterstudentin,
eine Krone mit unserem Kunststoff
zu fertigen. Dies gelang ihr
mit Erfolg, das Objekt wurde gegossen
und erfüllte die Erwartungen an eine
Gusskrone.
5. Resümee
In der Zahntechnik gibt es lediglich flüssige
und knetbare ausbrennbare Komposite.
Sie erfüllen spezielle zahntechnische

Anforderungen sehr gut, sind jedoch
nicht als Trainingswerkstoffe zum Erlernen
der Modellation von Kaufflächen
brauchbar.
Bislang wurden Überlegungen, Komposite
so zu modifizieren, dass sie für die
beschriebene Phantomausbildung einsetzbar
sind, anscheinend noch nicht in
die Tat umgesetzt. Hintergrund dafür ist
u. a., dass die Zielgruppe „Studenten“
nicht von wirtschaftlichem Interesse ist
und sich daher die Forschung für Firmen
nicht zu lohnen scheint.
Wir haben mit unseren bescheidenen
Mitteln sicher kein perfektes Phantomkomposit
entwickelt, denn das Ausbrennen
benötigt noch mehr Zeit als das
Literatur:
Ausbrennen von Wachs. Es ist uns aber
gelungen, einen Weg aufzuzeigen, wie
die zahnärztliche Ausbildung verbessert
werden könnte. Nicht die zahntechnische
Verarbeitung von Gusswachs sollte trainiert
werden, sondern die Verarbeitung
von Materialien, mit denen wir als Zahnärztinnen
später jeden Tag zu tun haben
werden. Die meisten Studierenden der
Zahnmedizin kommen erst im 6. Fachsemester
mit Füllungswerkstoffen in Berührung.
Unsere Idee war daher, die Verarbeitung
von Komposit mit bestehenden
Lehrinhalten, den Herstellungsschritten
einer Gusskrone, zu kombinieren. Somit
würde man schon die ersten Semester praxisorientierter
gestalten.
Die Grundidee, dem zahntechnischen
Material Gusswachs im Studium weniger
Jugend forscht
Bedeutung beizumessen, sollte weiter verfolgt
werden.
Danksagung
Durchgeführt haben wir unser Projekt
im Bereich Propädeutik der Abteilung für
Orofaziale Prothetik und Funktionslehre
der Zahnklinik Marburg. Wichtigster Ansprechpartner,
auch in Bezug auf unsere
Teilnahme am „Jugend forscht“-Wettbewerb,
war Professor M. Gente. Außerdem
bekamen wir Unterstützung von den
Oberärzten und den Assistenten, die unsere
Arbeit mit Interesse verfolgten. Des
Weiteren bedanken wir uns bei der Firma
Voco und der Firma Kulzer für die Bereitstellung
von Versuchsmaterialien.
[1] Richter, B.: Werkstoffkunde. Skript zur Vorlesung Werkstoffkunde von Prof. Lehmann, 2. Auflage, Selbstverlag der
Fachgruppe Zahnmedizin
[2] Gente, M.: Testatheft und Anleitungen für den Kursus der Zahnmedizinischen Propädeutik, Sommersemester 2008
[3] Lehmann, K. M.; Hellwig E.: Zahnärztliche Propädeutik, 10. Auflage, Urban & Fischer Verlag, 2005
http://www.dgfett.de
[4] O. Yanovskyy, M. Salihovic, F. Neiser, M. K. Döbritz, J. Chalupa, M. Gente: Untersuchungen zur linearen
Schrumpfung von Kompositen, im Druck, ZWR 119 (2010), Das deutsche Zahnärzteblatt, Thieme Verlag
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Young Researcher

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Junge Wissenschaft 90 // 2011
Magazin
Studien- und Berufsführer
Studiengänge Medizintechnik und sonstige
Studiengänge mit Studienschwerpunkt/
Studieninhalt: Medizintechnik
Medizintechnik, auch biomedizinische
Technik genannt, ist die Anwendung
von ingenieurwissenschaftlichen Prinzipien
und Regeln auf das Gebiet der
Medizin. Sie kombiniert Kenntnisse
aus dem Bereich der Technik, besonders
dem Lösen von Problemen und der
Entwicklung, mit der medizinischen
Sachkenntnis der Ärzte, der Pfl egefachleute
und anderer Berufe, um die
Diagnostik, Th erapie, Krankenpfl ege,
Rehabilitation und Lebensqualität gesunder
Einzelpersonen zu verbessern.
Studiendauer:
3-8 Semester Regelstudienzeit
Studienbeginn (verschieden, nach
HS, siehe Tabelle):
• Nur Wintersemester
• Nur Sommersemester
• Wintersemester, Sommersemester
Formale Voraussetzungen
Je nach HS (keine Zulassungsbeschränkung,
örtliche Zulassungsbeschränkung)
Studienrichtungen:
• Biomedizintechnik
• Medizintechnik (Medizinische Apparatetechnik)
• Dentaltechnologie
• Hörtechnik und Audiologie
• Medizinische Physik
• Krankenhausbetriebstechnik
• Umwelt- und Hygienetechnik
Abschlüsse
• Bachelor, Bachelor of Engineering,
Bachelor of Science, Bachelor of
Science Physikalische Technik,
Bachelor 180 LP
• Diplom-Ingenieur (FH)
• Master of Engineering, Master of
Science, Master of Science RWTH,
Master 120 LP
Persönliche & fachliche (Wunsch-)
Voraussetzungen:
• Interesse an medizinischer Gerätetechnik
• Soziale Kompetenz
• Unternehmerisches Denken
• Interkulturelle Kompatibilität,
Fremdsprachenkenntnisse, ausgeprägte
Kommunikationsfähigkeit
• Viele Praktika
• Auslandserfahrung
Beschäftigungsmöglichkeiten:
Ingenieurinnen und Ingenieure für Biomedizintechnik
(BMT) und Medizinische
Apparatetechnik arbeiten überwiegend
in der medizintechnischen
Industrie, in Krankenhäusern, Sanatorien,
in Praxen, Labors u. Ä. Daneben
gibt es Arbeitsplätze bei Herstellern
analysetechnischer Geräte, bei Prüfstellen,
Behörden und an Hochschulen.
Ingenieurinnen und Ingenieure für
Krankenhausbetriebstechnik (KBT)
arbeiten in Krankenhäusern, Sanatorien,
Kurhäusern und ähnlichen Einrichtungen
des Gesundheitswesens.
Daneben gibt es Beschäftigungsmöglichkeiten
als Gebäudemanager/in in
Großbauten wie Verwaltungsgebäuden,
Hotels, Kaufhäusern, Universitäten
u. Ä. Auch im medizinisch-technischen
Fachhandel oder bei Behörden (z.B.
Staatsbauämtern) werden sie tätig.
Ingenieurinnen und Ingenieure für
Umwelt- und Hygienetechnik (UHT)
arbeiten in Unternehmen, die Anlagen
und Einrichtungen der Umwelt- und
Hygienetechnik herstellen und vertreiben,
z. B. Einrichtungen des Emissions-
und Immissionsschutzes, der Abfall-
und Abwasserentsorgung, klima- und
sanitärtechnische Anlagen u.Ä. Sie sind
auch an Universitäten, Forschungsinstituten
sowie im öff entlichen Dienst an
Behörden tätig, die für den Gesundheits-
und Umweltschutz zuständig
sind.
Branchenaussichten
Die Medizintechnikbranche hat sich
im vergangenen Jahr als verhältnismäßig
krisenfest erwiesen – verantwortlich
dafür sind nach Auff assung der Studie
„Globale Absatzmärkte der deutschen
Medizintechnik – Perspektiven und
Prognosen 2020“ stabile makroökonomische
Trends wie zunehmendes
Bevölkerungswachstum und Einkommensniveau
in den sog. Entwicklungs-
und Schwellenländern, was zu höheren
Ausgaben für medizinische Leistungen
und vor allem für höher qualitative medizinische
Leistungen führe.
In den Industrieländern wiederum seien
es das wachsende Gesundheitsbewusstsein
und das steigende Altersniveau der
Bevölkerung, das für sichere oder auch
expandierende Absatzmärkte sorge.
Zudem wird sich der Lebensstandard
in Teilen der Dritten Welt in den kommenden
15 Jahren kontinuierlich erhöhen,
was dem Gesundheitsmarkt
und damit auch den Medizintechnik-
Unternehmen einen weiteren Wachstumsschub
bescheren dürfte – gute
Aussichten, von denen nicht nur Pharma-
und Biotech- Anleger, sondern
auch Medizintechnik- Investoren profi -
tieren können. Deutsche Medizintechnik
gehört zu den qualitativ besten der
Welt.

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Es ist ausschließlich deutsches Recht anwendbar.

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Junge Wissenschaft 90 // 2011
Magazin
Hochschulportrait
Studieren an der Universität Stuttgart
Die Universität bietet rund 80 aktuelle und zukunftsorientierte Studiengänge von Architektur über
Maschinenbau, Naturwissenschaften, Luft- und Raumfahrttechnik bis zu Geistes- und Sozialwissenschaften.
Die Gründung der „Vereinigten Real-
und Gewerbeschule“ im Jahr 1829, aus
der die heutige Universität Stuttgart
hervorgegangen ist, war kennzeichnend
für den Beginn des industriellen Zeitalters
in Württemberg. Heute zählt die
Region Stuttgart zu einer der wirtschaftlich
stärksten Regionen Europas und die
Universität Stuttgart mit ihren Schwerpunkten
in den Ingenieur- und Naturwissenschaften
nimmt eine heraus-
ragende Stellung als Forschungsuniversität
ein. Dies spiegelt sich unter anderem
bei den beiden im Rahmen der Exzellenzinitiative
geförderten Projekten
wieder und in der engen Zusammen-
arbeit mit außeruniversitären Forschungsstätten
wie den Max-Planck-
Instituten, der Fraunhofer-Gesellschaft
und dem Deutschen Zentrum für
Luft- und Raumfahrt. Die Universität
Stuttgart wirkt mit ihrem wissenschaftlichen
Potential als mächtiger Motor
in Wirtschaft und Gesellschaft in die
Region Stuttgart hinein. Sie zählt zu den
drittmittelstärksten Unis Deutschlands.
Zukunftsorientierte Studiengänge
Die Universität Stuttgart bietet in zehn
Fakultäten rund 80 grundständige und
weiterführende Studiengänge an, darunter
der seit Wintersemester 2009/10
bestehende Studiengang Erneuerbare
Energien sowie seit Wintersemester
2010/11 der Studiengang Medizintechnik,
der in Kooperation mit der Universität
Tübingen durchgeführt wird.
Im Team StudKart entwickeln Studierende
verschiedener Fachrichtungen ein Elektro-Go-Kart.
(Quelle: Universität Stuttgart/Eppler)
Der Studiengang vereinigt die
beiden Fachbereiche Medizin
und Ingenieurwesen und deckt
damit ein breites Spektrum ab.
Auch der Studiengang Simulation
Technology ging zum
Wintersemester 2010/11 im
Rahmen des gleichnamigen
Exzellenzclusters an den Start.
Die Uni führt zahlreiche Sonderprogramme
mit ausländischen
Hochschulen durch,
auch Doppelstudiengänge in
Kooperation mit Spitzenhochschulen
in verschiedenen
Ländern. Sie pflegt sehr enge Beziehungen
zu rund 500 internationalen
Partneruniversitäten, insbesondere in
den USA, Asien und Lateinamerika.
Kennzeichnend für die Uni ist eine
Kombination von gezielter Praxis- und
Anwendungsorientierung mit der Vermittlung
von Grundlagen und Methodenwissen.
Besonderes Augenmerk wird
auf modernste Lehrmethoden gelegt.
Die Uni Stuttgart vereint auf diese Weise
hervorragende Studien- und exzellente
Forschungsbedingungen in einer moder-
nen, lebendigen Großstadt.
Schülerforschungscampus bietet
Wissenschaft zum Anfassen
Extra für Schülerinnen und Schüler
richtet die Universität Stuttgart jetzt einen
Schülerforschungscampus ein. Hier
gibt es Wissenschaft zum Anfassen in
Form von Workshops, Praktika
und Schnupperangeboten zum
Experimentieren und Forschen.
Zugeschnitten auf verschiedene
Altersstufen findet sich hier von
der ersten bis zur Abschlussklasse
das passende Angebot. In
Roboterwettbewerben können
Schülerinnen und Schüler bei-
spielsweise gegen Studierende
antreten und das Fehling-Lab
lässt junge Chemikerherzen hö-
her schlagen. Informatiktage,
Schülerzirkel Mathematik und
Programme wie Nassy zum
Thema Wasser und Umwelt,
In der Lernfabrik der Uni können junge Wissenschaftler Kenntnisse
über das Managen, Planen und Gestalten von Unternehmensstrukturen
vertiefen. (Quelle: Universität Stuttgart/
Cichowicz)
Möglichkeiten für BOGY und BORS
(Berufspraktikum für Gymnasien bzw.
Realschulen) und vieles mehr stehen
zur Auswahl. Auch das Früh-
studium und die Fraunhofer Talent
School für besonders begabte Schülerinnen
und Schüler werden unter dem
Dach des Schülerforschungscampus
zusammengefasst. Die neue Einrichtung
soll ein Treffpunkt und Informationszentrum
für Lehrerinnen und Lehrer,
Schüler, Eltern und alle Interessierten
werden.
Am 2. Juli 2011 veranstaltet die Universität
den Tag der Wissenschaft. Sie
öffnet ihre Pforten für alle interessierten
Besucher, die einen Blick hinter die Kulissen
des Forschungs- und Lehrbetriebs
werfen möchten. An diesem Tag wird
auch der Schülerforschungscampus mit
einem Rekordversuch offiziell eröffnet.
Im „Internationalen Jahr der Chemie“
soll die längste Experimentiermeile der
Welt entstehen. Schulklassen, Schülergruppen
und Studierende werden sich
mit interessanten Experimenten an dem
Rekordversuch beteiligen.
Weitere Informationen:
www.uni-stuttgart.de
www.uni-stuttgart.de/studieren/angebot/
www.uni-medtech.de/
www.uni-stuttgart.de/sfc
www.uni-stuttgart.de/tag