Benutzeroberfläche, auch GUI (graphical user interface) genannt, ist die zentrale Schnittstelle zum Endnutzer und ist entscheidend für den Erfolg der Software.

In diesen Bereichen sind wir tätig:

• Softwareapplikationen neu oder bereits vorhanden
• Komponenten für Ihre Software: eingebettet oder eigenständig
• Software-Addons für eine Vielzahl von Anwendungen von CAD bis Office.

Wir werden häufig angefragt zum Thema Benutzeroberflächen / GUI:

• Modernisierung der Anwendung
• Untersuchung der Ergonomie
• Erstellen von Bedienkonzepten
• Optimieren oder Neuerstellen des Bedienablaufs
• Vereinfachung der Bedienung
• Analyse der Bedienabläufe
• Performanz-Verbesserungen
• Plattformunabhängige Benutzeroberflächen
• Portierung bestehender in neue Bedienungen
• GUI-Controls, wie Graphen, Diagramme, 3D-Controlls
• Erstellung der Benutzeroberfläche für andere Geräte
  • Desktop: Windows, Linux, MacOS
  • Tablet: Windows, Android, iPad
  • Handy: Windows, Android, iPhone

Verwendete Programmiersprachen und Bibliotheken

Je nach Gerät, Betriebssystem und Systemen verwenden wir diese Technologien für die Umsetzung.

• WPF / XAML (Windows Presentation Foundation)
  Mit C# oder VB.NET
• Xamarin
• Java
• Qt
• Cocoa, Cocoa-Touch
• WinForm
• Borland Delphi
• HTML
• OpenGL
• WebGL
• MATLAB
• LABVIEW

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Berichten Sie von Ihrem Gebiet und lassen Sie sich von uns zu vorhandenen Lösungen oder individuellen Erweiterungen beraten. Profitieren Sie von 25 Jahren Erfahrung im GUI-Bereich.

Wir entwickeln grafikbasierte Softwarelösungen.

In diesen Bereichen sind wir tätig:

• Softwareapplikationen, wie unsere Produkte
• Komponenten für Ihre Software: eingebettet oder eigenständig
• Software-Addons im grafischen Bereich, wie Grafik-Design-Software, CAD, Simulation und Bildverarbeitung

Wir werden häufig angefragt für die folgenden Software-Lösungen oder Programmierdienstleistungen:

• Spezielle Benutzeroberflächen bzw. GUI-Controls
  Für die Darstellung wird .NET, WPF (Windows Presentation Foundation), DirectX, OpenGL, Silverlight, Flash, HTML5 oder andere verwendet.
• Grafikcontrols in Programme einbetten,
  egal ob 2D oder 3D (erhöht die Attraktivität der Software)
• Diagramme und Graphen
  Eine Flut von Zahlen in Statistiken können leichter überblickt werden, wenn sie mit Diagrammen, wie z. B. Balken oder Tortendiagrammen dargestellt werden. Aber damit nicht genug, es gibt auch unzählig viele Möglichkeiten, wie diese visualisiert werden. Besonders beliebt sind neuerdings moderne 3D-Netze.
• Virtuelle Realität
  Mit dem VR-Headset Rift der Firma Oculus, die nun zu Facebook gehört, lässt sich auf einfache Weise VR sowohl für den professionellen Einsatz, als auch für den Heimbereich und den Hausgebrauch einsetzen. Für diese wie auch für andere Produkte bieten wir Anbindung und Weiterentwicklung an. Lesen Sie mehr dazu unter VR.
• Automatisch erstellte Organigramme, Brainstormdiagramme, Pivotdiagramme und UML-Diagramme
  Dies sind einige Beispiele, wie Strukturen und Übersichten dargestellt werden können.
• eLearning
  Expertenwissen lässt sich durch eine gute Visualisierung verständlich darstellen. Mit kurzen Texten, Bildern und mit visualisierten Animationen lassen sich aufwendige Zusammenhänge übermitteln. Speziell beim eLearning über das Intra- oder Internet können sehr effektiv Mitarbeiter für neues Wissen interessiert oder geschult werden.
• Mobile Angebote
  Grafische Lösungen für Handy und Tablet. Spezielle Applikationen, Addons und Controls zur grafischen Visualisierung.

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Berichten Sie von Ihrem Gebiet und lassen Sie sich zu vorhandenen Lösungen oder individuellen Erweiterungen von uns beraten. Profitieren Sie von 25 Jahren Erfahrung im Grafik-Bereich.

Der Traum des Eintauchens in eine virtuelle Umgebung existiert bereits seit einigen Jahrzenten. In den Neunziger Jahren sorgten Filme für Wunschträume bei den Konsumenten. Marktreife Produkte blieben die Unternehmen damals allerdings schuldig. Der Hype der Neunziger Jahre musste letztendlich an zu hohen Kosten und unreifer Elektronik scheitern.

Revolution durch aktuelle Technologien

Durch Nutzung modernster Display- und Sensor-Elektronik steht eine völlig neue Generation von Endgeräten in den Startlöchern. Insbesondere das junge kalifornische Unternehmen Oculus VR hat mit seinem Erstlingsprodukt Oculus Rift - in Zusammenarbeit mit Samsung - für den Anschub der aktuellen Neuentwicklungen gesorgt. Namhafte Firmen wie Google, Microsoft, Valve/HTC und Sony brachten seitdem ähnliche Produkte auf den Markt.

Universeller Einsatz

Die Einsatzmöglichkeiten von Virtueller Realität sind bisher erst im Ansatz ergründet worden. Dennoch kann man sich bereits eine beispiellose Bandbreite an Einsatzgebieten vorstellen. Quer durch alle Bereiche wie Kultur (Virtuelle Archäologie und Museen, Architektur), Forschung (Simulation von komplexen Strukturen, Untersuchung von Konsumentenverhalten), Entwicklung (Gebäudeplanung, Simulation, CAD-Entwurf), Lebenswissenschaften (Virtuelle Operationen in der Medizin, Schulung und Wissensvermittlung, Training und Simulation von Rettungseinsätzen, Therapie von körperlichen und geistigen Beeinträchtigungen), Verkauf (Virtuelle Fahrzeugbesichtigung) sowie Unterhaltung (Spiele, Kommunikation, Filme) lassen sich problemlos Anwendungen finden.

Unsere Dienstleistung

In Kombination mit den eigenen CAD-Produkten können wir maßgeschneiderte Anwendungen für Ihren Einsatzzweck entwickeln. Möglich ist dies mit den mittlerweile frei erhältlichen System Oculus Rift und HTC Vive, sowie im mobilen Bereich mit Samsung Gear VR. Jeder, der diese virtuelle Revolution „mit eigenen Augen" erleben durfte, kann attestieren: „Seeing is Believing"!

Vor allem die Reduktion von Zeit und Aufwand beim Arbeiten mit vorhandenen CAD-Systemen wird uns oft als Wunsch genannt. Viele helfen sich damit, mehrere unterschiedliche CAD-Systeme oder Zusatzprogramme zu verwenden um ans Ziel zu kommen. Dies geht auch einfacher und kostengünstiger.

Wir erweitern und optimieren Ihr CAD-System nach Ihren Wünschen und Anforderungen. Außerdem können wir Sie über günstige CAD-Programme beraten oder Ihnen ein individuelles CAD-Programm aus eigenem Haus zusammenstellen, um Lizenzkosten zu sparen und die Bedienung zu vereinfachen und zu individualisieren.

Dies sind die meist genannten Wünsche und Anforderungen unserer Kunden

• Erweiterung von Benutzeroberflächen nach Ihren Wünschen
• Automatisierung von wiederholenden Arbeitsschritten
• Optimierung von individuellen Prozessen
• Digitaler Zwilling
• Algorithmen für aufwändige Berechnungen und Statistiken
• Verbindung von CAD- und vorhandenen Datenbankprogrammen
• Abgestimmte, individuelle Anpassungen von CAD-Systemen
• Eigene, schlanke CAD-Programme
• Umfassende Branchenlösungen
• Online CAD-Anwendungen mit eigener Corporate Identity
• Schnittstellen zu anderen Anwendungen

Beispiele aus der Praxis

• Anbindung an SAP, TGA, GIS, FM, Ihre Programme oder Datenbanken
• Variantenplanung im Maschinenbau oder der Medizintechnik
• Filterung von Messdaten, Überarbeitung von Punktwolken
• Versionsverwaltung und Mengenlisten
• Modernisierung und Portierung bestehender CAD-Anwendungen
• Energieberechnung im Hochbau
• Bionische Konstruktionsberechnung für den Leichtbau
• Verbindung von Prozessketten im BIM-Bereich

Weitere Informationen zu CAD-Erweiterungen und Addons.

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CAD-Systeme erweitern

Wir erweitern und optimieren Ihr CAD-System nach Ihren Wünschen.
Außerdem können wir Sie über günstige CAD-Programme beraten oder Ihnen ein individuelles CAD-Programm zusammenstellen. Dies hilft Ihnen Lizenzkosten zu sparen.

Mit Hilfe von selbst programmierten Addons für CAD-Systeme können wir sowohl die Benutzeroberfläche, neue Kommandos, wie auch neue oder erweiterte Funktionen für Sie programmieren. Egal ob dies für den Datenaustausch mit einer Datenbank oder einem anderen Anwendungsprogramm, für die Produktionsoptimierung und -kontrolle bestimmt ist oder dies grafische Algorithmen und Automatisierungen sind, die die Arbeit mit dem CAD-System erleichtern.

AutoCAD .NET API - ObjectARX

Für die unterschiedlichen AutoCAD-Versionen verwenden wir AutoCAD .NET API (ARX.NET), ObjectARX und OMF von Autodesk und WPF von Microsoft. Wir haben Erfahrung mit Erweiterung und Anpassung von AutoCAD, AutoCAD Architecture, AutoCAD Mechanical Desktop, AutoCAD Inventor, AutoCAD Civil 3D, AutoCAD Map 3D, Autodesk 3ds Max, AutoCAD Electrical, AutoCAD LT und Revit.

Nemetschek Allplan NOI

Bei Nemetschek Allplan können wir dies mittels NOI praktizieren. Dazu werden auch in Allplan Addons entwickelt.

Microstation MDL

Für Microstation nennt sich die Programmierbibliothek MDL, mit der wir dieses Programm nach Ihren Wünschen anpassen können.

BricsCAD BRX API

Für BricsCAD von Bricsys führen wir ebenfalls Erweiterungen durch. Dies ist ein etwas günstigeres CAD-System, aber mittlerweile umfangreiches CAD-Programm.

Unsere kostengünstigen CAD-Produkte

Die kostengünstigste Variante ist unser hausinterner CAD-Editor. Mit diesem verfügen wir über ein selbst entwickeltes CAD-Programm, das wir für Sie nach Belieben erweitern können. Durch den modernen Addon-Mechanismus, können Sie das Programm auch selbst erweitern oder von uns erweitern lassen. Einen Überblick über unsere Applikationen finden Sie auf unserer Produktseite. 

CAD-Programme an Datenbank oder direkt mit Ihrem Programm verbinden

Sie möchten die CAD-Pläne und die enthaltenen Objekte an Ihre Datenbank oder Ihr Programm anbinden? Dies können wir sowohl mit AutoCAD, Allplan, Microstation oder einem nach Ihren Wünschen maßgeschneiderten CAD-Viewer oder CAD-Editor durchführen.

Übliche Funktionen sind dabei Datensynchronisation, bidirektionale Anzeige, Hervorheben von CAD-Objekten durch Schraffieren, Markieren, Einblenden von Diagrammen und Legenden und viele weitere.

Leistungsstarke Grafik-Engines

Teigha hat sich in den letzten Jahren zu einer der leistungsstarken und qualitativ besten Grafik-Engines entwickelt. Diese setzen wir selbst für unseren Service und unsere Produkte ein. Was es mit ihr auf sich hat erfahren sie auf der Seite Teigha von Open Design Alliance.

3D-Modellieren

Eine feste Größe in Europa und Vorreiter im 3D-Modellieren ist Nemetscheks Allplan.
Das Programm unterschied sich in seinem konzeptionellen Ansatz schon früh von anderen CAD-Systemen. So konnte zum Beispiel ein Gebäudemodell von Anfang an in 3D modelliert und in 2D-Schnitten als Zwischenergebnis abgerufen werden.

Das deutsche Unternehmen hatte viel Erfolg mit seinem Konzept und dessen Umsetzung als Software. Mit praller Kasse konnten Graphisoft mit dem Programm ARCHICAD und andere Unternehmen aufgekauft werden.

Facility Management

Ein weniger glückliches Händchen hatten sie bei einigen fachspezifischen Produkten, wie zum Beispiel im Bereich Facility Management. Es ist allerdings für die Branche normal, dass man sich nicht in mehreren und vor allem fachfremden Gebieten heraushebt.

Marktanteile

Mittlerweile hat die Konkurrenz aufgeholt, beispielsweise mit Revit. Nemetschek muss daher aufpassen, dass sie nicht Marktanteile verlieren. Hier könnte sich eine Modernisierung von Benutzeroberfläche und 3D-Engine positiv auswirken. Eine offenere Firmenpolitik, sowohl mit Vertriebspartnern, als auch für Addon-Entwickler würde ihnen und den Kunden gut tun.

Zu wünschen wäre Nemetschek, dass sie wieder mehr ins Rennen kommen, und wir sind gespannt, in welche Richtung sich das Unternehmen in der Zukunft entwickeln wird.

Addons

Nemetschek bietet mit NOI eine Programmierschnittstelle an. Diese wird allerdings nur für einen erlesenen Kreis von Partner-Firmen angeboten. So ist zu wünschen, dass der deutsche Hersteller von der allgegenwärtigen Addon-Freiheit lernt.

Die Firma Bentley mit dem CAD-Programm Microstations, sowie Autodesk mit AutoCAD dürften da gute Beispiele sein.

Unsere Erfahrung

Die Cadida Software GmbH entwickelt Addons für Allplan und übernimmt auch Portierungen von anderen oder zu anderen CAD-Systemen, wie beispielsweise AutoCAD, Revit, Microstation und BricsCAD.

Die Anfänge

Autodesks Kernprogramm ist AutoCAD. Es wurde Anfang der 80er Jahre mit gerade einmal 16 Mitarbeitern entwickelt. 1982 kam Version 1.0 auf den Markt.

Zu dieser Zeit steckte AutoCAD noch in den Kinderschuhen, setzte aber konsequent auf DOS, was sich als glückliche Entscheidung herausstellte und den Weg zu den Massen ebnete. Zu dieser Zeit war dies aber alles andere als absehbar.

Schicksalsversion

Schritt für Schritt kamen weitere Funktionen dazu und erst mit der Version 13 löste man sich von DOS. Diese Version war eine Schicksalsversion für AutoCAD und damit für Autodesk. Zu viele große Neuerungen wurden auf einmal gewollt. Man wechselte von DOS zu Windows, führte ObjectARX ein und mit diesem viele neue Module und Wünsche. Diese Version wurde nicht planmäßig fertig. Man entschied sich auszuliefern, statt zu streichen und nachzubessern. Dies erwies sich als folgenschwerer Fehler. Die mindere Qualität und die zahlreichen Abstürze führten zum Verlust zahlreicher Anwender und Firmen, die zu anderen CAD-Systemen wechselten.

Wieder in der Spur

Für R14, intern Sedona genannt, sollte es anders werden. Zu 120 Entwicklern in San Raffael gesellten sich im 2ten Gebäudekomplex fast so viele Tester. Man errechnete aus den Umsatzverlusten mit AutoCAD und der bekannten Fehlerrate, dass jeder Crashfehler den Konzern 1 Mio $ kostete. Mehrere selbstentwickelte Testsysteme wurden eingeführt, eine Fehlerdatenbank dokumentierte alle Peinlichkeiten. Gleichzeitig ging Daugh, der letzte Mitbegründer des Unternehmens, in den Ruhestand.

R14 wurde ein Erfolg und mit R15 verabschiedete man sich offiziell von den Versionsnummern (außer intern) und veröffentlichte AutoCAD 2000.

Produktpalette

Heute ist das Programm AutoCAD nicht mehr das Zugpferd, wenn auch Unterbau für einige Vertikalprodukte, wie AutoCAD Architecture, AutoCAD Civil 3D u.a.

Regelmäßig werden Firmen aufgekauft, um die Produktpalette zu erweitern, wie dies bei Kinetix (3D Max), Visual Lisp, Revit und vielen anderen der Fall war. Aber auch, um Konkurrenz loszuwerden und um eigene Produkte besser im Markt zu platzieren. Ein Beispiel ist Kompass für die Versionsverwaltung, wo jetzt das schwächere Vault auch in Deutschland Einzug hielt.

Eine der letzten besseren Übernahmen war Revit. Zwar zog der Verkauf sehr langsam an, doch können Sie jetzt in der 3D-Modellierung ernsthaft Allplan von Nemetschek Konkurrenz machen.

Bei AutoCAD LT gibt es die sehr gute Alternative BricsCAD von Bricsys. Aber auch ZWCAD, MegaCAD und viele andere CAD-Systeme haben Ihren Platz im CAD-Markt und werden ihn hoffentlich noch lange halten.

Klare Linie fehlt

Wo geht der Weg hin? Momentan weiß man es nicht und es wird viel experimentiert. Eine klare Linie ist nicht zu erkennen. Autodesk lässt sich zu sehr von seinen Aktionären treiben. Mit Ihren letzten Lizenzmodellen verschreckte es Nutzer und Partner.

Unsere Erfahrung

Der Gründer der Cadida Software GmbH war an der Entwicklung von AutoCAD R14 und R15 in San Raffael und Alameda beteiligt. Das Testsystem Chameleon, ISM (Raster Image), True Color und der Renderer waren in seinem Verantwortungsbereich und er führte OMT, den Vorläufer von UML in die Firma ein. Mittlerweile ist dies ein CAD-System von vielen, für das Cadida entwickelt. Informieren Sie sich selbst, was wir heute machen.

Aufsatz auf AutoCAD

AutoCAD Architecture ist ein Produkt von Autodesk. Es setzt auf AutoCAD auf und ist speziell für Architekten gedacht. Das Produkt ist schon älter, wenn auch der Name erst in den letzten Jahren geändert wurde. Zuvor hieß es AutoCAD ADT, was für Architectural Desktop stand.

In AutoCAD Architecture wurden Objekte, sogenannte Bauteile, vordefiniert. Die Bauteile stellen zum Beispiel Türen, Fenster, Wände und Räume dar. Mit den verbundenen Eigenschaftssätzen lässt sich eine Fülle von Daten in den Bauteilen pflegen und eigene Werte können hinzugefügt werden. MV-Blöcke zeigen diese beispielsweise als Raumstempel auf dem Plan an.

DWG und IFC

Da AutoCAD Architecture auf AutoCAD aufsetzt, verwendet es auch dessen Formate DWG und DXF.

Hierzu eine kleine Geschichte: Autodesk plante im Jahre 2006 das Dateiformat IFC anzubieten. Für ADT gab es bereits eine recht gute IFC-Schnittstelle von Inopso. Dieses Addon entstand über viele Jahre und war recht zuverlässig. Verhandlungen mit der Firma scheiterten, da Autodesk der Kauf zu teuer wurde. Es entwickelte daraufhin eine eigene IFC-Schnittstelle. Wir waren gespannt auf die erste Version und waren schnell ernüchtert. Mit kleinen Zeichnungen ohne große Besonderheiten funktionierte der IFC-Export. Sobald es richtige Pläne mit aufwendigeren Architekturen waren, gab es regelmäßig Abstürze. Es sollten noch 3, 4 Versionen dauern, bis IFC in AutoCAD Architecture an Qualität gewann und man es ernsthaft einsetzen konnte.

Zukunft

Während die Verkaufszahlen für Revit nach oben gehen, gehen sie für AutoCAD Architecture herunter. Wir sind gespannt, ob es in 10 Jahren noch auf dem Markt sein wird. Gleichwohl, dass es viele Nutzer gibt, die AutoCAD Architecture mögen, liegen die Stärken von Revit auf der Hand.

Unsere Erfahrung

Für AutoCAD Architecture haben wir sowohl Addons entwickelt, als auch einen speziellen CAD-Viewer und CAD-Editor für das Anzeigen und Bearbeiten von Plänen mit Bauteilen. Dieser lässt sich unabhängig von AutoCAD starten und als Komponte in Programme einbetten.

Gut gereift

Lange gereifte CAD-Systeme, wie Allplan, AutoCAD oder SolidWorks, haben den Vorteil, dass sie eine Fülle von Funktionen besitzen und auf einer soliden, schnellen Grafik-Engine basieren. Um dies zu gewährleisten, braucht es viel Personal und damit eine gute Finanzdecke. Der Nachteil liegt auf der Hand: die Produkte sind teuer.

Die Kleinen

Hier kommen die kleinen CAD-Systeme ins Spiel. Eines davon hat sich in den letzten Jahren stärker in Deutschland und Europa etabliert: BricsCAD von Bricsys. Fairerweise möchten wir noch ZWCAD, TurboCAD und SPIRIT erwähnen. Die komplette Liste wäre um einiges länger und die qualitativen Unterschiede können sehr groß sein.

Aufholen

Natürlich können die kleinen nicht alle Funktionalitäten der großen CAD-Systeme bieten.

Seit sich das System in den letzten Jahren stärker verbreitet hat und auch große Anbieter wie Hexagon, AKG u.a. gewinnen konnte, sind Anforderungen gewachsen und Lücken geschlossen worden. Auch neue kreative Funktionalitäten kamen hinzu. Gerade Version V17 von 2017 macht einen guten Eindruck und ist ein System, dass beispielsweise für den Maschinen-, Hoch- und Tiefbau eingesetzt werden kann. Gerade in Verbindung mit neuen erhältlichen spezialisierten Addons.

Einige Themen hat sich BricsCAD vorgenommen besser zu machen, z. B. die historisierung von Zeichnung und Zeichnungselementen und der Vergleich von Zeichnungsversion. Hier stechen sie durch eine beeindruckende Performanz hervor.

Grafik-Engine

Sowohl zu BricsCADs als auch zu ZWCADs Stärken gehört, dass sie auf eine Grafikengine aufsetzen, die in den letzten Jahren an Stabilität und Performance zulegen konnte. Es kann DWG, DXF und DGN, die Dateiformate von AutoCAD und Microsoft lesen, schreiben und zuverlässig darstellen, und somit kann dies auch BricsCAD.

Addons

Herauszustellen ist die Erweiterbarkeit des Programms über Addons. Vor allem seit Autodesk vor einigen Jahren all die Firmen verklagt hat, die AutoCAD LT aufbohrten und das Laden von Addons aktivierten. Eines davon war der LT Extender von Torsten Moses.
Nach einem gerichtlichen Vergleich fiel diese kostengünstige Variante weg, was für BricsCAD und Co. zur Chance wurde. Sie nutzten sie und das Programm verbreitete sich immer mehr.

Fazit

Ein gut gereiftes System. Es möchte durch Regeln sich von den Großen abgrenzen, wie der Unterstützung der vier letzten Versionen und dem Verkauf echter Lizenz im Gegensatz zum Mietmodell. Es ist abzuwarten, ob Bricsys bei den Regeln und Preisen bleibt, wenn es sich langsam vom kleinen zum mittleren CAD-System entwickelt und Markanteile gewinnt.

Unsere Erfahrung

Die Cadida Software GmbH entwickelt Addons für BricsCAD und übernimmt auch Portierungen von AutoCAD, Allplan, u.a. Addons nach BricsCAD.

3D-Konstruieren

Revit ist die Antwort auf das Bedürfnis vieler CAD-Nutzer, relativ einfach in 3D konstruieren zu können. Mit AutoCAD und AutoCAD Architecture (ehem. ADT) waren hier Grenzen gesetzt, die auch durch neue Erweiterungen nicht überwunden werden konnten.

Wie schön, dass es sich Autodesk anbot, die Software „Revit“ von der Revit Technology Corporation 2002 zu übernehmen und als neues Schlachtschiff der Konkurrenz entgegenzufahren, um mit ihr verlorenen Boden wieder gut zu machen.

Beim 3D-Konstruieren waren bereits andere Produkte mit einem besseren Konzept in Europa positioniert, wie beispielsweise Nemetscheks Allplan. Jetzt hieß es für Nemetschek in seine Oberfläche und vor allem seine 3D-Engine zu investieren.

Praxis beim Bau

Das große Plus durch direktes 3D-Konstruieren besteht darin, dass so in der Praxis, egal ob bei kleinen (bis 50 Mio. EUR) oder großen Bauvorhaben (~250 Mio. EUR) die Bauleitung vereinfacht und verbessert wird. Absprachen werden verkürzt und vor allem strittige Diskussionen seltener. Dies ermöglicht allen Beteiligten ein angenehmeres Arbeiten.

Bei sehr großen Bauvorhaben ab 250 Mio. EUR ist 3D-Modellierung nicht mehr wegzudenken, auch wenn es noch Ausnahmen gibt.

Addons

Der in den letzten 10 Jahren nur sehr schleppende Verkauf von Revit hat an Fahrt gewonnen und wird nun auch zunehmend mit Addons bereichert.

Für dieses System entwickeln wir Addons. Sie können sich gerne weiter dazu informieren und uns direkt kontaktieren.

Unser Know-How

Wir sind ADN-Mitglied und entwickeln seit einigen Jahren Erweiterungen und Neuerungen für Revit. Oftmals portieren wir Addons von AutoCAD Architecture nach Revit.

Open Design Alliance

Die Open Design Alliance, kurz ODA, ist ein Unternehmen, das durch ihre Mitglieder finanziert wird. Die ODA hat das Produkt Teigha entwickelt, das vereinfacht gesagt, das Arbeiten mit CAD-Dateien unterstützt.

Das DWG-Format

Bei der Gründung 1998 nannte sich die ODA noch OpenDWG Alliance - Bezug nehmend auf das DWG-Format von Autodesk. Später kamen die Formate DGN, STL und Collada hinzu. So wurde aus der anfänglichen OpenDWG die Open Design Alliance.

Zunächst war Autodesk gar nicht glücklich über diese Entwicklung. Gerade das DWG-Format war ihr Know-How und für sie äußerst schützenswert. In den USA lassen sich zwar Software-Technologien patentieren, aber dies gilt nicht für Dateiformate.

Dadurch war das in Phoenix, USA gegründete Unternehmen auf der sicheren Seite und bekam mit der Zeit immer mehr Zulauf. Schließlich ist es für ein einzelnes Unternehmen eine riesige Hürde, das binäre DWG-Format zu entziffern und Schritt zu halten mit den DWG-Versionen, die alle paar Jahre (momentan alle drei Jahre) von einer Hundertschaft von Entwicklern erweitert werden.

Am besten gemeinsam

Viele Bemühungen anderer Firmen sind zuvor gescheitert am großen Aufwand, schlechter Qualität und geringer Performance. Nach Jahrzehnten kann man sagen, dass aus dem Produkt Teigha (ehem. DWGdirect) ein zuverlässiges Produkt entstanden ist, welches immer stärker auch seine Performance verbessern konnte.

So setzen viele namhafte Firmen Teigha ein und haben eigene oder andere Lösung dadurch abgelöst, wie beispielsweise Bentley, Nemetschek und Bricsys. Bentley selber ist es zu verdanken, dass dies auch für DGN geschehen ist. Nicht ohne Grund, denn was zunächst Autodesk als Nachteil gesehen hat, entpuppte sich als großer Vorteil. Viele Unternehmen verbreiteten nun zusätzlich mit Teigha das DWG-Format und es ist aus der CAD-Welt nicht mehr wegzudenken.

Unser Know-How

Wir sind Mitglied von ODA und setzen seit 2005 Teigha ein. Sowohl für einige unserer Produkte, als auch für manche Dienstleistungen und unterstützen so im B2B-Kontext andere Firmen mit unserem Know-How. Gute Erfahrungen haben wir sowohl mit Teigha.NET, Teigha.NET Classic als auch Teigha C++ gemacht.

CAM-Systeme und Prozesse auf die eigenen Bedürfnisse abzustimmen, sind einer von vielen Gründen, warum wir für unsere Kunden CAM-Systeme erweitern. Dies betrifft beispielsweise FeatureCAM, SolidCAM, Siemens NX CAM.

Mit Hilfe von selbst programmierten Addons für CAM-Systeme können wir sowohl die Benutzeroberfläche, neue Kommandos, wie auch neue oder erweiterte Funktionen für Sie programmieren. Egal ob dies für den Datenaustausch mit einer Datenbank oder einem anderen Anwendungsprogramm, für die Produktionsoptimierung und -kontrolle bestimmt ist oder dies grafische Algorithmen und Automatisierungen sind, die die Arbeit mit dem CAM-System erleichtern.

Dies sind die meist genannten Wünsche und Anforderungen unserer Kunden

• Erweiterung von Benutzeroberflächen nach Ihren Wünschen
• Automatisierung von wiederholenden Arbeitsschritten
• Optimierung von individuellen Prozessen
• Algorithmen für aufwändige Berechnungen
• Verbindung von CAM- und vorhandenen Datenbankprogrammen
• Abgestimmte, individuelle Anpassungen von CAM-Systemen
• Eigene, schlanke CAM-Programme
• Umfassende Branchenlösungen
• Online CAM-Anwendungen
• Anpassungen von Postprozessoren
• Schnittstellen zu anderen Anwendungen

Beispiele aus der Praxis

• Anbindung an Ihre Programme oder Datenbanken
• Modernisierung und Portierung nach Siemens NX, SolidCAM, FeatureCAM und Powermill
• Managen von Herstellungsprozessen
• Transparente Einsicht von Daten und Zwischenergebnissen
• Prüfung und Korrekturen vom NC für Fräsmaschinen und Drehmaschinen
• Versionsverwaltung vom Projekt bis zum CNC-Code
• Automatisierte Tests und Projekt
• Variantenplanung im Maschinenbau, Schmuckindustrie und Medizintechnik
• Filterung von Messdaten, Prüfung mittels 3D-Scan und Punktwolken
• Bionische Konstruktionsberechnung für den Leichtbau
• Verbindung von Prozessketten im CAM-Bereich

Weitere Informationen zu CAM-Erweiterungen und Addons.

Fragen Sie bei uns unverbindlich nach

Berichten Sie von Ihrem Gebiet und lassen Sie sich von uns zu vorhandenen Lösungen oder individuellen Erweiterungen beraten. Profitieren Sie von 30 Jahren Erfahrung im CNC-Maschinenbau-Bereich.

CAM-Systeme erweitern

Für den Einsatz von Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Bohrmaschinen, in der Additiven Fertigung auch 3D-Druck genannt, Brennmaschinen u.a. werden CAM-Systeme eingesetzt um NC-Code zu generieren.

Mit Hilfe von selbst programmierten Addons für CAM-Systeme können wir sowohl die Benutzeroberfläche, neue Kommandos, wie auch neue oder erweiterte Funktionen für Sie programmieren. Egal ob dies für den Datenaustausch mit einer Datenbank oder einem anderen Anwendungsprogramm, für die Produktionsoptimierung und -kontrolle bestimmt ist oder dies grafische Algorithmen und Automatisierungen sind, die die Arbeit mit dem CAM-System erleichtern.

Hier sind nur die Systeme aufgeführt, die wir momentan mit Addons erweitern oder programmiertechnisch steuern.

FeatureCAM

FeatureCAMs stärke ist das featurebasierte Konzept und die automatische Featureerkennung. Mittlerweile ist dies ein Produkt von Autodesk, welches Sie vor ein paar Jahren von Delcam erworben haben und das seinen Ursprung bei der Universität Cambridge hat. Es kann Solids laden, Bearbeitungsschritte simulieren und NC-Code generieren.

Powermill

Powemill ist ebenfalls ein Autodesk-Produkt, was ursprünglich für die Metallindustrie konzipiert wurde und für die Programmierung von Werkzeugpfaden für 2 bis 5 Achsen-Fräsmaschinen entwickelt wurde.

SolidCAM

SolidCAM ist ein Produkt von der gleichnamigen Firma SolidCAM. Durch ihre offene Schnittstelle können wir ebenfalls dieses Produkt erweitern.

Siemens NX CAM

Siemens NX mit der Komponente CAM ist neben CAD und CAE ein weiteres CAM-System für die Generierung von CNC-Code.

Renishaw

Renishaw bietet eine verbesserte Simulation von Fertigungsprozessen an, die meist die Simulationsfähigkeiten der reinen CAM-Systeme überbietet.

Postprozessoren

Mit Postprozessoren lassen sich im Nachgang NC-Code korrigieren oder optimieren.

Simulationssysteme erweitern

Wir erweitern Simulationssysteme, mathematische und grafische Programmiersysteme wie Matlab, Simulink, LabVIEW u.a. nach Ihren Wünschen:

• Blockdiagramme und Algorithmen für Ihre Berechnungen
• Schnittstellen / Gerätetreiber zwischen Anwendung und Ihren Geräten
• Schnittstellen zu vorhandenen APIs wie OpenCV, PCL u.a.
• Komplette Auslieferungspakete für Ihre Endkunden
• Beispiele und Dokumentationen
• Unterstützung bei der Zertifizierung von Addons

Vorhandene oder neu entwickelte Simulationsmodelle können schnell mit optimierten Formeln simuliert werden.

Einsatzgebiete

• Signalverarbeitung
  Datenerfassung, Datenanalyse und -auswertung
• Geräteentwicklung
  Für Ihre Geräte entwickeln wir Schnittstellen für LabVIEW, Matlab, Simulink, Octave und andere Simulationssysteme.
• Umwelt
  Im Bereich Umwelt wird mit Hilfe von Simulatoren zur Verbesserung von Windkrafträdern oder Solarzellen beigetragen.
  Bei der Produktion werden Simulationen für die Optimierung von Produktionsanlagen eingesetzt. Im Bereich Gebäudeenergietechnik werden Simulationen für die Energie- und Kostenberechnung verwendet.
• Gesundheit
  Im Bereich Gesundheit und Medizintechnik werden Simulationen beispielsweise für die Modellierung menschlicher Bewegung eingesetzt, um Prothesen zu entwickeln, Operationsmethoden zu verbessern und zu trainieren oder bei der Rehabilitation zu unterstützen.
• Forschung
  Mit speziell angepassten Simulatoren können wir Ihre Forschung vorantreiben. Unter anderem verwenden wir Simulink in Verbindung mit Matlab und LabVIEW.

Beispiele

• 3D-Laser-Simulation
  Laser-Position für Kalibrierung, Punktwolken, Streuung
• LabVIEW Geräteanbindung
  Regeln und Steuern von Wärmebildkameras
• Trocknung Flüssigkeiten
  Maschinenbau, Induktion, Beschichtung
• Simulation menschlicher Bewegung
  IGD auf Silicon Graphics

Weitere Bespiele finden Sie in unseren Projektbeschreibungen. In den Referenzen finden Sie die Kunden, die unsere Lösungen einsetzen.

Fragen Sie bei uns unverbindlich nach

Berichten Sie von Ihrem Gebiet und lassen Sie sich von uns zu vorhandenen Lösungen oder individuellen Erweiterungen beraten.
Profitieren Sie von 25 Jahren Erfahrung im Simulationsbereich.

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)

Was ist LabVIEW?

LabVIEW ist eine seit 1986 bestehende Entwicklungsumgebung von National Instruments, die für die Erstellung von Anwendungen zur Erfassung, Verarbeitung und Darstellung von Daten und Signalen entwickelt wurde. Haupteinsatzgebiete sind dabei die Mess-, Regel-, Prüf-, Steuer- oder Automatisierungstechnik.

Auf diesen Gebieten hat sich LabVIEW heute in unterschiedlichsten Branchen der Wissenschaft und Technik als bevorzugtes Entwicklungswerkzeug etabliert. Dies beruht zum Einen auf einer sukzessiven Erweiterung des Funktionsumfanges, als auch auf der Tatsache, dass sich mit der LabVIEW-internen grafischen Programmiersprache, Ideen und Lösungen schnell umsetzen lassen ohne dabei an Flexibilität und Performance einzubüßen.

Die LabVIEW Entwicklungsumgebung

Programmiersprache G

Bei der Entwicklung mit LabVIEW kommt die grafische, datenflussorientierte Programmiersprache G zum Einsatz. Diese Programmiersprache ermöglicht es dem Anwender sehr einfach im sogenannten Blockdiagramm, welches die Logik der Anwendung enthält, grafische, vordefinierte Funktionsblöcke mit Datenleitungen zu verbinden, um somit die gewünschte Funktionalität zu erhalten.

Die Datenflussorientierung von G erlaubt weiter eine einfache Realisierung von paralleler Programmierung, da Programmabschnitte die datenunabhängig sind automatisch in mehreren Threads ausgeführt werden.

Bibliotheken

LabVIEW stellt eine Vielzahl an Bibliotheken unterschiedlichster Funktionalität zur Verfügung. Neben den gängigen Basisfunktionalitäten einer Programmiersprache werden auch spezielle, dem Anwendungsbereich angepasste, Funktionsblöcke und Algorithmen angeboten. Es werden interaktive, vorgefertigte Bedien- und Anzeigeelemente, wie zum Beispiel Diagramme, Graphen und Buttons, mitgeliefert, die zur Darstellung der Daten und Signale auf der Bedienoberfläche (Frontpanel) verwendet werden können.

Des Weiteren werden für unterstützte Geräte Hardware Treiber mitgeliefert. Dies ermöglicht die konsistente Nutzung eines einzigen Entwicklungswerkzeugs für die Realisierung der Kommunikation mit dem Gerät und der anschließenden Weiterverarbeitung und Darstellung der Daten. Hier zeigt sich das Potential einer effizienten Entwicklung mit LabVIEW.

Für bereits geschriebene Module in C# oder C/C++ besteht die Möglichkeit, diese über .NET, ActiveX, DLLs und XML zu integrieren.

Integrierte Entwicklungsumgebung

Die integrierte Entwicklungsumgebung bringt eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten und Tools mit, die eine effiziente Entwicklung erlauben. So können auch hier für die Fehlerbehandlung Haltepunkte und Datensonden eingesetzt werden, um ausgewählte Funktionsknoten sowie den Dateninhalt von Objekten zu untersuchen.

Bei der Übersetzung der Blockdiagramme kommt der integrierte Compiler zum Einsatz. Dieser übersetzt die Blockdiagramme direkt in Maschinencode, sodass auch in LabVIEW erstellte Anwendungen sehr performant sind.

Entwicklung mit LabVIEW

Auch in LabVIEW gelten die gängigen Softwareentwicklungszyklen. Allerdings muss sowohl bei der Anforderungsanalyse als auch beim Softwaredesign die Datenflussorientierung von LabVIEW berücksichtigt werden. So ist es praktikabler das System mittels Zustandsdiagrammen zu analysieren, dessen Darstellung des abstrahierten Problems eine einfache und schnelle Umsetzung mittels der grafischen Programmiersprache G ermöglicht.

Für das Systemdesign werden je nach Problemstellung von National Instruments Design Patterns empfohlen, die den Aufbau einer skalierbaren, modularen und leicht erweiterbaren LabVIEW Anwendung erlauben. Übliche Pattern sind das Master/Slave, Producer/Consumer, Event Driven User Interface aber auch komplexere, kombinierte Pattern, wie das Queued State Machine - Event Driven Producer/Consumer (QSM-PC). Hier muss in Abhängigkeit der Funktionalität und den Rahmenbedingungen der Anwendung, das geeignetste Pattern gewählt werden.

Vorteile

• Grafische Programmierung setzt keine tieferen Programmierkenntnisse voraus und reduziert Einarbeitungszeit
• Mitgelieferte Hardwaretreiber und Geräteschnittstellen erleichtern das direkte Arbeiten mit angeschlossenen Geräten in einer einzigen Entwicklungsumgebung
• Möglichkeiten der Simulation von Hardware/Geräten
• Umfangreiche Bibliotheken sind vorhanden, die speziell für bestimmte Anwendungsbereiche zugeschnitten sind, z. B. Vision & Motion, Automation, etc.
• Umfangreiche Dokumentation der Funktionen
• Schnelle, effiziente Entwicklung und dennoch flexibel, wiederverwendbar und performant
• Sehr schneller Prototypenbau möglich

Nachteile

• Umsetzung von komplexen Algorithmen in LabVIEW ist selbst sehr umständlich bis unmöglich. Hier bedarf es einer textbasierten Programmiersprache, die in LabVIEW eingebunden wird. Letzteres kann sich als sehr schwierig herausstellen
• Denkweise bei grafischer Programmierung ist nicht intuitiv
• Speicherbedarf von LabVIEW ist sehr hoch
• Blockdiagramme sind schnell unübersichtlich
• Laufzeitumgebung auf dem Zielrechner sind nötig
• Projekte können nur mit der Version geöffnet werden, in der entwickelt wurde
   

Wir erweitern für Sie LabVIEW und binden Ihre Hardware an LabVIEW an.
Weitere Informationen zu grafischen Programmiersystemen und Simulationen.

Dynamische Abläufe

Simulationen dienen der Untersuchung von dynamischen Abläufen. Sie werden verwendet, wenn ein Experimentieren mit realen Prozessen zu teuer, riskant oder zu kompliziert und zu zeitaufwendig ist. Für eine Simulation wird deshalb ein Modell entworfen, mit dem man möglichst aussagekräftige Analysen durchführen kann.

In der Industrie wird diese Technik verwendet, um zum Beispiel riskante chemische Prozesse gefahrlos zu untersuchen, kostengünstig Piloten auszubilden oder Produktionsabläufe, wie bei der Fertigung von Fahrzeugen, zu optimieren.

Modelltypen

Für die Simulation gibt es eine Reihe unterschiedlichster Modelltypen. Ihre Bezeichnung hängt von der Untersuchungsmethode, den Zustandsübergängen und dem Abbildungsmedium der Simulation ab.
Nach B. Page wird zwischen analytischen Modellen und Simulationsmodellen unterschieden.

Das erstgenannte Modell bildet Prozesse auf mathematische Gleichungssysteme ab. Dies wird zum Beispiel verwendet, um Vorhersagen über das Verhalten der Marktwirtschaft zu treffen. „Analytische Untersuchungen sind ... wegen mathematischer Restriktion auf Systeme mit relativ geringer Komplexität begrenzt." Diese Einschränkungen ergeben sich durch den großen Zeitaufwand für Berechnungen von Gleichungssystemen höherer Ordnung.

Im Gegensatz dazu steht das Simulationsmodell, das sich einer Lösung schrittweise nähert; was den Vorteil hat, dass während des gesamten Verlaufs die Möglichkeit besteht in die Simulation einzugreifen und diese zu manipulieren.

Die Zwischenlösungen werden auch als Zustände bezeichnet, wobei wir beim nächsten Unterscheidungsmerkmal, den Zustandsübergängen, wären. Bei den dynamischen Modellen wird zum einen zwischen kontinuierlichen und diskreten, und zum anderen zwischen deterministischen und stochastischen Zustandsänderungen unterschieden.

Zustandsübergänge

Modelle mit kontinuierlichen Zustandsübergängen sind zum Beispiel physikalische Simulationsmodelle. Bei ihnen geht ein Zustand fließend in den anderen über, was bezeichnend für analoge Modelle ist. Diskrete (getrennte) Zustandsänderungen treten bei digitalen Simulationen auf. Wenn kontinuierliche Modelle digital simuliert werden sollen, so ist eine Diskretisierung notwendig. Diese kann durch die Umformung von Differentialgleichungen geschehen.

Zu den Zustandsänderungen kommt es durch verschiedene Ereignisse. Können diese Ereignisse nicht klar spezifiziert werden, wie es bei den deterministischen Zustandsänderungen der Fall ist, dann nutzt man Wahrscheinlichkeitsberechnungen für ihre Bestimmung. Dabei spricht man von stochastischen Simulationsmodellen, die beispielsweise für die Wettervorhersage verwendet werden.

Wir entwickeln Softwarelösungen im Bereich Bildverarbeitung und Bildverbesserung.

Diese Softwaredienstleistungen bieten wir unseren Kunden unter anderen an:

• Signalverarbeitung / Algorithmen
  Bildverbesserung, Bildverarbeitung, Vermessung u.a.
• 3D-Rekonstruktion von Szenen
  Aus Stereokamerabildpaar, Kantendetektion und Merkmalsextraktion
• Objekterkennung, -klassifizierung
  Aus 2D Rasterdaten und 3D Punktwolken
• Anbindung von Kameras / Wärmebildkameras an Standardsoftware
  Schnittstellen zu LabVIEW, Matlab, Simulink u.a.
• Embedded Applikationen für die Industrie
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In welchen Bereichen wird die Bildverarbeitung eingesetzt:

• Qualitätskontrolle in der Produktion
• Vermessung von Objekten
• Objekterkennung und Objektklassifizierung
• Digitalisierung von CAD-Plänen
• Modellgenerierung für CAD und Simulation
• Prüfung von Flächenbeschaffenheit
• Errechnen von Volumen
• Text- und Strukturerkennung von Dokumenten

In diesen Branchen sind Bildverarbeitung und Bildverbesserung relevant:

• Maschinenbau und Produktion
  Prüfung, Qualitätssicherung
• Software in medizinisch-biologischer Forschung
  Krebsforschung, Immunologie, Zellerkennung, Zellzählung
• Medizinische Diagnostik
  z. B. Ultraschall, MRT, Röntgen, Endoskopie, Mikroskopie
• Luftfahrt
  Auswertung von Bilddaten
• Landwirtschaft
  Bewirtschaftung und Befall
• Automobil
  Fahrerloses Fahren
• Forschung

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Wir befassen uns mit medizinisch biologischen Forschung. Daher ist es für uns wichtig in diesen Bereichen Mitarbeiter einzusetzen, die dieses Fachwissen aus dem Studium, Promotion und Berufsleben mitbringen und mit den Kenntnissen der Informatik verbinden.

Hier einige Themen, die wir behandeln.

Biotechnologie

Bios - Das Leben, techne - Die Kunst, logos - Die Lehre. Die Biotechnologie als Sammelbegriff der Wissenschaft von den Verfahren rund um die lebende Materie umfasst ein ausladendes Spektrum an Themen, Methoden und Organismen.

Nicht nur die Biologie selbst, auch die Erkenntnisse und Errungenschaften aus der Physik, der Chemie, der Verfahrenstechnik, den Materialwissenschaften und in zunehmendem Maße der Informatik tragen ihren Anteil zu biotechnologischen Entwicklungen bei.

Diese betreffen die Manipulation von Bakterien, von Zellen aus Pflanzen, Pilzen und aus tierischem Gewebe, aber auch von Viren (als nicht-lebende Gruppe). Die Gesamtheit aller Gene eines Organismus (das Genom), die Gesamtheit all seiner Proteine (das Proteom) und die Gesamtheit all seiner Transkripte (das Transkriptom) mit ihren Funktionen und Interaktionen sind der Gegenstand der Untersuchung und der Ankerpunkt für die Erzeugung und Verbesserung von Produkten, die dem Fortschritt des menschlichen Wohlstands und der Nachhaltigkeit dienen sollen.

Von den Anfängen, wie zum Beispiel der Fermentation von Lebensmitteln und Genussmitteln, über Meilensteine, wie die Herstellung von Antibiotika oder die Entschlüsselung des genetischen Codes, bis hin zu modernsten Techniken der Gen-Sequenzierung im Zusammenspiel mit Algorithmen aus der Bioinformatik, hat die Entwicklung der Biotechnologie verschiedenste Richtungen eingeschlagen. Die drei großen Hauptbereiche gliedern sich in Landwirtschaft (Grüne Biotechnologie), Industrie (Weiße Biotechnologie) und Medizin (Rote Biotechnologie) .

In der Landwirtschaft stellt die umstrittene genetische Veränderung von Nutzpflanzen das zentrale Thema dar. Die Optimierung des Ertrags durch die Züchtung widerstandsfähiger und hochwertiger Sorten soll zur Lösung des Welternährungsproblems beitragen.

Die Industrie nutzt die enzymatische Aktivität von Mikroorganismen für die Herstellung von Lebensmitteln, Textilien, Papier, Kosmetika, Reinigungsmitteln und anderen Chemikalien.
Insbesondere in der Medizin expandiert die Biotechnologie-Branche. Das Verständnis der biochemischen Abläufe in menschlichen Zellen und der Rolle der DNA helfen bei der Genese diagnostischer und therapeutischer Verfahren zur Bekämpfung von Herz-Kreislauferkrankungen, Diabetes, Krebs, Neuro-Degenerationen, Virus-Infektionen und anderen Erkrankungen.

Die Zelle

Zellen sind lebende, in sich abgeschlossene Einheiten, die mit bestimmten Strukturen und Funktionen zur Selbsterhaltung, zur Aufrechterhaltung anderer Zellen oder mit anderen Funktionen ausgestattet sind.
Manche Zellen agieren einzeln, zum Beispiel als einzelliges Bakterium, und beinhalten alles, was sie zum Überleben benötigen. Andere Zellen interagieren mit benachbarten Zellen in Zellverbänden, Geweben und Organen, bilden einen gesamten Organismus. Der menschliche Körper beispielsweise besteht aus mehreren Billionen Zellen, welche hochspezialisiert in einem komplexen Zusammenspiel die menschlichen Körperfunktionen aufrechterhalten.

Zellen weisen Gemeinsamkeiten und Unterschiede zueinander auf. Sie verfügen über eine sie begrenzende Hülle, die Zellmembran. Pflanzen und Pilzen haben eine Zellwand. Im Inneren liegen die Zellorganellen, die "Organe" der Zelle, in der Zellflüssigkeit, dem Cytoplasma. Intermediärfilamente und Mikrotubuli stützen und stabilisieren als Zellskelett die Zelle. Zellorganellen können zum Beispiel Mitochondrien sein, die für die Energiebereitstellung sorgen. Pflanzliche Zellen weisen Chloroplasten auf, in welchen sie mithilfe von Licht Energie erzeugen. Lysosomen enthalten Verdauungsenzyme. Der Golgi-Apparat modifiziert und transportiert Eiweiße. Außerdem enthalten einige Zellen einen Zellkern, den Nukleus. In diesem befindet sich die DNA, mit welcher Abläufe in der Zelle gesteuert werden und mittels derer Informationen an nachkommende Zellen weitergegeben werden. Um viele Zellen eines Typs zu erhalten, werden diese im Labor in einem Nährmedium kultiviert. Unter fein abgestimmten Bedingungen vermehren sich die Zellen einer Zelllinie in der Zellkultur.

Der Genetische Code

Das im Zellkern enthaltene doppelsträngige Riesenmolekül Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist platzsparend zu Chromosomen zugesammengewunden. Es ist ein Polynukleotid, welches sich aus vielen einzelnen Nukleotiden zusammensetzt. Die sich in einem Doppelstrang gegenüberliegenden Nukleotide sind durch Wasserstoffbrücken miteinander verbunden. Ein Nukleotid besteht aus einem Phosphat, dem Zucker Desoxyribose und einer der vier Basen Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). Ein Abschnitt dieser sequenziell angeordneten Nukleotide bildet ein Gen. Die Zelle verfügt über Enzyme, die erkennen, welche Basen in diesen Sequenzen vorliegen. Die Reihenfolge der Basen A, G, C und T innerhalb dieses Gens legt fest, was als nächstes produziert werden soll. Diese Produkte sind Eiweiße, die als Körperbausteine dienen, oder als Signale an andere Zellen gesendet werden.
Nicht nur die Zelle selbst ist in der Lage, ihre genetischen Informationen abzurufen. Seit ein paar Jahren ist es möglich, Nukleotid-Sequenzen im Labor auszulesen und anschließend auszuwerten. Diese Vorgänge werden als DNA-Sequenzierung, bzw. DNA-Analyse, bezeichnet.

Einzelzell-Genomik

Der Einzug der Einzelzell-Genomik bedeutet eine Revolution für die Krebsforschung und die Stammbaumforschung. Konnten Gene bisher nur als Querschnitt an Informationen über Zellverbände analysiert werden, ermöglicht die Betrachtung des Genoms einer einzelnen Zelle die eindeutige Zuordnung eines gemessenen Signals zu einem bestimmten Zelltyp oder zu einem Individuum.

Dies eröffnet besondere Möglichkeiten in der medizinischen Forschung. Die Identifizierung der genetischen Eigenschaften von Tumorzellen beispielsweise ermöglicht Wissenschaftlern die Entwicklung und den gezielten Einsatz von Medikamenten gegen eine spezielle Krebsart. Als krank identifizierte Zellen können hier als konkreter Angriffspunkt targiert, gesunde Körperzellen können geschont werden.

Im Zuge dieser Technologie wird DNA aus einzelnen Zellen gewonnen, vervielfältigt und mit bioinformatischen Methoden wird das Genom rekonstruiert. In der Vergangenheit stellte die Gewinnung einzelner viabler Zellen den "Bottleneck" dieses Ablaufs dar. Neuerdings sind zum Beispiel sogenannte "Zelldrucker" in der Lage, diese diffizile Aufgabe mithilfe der entsprechenden Software zu bewerkstelligen. Bilderkennungsalgorithmen spielen dabei die wichtige Rolle, einzelne Zellen, sowie Zellen mit bestimmten Merkmalen oder labortechnisch markierte Zellen in einer Lösung vor ihrer Isolierung zu identifizieren.

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Seit vielen Jahren entwickeln wir Software für die medizinisch-biologische Forschung und blicken auf viele erfolgreich abgeschlossene Projekte zurück, zum Beispiel in den Bereichen der Zellbiologie, Laborgeräteentwicklung, Molekularbiologie, Medizinforschung und Bioinformatik.

Projektbeispiele

Eines unserer aktuellsten Projekte in diesem Bereich ist das 3-jährige Forschungsprojekt, das am 01.02.2021 gestartet ist und durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert wird. Der Forschungsverbund setzt sich aus fünf Verbundpartnern zusammen: einer Forschungsgesellschaft für angewandte Forschung, wirtschaftlichen Unternehmen und einem Forschungsinstitut.

Gesamtziel des Projekts ist die Erforschung einer neuartigen Plattform für digitale Multiplex-Assays. Das neue Gerät soll ermöglichen, eine große Anzahl an DNA-Abschnitte (DNA-Sequenzen) einer Probe besonders schnell, kostensparend und in einer nicht da gewesenen Komplexität (Multiplexgrad) zu analysieren. Um zu ermitteln, welche DNA-Abschnitte und in welcher Menge sie in der Probe vorhanden sind, dienen hierbei fluoreszierende Moleküle - Fluorophore zur Unterscheidung der DNA. Das Laborgerät wird dabei als Basismethode die digitale PCR (dPCR) nutzen.

Polymerasekettenreaktion (PCR)

Die Polymerase-Kettenreaktion ist eine Standardmethode der Molekularbiologie zur Vervielfältigung von DNA. In vielen aufeinanderfolgenden Zyklen wird in einem Thermocyler-Gerät mithilfe des Enzyms DNA-Polymerase der gewünschte DNA-Abschnitt vervielfältigt. Die Reaktion wird Kettenreaktion genannt, weil immer die bereits vervielfältigte DNA als Ausgangsprodukt für die neuen exponentiellen Vervielfältigungszyklen dient (siehe Abbildung).

Seit der Erfindung der PCR von dem Biochemiker Karry Mullis im Jahr 1983, findet die PCR als eine der wichtigsten Standardmethoden in der molekularbiologischen Grundlagenforschung sowie in der alltäglichen Laborarbeit ihre Anwendung. Beispiele hierfür sind das Klonieren, die Ermittlung von Erbkrankheiten oder Erkennung von Virusinfektionen. Nicht umsonst erhielt Mullis 1993 für die Entwicklung der PCR den Nobelpreis für Chemie.

quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction (qRT-PCR): Analysemethode zur Erkennung von Covid-19 Erkrankungen

Gerade seit Beginn der weltweiten Corona Pandemie im Jahr 2020 ist nun auch der weltbreiten Öffentlichkeit die Polymerase-Kettenreaktion ein Begriff. Seit Beginn der Pandemie wird die qRT-PCR (quantitative Real-Time PCR) eine spezielle Form der PCR für den Test auf SARS-CoV-2 genutzt. Hierbei handelt es sich zum jetzigen Zeitpunkt um die präziseste und günstigste bekannte Methode für die Analyse von Patienten auf eine CoV-2 Erkrankung.

Eine extrahierte DNA Probe wird zusammen mit weiteren Reaktionslösungen in ein Reaktionsgefäß gegeben und in ein qRT-PCR Gerät gestellt. Bei der Real-Time PCR wird immer dann während der Polymerasekettenreaktion eine Fluoreszenz vom Gerät gemessen, wenn während der Reaktionen mit Fluoreszenz markierte DNA-Sonden die Existenz von einer bestimmten gesuchten DNA-Sequenz nachweist.

Da während einer qPCR die Ziel-DNA wie eine DNA-Sequenz des SARS-CoV-2 in einem Reaktionsgefäß stetig vervielfältigt wird, erhöht sich während des Prozesses auch die Intensität der ausgesendeten Fluoreszenz über die Zeit mit ansteigender DNA-Menge.

Anhand des Vergleichs der Fluoreszenzintensität von Referenzproben zu der untersuchten Probe kann nach Abschluss der Messungen rechnerisch das Vorhandensein und die Menge (Quantität) einer gesuchten DNA-Sequenz in der Probe ermittelt werden.

Da es bei dieser Messmethode nicht zu einer direkten Messung der DNA Menge kommt, sondern nur über die Bestimmung über Referenzproben, handelt es sich nicht um eine absolute Mengenbestimmung (Quantifizierung), sondern um eine relative.

digitale Polymerase Chain Reaction (dPCR)

So wie die qRT-PCR dient auch die digitale Polymerasenkettenreaktion (dPCR) zur Quantifizierung einer gesuchten DNA Probe. Vor der Analyse wird der Reaktionsansatz in Form von tausenden Tröpfchen oder Kompartimenten vereinzelt und nach der Analyse einzeln ausgelesen. Dies ermöglicht eine sehr präzise Analyse und eine absolute Quantifizierung von DNA-Sequenzen. Auch bei der dPCR vervielfältig die DNA-Polymerase die untersuchte DNA. In diesem Fall aber in jedem Reaktionsansatztropfen oder -kompartiment einzeln. Ob die gesuchte DNA-Sequenz vorhanden ist und in welcher Menge, wird hierbei über das Vorhandensein von Fluoreszenz nachgewiesen.

Da man bei der Vervielfältigung der DNA-Menge von einer Poissonverteilung ausgeht, sprich, dass die Vervielfältigung der DNA über die Zeit gleichförmig abläuft, kann anhand der Auszählung von fluoreszierenden und nicht fluoreszierenden Tröpfchen sowie der Gesamtmenge an Tröpfchen die DNA-Menge der gesamten Ausgangsprobe bestimmt werden.

Im Gegensatz zur qRT-PCR ist die dPCR viel weniger empfindlich gegenüber Faktoren, die die PCR Reaktion hemmen (PCR-Inhibitoren), ist zur Quantifizierung nicht auf Referenzproben angewiesen und kann eine wesentlich höhere Nachweisgrenze vorweisen. Hierbei zeigt eine Nachweisgrenze einer Messmethode auf, bis zu welchem extremen Wert eine Messgröße gerade noch nachgewiesen werden kann. Auch wenn die dPCR viel genauere Nachweise über DNA-Mengen liefern kann, ist jedoch bisher der große Nachteil, dass dPCR Messgeräte um einiges teuer sind als qRT-PCR Geräte, weshalb diese meist zur Messung genutzt werden. Genau hier setzt unser Forschungsprojekt FREEDOM an (siehe oben).

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