Verein für das fem – unabhängig und wirtschaftsnah

AUF EINEN BLICK

Träger des fem Forschungsinstituts ist der Verein für das Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie e.V. Laut Satzung hat das Institut die Aufgabe, „wissenschaftliche Forschung, insbesondere auf den Gebieten der Edelmetalle und anderer Metalle sowie der Metallchemie zu betreiben und deren Ergebnisse der Wirtschaft nutzbar zu machen“. Das fem profitiert vom Engagement und der fachlichen Kompetenz seiner Vereinsmitglieder aus Wirtschaft und Wissenschaft. Diese genießen als Kunden des Dienstleistungsangebotes zahlreiche Vorteile.

IHRE VORTEILE

JETZT MITGLIED WERDEN!

Ganz einfach: Laden Sie den Aufnahmeantrag herunter und senden Sie ihn uns ausgefüllt per E-Mail wieder zurück. Sie haben Fragen zum Antrag? Frau Beate Bäuerle steht Ihnen gerne zur Verfügung.

Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)

Die Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) ist eine analytische Methode, die es ermöglicht, die thermischen Eigenschaften eines Materials zu charakterisieren. Sie misst die Menge an Wärme, die eine Probe bei einer definierten Temperaturänderung aufnimmt oder abgibt, und vergleicht sie mit einer inerten Referenz. Diese Methode liefert wertvolle Informationen über Phasenübergänge wie Schmelzen, Kristallisation und chemische Reaktionen.

Die DSC-Methode unterstützt die Optimierung industrieller Prozesse durch:

Die DSC-Methode spielt eine entscheidende Rolle in der Qualitätssicherung:

Die DSC-Methode wird in vielen Bereichen angewendet, darunter:

dsc

Die Dynamische Differenzkalorimetrie ist eine vielseitige Methode, die in der Materialforschung, Prozessoptimierung und Qualitätssicherung unverzichtbar ist. Sie liefert präzise und reproduzierbare Ergebnisse, die eine tiefgehende Analyse von Materialien und Prozessen ermöglichen.

Druckwasserstrahlprüfung

Der Lack und die Beschichtung großer Bauteile müssen der Beanspruchung durch den Druckwasserstrahl eines Hochdruckreinigers standhalten können. Die Druckwasserstrahlprüfung unterzieht deshalb nicht nur den Decklack, sondern auch die Grundierung eines Bauteils.

Außer dem Reinigungsvorgang können weitere Faktoren eine Rolle spielen. Dazu zählen der Wasserdruck, die Wassertemperatur sowie die Dauer des Wasserstrahls.

Auch der Abstand zwischen der Probe und der Hochdruckdüse, der Winkel des Auftreffens auf die Oberfläche und die Geometrie der Düse beeinflussen das Ausmaß der möglichen Schäden.

Die Ergebnisse der Druckwasserstrahlprüfung am fem sind international anerkannt und gemäß DIN EN ISO 16925 vergleichbar. Die Versuchsergebnisse werden anhand von Kennwerten von 0 bis 5 bewertet und durch Buchstaben in die Kategorie der Schädigung eingestuft. Die Norm legt folgende Schritte im Ablauf des Prüfverfahren fest:

COMSOL Multiphysics

simulation von elektrochemischen Beschichtungsprozessen

Software: COMSOL Multiphysics
Module: Basic COMSOL Multiphysics, Elektrodeposition, Design

Die Software ermöglicht die Vorhersage der Schichtdickenverteilung, Position und Form von Blenden und Hilfselektroden, Hilfestellung beim Gestell- und Anlagenbau.

Das Basic COMSOL Multiphysics Module ermöglicht durch typische Simulationen von Elektrolysezellen, die Bestimmung der Stromverteilung an der Elektrodenoberfläche sowie die Dicke und Zusammensetzung der abgeschiedenen Schichten. Diese Simulationen sind für folgende Untersuchungen nützlich:

Mit dem COMSOL Electrodeposition Module ist die Simulation der primären, sekundären und teritären Stromverteilung in 3D, 2D und 1D anhand verschiedener Maßstäbe je nach Zielvorgaben möglich.

Mit dem Modul CAD-Import können 3D-Modelle von realen Bauteilen direkt in die Simulationssoftware importiert werden. Sind keine 3D-Modelle der Bauteile vorhanden, können die Bauteile in COMSOL Design skizziert werden.

Simulation unter speziellen Abscheidebedingungen

Für spezielle Abscheidebedingungen stehen verschiedene Funktionen zur Verfügung. Es gibt z.B. die Möglichkeit, die Abscheidung dünner Schichten auf nichtleitende Oberflächen zu simulieren. Zusätzlich können Diffusion, Konvektion und Migration von chemischen Spezies in verdünnten und konzentrierten Lösungen sowie in porösen Medien modelliert werden.

Ergebnisse einer Simulation durch COMSOL Multiphysics

Wichtige Angaben, die wir benötigen:

Zusätzliche Informationen, die wir bei speziellen Abscheidebedingungen benötigen:

Forscherinnen, Tüftler, Macher und Gestalterinnen: Spitzenforschung braucht Spitzenpersonal.

Am fem sind derzeit rund 95 MitarbeiterInnen tätig, darunter Wissenschaftlerinnen und Ingenieure, Technikerinnen und Laboranten sowie Beschäftigte in Verwaltung und allgemeinen Diensten. Hinzu kommen Praktikantinnen, Diplomanden, Bachelor- und Masterkandidaten und Doktoranden aus aller Welt. Aktuell sind 50% der Mitarbeiter am fem Frauen.

Wir legen großen Wert auf ein optimales Arbeitsumfeld, engagierte und selbständige Mitarbeiter, Spitzenergebnisse und Verlässlichkeit in Forschung, Entwicklung und Dienstleistungen – und auf die Vereinbarkeit von Beruf und Familie. Für seine familienbewusste Personalpolitik, die flexiblen Arbeitszeitmodelle, die vorbildliche Informations- und Kommunikationspolitik sowie die nachhaltige Personalentwicklung wurde das fem 2017 mit dem familyNET-Prädikat „Familienbewusstes Unternehmen” ausgezeichnet. Nach der erfolgreichen Re-Auditierung wurde dem fem das Prädikat im Jahr 2022 erneut verliehen.

Diversität und Geschlechtergerechtigkeit prägen seit Jahrzehnten wesentlich die Arbeit und Kultur am fem. Für uns als wirtschaftsnahes Forschungsinstitut bedeuten Vielfalt und Gerechtigkeit in erster Linie eine immense Bandbreite an interdisziplinären Fachrichtungen, kulturellen Perspektiven und wertvollen persönlichen Erfahrungen.

WissenschaftlerInnen und ForscherInnen aus zahlreichen Nationen und ein für den MINT-Bereich außergewöhnlicher Frauenanteil von 50% – von der Technikerin bis zur Abteilungsleiterin – sind das Resultat unseres klaren Bekenntnisses zur Vielfalt und unserer Aktivitäten auf dem Gebiet der Vereinbarkeit von Beruf und Familie. 

Wir fördern das gleichberechtigte Zusammenwirken der verschiedenen individuellen Persönlichkeiten, denn es hilft uns, wissenschaftliche und organisatorische Fragestellungen möglichst unvoreingenommen und umfassend zu beantworten und liefert entscheidende Impulse für unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeit.

Das fem wünscht frohe Weihnachten und ein glückliches neues Jahr 2024!

Liebe Partner, Kunden und Freunde des fem,

ein ereignisreiches Jahr neigt sich seinem Ende zu! Unsere drei Highlights in 2023 waren der schwungvolle Start unseres neuen Institutsleiters Prof. Dr. Holger Kaßner, der mit viel Energie und neuen Ideen die strategische Weiterentwicklung des fem vorantreibt, die Gründung unserer Abteilung Digitalisierung und KI, in der sich alles um die Fragen der Materialinformatik dreht, und natürlich die feierliche Eröffnung unseres Innovationslabors mit zusätzlichen 4500 qm Fläche für Forschung, Entwicklung und Technologietransfer in wichtigen Zukunftsfeldern.

Am 22. Dezember 2023 gehen wir in unsere Weihnachts- und Winterpause und sind am 8. Januar 2024 wieder für Sie da. Wie freuen uns auf viele neue Aufgaben und Projekte und wünschen Ihnen und Ihren Familien ein gesegnetes Weihnachtsfest 🎄und einen guten Rutsch ins neue Jahr 🍾.

Zerstörungsfreie Analyse von Batterien und Brennstoffzellen

Mit der CT stellt das fem Kunden aus Industrie und Forschung eine Methode zur Verfügung, die eine zerstörungsfreie, dreidimensionale Erfassung und Charakterisierung beliebig komplexer Objekte aus allen Werkstoffklassen – Legierungen, Keramiken, Kunst- und Verbundwerkstoffe, biokompatible Werkstoffen sowie Baustoffe und Textilien – mit sämtlichen geometrischen und materialbezogenen Strukturen ermöglicht. 


ANWENDUNGSBEISPIEL: ELEKTROCHEMISCHE ENERGIESYSTEME

Seit 2010 analysieren wir in unserem CT-Labor die unterschiedlichsten Objekte, Bauteile und Materialien und bearbeiten ein großes Spektrum an Fragestellungen – schnell, präzise und verlässlich. Dank unserer großen Erfahrung und unserer hervorragenden Technik können wir Ihnen nicht nur Messergebnisse, sondern echte Problemlösungen liefern.
Anastasia Bayer, Laborleiterin

BEISPIELPREISE FÜR VERSCHIEDENE MESSUNGEN UND OBJEKTE


INDUSTRIELLE ANWENDUNG

  • Zerstörungsfreie Prüfung
  • Schadensanalyse
  • Bauteilprüfung, Montagekontrolle
  • Qualitätsmanagement
  • Metrologie
  • Maßkontrolle, Soll-Ist-Vergleich
  • Formerfassung, 3D-Wandstärkenanalyse
  • Reverse Engineering

WISSENSCHAFTLICHE ANWENDUNG

  • Charakterisierung verschiedener Materialklassen
  • Dichte- oder Partikelverteilung
  • Parameteroptimierung mittels Simulationen
  • Zustandsänderungen
  • Informatikgestützte Produktentwicklung

TECHNISCHE DATEN

PHOENIX V|TOME|X L 450 (MICRO-CT)PHOENIX NANOTOM M 180 (NANO-CT)
RÖNTGENRÖHRE / SPANNUNG300 kV180 kV
RÖNTGENRÖHRE / LEISTUNGMAX. 500 WMAX. 15 W
FLÄCHENDETEKTOR / AUFLÖSUNG4 MEGAPIXEL5 MEGAPIXEL
FLÄCHENDETEKTOR / GRAUSTUFENAUFLÖSUNG16 BIT14 BIT
FLÄCHENDETEKTOR / MESSBEREICHSERWEITERUNG3-FACH1,5-FACH
VOXELAUFLÖSUNG< 2,0 µm< 0,5 µm
MAXIMALE BAUTEILGRÖSSE / DURCHMESSER800 mm240 mm
MAXIMALE BAUTEILGRÖSSE / HÖHE1000 mm250 mm
MAXIMALE BAUTEILGRÖSSE / GEWICHT100 kg3 kg
MESSZEITje nach Größe und Materialje nach Größe und Material

Alle Prüfverfahren am fem auf einen Blick

Defektanalyse, Dimensionelles Messen

Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), Querschliff, magnetische Verfahren, Wirbelstrom, Calotest, Profilometrie, Coulometrie, STEP-Test

GDOES, Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit Elementanalyse (EDX), Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)

FE-REM, REM, FIB, Kristallstruktur- und Mikrotexturanalyse (EBSD)

Phasenidentifikation, Quantitative Phasenanalyse, Bestimmung der Mikrostruktur (Kristallitgröße), Untersuchung dünner Schichten mit streifendem Einfall, Messung von Eigenspannungen, Bestimmung von Texturen

Schichtdicke (5–200 nm), Dichtebestimmung

Taktile Profilometrie, Konfokalmikroskopie, 3D-Digitalmikroskopie

Mikrohärte, Ultramikrohärte, Buchholzhärte, instrumentierte Eindringprüfung (Eindringhärte, Martenshärte, Nanoindentation), Härteverläufe und Härtekarten, korrelatives Härte- und EDX-Mapping, Vickers, Knoop, Brinell, Rockwell, Pendelhärte, Mohs-Härte

Röntgenbeugung, in situ-Bestimmung mit MSM 200

Wölbungstest, Dornbiegeversuch, Zugversuch

Ritztest, Kugelschlag, Tiefung, Dornbiegeversuch, Temperaturwechselprüfung, Gitterschnittprüfung, Lötmethode und Klebemethode, Rockwell-Eindruck-Test, Haftzugfestigkeit (nach ASTM C 633), Abreißversuch (nach ISO 4624)

Stift-Scheibe-Tribometer, oszillierender Schwingverschleiß, Taber-Abraser, Kratzbeständigkeit, Reinigungsbeständigkeit, Martindale-Prüfung, Abrasive Wheel

Simultanspektrometer, Glanzmessung nach Reimann (Goniophotometer), Transmissionsmessung, Spektralphotometer (45/0, spin, spex), Appearence-Messung (DoI, Orangepeel, etc.), Dreiwinkel-Glanzmessung

Sprühnebel (NSS, AASS, CASS), Kondenswassertests, zyklische Korrosionsprüfung, Filiformkorrosion, komplexe Korrosions-Klimawechselprüfung, CD-Test, elektrochemische Messungen, Künstlicher Schweiß, Nickellässigkeit, Anlauftest

Künstliche Bewitterung, Freibewitterung

Druckwasserstrahlprüfung, Multisteinschlagprüfung, Chemikalienbeständigkeit, Eindringprüfung

Elektrische Leitfähigkeit (Sigmascope SMP350), Kontaktwiderstand an Passivierungsschichten / Bipolarplatten / Kontaktwerkstoffen, Bestimmung des Flächenwiderstands (Schichtwiderstand), Durchschlagsbeständigkeit, Scheinleitwert

Temperaturschock, Glasübergangstemperatur, Schmelzpunkt, Klimaprüfung, Alterung, Klimawechselprüfung

Modellierung und Simulation, Musterbeschichtung, spezielle Verfahren: Legierungsabscheidung, Dispersionsabscheidung, Pulse-Plating, rotierende Elektrode, Galvanoformung

Vorbehandlungsverfahren, Eloxieren, Tampon-Anodisation, Tauchfärbung, elektrolytische Färbeverfahren, Hartanodisation, Plasma-Anodisation, elektrophoretische Einlagerung, Mehrschicht-Eloxal

Magnetron-Sputtern (HIPIMS, MF, DC), Kathodisches Lichtbogenverdampfen, Plasmastrahlbeschichtung (PACVD), Plasma-Immersions-Ionen-Implantation (PIII)

Flüssiglackbeschichtung, Pulverlackbeschichtung, strahlenhärtende Lacke (UV/IR), Wirbelsintern

FE-REM mit EDX, WDX, FIB, EBSD und STEM-Detektor, TEM-Probenpräparation (Dimpler, Elektrolytisches Polieren, FIB), Ionenpolitur

Optische Mikroskopie mit Bildanalyse, Schichtdicke (Querschliff), Phasenanteile, Korngrößenbestimmung, Porenanalyse, Partikeleinbaurate

Reibung, Verschleiß, Tiefziehprüfungen

Härte (Vickers, Rockwell, Brinell, Knoop), Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Hochtemperaturprüfung, Spannungsrelaxation

3D-Röntgen-Computertomographie, Röntgendiffraktometer, Messung elektrischer/magnetischer Eigenschaften, Benetzungswinkel, thermische Analyse (Differentialthermoanalyse (DTA), Kalorimetrie (DSC), Thermogravimetrie (TG), Dilatometrie)

Legierungsherstellung: Vakuum-Lichtbogenofen, Vakuum-Induktionsofen, Vakuum-Druckgießen, Vakuum-Schleudergießen, Vakuum-Kippgießen; Formgießen: Kokillenguss, Stranggießen, Feingießen; Wärmebehandlung unter Schutzgas und Vakuum; Vakuum-Heißpresse, Walzen, Rundhämmern, Drahtziehen

Ultraschall-Plasma-Atomizer, Additive Fertigung mit Prozessüberwachung, Prozessoptimierung, Legierungsentwicklung, Gefüge-Eigenschafts-Korrelation), Vakuum-Heißpresse, Pulverherstellung, Pulvercharakterisierung

Phasendiagramme (Thermodynamik, Materialeigenschaften), Diffusionsvorgänge, Prozess-Simulation (Wärmebehandlung, Gießen, additive Fertigung), elektrochemische Abscheideprozesse

ICP-OES, ICP-MS, Röntgenfluoreszenz (ED-RFA,
WD-RFA), Kohlenstoff / Schwefel- und Sauerstoff / Stickstoff-Bestimmung, UV-VIS und IR-Spektroskopie, IR-Mikroskopie, Chromatographie (GC, IC), Edelmetallbestimmung  (Dokimasie), Summenparameter (TOC, AOX), DSC, Polarisationsmessung, GDOES, Metallanalyse, Legierungsanalyse Spurenbestimmung 

Cyclovoltammetrie (CV), Cyclic Voltammetric Stripping (CVS), Elektrolytparameter

Zyklisierung, Cyclovoltammetrie (CV), Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), Untersuchung von Einzelzellen und Stacks im Brennstoffzellenteststand und Elektrolyseteststand (U-I-Kennlinien, CV, EIS, Langzeitverhalten)

Viel Raum für die Zukunft: Das neue Innovationslabor

Rund ein Jahr nach dem 100. Geburtstag des Forschungsinstituts und exakt zwölf Monate nach Herstellung der Bodenplatte aus Stahlbeton war es soweit: Rund 200 Gäste aus Politik, Verwaltung, Wirtschaft und Forschung kamen nach Schwäbisch Gmünd, um gemeinsam mit Institutsleiter Prof. Dr. Holger Kaßner einen Meilenstein in der Geschichte des fem zu feiern. Mit der Eröffnung des Innovationslabors verwirklicht das fem ein Ziel, das vor sechs Jahren in der “Strategie 2027” formuliert worden ist. Damals entstand unter der Leitung des damaligen Institutsleiters Dr. Andreas Zielonka ein Strategiepapier zur thematischen Weiterentwicklung des Instituts, die auch eine räumliche Erweiterung in Betracht zog.

Der markante Neubau mit seiner symbolträchtigen und dynamisch geschwungenen Fassade in Gold und Silber erweitert das fem um rund 4500 qm und umfasst neben Laboratorien und Büros auch einen großen Konferenzsaal, der den Namen des früheren Institutsleiters trägt. Im offenen, großzügigen Foyer können Bürgerinnen und Bürger sich in Zukunft über die FuE-Aktivitäten des Gmünder Forschungsinstituts informieren: “Dank der transparenten Architektur im Erdgeschoss können wir uns jetzt allen Interessierten in einer Weise öffnen, die früher nicht möglich war. Wer erleben möchte, wie am fem die Technologien von morgen entstehen, ist herzlich eingeladen”, so Institutsleiter Kaßner.

Ministerialdirektor Michael Kleiner hob in seinem Grußwort die Bedeutung des fem als technologischer Impulsgeber für die Zukunft Baden-Württembergs hervor. Sinn, Zweck und Verpflichtung des fem sei die Unterstützung der Wirtschaft, die mit den neu geschaffenen Möglichkeiten noch einmal erweitert und intensiviert würden. Der Neubau sei das größte Einzelprojekt, das in Baden-Württemberg mit Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) als Teil der Reaktion der Union auf die COVID-19-Pandemie finanziert worden sei. Für die Stadt Schwäbisch Gmünd, so Oberbürgermeister Richard Arnold, sei es ein besonderes Glück, dass sie ihren Teil zum Gelingen des Projekts habe beitragen können. Mit dem Bau des Elektrolyseurs im Gewerbepark Gügling und der Wasserstoffforschung am fem sei die Stadt auf dem richtigen Weg in eine neue Energieepoche. Landrat Dr. Joachim Bläse plädierte dafür, trotz aller offenen Fragen und Unwägbarkeiten ein positives Zukunftsbild zu entwerfen, zu dem die Forschung und das fem einen wichtigen Teil beitrage. Er sei beeindruckt von der Zielstrebigkeit des fem und der Meisterleistung, die der Neubau darstelle. 

Kaßner unterstrich in seiner Rede die Forderung von Dr. Joachim Bläse nach einer motivierenden Zukunftsvision und warnte davor, der Forschung in schwierigen Zeiten die Lebensgrundlage zu entziehen: “Wer an der Forschung spart, spart an der Zukunft des Landes!”. Forschung, Entwicklung und der daraus resultierende Wissens- und Technologietransfer in kleine und mittlere Unternehmen, Industrie, Bildung und Gesellschaft sei für moderne Zivilisationen unverzichtbar. In den neuen Laboren habe das fem nun alle Möglichkeiten, auf den Gebieten der Materialforschung und Oberflächentechnik seinen Beitrag zur Verwirklichung der Vision zu leisten. Dass das neue Gebäude in Rekordzeit und fristgerecht errichtet werden konnte, sei der engen und konzentrierten Zusammenarbeit aller über fünfzig Projektpartner und der überaus unkonventionellen Ausführung zu verdanken. Die Rekordzeit konnte durch ein höchst agiles Projektmanagement und einer ausgeklügelten Baustellenlogistik mit großen Überschneidungen aller Gewerke erzielt werden. So wurde z.B. bereits vor der Schließung der Gebäudehülle mit Hochdruck der Innenausbau vorangetrieben.

Nach der Schlüsselübergabe durch die Architekten Armin und Marcel Stütz präsentierten Institutsleiter Kaßner und die Abteilungsleiterinnen und Abteilungsleiter des fem bei einem Rundgang durch das Innovationslabor die neuen Labore. Die Schwerpunkte liegen auf Additiver Fertigung, Batterie- und Wasserstoffforschung und auf der Unterstützung durch Hochleistungsrechner für Digitalisierung und KI. Geräteausstattung und Versorgungstechnik sind hochflexibel installiert und bieten den Forscherinnen und Forschern hervorragende Arbeitsbedingungen. “Angesichts des hohen Transformationsdrucks auf unsere Industrie und Gesellschaft ist es entscheidend, in die Entwicklung neuer Forschungs- und Arbeitsumgebungen zu investieren. Nur dann werden wir die Herausforderungen der Zukunft erfolgreich meistern. Dies ist uns hier mit Hilfe aller Beteiligten eindrucksvoll gelungen”, so Kaßner.

Das fem auf der Plattform MaterialDigital Vollversammlung 2023

Zwei inspirierende und fruchtbare Tage mit vielen bekannten und neuen Gesichtern aus der Welt der Digitalisierung und der Werkstoffwissenschaften. Das Projekt KupferDigital präsentierte sich mit Postern und einem Demonstrator dem interessierten Publikum. Die vielen Workshops, Vorträge und Diskussionen fanden in einer überaus positiven Atmosphäre statt: Für jeden war deutlich zu spüren, dass sich auf der Plattform MaterialDigital eine echte, aktive Community entwickelt hat.

“Die Stimmung war großartig und die Workshops, die ich zu den Themen Industrial Data Ontology, Large Language Models und PMD Core Ontology besucht habe, waren alle sehr gut besucht und didaktisch so aufbereitet, dass auch Einsteiger großen Gewinn daraus ziehen konnten”, so Dr. Miriam Eisenbart vom fem Forschungsinstitut, das am Projekt KupferDigital beteiligt ist.

Weitere Informationen zur Plattform MaterialDigital