Batterietechnik gehört zweifelsohne zu den großen Zukunftsfeldern. Die Entwicklung etwa der Elektromobilität hängt maßgeblich davon ab, ob es gelingen wird, Akkus mit Leistungen und Kapazitäten zu entwickeln, die eine echte Alternative zu konventionellen, auf fossilen Brennstoffen basierenden Antrieben darstellen. Das fem verstärkt im Frühjahr 2014 seine Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich Batterieforschung mit einer vom Land Baden-Württemberg und dem Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) geförderten Geräteinvestition in Höhe von 130.000 Euro sowie mit einem neuen Forschungsprojekt unter der Leitung von Dr. Seniz Sörgel.

Weitere Informationen zu EFRE: 
www.rwb-efre.baden-wuerttemberg.de
www.ec.europa.eu/regional_policy/index_de.cfm

Wohin man auch schaut, was immer man berührt: Überall begegnen wir Beschichtungen und Oberflächen. Sie schmeicheln Hand und Auge, sorgen für die richtige Optik und schützen vor Wind, Wetter und anderen Einflüssen. Soweit die klassische Definition. Sogenannte „smart coatings“, intelligente Beschichtungen, gehen weit über diese Eigenschaften hinaus. Sie reagieren auf spezifische Umweltreize mit gezielten Effekten: Sie reinigen die Luft, bekämpfen Krankheitserreger, produzieren Energie oder reparieren sich selbst. Das letzte Freitagsseminar im Jahr 2013 am Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie konnte rund vierzig Gäste davon überzeugen, dass intelligente Oberflächen alles andere als oberflächlich sind.

Einen faktenreichen Überblick über die Welt der funktionellen Oberflächen bot Dr. Michael Hilt von der Forschungsgesellschaft Pigmente und Lacke (FPL) in Stuttgart. Wie sich die Wechselwirkungen zwischen Umwelt und Oberflächen gezielt steuern und beeinflussen lassen, demonstrierte der Referent an zahlreichen Beispielen aus Forschung und Industrie. Eine wichtige Inspirationsquelle für die Entwicklung von neuartigen, intelligenten Oberflächen sei die Natur, so Hilt, die es in ihrer mehrere Milliarden Jahre umfassenden Evolution zu einer unübertroffenen Perfektion gebracht habe – dem Wissenschaftler stehe leider nur ein Bruchteil dieser Zeit zur Verfügung, um zu vergleichbaren Ergebnissen zu kommen.

Zwei Forscher aus dem fem vertieften im Anschluss das Thema und stellten dabei das Leichtmetall Titan ins Zentrum ihrer Ausführungen. Stefan Funk präsentierte in seinem Vortrag die photokatalytischen Eigenschaften von Titandioxid. Photokatalyse heißt: Umwandlung von chemischen Substanzen unter Lichteinwirkung. Mit Titandioxid beschichtete Straßenbeläge und Fassaden sind in der Lage, in der Luft befindliche Schadstoffe, z.B. gesundheitsschädliche Stickoxide, und organisches Material wie Algen oder Mikroorganismen abzubauen. Zum Abschluss zeigte Jörg Freudenberger, welche Bedeutung der Werkstoff Titan für medizinische Implantate und Instrumente besitzt. Titan ist sehr fest, gut verträglich und weist durch seine natürliche Oxidschicht – das schon erwähnte Titandioxid – eine hohe chemische Beständigkeit auf. Allesamt Eigenschaften, die aus dem Titan einen idealen, wenn auch nicht perfekten Werkstoff für die Medizintechnik machen. Eine Möglichkeit, Titan zu optimieren, ist das sogenannte Hartanodisieren, durch welches die schützende Oxidschicht vergrößert wird. Bei der Herstellung dieser Schicht tanzen charakteristische Blitzentladungen über die Oberfläche – Freudenberger zeigte faszinierende Filmaufnahmen dieses Vorgangs, die unter den Gästen der Veranstaltung für ein vorweihnachtliches Entzücken sorgten.

Auch im kommenden Jahr bietet das fem wieder vier Freitagsseminare an, die sich gleichermaßen an Experten und die interessierte Öffentlichkeit richten. Den Auftakt macht am 21. März ein weiteres medizintechnisches Thema: Drei hochkarätige Referenten sprechen über „bioresorbierbare metallische Stents“ für die Gefäßmedizin.
 

Das fem freut sich über zwei neue Preisträger am Institut: Gloria Lanzinger aus der Abteilung Elektrochemie wurde im Rahmen einer Festveranstaltung in Heidenheim mit dem Innovationspreis Ostwürttemberg ausgezeichnet. Sie erhielt den Preis für ihre innovative Arbeit über das Abscheiden von Edelmetall-Kontaktmaterialien aus Raumtemperaturschmelzen, den sogenannten ionischen Flüssigkeiten. Für die Abscheidung von Platinmetallen hat Frau Lanzinger unterschiedliche, auf ionischen Flüssigkeiten basierende Elektrolyte eingesetzt, um entscheidende physikalisch-chemische Parameter wie Löslichkeit, Dichte, Viskosität und Leitfähigkeit zu ermitteln. Mittels Cyclovoltametrie erfolgte dann eine elektrochemische Charakterisierung der Elektrolytsysteme, um geeignete Prozessfenster zu definieren. Für die Herstellung der Überzüge kamen Gleichstrom- und Pulsstromabscheidungen zum Einsatz. Schließlich wurden die Überzüge materialwissenschaftlich charakterisiert: mit Rasterelektronenmikroskopie, Röntgenbeugung, Nanoindentation sowie Verschleißtests.

Martin Kommer erhielt für seine Masterarbeit "Einfluss der Oberflächengüte des Substrats auf Reibungs- und Verschleißverhalten beschichteter Kolbenbolzen" den Südwestmetall-Preis. Mit diesem Preis werden jedes Jahr hervorragende wissenschaftliche Arbeiten prämiert. "Das Werk von Martin Kommer zeichnet sich durch vielfältige Innovationen aus und ist von hohem praktischen Nutzen für die Industrie". Das fem schätzt sich glücklich, dass Herr Kommer seine Arbeit als Doktorand am Forschungsinstitut fortführen wird.

www.talente-und-patente.de
www.suedwestmetall.de

Moderne Batterietechnologie ist aus dem Alltag der meisten Menschen nicht wegzudenken: Ob in Smartphone oder Laptop, Hörgerät oder Herzschrittmacher, Pedelec oder Hybridfahrzeug, Batterien und aufladbare Akkus sind überall dort im Einsatz, wo ein hohes Maß an Unabhängigkeit und Mobilität gefragt ist. „Das ist angewandte Elektrochemie“, bringt Dr. Renate Freudenberger, Abteilungsleiterin am Gmünder Forschungsinstitut fem, das Thema Batterietechnik und Energiespeicherung auf den Punkt. Über fünfzig Interessierte folgten ihrer Einladung ans Institut und informierten sich vergangene Woche im Rahmen eines Freitagsseminars über den Stand der Dinge und zukünftige Entwicklungen.

Dass elektrische Zellen, wie der Experte sie nennt, je nach Einsatzort winzig klein oder groß und schwer ausfallen können, stellten zwei Gastredner aus der Industrie unter Beweis. Bernd Kreidler von der VARTA Microbattery GmbH aus Ellwangen referierte über Zink-Luft-Zellen für moderne Hörgeräte. Die Knopfzellen mit einem Durchmesser von 5,8 bis 11,6 mm lassen sich ohne Quecksilber herstellen und basieren auf einem offenen System, das der Benutzer direkt vor dem Einsatz durch das Entfernen einer Schutzfolie in Gang setzt: Luft strömt in die Batterie ein, der elektrochemische Prozess beginnt, das Zinkpulver oxydiert und die freiwerdende Energie wird abgegeben. Der entscheidende Vorteil dieser Batterien: Eine sehr stabile Spannungslage bis zur vollständigen Entladung, ohne die ein Hörgerät, das im Grunde ein Mikrocomputer ist, nicht funktioniert. Völlig andere Leistungen und Kapazitäten fordert der Einsatz auf der Straße und so präsentierte Markus Meiler von der Deutsche ACCUmotive GmbH in Kirchheim unter Teck zwei Batteriesysteme für Hybrid- und Elektrofahrzeuge, die in Größe und Gewicht ganz andere Dimensionen besitzen: Der Akku für den Elektro-Smart etwa bringt satte 175 Kilo auf die Waage. Meiler konzentrierte sich auf eines der wichtigsten Themen in Sachen Mobilität, die Sicherheit. Ein umfassendes Sicherheitskonzept sei erforderlich, um einen Lithium-Ionen-Akku so zu konstruieren, dass dieser jederzeit vor Fehlgebrauch, Feuer oder mechanischen Einwirkungen geschützt ist. Die entsprechenden Anforderungen der Automobilhersteller seien aus gutem Grund kompromisslos hoch.

Zum Abschluss bot Dr. Seniz Sörgel einen detaillierten Überblick über die wissenschaftlichen Entwicklungen auf dem Gebiet der Batterietechnik. Im Vordergrund stand die noch relative junge Technik der Lithium-Schwefel-Akkumulatoren. Schwefel bietet sich an, da das Material gut verfügbar und vergleichsweise günstig ist sowie eine sehr hohe Energiedichte aufweist. Erste Prototypen wurden bereits erfolgreich getestet, von der Serienfertigung aber ist die Technik noch weit entfernt. Zu gering sei bisher die Ausnutzung des hohen Energiepotentials, zu hoch der Kapazitätsverlust während des Gebrauchs, stellte Sörgel fest. Derzeit verfolge sie verschiedene Lösungsansätze, die ersten Resultate seien sehr vielversprechend. Eine ernsthafte Alternative zu derzeitigen Lithium-Ionen-Akkumulatoren werde das auf Schwefel basierende System wohl aber erst in rund zehn Jahren sein.

Was im Supermarkt kurz vor der Kasse die Auslagen mit den Kaugummis und Schokoriegeln sind, ist in den Läden der großen Modeketten oft der Schmuck: Ringe, Armketten, Piercings und Ohrstecker in allen erdenklichen Variationen, verlockend glänzend und mitunter kaum teurer als die Süßigkeiten, da greifen vor allem – aber nicht nur – junge Damen gerne zu. Denn, so lässt sie ein großes schwedisches Modeunternehmen wissen, „Accessoires sorgen blitzschnell für einen neuen Look“. Woraus aber die goldenen und silbernen Schmuckstücke hergestellt sind, erfahren die Kundinnen nur selten. Sind diese mit einer Nickelschicht überzogen, die Allergien auslösen kann? Oder enthalten sie womöglich die schädlichen Metalle Cadmium und Blei?

Um das herauszufinden, begab sich die Redakteurin Tanja Hübner für die Sendung „markt“ des WDR auf Shoppingtour durch zahlreiche Mode- und Schmuckläden. Ihren Warenkorb mit gut zwanzig Einzelstücken schickte sie ans Forschungsinstitut fem in Schwäbisch Gmünd, wo diese in der Abteilung Analytik auf ihre Zusammensetzung und die metallischen Inhaltsstoffe hin untersucht wurden. Hintergrund der Recherche ist die im letzten Jahr verschärfte EU-Verordnung namens REACH, in der entsprechende Grenzwerte definiert sind. „Mich interessiert, ob diese Werte bei der Herstellung der Schmuckstücke auch tatsächlich eingehalten werden“, so Hübner. Blei etwa darf den Grenzwert von 0,05 Gewichtsprozent pro Schmuckstück nicht mehr übersteigen, der Grenzwert für Cadmium liegt sogar bei 0,01 %. Begleitet vom Kamerateam des WRD erläuterte Abteilungsleiter Dr. Martin Völker die verschiedenen Prüfmethoden und -kriterien in den Laborräumen des Forschungsinstituts und kommentierte die Ergebnisse. Wer wissen möchte, wie sie ausgefallen sind, sollte am 13. Mai 2013 einschalten: Die Sendung „markt“ wird um 21 Uhr im WDR Fernsehen ausgestrahlt.

Weitere Informationen zur Sendung: www.wdr.de/tv/markt

Ein neues Finanzierungsmodell für das fem Forschungsinstitut Edelmetalle & Metallchemie in Schwäbisch Gmünd und die Innovationsallianz Baden-Württemberg (innBW) stellte das Wirtschaftsministerium am Montag, den 22. April 2013 in Stuttgart vor. „Mit der Umstellung von der bisherigen Fehlbedarfs- zur neuen Festbetragsfinanzierung schafft das Land eine wichtige und zukunftsweisende Weichenstellung für unsere Forschungsarbeit“, freut sich Dr. Andreas Zielonka, Institutsleiter des fem. Seit vielen Jahren hätten er und seine Kollegen von der Innovationsallianz gemeinsam mit der Politik auf dieses Ziel hin gearbeitet. Das neue Finanzierungsmodell sorge für Planungssicherheit und erlaube es den Instituten Rücklagen zu bilden, mit denen man auf konjunkturbedingte Schwankungen reagieren und strategische Investitionen tätigen könne: „Wir sind nun in der Lage, in unternehmerischer Eigenverantwortung die Entwicklung neuer Forschungsbereiche und Zukunftsprojekte anzupacken“, betont Zielonka. Ihrer Rolle als Innovationsmotor für die Wirtschaft in Baden-Württemberg würden das Forschungsinstitut in Schwäbisch Gmünd und die Partnerinstitute der innBW damit in Zukunft noch besser gerecht werden als bisher.

Die 2008 gegründete Innovationsallianz ist ein Bündnis aus zwölf unabhängigen und wirtschaftsnahen Forschungseinrichtungen mit einem Jahreshaushalt von gut 120 Millionen Euro, der sich aus Industrieeinnahmen, öffentlichen Forschungsprojekten und rund 23 Millionen Euro Landesmitteln zusammensetzt. Aufgabe der Institute ist in erster Linie der Wissenstransfer von der angewandten Forschung in die industrielle Praxis, insbesondere in klein- und mittelständische Unternehmen. 

Weitere Informationen zur innBW: www.innbw.de

Aktuelle Entwicklungen und Trends der Chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), einer Dünnschichttechnologie, standen vergangene Woche im Mittelpunkt des Freitagsseminars am Gmünder Forschungsinstitut fem. Die Freitagsseminare sind eine Vortragsreihe, die das fem im Rahmen des Bildungsprogramms des Gmünder Zentrums für Oberflächentechnik (ZOG) veranstaltet.

Rund vierzig Interessierte waren der Einladung ans fem gefolgt, um sich über den aktuellen Stand der CVD zu informieren und mit den Referenten zu diskutieren. Dr. Martin Fenker, Abteilungsleiter für Plasma-Oberflächentechnik und Materialphysik am Forschungsinstitut, bot in seinem Einführungsvortrag einen Überblick über historische und wissenschaftliche Grundlagen, verschiedene Methoden und die eigene anwendungsorientierte Forschungsarbeit am Institut.

Zwei Gastredner aus der Industrie berichteten im Anschluss daran über die vielfältigen Einsatzgebiete der Technologie: Hugo Tholense vom finnischen Maschinenhersteller Beneq Oy sprach über die sogenannte Atomlagenabscheidung, eine spezielle Variante des CVD-Verfahrens, die in Mikroelektronik, Optik und Beleuchtungstechnik zum Einsatz kommt. Also überall dort, wo besonders feine und präzise Beschichtungen im Nanobereich gefragt sind. Marco Tradt von der Dörrenberg Edelstahl GmbH stellte abschließend die herausragende Bedeutung von titanbasierten Dünnschichten bei der Herstellung von Spezialwerkzeugen heraus. Stark beanspruchte Werkzeuge, wie sie etwa in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen, werden mit hochfesten Schichten überzogen, durch die der Verschleiß drastisch reduziert, Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit entsprechend gesteigert werden.

Dass die CVD in ihren unterschiedlichen Ausprägungen und Einsatzmöglichkeiten heute und in Zukunft einen entscheidenden Beitrag zu wichtigen Schlüsseltechnologien leisten wird, wurde von allen Referenten anschaulich und überzeugend dargelegt.
 

Die Deutsche Gesellschaft für Galvano- und Oberflächentechnik (DGO) verleiht seit 1990 jährlich den Nachwuchs-Förderpreis für eine hervorragende Arbeit auf dem Gebiet der Oberflächentechnik an junge Wissenschaftler. Dieses Jahr wurde der Preis Frau Gloria Lanzinger bei der ZVO-Jahrestagung in Darmstadt überreicht, die nach ihrem Bachelorabschluss an der Hochschule Aalen im Fachbereich Oberflächentechnik und Werkstoffkunde seit 2011 am Forschungsinstitut Edelmetalle & Metallchemie (fem) in Schwäbisch Gmünd tätig ist. Sie erhielt die Auszeichnung für ihre Arbeit im Rahmen des DFG-Forschungsprojektes „Entwicklung von Abscheideprozessen für Edelmetall-Kontaktmaterialien aus ionischen Flüssigkeiten“. Damit wurden erneut die umfangreichen Forschungsaktivitäten am fem zur Charakterisierung, Entwicklung und Anwendung von neuartigen Elektrolytsystemen auf der Basis von ionischen Flüssigkeiten fachlich gewürdigt. Institutsleiter Dr. Andreas Zielonka betonte in diesem Zusammenhang, dass durch die neuerliche Auszeichnung die hervorragende Qualifikation und Motivation der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am fem durch ausgewiesene Fachgremien gewürdigt wird.

Vor kurzem wurde am fem ein Focused Ion Beam Rasterelektronenmikroskop (FIB), ein Zeiss Auriga 60 Crossbeam, in Betrieb genommen. Dieses hochmoderne System erweitert das Untersuchungsspektrum der bereits vorhandenen Rasterelektronenmikroskope (REM) in den Bereichen Materialforschung und Bauteilprüfung erheblich. Mit der Dual-Beam-Technologie lassen sich winzige Defekte oder andere interessante Bereiche auf schonende Weise genauestens präparieren und mikroskopisch betrachten. Zur Oberflächenanalyse und Fehlerinterpretation bietet das fem seinen Kunden damit eine weitere Verbesserung seines Dienstleistungsangebots. Weitere Informationen: PDF Download

Die Anschaffung des Focused Ion Beam Rasterelektronenmikroskops wurde durch Mittel des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie des Landes Baden-Württemberg ermöglicht.

www.rwb-efre.baden-wuerttemberg.de
www.ec.europa.eu/regional_policy/index_de.htm