Nicht transparent, aber annähernd so hart wie Stahl, mit einer außerordentlichen Oberflächengüte und schon bei relativ niedrigen Temperaturen formbar wie Kunststoff: Das sind  die Eigenschaften von metallischen Gläsern auf Platinbasis, die seit einigen Jahren am fem in Schwäbisch Gmünd erforscht und entwickelt werden. Gläser heißt diese Materialklasse, da sie im Unterschied zu herkömmlichen Metalllegierungen keine regelmäßige Kristallstruktur, sondern eine unregelmäßige bzw. amorphe Struktur wie Fensterglas aufweist. Daraus resultieren neben den bereits genannten Qualitäten auch Vorteile für die Herstellung von Schmuckstücken oder Uhrengehäusen: Im Vergleich zum konventionellen Verfahren können metallische Gläser auf Platinbasis bei Temperaturen geschmolzen und gegossen werden, die bis zu 1000 °C unter den üblichen Werten liegen. Und die typische Erstarrungsschrumpfung, die bei Platinschmucklegierungen einen Großteil des Ausschusses ausmacht, bleibt aus. Das spart nicht nur Geld und Ressourcen, sondern schont auch die Anlagentechnik.

In einem unlängst abgeschlossenen, im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt IGF 19979 N konnte das fem in Kooperation mit dem Lehrstuhl für metallische Werkstoffe der Universität des Saarlandes und acht Industriepartnern den Nachweis einer Eignung der Platingläser als Schmuckwerkstoff und für das Feingussverfahren erbringen. Für Lisa-Yvonn Schmitt, die seit Januar 2021 das Nachfolgeprojekt IGF 21469 N am fem koordiniert, kommt es nun darauf an, den Reifegrad des entwickelten Feingussverfahrens deutlich in Richtung industrielle Fertigung zu steigern: „Die Materialklasse der metallischen Gläser stellt ganz eigene und hohe Anforderungen an den Herstellungsprozess. Im Hinblick auf die zukünftige industrielle Nutzung arbeiten wir im neuen Projekt an der Optimierung des Prozesses. Wenn uns das gelingt, können wir die Defizite des konventionellen Platinschmuckgusses überwinden und neue Verarbeitungsmöglichkeiten aufzeigen.“ Die nickelfreien und hautverträglichen Platingläser würden Schmuckgestaltern eine ganz neue Designvielfalt eröffnen, denn dank der niedrigen Gießtemperaturen könnten Steine schonender miteingegossen werden. „Die thermoplastische Formbarkeit im Bereich von ca. 220 bis 270 °C ermöglicht außerdem sehr filigrane Gestaltungen der Oberflächen, z.B. feingliedrige Strukturen, mit denen Hologrammeffekte erzielt werden können“, so Schmitt.

Eine wesentliche technologische Hürde, die im laufenden Projekt überwunden werden soll, ist die hohe Abkühlrate. Grundvoraussetzung für eine amorphe Erstarrung der Platinschmelze ist eine sehr hohe Abkühlgeschwindigkeit; dauert die Erstarrung zu lange, kristallisiert die Schmelze. Mit anderen Worten: Es kommt nicht zur Bildung eines metallischen Glases. Gewöhnlich werden metallische Glasschmelzen in metallische Formen gegossen, da nur in ihnen die erforderlichen Kühlraten realisiert werden können. Für den Feinguss komplexer Schmuckteile aber sind phosphatgebundene Einbettmassen nötig. „Wir wollen den Prozess so optimieren, dass eine hinreichend schnelle Erstarrung auch in diesen Formen möglich sein wird“, erläutert Schmitt, die zuversichtlich in die Zukunft blickt: „Wenn uns in den kommenden zwei Jahren die ressourcenschonende Herstellung von dekorativen und funktionstragenden Platinteilen auf industriellem Niveau gelingt, haben wir das wichtigste Ziel erreicht.“

Bild: Im Feingießverfahren hergestellter amorpher Solitaire-Ring aus der Platinlegierung Pt_42,5Cu₂₇Ni_9,5P₂₁ (at%) (Bild: fem)

Gesundheitsbeauftragte Beate Bäuerle: Gesundheit und Sicherheit haben absolute Priorität

Mittlerweile hat man sich auch am fem längst an die außergewöhnlichen Umstände gewöhnt: Maskenpflicht auf den Fluren, in den Labors und Gemeinschaftsbüros; umfassende Hygienemaßnahmen und strikte Abstandsregeln; kaum Besuch von Partnern aus Wirtschaft und Forschung, dafür viel mobiles Arbeiten und täglich zahlreiche Konferenzen und Besprechungen am Bildschirm. „Was wir vor einem Jahr vielleicht noch etwas skeptisch betrachtet haben, Stichwort Videokonferenz und Home Office, gehört ja mittlerweile zur Normalität“, so Institutsleiter Dr. Andreas Zielonka. 

Von Corona-Fällen sei das Forschungsinstitut in der Katharinenstraße bisher glücklicherweise verschont geblieben, ergänzt Beate Bäuerle, die am fem unter anderem für das betriebliche Gesundheitsmanagement verantwortlich ist. Damit das so bleibe und der Betrieb weiterhin ungestört fortgesetzt werden könne, setze man nun auch auf SARS-CoV-2-Antigentests. Gemeinsam mit Hartmut und Claudia Schaal von der Rems-, Pfauen- und Parlerapotheke in Schwäbisch Gmünd wurde nun die erste Schnelltest-Runde durchgeführt: 43 Tests, alle negativ. „Ein sehr schönes Ergebnis. Die Sicherheit und die Gesundheit meiner Kolleginnen und Kollegen liegt mir wirklich sehr am Herzen“, sagt Beate Bäuerle, die mit gutem Beispiel voran ging und gleich den ersten Termin am frühen Morgen wahrnahm. Wann die große Entwarnung und das Ende der Corona-Krise verkündet werden wird, könne derzeit keiner sagen, darum werde man die Schnelltests nun wöchentlich wiederholen. 

Bild: Beate Bäuerle lässt sich von Hartmut Schaal auf SARS-CoV-2 untersuchen

Im Vorfeld der diesjährigen Landtagswahlen in Baden-Württemberg durfte das fem eine Reihe von Politikern und Kandidaten im Institut begrüßen. In den Gesprächen mit Jakob Unrath, Andreas Stoch (beide SPD) und Martina Häusler (Bündnis 90/DIE GRÜNEN) standen vor allem industrie- und energiepolitische Fragestellungen im Vordergrund: Welche Rolle spielen Batterien, welche Rolle der Wasserstoff für die Mobilität und Energieversorgung der Zukunft?

Hier finden Sie den Bericht von Martina Häusler!

^{Bild: Martina Häusler (Bündnis 90/DIE GRÜNEN) im Gespräch mit Institutsleiter Dr. Andreas Zielonka}

Nach zwanzig Jahren an der Spitze der Abteilung Elektrochemie hat Dr. Renate Freudenberger zum Jahresbeginn 2021 die Leitung an Heidi Willing und Dr. Şeniz Sörgel übergeben. Freudenberger promovierte im Fachbereich Chemie an der Universität Karlsruhe und war mehrere Jahre in der Galvanobranche mit der Entwicklung industrieller elektrochemischer Prozesse befasst, bevor sie 1996 ans fem kam. Die Funktion als Abteilungsleiterin der Abteilung Elektrochemie hatte sie seit 2001 inne und füllte diese mit großem Engagement und hoher Professionalität aus. Ihre Forschungsgebiete reichten von der klassischen Elektrolyt- und Schichtentwicklung, der Abscheidung aus ionischen Flüssigkeiten über Themen aus der Elektronik und Mikrostrukturtechnik bis hin zu Elektrolysethemen sowie zur Brennstoffzellen- und Batterietechnik. Parallel dazu pflegte Frau Dr. Freudenberger zahlreiche Industriekontakte, aus denen wichtige Projekte für die Auftragsforschung des fem hervorgingen, war in verschiedenen Verbänden aktiv und als Gutachterin von Forschungsprojekten für die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF) tätig.

Mit der Übergabe der Abteilungsleitung geht eine inhaltliche Neuausrichtung einher, die sich auch im Namen der Abteilung widerspiegelt: Neben die klassische Galvanotechnik, die bereits seit 2019 von Frau Heidi Willing verantwortet wird, tritt die Energietechnik, repräsentiert von Frau Dr. Şeniz Sörgel. Ein konsequenter Schritt, denn die Themen der elektrochemischen Energietechnik haben in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich an Bedeutung gewonnen; sie sind Schlüsseltechnologien für eine erfolgreiche Energiewende und für die Elektromobilität. Seit über 10 Jahren werden am fem im Rahmen von Forschungsprojekten innovative Konzepte für Brennstoffzellen, Elektrolyse und Batterien entwickelt.

Frau Dr. Sörgel studierte zunächst Chemie in Ankara und erhielt nach ihrem Master-Abschluss in Elektrochemie ein Stipendium für ihre Doktorarbeit am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart. Nach der Promotion war sie drei Jahre lang als Projektleiterin beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt im Institut für Technische Thermodynamik in Stuttgart tätig. Sie leitete dort die Batterieaktivitäten zum Thema Lithium/Schwefel. 2013 kam sie ans fem und baute dort mit Unterstützung des Ministeriums für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg und Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) das neue Labor für Batterietechnologie grundlegend auf. Mittlerweile konnten vier Batterie-Projekte erfolgreich abgeschlossen werden, drei weitere sind derzeit in Bearbeitung.

„Eine meiner wichtigsten Aufgaben als Abteilungsleiterin wird der weitere Ausbau unsere Aktivitäten auf dem Gebiet der Energietechnik sein. Ich freue mich auf die Zusammenarbeit mit Heidi Willing – zwischen der Galvanotechnik und der Energietechnik gibt es große Synergien. Die Forschungsergebnisse aus unseren Projekten sollen einen wichtigen Beitrag für die Energiewandler der nächsten Generation leisten und dabei vor allem den deutschen Mittelstand stärken“, so Sörgel.

Das fem hat sich in den letzten drei Jahrzehnten kontinuierlich weiterentwickelt – thematisch, methodisch, personell und auch baulich. Anfang der 1990er Jahre wurde das Institutsgebäude in der Katharinenstraße aufwändig renoviert und erstmals ausschließlich vom fem genutzt; zehn Jahre später kam mit dem Verwaltungsgebäude die erste Erweiterung hinzu; weitere zehn Jahre später folgte mit dem Applikationstechnikum die bislang letzte Ergänzung mit rund 2500 qm Büro- und Laborflächen. In dieser Zeit verdreifachte das fem seine Mitarbeiterzahl von 30 auf heute rund 90, die Einnahmen aus Industrieaufträgen und Forschungprojekten konnten um ein vielfaches gesteigert werden. Heute ist das fem ein national und international renommiertes außeruniversitäres Forschungsinstitut, das im Rahmen seiner praxisorientierten Forschungs- und Entwicklungsarbeit direkt mit der Industrie sowie klein- und mittelständischen Unternehmen kooperiert.

In den letzten Jahren hat sich im wissenschaftlichen, wirtschaftlichen und politischen Umfeld des fem viel getan: Themen wie Energietechnik, (Batterieforschung und Wasserstofftechnologie), Leichtbau und die Digitalisierung der Fertigungstechnik (Stichwort additive Fertigung) haben rasant an Bedeutung gewonnen. Durch seine große Erfahrung auf den Gebieten der Materialwissenschaft und Oberflächentechnik und sein Gespür für wichtige Zukunftstrends konnte das fem frühzeitig Forschungsgruppen für die genannten Themen aufbauen. Mittlerweile aber stoßen Forschung und Entwicklung in den bestehenden Laborräumen des fem an ihre Grenzen, sodass eine Erweiterung des Instituts zwingend erforderlich ist. Das neue Innovationslabor mit direkter Anbindung an die bestehende Infrastruktur des Instituts wird es ermöglichen, die wirtschaftsnahen Forschungsarbeiten zu intensivieren und den Technologietransfer auszuweiten und zu beschleunigen.

Mit dem Programm REACT-EU, der europäischen Investitionsinitiative zur Bewältigung der Coronavirus-Krise, ist nun die Chance gekommen, dieses Vorhaben kurzfristig zu realisieren. Das fem ist darauf bestens vorbereitet: Bereits 2017 wurde ein Strategiepapier veröffentlicht, in dem die Entwicklung des Instituts über das einhundertjährige Jubiläum im kommenden Jahr hinaus bis 2027 detailliert beschrieben ist. Das Konzept liegt also vor, nun heißt es, das Bauvorhaben rasch umzusetzen. Das Nachbargrundstück in der Katharinenstraße hat das fem kürzlich erworben, bereits diese Woche beginnen bei günstiger Witterung die Vorbereitungen zur Herrichtung des Baufelds. »Für das fem und die Stadt Schwäbisch Gmünd ist das eine einmalige Gelegenheit, die wir jetzt unbedingt ergreifen müssen“, betont Dr. Andreas Zielonka, Leiter des fem. Bis zu fünfzig hochqualifizierte Arbeitsplätze werden im neuen Innovationslabor entstehen, das auch ein wichtiger Baustein im Großprojekt H2-Aspen der Stadt Schwäbisch Gmünd sein wird: „Ziel ist eine direkte Anbindung an den geplanten Technologiepark und die dort ansässigen Firmen, mit denen wir auf dem Gebiet der Wasserstoffforschung sehr eng kooperieren werden“, so Zielonka, der sein Projekt am 20. Januar 2021 im Verwaltungsausschuss der Stadt vorstellen wird.

Nach siebzehn erfolgreichen Jahren am fem wurde Roland Pfeifer Ende 2020 in den verdienten Ruhestand verabschiedet. Sein Nachfolger am Gmünder Forschungsinstitut ist der zweiundvierzigjährige Mario Suske, Diplom-Betriebswirt (FH) aus dem oberfränkischen Kulmbach. Er ist am fem verantwortlich für die Gebiete Finanz- und Rechnungswesen, Personalwesen, Recht und Steuern und zentraler Ansprechpartner für Fördermittelgeber und Projektträger. Nach seinem Studium der Betriebswirtschaftslehre mit dem Schwerpunkt Steuern und einer Vertiefung im Unternehmens- und Steuerrecht war Suske in den letzten zehn Jahren als kaufmännischer Leiter in der Industrie tätig, zuletzt beim Traditionsunternehmen Frankia in Marktschorgast.
„Die Zusammenarbeit mit Forschern und Wissenschaftlerinnen in einem hochdynamischen Technologieumfeld ist für mich eine ganz neue, sehr spannende Aufgabe“, freut sich Suske, der seinen neuen Lebensmittelpunkt bereits zu schätzen weiß: „Schwäbisch Gmünd hat Flair, ich fühle mich hier richtig wohl.“

Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Partner, Kunden und Freunde des fem,

wer hätte zu Beginn des Jahres geahnt, welchen Verlauf dieses denkwürdige 2020 nehmen wird? Die Auswirkungen der Corona-Krise auf unseren Alltag, unser Miteinander und das Wirtschaftsleben in Deutschland, Europa und der ganzen Welt bekommen wir alle seit fast einem Jahr deutlich zu spüren. Und immer noch ist kein Ende abzusehen. Tatsächlich profitieren einige von der Krise, aber nicht wenige geraten in Schieflage. Wir am fem haben es bisher durch strenge Hygieneregeln und Vorsichtsmaßnahmen geschafft, den Betrieb aufrecht zu erhalten und die Gesundheit der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu schützen. Wir hoffen, dass auch Sie gut oder nur mit einem „blauen Auge“ durch diese schwere Zeit kommen! Um Ihnen, liebe Kunden und Partner des fem, in diesen Zeiten ein Stück weit entgegen zu kommen, haben wir uns entschieden, unsere Preise für das kommende Jahr 2021 nicht anzuheben.

Unseren digitalen Adventskalender, mit dem wir Sie auf unsere aktuellen Forschungsschwerpunkte, Methoden und unser vielfältiges Angebot an Dienstleistungen aufmerksam machen möchten, finden Sie bei LinkedIn – schauen Sie doch mal hinein! 

Und: Bis einschließlich 23. Dezember 2020 ist das Forschungsinstitut geöffnet, dann beginnen unsere Winter- und Weihnachtsferien. Nach Heilige Drei Könige sind wir am 7. Januar 2021 dann wieder für Sie da.

Ich wünsche Ihnen im Namen aller Beschäftigten des Forschungsinstituts eine frohe Adventszeit, ein gesegnetes Weihnachtsfest und einen guten Rutsch ins neue Jahr. Herzliche Grüße aus dem fem in Schwäbisch Gmünd – bleiben Sie gesund!

Ihr Dr. Andreas Zielonka

Ziel der strategischen Zusammenarbeit ist die Optimierung der Entwicklung von neuen Werkstoffen und Fertigungsverfahren für Anwendungen in den Bereichen Energie, Leichtbau, Elektronik und Medizin. Der Fokus liegt dabei auf der zukunftsweisenden additiven Fertigung von Bauteilen aus metallischen Werkstoffen am fem in Schwäbisch Gmünd, die durch den Einsatz von Datenanalysewerkzeugen des Göttinger Pharma- und Laborzulieferers effizienter erforscht und weiterentwickelt werden soll. Mithilfe der Software wollen Wissenschaftler und Ingenieure am fem die Herstellung von Metallpulvern für die Additive Fertigung maßgeblich verbessern: „Die Herstellung von Metallpulvern erfolgt am fem mit einem Ultraschallatomizer. Für die Anlagenevaluierung sowie die Prozessoptimierung verwenden wir die statistische Versuchsplanungs-Software MODDE®. Um wirtschaftlich und effektiv mit Edelmetallen zu arbeiten, ist es für uns wichtig, die Versuchsanzahl auf ein Minimum zu reduzieren und dennoch Ergebnisse mit hoher Aussagekraft zu erzielen“, so Frank König, Laborleiter Additive Fertigung am fem.

Die für die statistische Versuchsplanung (Design of Experiments) entwickelte Software MODDE® von Sartorius ermöglicht die Darstellung komplexer Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen Einflussgrößen und damit die Optimierung von Versuchen und Prozessen. Darüber hinaus verspricht der Einsatz von SIMCA®, einer Software für die multivariate Datenanalyse, den Aufbau eines strukturierten Datenraums: Riesige, bislang unzusammenhängende Datenmengen aus mehreren Jahrzehnten FuE-Arbeit können mit den Mitteln der multivariaten Datenanalyse zu einer unentbehrlichen Grundlage für zukünftige Experimente und Projekte verknüpft werden. „Der Einsatz von MODDE® und SIMCA® hilft nicht nur, mehr Informationen und wertvolle analytische Erkenntnisse aus komplexen Daten zu gewinnen, sondern gleichzeitig Gesamtkosten zu senken und Zeit zu sparen – von der experimentellen FuE-Phase über die Entwicklungsschritte bis hin zur Produktionsphase. Wir bei Sartorius Data Analytics unterstützen Forschungs- und Bildungseinrichtungen sowie Hersteller weltweit mit unseren Lösungen und unserem Wissen und sind sehr an der beeindruckenden Arbeit des fem interessiert “, sagt Johan Hultman, Manager OEM & Partner Business bei Sartorius Data Analytics.

Die vollständige Presseerklärung finden Sie hier.

Unseren Beitrag auf LinkedIn (mit Film) finden Sie hier.

Die Abteilung Leichtmetall-Oberflächentechnik des fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie in Schwäbisch Gmünd hat die umfangreiche Laborqualifizierung des Daimler-Konzerns erfolgreich durchlaufen. Der große Vorteil für Zulieferer und Kunden des fem: Die am Forschungsinstitut ermittelten Prüfergebnisse werden von Daimler anerkannt, weitere Qualifizierungen sind nicht mehr erforderlich.
Nach der Aufnahme einer Vielzahl von neuen Prüfverfahren in den Akkreditierungsumfang und der erfolgreichen Teilnahme an mehreren Ringversuchen in den letzten 24 Monaten wurden nun die Kompetenzen der Mitarbeiter in der Abteilung Leichtmetall-Oberflächentechnik geprüft und im Rahmen einer Methodenüberprüfung durch die globale Werkstoffbemusterung des Daimler-Konzerns vollumfänglich bestätigt. Das fem ist damit berechtigt, ab sofort zahlreiche Qualitätsprüfungen sowie die Erstbemusterung von Bauteilen gemäß den Mercedes-Benz-Normen (MBN) und Daimler-Benz-Liefervorschriften (DBL) durchzuführen. Durch diese Prüfungen wird die Qualität der unterschiedlichsten Beschichtungsvarianten substratabhängig bestimmt: vom Nasslack über den Pulverlack bis hin zur kathodischen Tauchlackierung.
Zu den qualifizierten Verfahren zählen technologisch-mechanische Prüfungen wie die Druckwasserstrahl-, Crockmeter- und Multischlagprüfung sowie Chemikalienbeständigkeitsprüfungen (u.a. VDA 621-412). Des Weiteren Korrosionsprüfungen wie der neutrale Salzsprühtest (NSS) und der kupferbeschleunigte, essigsaure Salzsprühtest (CASS), Klimawechsel- und Korrosionsklimawechselprüfungen (u.a. DIN EN 11997-1) sowie Bewitterungsprüfungen, z.B. die Heißlichtalterung gemäß CAM 180.
„Die Daimler-Laborqualifizierung ist ein wichtiger Meilenstein in der Weiterentwicklung unseres Angebots im Bereich Qualitätsprüfung“, betont Christof Langer, Leiter der Abteilung Leichtmetall-Oberflächentechnik am fem. „Wir freuen uns, dass wir unseren Kunden jetzt das gesamte Paket von der Beratung bis hin zur Erstbemusterung aus einer Hand anbieten können.“

Auszeichnete Forschung: Am 25. November 2020 wurde Dr. Mila Manolova und Dr. Reinhard Böck im Rahmen einer virtuellen Festveranstaltung der renommierte Westinghouse-Preis des in Birmingham ansässigen Institute of Materials Finishing (imf) verliehen. Die beiden Wissenschaftler erhielten die Auszeichnung für die beste Veröffentlichung im Jahr 2019 in der Zeitschrift „Transactions of the imf“. Der vergebene Preis würdigt besonders wertvolle und interessante Entwicklungen in der Wissenschaft und Praxis der Elektrochemie im Allgemeinen und der elektrochemischen Abscheidung im Besonderen. In ihrer Arbeit mit dem Titel ›Elektrochemische Abscheidung von Palladium aus tief-eutektischen Lösungen: Einfluss von Additiven und Hydrodynamik ‹ konnten die Autoren des fem zeigen, dass die Qualität und Struktur der aus nicht-wässrigen Elektrolyten abgeschiedenenPalladiumschichten durch die Anwendung von Pulsstromabscheidung,Zugabe von organischen Additiven und angepasster Elektrolytrührung signifikant beeinflusst und verbessert werden konnte. Nanostrukturierte Palladiumschichten sind beispielsweise als Katalysatorschichten in der Technik wichtig. Die Ergebnisse gingen aus dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekt GALACTIF hervor, in dem sechs Forschungseinrichtungen von 2016 bis 2019 neuartige Konzepte zur elektrochemischen Abscheidung von Metallen und Legierungen aus ionischen Flüssigkeiten erarbeiteten.

Den Aufsatz finden Sie hier; mehr zum Verbundprojekt GALACTIF hier.