Praxissemester am fem: „Im Rückblick erkennt man, welche Versuchsreihenfolge effizienter gewesen wäre“

Praxissemester am fem © fem Forschungsinstitut

Mika, Student der Oberflächentechnologie / Neue Materialien an der Hochschule Aalen, absolvierte sein Praxissemester in der Abteilung Elektrochemie am fem Forschungsinstitut. Gemeinsam mit seiner Betreuerin Dr. Ann-Kathrin Egetenmeyer spricht er über Eigenverantwortung, Lernprozesse – und darüber, warum gute Planung in der Forschung entscheidend ist.

Mika, was hat Dein Praxissemester am fem besonders gemacht?

Mika: Besonders geschätzt habe ich das hohe Maß an Eigenverantwortung. Ich konnte meinen Arbeitstag selbst strukturieren und eigenständig entscheiden, welche Versuche als Nächstes zielführend sind. Gleichzeitig war der fachliche Austausch mit den Kolleg:innen eine enorme Bereicherung und lieferte immer wieder hilfreiche Impulse für das weitere Vorgehen.

Dr. Ann-Kathrin Egetenmeyer, wie haben Sie Mika in dieser Zeit erlebt?

Dr. Egetenmeyer: Was sofort aufgefallen ist, war seine sehr eigenständige und strukturierte Arbeitsweise. Er hat äußerst sorgfältig gearbeitet – sowohl in der Durchführung als auch in der Dokumentation. Hinzu kam eine schnelle Orientierung im Laboralltag und im Projektgeschehen. Man hat deutlich gemerkt, dass er bereits Vorerfahrung mitbringt. Besonders hervorheben möchte ich auch seine Verlässlichkeit und sein Verantwortungsbewusstsein.

Mika, in welchen Bereichen konntest Du konkret mitarbeiten?

Mika: Den Großteil meiner Zeit widmete ich meinem Hauptprojekt, das ich weitgehend eigenständig bearbeitete. Bei Rückfragen konnte ich mich jederzeit auf die Unterstützung des Teams verlassen. Besonders die praktische Laborarbeit und die anschließende Auswertung der Messergebnisse haben mir Freude bereitet. Spannend war auch die Mitarbeit in anderen Projekten. Vor allem technische Herausforderungen wie das präzise Aufnehmen und Beschichten von Kleinstteilen.

Was war für Dich ein prägender Moment während Deines Praxissemesters?

Mika: Als ich nach einer Reihe von Fehlversuchen durch eine gezielte Anpassung des Versuchsaufbaus endlich ein verwertbares Ergebnis erzielte. Diese Erfahrung hat mir gezeigt, dass Hartnäckigkeit und Detailgenauigkeit in der Forschung der Schlüssel zum Erfolg sind.

Gab es Situationen, die Sie als Betreuerin besonders beeindruckt haben?

Dr. Egetenmeyer: Ja, definitiv. Nach einer sehr kurzen Einarbeitungszeit hat Mika begonnen, eigenständig nächste Schritte vorzuschlagen und umzusetzen – ohne große Anleitung. In Besprechungen hat er sich aktiv eingebracht und mit fachlich fundierten Beiträgen die Diskussion vorangebracht. Besonders positiv war auch, wie schnell er sich ins Team integriert hat und wie offen und zuverlässig die Kommunikation war.

Mika, was nimmst Du fachlich und persönlich aus Deinem Praxissemester mit?

Mika: Vor allem die Erkenntnis, dass Forschung ein Prozess ist. Oft erkennt man erst im Rückblick, welche Versuchsreihenfolge effizienter gewesen wäre oder an welcher Stelle Zeit und Aufwand hätten eingespart werden können. Das hat mein strukturelles Denken geschärft. Die Erfahrung, Zeit in die Vorplanung zu investieren, ist eine wertvolle Lehre für meine zukünftige Arbeitsweise.

Hat das Praxissemester Deinen Blick auf Deine berufliche Zukunft verändert?

Mika: Es hat ihn definitiv geschärft. Besonders faszinierend fand ich, wie mit unerwarteten Ergebnissen oder Komplikationen umgegangen wird. Das Analysieren unvorhersehbarer Phänomene und das gezielte Beheben von Problemen im Versuchsaufbau haben mein Interesse an der angewandten Forschung nachhaltig gestärkt.

Dr. Ann-Kathrin Egetenmeyer, was macht ein Praxissemester am fem aus?

Dr. Egetenmeyer: Studierende arbeiten hier in spannenden Forschungsprojekten mit realen Fragestellungen. Sie sind nicht nur „dabei“, sondern aktiv eingebunden, auch in Projektbesprechungen und Entscheidungsprozesse. Dadurch entsteht ein tiefes Verständnis für wissenschaftliches Arbeiten im Team und für die Anforderungen der Praxis.

Abschließend: Mika, welchen Rat würdest Du zukünftigen Studierenden geben, die ein Praxissemester am fem machen wollen?

Mika: Eigeninitiative ist das Wichtigste. Wer sich für die Themen begeistert, nicht nur auf neue Vorgaben wartet, sondern proaktiv eigene Ideen einbringt, um das Projekt voranzutreiben, wird hier eine unglaublich lehrreiche Zeit erleben.

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Behind the Thesis: Natrium gleichmäßig abscheiden – was Strom, Substrat und Geometrie ausmachen

Wie scheidet man Natrium so ab, dass am Ende eine möglichst kompakte, flächendeckende Metallschicht entsteht? Genau dieser Frage ist Denis am fem Forschungsinstitut für seine Bachelorarbeit im Studiengang Oberflächentechnologie/Neue Materialien an der Hochschule Aalen nachgegangen.

Um die nächste Generation von Natriummetall-Batterien zu entwickeln, hat Denis sich intensiv mit der elektrochemischen Na-Abscheidung und unterschiedlichen Abscheidungsparametern beschäftigt. Denn wie gleichmäßig sich Natrium mithilfe von elektrischem Strom aus einem Elektrolyten auf ein Substrat abscheiden lässt, hängt von mehreren Stellschrauben ab.

Für die Herstellung der Natriumschichten hat Denis verschiedene Stromführungen getestet: galvanostatisch (konstanter Strom), potentiostatisch (konstantes Potenzial) und Pulsstrom. Letzteres bedeutet, dass der Strom in kurzen Pulsen fließt. Außerdem kamen drei etherbasierte Elektrolyte und unterschiedliche Substrate zum Einsatz – von klassischer Kupferfolie bis hin zu kohlenstoffbasierten Materialien wie Graphitfaservlies. Auch die Geometrie spielte eine Rolle: Kanten, Rundungen und Flächen beeinflussen die lokale Stromdichte und damit, wo sich besonders viel Natrium abscheidet.

Besonders spannend wurde es bei der Frage, wie stark sich die Abscheidung steuern lässt. Betreuer Dr. Reinhard Böck fasst dies so zusammen: „Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass Stromparameter und Substratwahl entscheidend sind und dass man die Natriumabscheidung gezielt beeinflussen kann.“ Vor allem Pulsstrom erwies sich als vielversprechend: homogenere Schichten, bessere Stromausbeute. Auch beim Material zeigte sich ein klarer Trend: „Mit amorphen, kohlenstoffbasierten Substraten haben wir bessere Abscheidungsergebnisse erzielt als mit reinen Kupfer- oder Aluminiumfolien“, so Böck. Gegen Ende der Arbeit ließen sich so Versuchsparameter definieren, mit denen kompakte Natriumschichten von über 15–20 µm realisierbar sind.

Für Denis war neben der Facharbeit vor allem der Arbeitsmodus prägend. „Mich hat überrascht, wie selbstständig und frei strukturiert ich arbeiten konnte, und dass gleichzeitig immer Unterstützung da war.“

Der Rat seines Betreuers, Experimente sauber zu planen und konsequent zu dokumentieren, ist ein wichtiges Mitbringsel für seine Karriere. „Das hat mir die Durchführung deutlich erleichtert und wird mir auch in Zukunft helfen“, sagt Denis.

Doch auch Rückschläge gehörten dazu. Die Suche nach einem geeigneten Elektrolyten gestaltete sich schwieriger als gedacht. „Gerade der konstruktive Umgang mit experimentellen Schwierigkeiten hat mir gezeigt, dass in jedem Rückschlag auch Erkenntnis steckt.“ Daraus entstanden neue Versuchsansätze.

Dr. Reinhard Böck hebt genau das hervor: „Denis war hervorragend vorbereitet, hat sehr akkurat gearbeitet und sich auch von anfänglichen Schwierigkeiten nicht entmutigen lassen.“

Ausdauer, Präzision und die Bereitschaft, Versuchsreihen immer wieder neu zu denken – Stärken, von denen jede Forschungsarbeit profitiert.

Und wie geht es weiter? Denis plant den Einstieg ins Berufsleben, idealerweise im Bereich elektrochemische Energiesysteme. Sein Ziel: fachlich weiterwachsen und gleichzeitig mit seiner Arbeit einen sinnvollen, nachhaltigen Beitrag leisten.

Wir sagen: Klingt nach einem guten Plan und wünschen alles Gute.

Behind the Thesis: Zwischen Labor und Energiewende: Natrium als vielversprechendes Anodenmaterial für Batterien

Lithium ist die Basis heutiger Energiespeicher – und zugleich ihr größter Engpass: knappe Ressourcen, geopolitische Abhängigkeiten, steigende Kosten. Natrium hingegen ist fast unbegrenzt verfügbar, preiswert und chemisch Lithium erstaunlich ähnlich. Für die Forschung ergibt sich daraus ein klarer Auftrag: Wege finden, um Natrium als Anodenmaterial in Batterien nutzbar zu machen.

Genau mit diesem Zukunftsthema beschäftigte sich Prisca, Chemie-Studentin an der Hochschule Aalen, im Rahmen ihrer Bachelorarbeit am fem Forschungsinstitut. Im Projekt LIB2SIB untersuchte sie, wie sich Natrium galvanisch abscheiden lässt – und welche Elektrolytsysteme und Substrate sich dafür eignen. Ihr Ziel: dünne, reproduzierbare Natriumschichten herzustellen, die als Anodenmaterial in künftigen Natriumionen-Batterien eingesetzt werden können.

„Ich habe nicht nur eine Abschlussarbeit geschrieben, sondern aktiv an einem Forschungsprojekt mitgearbeitet, das globale Herausforderungen adressiert. Es geht um die Frage, wie eine nachhaltige, sichere und bezahlbare Energiespeicherung der Zukunft aussehen könnte. Dieses Ziel vor Augen zu haben, war sehr motivierend“, erzählt Prisca. Besonders wertvoll war für sie auch die enge Zusammenarbeit mit den Kollegen und der fachliche Austausch mit ihrem Betreuer Dr. Reinhard Böck.

Für ihn war die Betreuung der Abschlussarbeit eine kleine Entdeckungstour. Denn es wurden nicht nur bekannte Fakten bestätigt, sondern auch neue Erkenntnisse gewonnen. „Die untersuchten Natrium-Elektrolytsysteme verhielten sich hinsichtlich ihrer chemischen Stabilität und Eignung zur Abscheidung völlig unterschiedlich. Je nach Elektrolyt bildete das Natrium andere Kristallitstrukturen aus – etwas, das in der Fachliteratur so nicht dokumentiert war. Genau solche Befunde machen Forschung spannend.“

Dass diese Ergebnisse so klar sichtbar wurden, lag auch am sorgfältigen Vorgehen. Prisca arbeitete sich tief in das komplexe Thema ein, plante Versuche präzise und wertete sie konsequent aus.

„Ihr Engagement und ihre Genauigkeit haben entscheidend dazu beigetragen, dass wir neue Erkenntnisse zur galvanischen Abscheidung von Natrium aus Ether-basierten organischen Elektrolyten gewinnen konnten“, betont Dr. Böck. Die Resultate sind nun ein wichtiger Baustein, um das Projektziel – die Entwicklung dünner Natriummetallanoden – weiter voranzubringen.

Und welchen Rat nimmt die Absolventin mit? „Alle Annahmen und Erkenntnisse sollten wirklich verstanden werden und wissenschaftlich belegbar sein.“ Ein Ratschlag, der nicht nur für diese Arbeit gilt, sondern für jede Forschung.

Behind the Thesis: Next Gen Anodenmaterialien, neue Verfahren und ein Aha-Moment unter dem REM

Wie fühlt es sich an, wenn ein Forschungsansatz erstmals durch Daten und Bilder bestätigt wird? Jonas weiß es genau. Denn sein Aha-Moment fand nicht auf dem Papier statt, sondern am Rasterelektronenmikroskop (REM).

„Der beeindruckendste Moment für mich war die Untersuchung der selbst hergestellten Anoden mit dem REM nach den simulierten Zelltests. Man konnte den Einfluss des Ladungstransfers der Li-Ionen auf das Aktivmaterial, die Siliziumpartikel, und die Mikrostruktur der getesteten Anoden direkt sehen. In diesem Moment wurden die Ergebnisse all unserer Untersuchungen zur Prozessoptimierung und zur Herstellungsmethode erstmals in einem abschließenden Ergebnis gebündelt. Jetzt war uns klar: Unsere Idee funktioniert!“

Jonas, der sein Studium im Studiengang Energietechnik an der Hochschule Ulm absolviert, hat im Rahmen seiner Bachelorarbeit am Projekt SiCAP des fem Forschungsinstituts mitgewirkt. Betreut wurde die Arbeit von Projektleiter Christoph Kiesl. Im Mittelpunkt der Forschung: Silizium. Dank seiner außergewöhnlichen Energiedichte gilt es als vielversprechendes Anodenmaterial der nächsten Batteriegeneration. Das Projektziel: Die Herstellung von Silizium-Komposit-Anoden für leistungsstarke, umweltfreundliche und effiziente Batterien.

Dass das Projekt technologisch neue Wege geht, wurde für Betreuer Christoph Kiesl besonders deutlich, als ein zentraler Durchbruch gelang:

„Der für mich spannendste Moment der letzten vier Monate ereignete sich während der Elektrolytentwicklung, als es uns erstmals gelang, gezielt poröse 3D-Strukturen mit kontrollierter Morphologie und reproduzierbarer Qualität abzuscheiden. Ein echter Meilenstein für die Entwicklung einer funktionalen Silizium-Komposit-Anode.“

Zur Herstellung solcher Anoden entwickelte das SiCAP-Team ein innovatives galvanotechnisches Verfahren. Es ist nicht nur kostengünstiger und energieeffizienter als bisherige Methoden, sondern vor allem auch industriell skalierbar. Für Jonas bedeutete das vor allem eines: den Einstieg in ein komplett neues Fachgebiet – die Galvanotechnik.

Doch nicht nur die fachlichen Eindrücke nimmt Jonas aus seiner Zeit am fem mit, sondern auch ein geschärftes wissenschaftliches Urteilsvermögen.

„Aus der Zusammenarbeit habe ich vor allem mitgenommen, Ergebnisse – gestützt durch Literatur – kritisch zu hinterfragen und zu erklären, statt reinen Vermutungen zu vertrauen. Außerdem wurde mir die Wichtigkeit visueller Inhalte, beispielsweise in Form von Grafiken, zur einfachen Erklärung komplexer Sachverhalte, viel bewusster.“

Christoph Kiesl lobt vor allem das persönliche und fachliche Engagement von Jonas.

„Die Zusammenarbeit mit ihm war nicht nur fachlich überzeugend, sondern hat auch richtig Spaß gemacht. Mit viel Ausdauer und einem hohen Maß an Sorgfalt hat Jonas maßgeblich zur Qualität und Aussagekraft der Versuchsergebnisse beigetragen.“

Das Projekt SiCAP wird voraussichtlich noch bis Ende September 2025 laufen. Zunächst konzentrierte sich das Forschungsteam auf die Vorentwicklung, eine umfassende Materialcharakterisierung und die technische Bewertung des Verfahrens im Rahmen eines Proof-of-Concepts. Jonas trug mit seiner Bachelorthesis und seiner Mitarbeit aktiv zu diesem Prozess bei.

Die Technologie adressiert zentrale Zukunftsmärkte: Elektromobilität, stationäre Energiespeicherung und mobile Elektronik. Neben dem technologischen Fortschritt verspricht SiCAP auch ökologische Vorteile – etwa durch geringere CO₂-Emissionen – und stärkt den Innovationsstandort Baden-Württemberg.