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Björn Nagel leitet seit 2017 das Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) in Hamburg, das zum Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) gehört. Er hat an der TU Braunschweig Luft- und Raumfahrttechnik studiert und forscht dort seit 2003 in verschiedenen Positionen. Erste Kontakte mit dem DLR knüpfte Björn Nagel über die Akademische Fliegergruppe im Verlaufe seines Studiums.

Herr Nagel, H2 spielt in Galvaniken eine wichtige Rolle. Jetzt wird die Luftfahrt darauf aufmerksam. Wo arbeitet das DLR bereits damit?

Nagel: Wasserstoff ist in der Raumfahrt ein üblicher Energieträger. In diesem Kontext verfügt das DLR über eine jahrzehntelange Erfahrung von der Simulation bis hin zu großskaligen Experimenten. Der Technologietransfer in die Luftfahrt ist aber anspruchs­voll, da hier ganz andere Anforderungen gelten etwa hinsichtlich eines langfristigen Betriebes, der Sicherheit und der Kosten.

DIN EN IEC 63248-100 (VDE 0212-307-100):2022-01 (Entwurf):
Leiter für Freileitungen – Ummantelte oder plattierte metallische Drähte für konzentrisch verseilte Leiter; Deutsche und Englische Fassung prEN IEC 63248:2021/prAA:2021

DIN 59370:2022-1:
Blanker scharfkantiger Winkelstahl – Maße, Masse, Grenzabmaße und Formtoleranzen

DIN EN 10088-1:2022-01 (Entwurf):
Nichtrostende Stähle – Teil 1: Verzeichnis der nichtrostenden Stähle; Deutsche und Englische Fassung prEN 10088-1:2021

• VOA-Messeauftritt auf der Aluminium 2022

• Doppelspitze am Fraunhofer UMSICHT

Die Thementage Grenz- und Oberflächentechnik (ThGOT) sind traditionell keine Single-Veranstaltung, sondern bündeln Themen aus mehreren Fachgebieten – in diesem Jahr fanden sie am 15. Juni im Duo mit dem 13. Thüringer Biomaterial-Kolloquium in Zeulenroda-Triebes in Thüringen statt. Beide Tagungen fungieren als ein Kooperationsforum, das den direkten Kontakt von Wissenschaftlern mit Vertretern der Industrie ermöglicht und der Netzwerkbildung Vorschub leistet. Schon im Rahmen des ThGOT-Programms stand eine Session im Fokus antibakterieller Oberflächen und ein Key-Note-Vortrag beschäftigte sich mit aktuellen Trends für die Anwendung physikalischer Plasmen zur Modifikation von Oberflächen im Life Science-Bereich. Die hochkarätig besetzten Panels des 13. Thüringer Biomaterial-Kolloquiums lieferten am zweiten Veranstaltungstag aktuelle Sichtweisen zu den Themen Nanomaterialien und Nanomedizin, biofunktionale Oberflächen und Strukturen für das Tissue Engineering sowie hämokompatible Materialien und Blut-Material-Interaktionen und diskutierten die jeweiligen Themengebiete umfassend.

Forscher erzielen Fortschritte beim 3D-Druck von menschlichem Gewebe. Zu den Pionieren gehören auch Wissenschaftler aus München und Würzburg.
Im menschlichen Körper sorgen vier Herzklappen dafür, dass das Blut in die richtige Richtung gelenkt wird. Es ist dabei entscheidend, dass die Herzklappen sich richtig öffnen und schließen. Um diese Funktion zu gewährleisten, ist das Herzklappengewebe heterogen aufgebaut, was bedeutet, dass die Herzklappen innerhalb ihrer Struktur verschiedene biomechanische Eigenschaften aufweisen.
Ein Forschungsteam um Petra Mela, Professorin für Medizintechnische Materialien und Implantate an der Technischen Universität München (TUM), und Professorin Elena De-Juan Pardo von der University of Western Australia, hat nun erstmals diese heterogene Struktur mit einem 3D-Druckverfahren namens Melt Electrowriting imitiert. Zu diesem Zweck haben sie eine Fertigungs-
pattform entwickelt, die das hochpräzise Drucken von individuellen Mustern und Kombinationen davon ermöglicht.

Kommt der 3D-Druck von menschlichem Gewebe auf Bestellung?
1988 entwickelte Robert Klebe, University of Texas, eine Technologie welche er Zytoscribe nannte: Ihm war es gelungen, mithilfe eines Tintenstrahldruckers Zellen dreidimensional präzise anzuordnen. Der erste Schritt hin zum Bio-3D-Druck war getan. Das erste implantierbare Organ – eine Blase – wurde 2006 3D-gedruckt. Anthony Atala, Leiter der Studien in North Carolina und Entwickler von 3D-Biodruckern, entwickelt die Technologie kontinuierlich weiter mit dem Bestreben, 3D-Druck von menschlichem Gewebe „auf Bestellung“ zu ermöglichen. 3D-Biodrucker funktionieren sehr ähnlich wie die aus der Maker-Scene bekannten Extruderdrucker. Anstatt mit Plastikfilamenten, drucken Biodrucker mit gelbasierten Tinten, in welchen Zellen eingeschlossen sind. Wesentlich für bio-gedruckte Organe ist neben der komplexen Zusammenwirkung der unterschiedlichen Zellarten die Struktur. Beispielsweise brauchen Muskelzellen den richtigen Aufbau, um Muskelgewebe zu bilden.

• Mit Essensresten Flugzeuge antreiben

Photovoltaikanlagen liefern klimafreundlichen Strom und machen unabhängiger von den steigenden Energiekosten. Nun werden sie
auch wirtschaftlich wieder attraktiver. Wer eine Solarstromanlage auf dem Dach installiert, erhält künftig eine höhere Einspeisevergütung. Diese Neuerung hat der Bundestag Anfang Juli 2022 beschlossen. Gewinne von 6 % pro Jahr sind auch bei vorsichtiger Kalkulation möglich. Darauf weist das Solar Cluster Baden-Württemberg hin. Dabei gilt: Je höher der Anteil des selbst verbrauchten Stroms ist, desto höher der Gesamtgewinn. Eine weitere Neuerung sind reine Volleinspeiseanlagen mit einer noch höheren Vergütung. Freuen wird die Anlageneigentümer auch der Abbau bürokratischer Regelungen im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), insbesondere steuerliche Vereinfachungen. Franz Pöter, Geschäftsführer des Solar Clusters, rät dazu, sich so schnell wie möglich eine Photovoltaikanlage zu beschaffen. Möglichst groß sollte sie außerdem sein.

Gas aus Bioresten ersetzt fossile Energieträger und senkt Importe. Nahezu 42 % des in Deutschland verbrauchten Stroms kamen im Jahr 2021 aus erneuerbaren Quellen. Die Hälfte davon lieferten die Windkraftanlagen, Photovoltaik- und Biomasseanlagen je 21 Prozent. Für die Gewinnung der Biogase werden organische Reststoffe, wie tierische Exkremente, Futter- und Lebensmittelreste oder Altfette eingesetzt. Unter Abschluss von Sauerstoff wird die Biorohmasse vergoren, wobei das Biogas mit einem Methangehalt von 40 bis 75 % nach 90 bis 120 Tagen entsteht. Neben Methan bilden sich auch Ammoniak und Schwefelwasserstoff, die nicht austreten dürfen, da sie zur Geruchsbelästigung führen und negative Folgen für Böden und Grundwasser haben.

• Denios und R+V Versicherung kooperieren
• Nachhaltige Unternehmensmobilität
• Grüner Wasserstoff
• Praxisguide zur Entwicklung von Arbeitssicherheits-Konzepten
• 45 Prozent weniger Energie

Forschungsprojekt untersucht bioökonomische Wertschöpfung. Das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg finanziert das Projekt KoalAplan, das den Funktionsumfang einer Kläranlage um Möglichkeiten zur Rohstoffrückgewinnung aus dem Abwasser erweitert. Das Projekt soll einen positiven Beitrag zur Klimaneutralität leisten, da die erhaltenen Produkte fossile Rohstoffe und energieintensive Verfahren ersetzen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, der Technischen Universität Hamburg, der Universität Stuttgart und der Technischen Universität Clausthal arbeiten gemeinsam mit Umwelttechnik Baden-Württemberg (UTBW), der Landesagentur für Umwelttechnik und Ressourceneffizienz, an einem Projekt zu neuen Prozessen der Abwasserreinigung.

Verschiedene Projekte forschen an der Optimierung von Kläranlagen. Kläranlagen können viel mehr leisten, als nur Abwasser von Schadstoffen reinigen. Zum Beispiel wertvolle Rohstoffe wie Phosphor und Stickstoff liefern oder Energie erzeugen. In Europa wird Abwasser fast flächendeckend in öffentlichen Kläranlagen behandelt. Für mehr als 95 Prozent des behandelten Abwassers stellt die biologische Abwasserbehandlung den Stand der Technik dar.Die im Abwasser noch enthaltenen Nährstoffe bleiben häufig ungenutzt. Dabei sind dort noch Schätze zu heben: Phosphor und Stickstoff können beispielsweise zur Herstellung von Dünger genutzt werden. Die Daten zeigen: Mit denen im Abwasser verfügbaren Phosphorvorkommen könnten etwa die Hälfte der jährlichen Phosphormineralimporte eingespart werden. Bei Stickstoffdünger wird der energieintensive Schritt der Mineralisierung von Ammoniak zu molekularem Stickstoff, der in die Atmosphäre entweicht, eingespart.

• POWDERscreen überwacht Pulverströme in die Laserschmelze
• Hiclad sorgt mit Hochleistungslaser für resilientes Laserauftragschweißen
• Effizienter schweißen unter Wasser
• 2 Jahre Plasmatreat Schweiz AG
• Veranstaltungen

Um über tribologische Schichten zu sprechen kamen erstmals nach der Pandemie vom 17.-18. Mai 2022 rund 40 Teilnehmer im Achat
Hotel Karlsruhe City zusammen. Organisator war die Europäische Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. Tribologie befasst sich mit der wissenschaftlichen Beschreibung von Reibung, Verschleiß und Schmierung von zueinander in Relativbewegung befindlichen beschichteten oder unbeschichteten Oberflächen. Die Auswirkungen tribologischer Eigenschaften auf technisch nutzbare Systeme und die Möglichkeiten zu ihrer Optimierung sind wesentliche Fragestellungen dieses Arbeitsgebietes. Die Tribologie ist eine Thematik von stark zunehmender volkswirtschaftlicher Bedeutung und gewinnt in Kombination mit den Themen Nachhaltigkeit und endlicher Ressourcen immer mehr an Gewicht.

Wie vor Kurzem den Medien zu entnehmen war, sind durch den zu erwartenden Anstieg des Meeresspiegels viele Inseln und vor allem auch große Küstenregionen (aktuell Pakistan) bedroht. Inselstaaten in Mikronesien wie z.B. Palau sorgen sich zunehmend um ihre Zukunft. Von den rund 350 Inseln sind elf bewohnt, auf einer Fläche von 450 Quadratkilometern leben ca. 20.000 Menschen. Tritt der vorausgesagte Anstieg des Meeresspiegels ein, werden diese Inseln zwar nicht untergehen, denn die höchste Erhebung der Inselgruppe, der Mount Ngerchelchuus, liegt auf 240 Metern Höhe und auch viele der kleineren Inseln ragen 50 Meter hoch aus dem Wasser. Verschwinden dürfte Palau darum in absehbarer Zeit nicht. Da die meisten der Bewohner jedoch in küstennahen Regionen leben, wären sie schon in wenigen Jahren durch Stürme und Erosion akut gefährdet und müssten in höhere Regionen umziehen, was sich viele von ihnen nicht leisten können.

Wasser energiearm kochen
Forscher am MIT in den USA sagen, dass sie eine energiesparendere Methode zum Erhitzen von Wasser im Labormaßstab entdeckt haben. Sie schufen drei verschiedene Oberflächenveränderungen, alle in unterschiedlichen Größenordnungen, um das zu erzielen. Diese Modifikationen ermöglichen eine effizientere Methode zum Kochen von Wasser. Die Modifikationen schmälern nicht die Möglichkeiten, die diese Technik bieten könnte. Dem Papier zufolge konzentrierten sich die Forscher vor allem auf zwei Schlüsselparameter, die den Siedeprozess beschreiben helfen: Den Wärmeübergangskoeffizienten (HTC) und den kritischen Wärmestrom (CHF). Um diese effizientere Methode zum Kochen von Wasser zu entwickeln, mussten die Forscher zunächst herausfinden, wie sie HTC und CHF besser ausbalancieren können, da normalerweise die Verbesserung eines der beiden Parameter den anderen verschlechtert.

Uns steht ein bitterer Winter bevor. Nicht unbedingt, weil es sehr kalt sein wird – das wird durch die globale Erwärmung unwahrscheinlicher –, sondern weil es für Familien, Unternehmen und die Industrie hier in Europa harte Zeiten geben wird. Und es wird zu heftigen und erbitterten Auseinandersetzungen kommen. In der Tat haben diese bereits begonnen. Einige dieser Argumente verstehe ich nicht einmal. Die AfD und andere wollen, dass Northstream 2 aktiviert wird. Aber da Putin jetzt nur ca. 20 % der möglichen Gasmenge durch North Stream 1 schickt, welchen Sinn hätte es dann, North Stream 2 zu öffnen? Es wird wütende Auseinandersetzungen innerhalb Deutschlands geben, aber auch zwischen den europäischen Mitgliedsstaaten. Der größte Streit wird jedoch über die Frage entbrennen, ob wir in Europa Putins Erpressung nachgeben sollten, die Erdgaslieferungen von Russland nach Europa zu kappen. Die meisten europäischen Politiker bekunden militärische und finanzielle Solidarität mit der Ukraine. Aber entsprechen ihren Worten auch ihre Taten? Werfen Sie einen Blick auf Abbildung 1.

Massive Feinstaubsenkung, hohe Langlebigkeit, Korrosionsfreiheit – ein hessisches Gießereiunternehmen produziert eine gusseiserne Bremsscheibe, die dank einer extrem harten Beschichtung deutlich verschleißbeständiger und umweltschonender ist als herkömmliche Bremsscheiben. Der Durchbruch auf dem Automarkt steht aber noch aus. Die Bremsscheibe ist eines der klassischen Verschleißteile im Automobil. Mehrere hundert Millionen Stück pro Jahr sind weltweit erforderlich, um die derzeitige Mobilität sicherzustellen. Und das wird sich im Zeitalter der Elektromobilität auch nicht ändern, denn eine funktionsfähige Bremse braucht jedes Fahrzeug – unabhängig vom Antrieb. In den vergangenen Jahren ist jedoch nicht nur der Verbrenner, sondern auch die klassische Bremsscheibe in Sachen Umwelt-und Klimaschutz in Misskredit geraten. Schließlich erzeugen Bremsscheiben durch allmählichen Abrieb eine Feinstaubbelastung, die in Kombination mit Reifenabrieb und Partikelemissionen durch Verbrennungsmotoren schon zu diversen Fahrverboten in den Innenstädten deutscher Großstädte geführt haben.

Prof. Thomas Lampke ist Professor für Werkstoff- und Oberflächentechnik an der TU Chemnitz

Herr Prof. Lampke, Sie sind Sprecher der neuen DFG-Forschungsgruppe „Funktionsflächen durch adiabatische Hochgeschwindigkeits­prozesse“. Um welche Forschungen geht es?
Im Fokus steht das in der Blechteilefertigung eingesetzte Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS), wobei wir die Schnittflächen der Werkstücke näher erforschen wollen. Eigene Vorarbeiten zeigen, dass sich in Abhängigkeit von Blechwerkstoff und Prozessparametern adiabatische Scherbänder bilden können, in denen dann die Werkstofftrennung stattfindet. Auf diese Weise lassen sich Schnittflächen mit außergewöhnlichen Eigenschaften erzeugen, die im Idealfall ohne weitere Nachbearbeitung als Funktionsflächen einsetzbar sind. In unserer Forschungsgruppe bündeln wir das Wissen der 6 beteiligten Forschungseinrichtungen, um ein werkstoffwissenschaftlich und prozesstechnologisch fundiertes Modell zu entwickeln, das die Scherbandbildung möglichst umfassend beschreibt, d. h. für verschiedene Werkstoffe und in einen weiten Prozessparameterbereich. ­Neben hoch- und ultrahochfesten Stählen untersuchen wir auch eine Aluminiumlegierung sowie die niedrigschmelzenden Werkstoffe Zinn und Zink. Die Fördersumme be­trägt 3,7 Mio. Euro bei einer Laufzeit von zunächst 4 Jahren.