Fraunhofer IWS entwickelt effiziente, schnelle und nachhaltige
Beschichtungen für Industriebauteile

Hohe Förderrate, optimale Geschwindigkeit, großer Spot: Das Fraunhofer IWS
entwickelt seit einigen Jahren für das Laserauftragschweißen die
Verfahrensfamilie HICLAD®, um mit Hochleistungsdiodenlasern
maßgeschneiderte Lösungen für hochproduktive Beschichtungsprozesse zu
ermöglichen. Dazu stimmen die Forschenden unter anderen die Parameter
Energieverteilung, Geschwindigkeit und Förderrate so aufeinander ab, dass
breite Prozessfenster möglich werden und sich Schwankungen im
Produktionsprozess tolerieren lassen. »Wir erweitern die Grenzen des
Hochleistungslaser-Einsatzes erneut«, betont Dr. Maria Barbosa, die am
Fraunhofer IWS die Abteilung für Thermisches Beschichten leitet. HICLAD®
ermögliche nicht nur nachhaltige funktionelle Beschichtungen, die
letztlich die Haltbarkeit, Verschleißfestigkeit und Lebensdauer der damit
bearbeiteten Bauteile verbessern. Auch bringe das Verfahren Ressourcen wie
Material, Zeit und Kosten in ein möglichst optimales Verhältnis. »Wir
betrachten die Funktionalisierung der Bauteiloberflächen ganzheitlich und
mit dem Ziel, bei minimalem Materialeinsatz und kurzer Taktzeit trotzdem
resiliente und industrietaugliche Ergebnisse zu erzielen.« Als
Schlüsselkomponente dient den Forschenden teilweise im eigenen Haus
entwickelte Mess- und Regelhardware, mit der sie die komplexen Prozesse
überwachen, regeln und deren Qualität kontrollieren können. »Damit leisten
wir einen wichtigen Beitrag zu einer höheren Ressourceneffizienz in der
Industrie«, fügt Maria Barbosa hinzu. Zum Einsatz kommt HICLAD®
beispielsweise für die laserbasierte Hartstoffbeschichtung von
Bremsscheiben, Hydraulikzylindern und Gleitlagern. Künftig lassen sich
damit beispielsweise auch große Bauteile für die Öl-, Gas- sowie
Papierindustrie und für viele andere Branchen effizient beschichten.

Auftragrate mit 20-kW-Laser verdreifacht

Das Laserauftragschweißen kommt zwar schon seit geraumer Zeit für
industrielle Beschichtungen in hoher Qualität zum Einsatz. Allerdings ließ
sich damit lediglich eine vergleichsweise niedrige Auftragrate erzielen.
Diese ist jedoch entscheidend für die Prouktivität und daher setzten
Unternehmen dieses Verfahren in der Vergangenheit nur selten für große
Bauteile und Massenserien ein. Dies ändert sich, seit industrielle
Diodenlaser mit zehn, teilweise bis zu 20 Kilowatt Leistung und mehr
verfügbar sind, die viel höhere Auftragraten zulassen. Allerdings
erfordert der Einsatz dieser Hochleistungslaser auch eine besondere
Prozessexpertise. Das Fraunhofer IWS gilt schon seit vielen Jahren als
Pionier für den Einsatz von Hochleistungslasern mit stetig steigenden
Leistungsklassen – speziell auch für das Laserauftragschweißen. Aus diesen
Erfahrungen heraus haben das Dresdner Institut und Laserline inzwischen
mit 20-Kilowatt-Diodenlasern Auftragsraten erreicht und übertroffen, die
früher nur per Plasma-Transferred-Arc-Verfahren (PTA) realisierbar waren.
Auch gegenüber bisher verfügbaren laserbasierten Lösungen erzielten die
Partner erhebliche Fortschritte: Abhängig vom konkreten Material und der
gewählten Düse erreicht HICLAD® Auftragraten von 18 Kilogramm je Stunde im
industriellen Einsatz. Bei einer Inconel-625-Nickellegierung
beispielsweise lässt sich die Produktivität im Vergleich zu einer Lösung
mit einem herkömmlichen Neun-Kilowatt-Laser ungefähr verdreifachen. Die
genauen Werte hängen dabei vom konkreten Einsatzszenario ab. Im Vergleich
zu konkurrierenden Lösungen mit Hochleistungslasern gilt das Verfahren des
Fraunhofer IWS als robuster.

COAXquattro kann Pulver und Draht gleichzeitig verarbeiten

Im Gegensatz zum pulverbasierten Auftragschweißen waren die drahtbasierten
Prozesse bislang auf maximal sechs Kilowatt begrenzt. Mit COAXquattro
gelingt es nun in der Kombination von Draht und Pulver Laserleistungen von
bis zu 20 Kilowatt einzusetzen. Das kann in der Multimaterialentwicklung,
zum Beispiel von Legierungen, eine entscheidende Rolle spielen. So lassen
sich nach Bedarf über jeweils vier Draht- und Pulverkanäle
unterschiedliche Materialien zuführen. Zudem schrumpfen durch die
vergleichsweise kurzen Bearbeitungszeiten die Ausgaben für Personal,
Schutzgase und andere Betriebskosten. Generell ist das System für eine
besonders effiziente Materialausnutzung sowie für eine sehr robuste und
flexible Prozessführung in hoher Qualität ausgelegt.

Nächster Schritt führt in die 45-Kilowatt-Klasse

»Gemeinsam mit dem Fraunhofer IWS ist uns gelungen, der Industrie konkrete
Anwendungen für eine neue Klasse von Hochleistungslasern zu erschließen«,
erklärt Cladding- und Additive-Manufacturing-Experte Dr. Sörn Ocylok vom
Industrielaser-Hersteller Laserline aus Mülheim-Kärlich. »Aktuell erproben
wir bereits die weitere Skalierbarkeit der Prozesse, indem wir in
Testläufen eine höhere Diodenlaser-Leistungsklasse mit aktuell bis zu 45
Kilowatt Ausgangsleistung einsetzen – mit dem Ziel, auch hier in naher
Zukunft erste industrielle Anwendungen möglich zu machen.« Vorstellen
werden die Projektpartner ihre gemeinsame Arbeit vom 26. bis 29. April
2022 auf der Fachmesse LASER World of PHOTONICS. Das Fraunhofer IWS
informiert dort unter anderem über HICLAD®, stellt die Laserdüse
COAXquattro vor und zeigt ein hochleistungslasergeschweißtes Gleitlager.
Laserline präsentiert neben einem 45-Kilowatt-Diodenlaser unter anderem
auch Bremsscheiben, die per Hochleistungs-Laserauftragschweißen
beschichtet wurden. Sie setzen dank hochwertiger Laserbeschichtung weniger
Abrieb frei und können somit dazu beitragen, die Feinstaub-Belastung in
der Stadtluft zu mindern.

Infobox
Besuchen Sie uns auf der LASER WORLD of PHOTONICS 2022
Das Fraunhofer IWS präsentiert auf der Münchner Messe in Halle A6,
Fraunhofer-Gemeinschaftsstand 441, neben HICLAD® und COAXquattro neueste
Forschungsergebnisse zu den Themen Fügen, Laserabtragen und -trennen,
Additive Fertigung, Mikrotechnik, Auftragschweißen und Optische
Inspektionstechnik. Mehr Informationen finden Sie unter
https://s.fhg.de/LWoP2022.

Ausführliche Erläuterungen zu den neuen High-Power-Cladding-Lösungen mit
bis zu 45 Kilowatt Laserleistung gibt es bei Laserline in Halle A5, Stand
305.

Über Laserline
Die Laserline GmbH mit Sitz in Mülheim-Kärlich bei Koblenz wurde 1997
gegründet. Als international führender Hersteller von Diodenlasern für die
industrielle Materialbearbeitung ist das Unternehmen mittlerweile zum
Inbegriff dieser innovativen Technologie avanciert und blickt auf mehr als
25 Jahre Firmengeschichte zurück. Weltweit sind aktuell mehr als 5 000
Hochleistungsdiodenlaser von Laserline im Einsatz und stellen in
unterschiedlichsten Prozessen und Anwendungen ihre Leistungsfähigkeit
unter Beweis. Laserline beschäftigt derzeit rund 350 Mitarbeiter und
verfügt über internationale Niederlassungen in den USA, Mexiko, Brasilien,
Japan, China, Südkorea und Indien sowie Vertretungen in Europa
(Frankreich, Großbritannien, Italien) und im asiatisch-pazifischem Raum
(Australien, Taiwan). Das Unternehmen ist auf nachhaltiges Wachstum
ausgerichtet. Mit der Errichtung eines umfangreichen Gebäudekomplexes auf
dem Firmengelände in Mülheim-Kärlich wurden dabei schon die räumlichen
Voraussetzungen für die künftige Ausdehnung von Entwicklung und Produktion
geschaffen. Weitere Infos unter https://www.laserline.com/de-int/.

Neue Anlagen bauen und das Stromnetz flexibilisieren: das sind die zwei
Entwicklungen, die den Ausbau der erneuerbaren Energien vorantreiben.
Szenarienberechnungen zeigen, dass dezentrale, flexible technische
Erzeuger und Verbraucher erneuerbarer Energien – vor allem Wärmepumpen und
Elektrofahrzeuge – die jährlichen Kosten der Stromerzeugung um bis zu eine
Milliarde Euro reduzieren können. Im Jahr 2020 lag das technische
Flexibilitätspotenzial dezentraler Erzeuger und Verbraucher noch bei rund
zehn Terawattstunden (TWh). Das waren knapp zwei Prozent des
Stromverbrauchs (558 TWh). Bis zum Jahr 2050 kann sich die
flexibilisierbare Strommenge auf rund 220 TWh verzwanzigfachen
(Infografik).

Dafür müssen aber die Rahmenbedingungen geändert werden. Diese hat ein
Forschungsteam des Öko-Instituts erarbeitet und in einem Policy Brief
zusammengefasst.

Die derzeitigen Rahmenbedingungen
Im heutigen gesetzlichen Rahmen für das Engpassmanagement (der sogenannte
Redispatch 2.0) können die Netzbetreiber nur auf Stromerzeuger zugreifen,
die mindestens 100 Kilowatt Leistung aufweisen, wie in Paragraf 13a im
Gesetz über die Elektrizitäts- und Gasversorgung (EnWG) festgeschrieben.
Stromverbraucher hingegen werden heute noch nicht zur Beseitigung von
Netzengpässen eingesetzt. Sie können mit ihrer Flexibilität lediglich
Regelleistung erbringen, wenn sie die Voraussetzung erfüllen, mindestens
fünf Megawatt Leistung einzusetzen (§13i (2) Satz 4 EnWG). Eine Leistung
die kleine Verbraucher, wie Wärmepumpen oder Elektrofahrzeuge, nicht
erreichen.

Paragraf 14a im EnWG konkretisieren
Einen ersten Schritt in Richtung Steuerung dezentraler Verbrauchsanlagen
macht Paragraf 14a im EnWG. Ein Netzbetreiber kann Betreiberinnen und
Betreibern von Verbrauchern basierend auf diesem Paragrafen ein
reduziertes Netzentgelt anbieten. Dieser gewährt ihm im Gegenzug die
Steuerung einer Verbrauchseinrichtung. Wie genau diese Einigung zwischen
Verbraucherinnen und Verbrauchern und Netzbetreiber aussieht und wie hoch
die Netzentgeltreduktion ausfällt, ist bisher nicht definiert. Eine
konkrete Ausgestaltung in einer Verordnung, die diese Punkte regelt, steht
noch aus. Diese sollte in einem Dialog zwischen relevanten Stakeholdern
erarbeitet und anschließend von der Politik umgesetzt werden.

Flexibilitätsangebot und -nachfrage zusammenbringen
Damit dezentrale Verbraucher und Erzeuger einen netzdienlichen Beitrag
leisten können, sind Mechanismen nötig, die das Angebot und die Nachfrage
nach Flexibilität zusammenbringen. Dabei sind unterschiedliche
Verfahrensweisen denkbar: Es kann sich etwa um Flexibilitätsmärkte
handeln. Auf diesen Märkten bieten Verbraucher und Erzeuger ihre
Flexibilität an. Netzbetreiber fragen sie dort nach und setzen sie
netzdienlich ein. Flexibilitätsmärkte wurden bereits in den SINTEG-
Projekten des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie erarbeitet und
erprobt. So auch im Projekt Enera, an dem das Öko-Institut in den
Bereichen Szenarien, Modellierung und Roadmap maßgeblich beteiligt war.
Mechanismen-Design muss diskutiert und beschlossen werden
Neben Flexibilitätsmärkten sind auch andere Instrumente denkbar. Das
können etwa vertragliche Einigungen zwischen Netzbetreibern und einzelnen
Anbietern sein.
Auch werden zeitvariable Netzentgelte diskutiert. Diese orientieren sich
an der Netzbelastung und fallen in Zeiten kritischer Zustände hoch aus.
Verbraucher sollen so ihren Verbrauch daran ausrichten und bereits
präventiv Netzengpässen gegensteuern.
Welche Mechanismen schließlich zum Einsatz kommen, ist in einem Dialog
zwischen Netzbetreibern, Flexibilitätsanbietern, der Regulierungsbehörde
und politischen Entscheidungsträgerinnen und -trägern auszuhandeln.

Infografik „Das technische Flexibilitätspotenzial im Stromsystem bis zum
Jahr 2050“
(https://www.flickr.com/photos/oekoinstitut/51971887527/in/dateposted/)

Policy Brief „Dezentrale Flexibilitätsoptionen: Bausteine einer
klimaneutralen Stromversorgung“ des Öko-Instituts
(https://www.oeko.de/fileadmin/oekodoc/Policy-Brief_Oeko-
Institut_Dezentrale-Flexibilitaet-Uebertragungsnetz-Strommarkt.pdf)

Projekt „Enera“ (https://projekt-enera.de/)

Projekt „Sinteg“ (https://www.sinteg.de/)

Das Öko-Institut ist eines der europaweit führenden, unabhängigen
Forschungs- und Beratungsinstitute für eine nachhaltige Zukunft. Seit der
Gründung im Jahr 1977 erarbeitet das Institut Grundlagen und Strategien,
wie die Vision einer nachhaltigen Entwicklung global, national und lokal
umgesetzt werden kann. Das Institut ist an den Standorten Freiburg,
Darmstadt und Berlin vertreten.
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Die Forschungsbibliothek Gotha der Universität Erfurt zeigt anlässlich
ihres Gründungsjubiläums 2022 die Ausstellung „Bücher bewegen. 375 Jahre
Forschungsbibliothek Gotha“. Sie präsentiert erstmalig in einer
Überblicksschau die „bewegte“ Geschichte der Bibliothek von der Gründung
1647 bis in die Gegenwart. Zu sehen ist sie vom 10. April bis 19. Juni
2022, jeweils dienstags bis sonntags in der Zeit von 10 bis 17 Uhr im
Spiegelsaal von Schloss Friedenstein Gotha. Der Eintritt ist frei.

Die Ausstellung erzählt in 70 originalen Objekten spannende Geschichten,
ermöglicht Entdeckungen und bietet neue Perspektiven auf die
bemerkenswerten Sammlungen und herausragenden Handschriften und Bücher.
Sie schöpft aus dem reichen Fundus der Forschungsbibliothek und bietet
zudem Leihgaben an archivalischen Dokumenten, Gemälden und Filmmaterial
aus sieben deutschen Institutionen. Unter den Leihgebern sind auch das
Staatsarchiv Gotha und die Stiftung Schloss Friedenstein Gotha.

Die Ausstellung zeigt neben bekannten und aus konservatorischen Gründen
sehr selten im Original gezeigten Spitzenstücken wie der zum UNESCO-
Weltdokumentenerbe ausgewählten arabischen Handschrift und Martin Luthers
eigenhändiger Bibelübersetzung zahlreiche Neuentdeckungen. Dazu gehören
das noch nie gezeigte Gründungsdokument von 1647 sowie neu aufgefundene
Dokumente zum Abtransport der Bibliothek als Kriegsbeute des Zweiten
Weltkriegs in die Sowjetunion 1946 sowie zur Rückkehr der Bibliothek 1956.
Sie fragt zudem, wie die Gothaer Herzoginnen und Herzöge sich vor und mit
Büchern in Szene setzten, wer die Bibliothek eigentlich durch die
Jahrhunderte besucht hat, wie die wertvollen Bücher überhaupt genutzt
wurden und auf welchen abenteuerlichen Wegen die Handschriften in die
Gothaer Bibliothek auf Schloss Friedenstein gelangt sind.

Die Schau richtet zugleich den Blick auf die Gegenwart und zeigt exklusiv
einen Film von 2020/2021 zur statischen Sicherung des Ostturms von Schloss
Friedenstein, in dem die Bibliothek beheimatet ist und der in den nächsten
Jahren saniert wird. Sie präsentiert „fliegende“ Bücher und eine digitale
Weltkarte zu den internationalen Forscher*innen, die mit dem Herzog-Ernst-
Stipendienprogramm in die Bibliothek kommen. Sie ermöglicht das digitale
„Blättern“ in wertvollen Handschriften, die seit den 1930er-Jahren durch
die Herzog von Sachsen-Coburg und Gotha’sche Stiftung für Kunst und
Wissenschaft und 1945 durch das Herzoghaus von Sachsen-Coburg und Gotha
aus Gotha nach Coburg gebracht sowie verkauft wurden und sich heute
weltweit in Archiven und Bibliotheken befinden.

Die Ausstellung bietet darüber hinaus Hörstationen zu breit gefächerten
Themen wie zum Beispiel der Darstellung eines Faultiers aus einem
handschriftlichen Gothaer Reisebericht des 17. Jahrhunderts bis hin zum
Einbau einer Wendeltreppe als Feuerschutz in den Ostturm von Schloss
Friedenstein im 19. Jahrhundert. Zudem gibt es Mitmachaktionen für Kinder
und erwachsene Besucher*innen der Ausstellung.

Führungen durch die Ausstellung
Treffpunkt: Herzogliches Treppenhaus, 2. Etage
Mittwochsführungen: 13. April, 20. April, 27. April, 11. Mai, 18. Mai, 25.
Mai – jeweils um 13 Uhr
Kuratorenführung am Mittwoch, jeweils 17 Uhr: 4. Mai, 1. Juni, 8. Juni
Kuratorenführung am Sonnabend, jeweils 14 Uhr: 7. Mai, 18. Juni

Eine Anmeldung zu den Veranstaltungen ist erforderlich. Bitte beachten Sie
die aktuellen Hinweise und Regelungen für die Teilnahme an den
Veranstaltungen während der Pandemie unter: www.uni-erfurt.de
/forschungsbibliothek-gotha.

Katalog zur Ausstellung
Zur Ausstellung erscheint ein reich bebilderter Katalog mit neuesten
Forschungsergebnissen der Wissenschaftler*innen und Bibliothekar*innen der
Forschungsbibliothek sowie Objektbeschreibungen aller in der Ausstellung
gezeigten Originale.

Kathrin Paasch (Hrsg.)
Bücher bewegen. 375 Jahre Forschungsbibliothek Gotha.
Gotha, 2022
296 Seiten mit 241 Farbabbildungen
ISBN: 978-3-910027-41-1
37 Euro

Save the Date: Teil der Ausstellung ist auch die Präsentation eines
studentischen Entwurfsprojekts zum Neubau der Forschungsbibliothek unter
Leitung von Prof. Jörg Springer an der Bauhaus-Universität Weimar im
Wintersemester 2021/2022. Die Ergebnisse des Projekts stellen die
Studierenden der Presse am 10. Mai 2022 ausführlich vor. Anschließend
diskutieren die Studierenden das Projekt mit allen Gothaer Interessierten
in den Räumen der Bibliothek. – Dazu erfolgt eine gesonderte Information.

Um der Klimakrise zu begegnen und die Energiewende konsequent
voranzutreiben, ist ein nachhaltiges Energie- und Ressourcenschutzrecht
von zentraler Bedeutung. Vor diesem Hintergrund bietet die Leuphana
Universität Lüneburg den berufsbegleitenden Masterstudiengang
Nachhaltigkeitsrecht – Energie, Ressourcen, Umwelt (LL.M.) sowie die
Zertifikate Umweltrecht und Recht der Energiewende an.

Vermittelt wird juristisches Fachwissen rund um Themen wie Klimawandel,
Umwelt- und Naturschutz, Kohleausstieg, Mieterstrom, Biokraftstoffe oder
Netzregulierung. Im Oktober 2022 starten das erfolgreiche Studienprogramm
sowie die zwei kürzer angelegten Zertifikatsprogramme in die nächsten
Durchgänge. Vorab gibt es für Interessierte digitale Informationsangebote
und Schnuppermöglichkeiten.

Der dreisemestrige Studiengang vermittelt neben dem klassischen
Umweltrecht auch das zukunftsweisende Energie- und Ressourcenschutzrecht.
Das Angebot verbindet rechtliche Kompetenzen in einem fachübergreifenden
Ansatz mit praxisrelevanten Disziplinen wie Umwelt- und
Naturwissenschaften, Ökonomie und Technik. Der Studiengang berücksichtigt
die speziellen Bedürfnisse berufstätiger Studierender, indem er
Präsenzveranstaltungen an Wochenenden mit flexiblen E-Learning-Angeboten
kombiniert.

Das Studienprogramm richtet sich vor allem an Berufstätige mit
rechtswissenschaftlichem Hintergrund, eignet sich aber auch für Akademiker
aus der Betriebs- oder Volkswirtschaftslehre, dem Ingenieurwesen oder
anderen fachnahen Studiengängen. Bewerbungen sind noch bis zum 15. August
möglich. Einzelne Module können unabhängig von diesem Termin jederzeit
studiert werden. Ab Oktober ist der Einstieg in die zwei
Zertifikatsangebote Recht der Energiewende und Umweltrecht möglich.

Interessierte können den Studiengang am 1. und 2. Juli beim digitalen
Infotag der Professional School näher kennenlernen. Nach Absprache gibt es
auch die Möglichkeit, unverbindlich in einzelne Veranstaltungen des LL.M.
hineinzuschnuppern oder schon vorab ausgewählte Module zu belegen.

Weitere Informationen gibt es hier: http://www.leuphana.de/llm-
nachhaltigkeitsrecht. Das Team des Studiengangs steht für Fragen unter
nachhaltigkeitsrecht@leuphana.de zur Verfügung.