Christina Warmann und Julian Höfner gehören zu den ersten Studierenden,
die sich an der Uni Würzburg für den 2021 eingerichteten Master
„Sozialwissenschaftliche Nachhaltigkeitsforschung“ entschieden haben. Hier
erzählen sie vom Studium.

Ob beim Umgang mit dem Klimawandel, bei der Verteilung von Wohlstand oder
bei der Nutzung natürlicher Ressourcen: In unserer Gesellschaft tun sich
viele Konfliktfelder auf. Was genau entwickelt sich auf diesen Feldern und
warum? Wie lässt sich erreichen, dass am Ende alle Menschen fair behandelt
werden und langfristig ein gutes Zusammenleben möglich ist, auch mit der
Umwelt?

Mit solchen Fragen befasst sich die sozialwissenschaftliche
Nachhaltigkeitsforschung. Einen Masterstudiengang auf diesem Gebiet bietet
die Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg seit 2021 an. Er nimmt
aktuelle gesellschaftliche, politische, ökonomische und ökologische
Entwicklungen in den Blick und kombiniert politikwissenschaftliche und
soziologische Forschungsansätze.

Podcast statt Hausarbeit? Kein Problem

Christina Warmann hat sich für diesen Studiengang entschieden. „Als ich
mich auf der Webseite informiert habe, fand ich nicht nur die
unterschiedlichen Seminarsettings spannend, sondern auch die Vielfalt der
möglichen Prüfungsleistungen – statt einer Hausarbeit kann man zum
Beispiel auch mal einen Podcast produzieren. Ich wollte etwas Neuartiges,
Frisches, und genau das habe ich im Studium auch bekommen“, sagt die
Studentin. Sie steht mittlerweile kurz vor ihrem Abschluss.

Ein Höhepunkt war für sie das sechsmonatige Forschungsprojekt, das in
kleinen Gruppen absolviert wird. Die Studierenden aus Christinas Jahrgang
setzten sich unter dem Oberthema „Protest und Widerstand“ damit
auseinander, welchen Einfluss Protestbewegungen auf sozial-ökologische
Transformationsprozesse haben.

Christinas Team befasste sich mit der Frage, wie sich der
Transformationsbereich Antidiskriminierung in Würzburg über die
vergangenen Jahre gewandelt hat und welche Rolle Protest dabei gespielt
hat. Die Studierenden entwickelten einen theoretischen Rahmen,
analysierten Medienberichte und führten Interviews: Christina sprach mit
einer Person aus einer Anti-Rassismus-Initiative und mit einer Person von
der Antidiskriminierungsstelle der Stadt Würzburg. Eine Erkenntnis aus dem
Projekt: „Solche Initiativen und Anlaufstellen sind unglaublich wichtig.
Für einen Wandel hin zu mehr sozialer Nachhaltigkeit braucht es mehr
davon.“

Vielfältiges Lehrangebot und Freiheit bei der Themenwahl

Julian Höfner hat das Masterstudium schon abgeschlossen. Er gehörte 2021
zum allerersten Jahrgang; das neue Studienangebot passte damals genau zu
seinen Interessen: Als Bachelorstudent im Fach „Political and Social
Studies“ an der JMU war er stark in politischen Gruppierungen und
Umweltinitiativen engagiert. Darum suchte er deutschlandweit nach einem
Master zum Thema Nachhaltigkeit. Die meisten Angebote hatten technische
Schwerpunkte; der sozialwissenschaftliche Würzburger Master sagte ihm da
eher zu.

Bereut hat er seine Wahl nicht. Besonders gut gefiel ihm, dass er im
Studium seine Themen sehr frei aus einem großen Angebot auswählen konnte.
„Ich habe einen Schwerpunkt auf die verschiedenen Forschungsmethoden
gelegt, die sich variabel auf unterschiedlichste Nachhaltigkeitsthemen
anwenden lassen“, sagt Julian. Zu diesen Methoden gehört beispielsweise
die Analyse von Datensätzen, um etwa Zusammenhänge zwischen dem
Bildungshintergrund und der Einstellung zu Nachhaltigkeitsthemen zu
erkennen.

Als Masterarbeit hat er eine Interview-Studie zum Thema „Diversität in
Universitäten“ vorgelegt. Vier Semester dauert das Masterstudium. „Es ist
leider schnell vorbei“, wie Julian bedauert. Weil sein Interesse für die
Wissenschaft groß ist, hat er im Oktober 2023 mit seiner Doktorarbeit an
der JMU angefangen. Er beschäftigt sich jetzt mit digitaler Transformation
und Öffentlichkeit; seine Betreuerin ist Soziologieprofessorin Elke
Wagner.

Christina hält sich für die Zeit nach dem Masterabschluss verschiedene
Berufsperspektiven offen. Sie kann sich gut vorstellen, in die politische
Bildungsarbeit mit Kindern und jungen Erwachsenen zu gehen. Auf diesem
Feld ist sie seit längerem ehrenamtlich aktiv: Sie führt mit Schülerinnen
und Schülern Zivilcourage-Trainings durch und engagiert sich in der
Antirassismus-Arbeit.

Berufsfelder und Bewerbung

Der Masterstudiengang „Sozialwissenschaftliche Nachhaltigkeitsforschung“
ist am Institut für Politikwissenschaft und Soziologie der Universität
Würzburg angesiedelt. Er qualifiziert für wissenschaftliche Tätigkeiten in
der Forschung und für wissenschaftlich orientierte Berufsfelder. Dazu
gehören unter anderem Politikberatung, Markt- und Meinungsforschung,
Medien, Verbände, internationale Institutionen, Einrichtungen der
politischen Bildung, Behörden und Unternehmen.

Der Studienstart ist jeweils zum Wintersemester möglich. Die Zahl der
Studienplätze ist nicht begrenzt, Bewerbungen für das Wintersemester
2024/25 können ab sofort bis 15. Juli 2024 eingereicht werden.

Auf der Webseite des Studiengangs stehen viele weitere Infos. Darunter
sind Videos, in denen Studierende über das Studium sprechen oder das
Universitätsgebäude am Wittelsbacherplatz zeigen. Abrufbar sind auch
Podcasts, die von Studierenden produziert wurden:
https://www.politikwissenschaft.uni-wuerzburg.de/interesse-am-studium
/master-sozialwissenschaftliche-nachhaltigkeitsforschung-sowina/

Von nachhaltiger Mobilität bis zu Quantentechnologien und ihren
Potenzialen: Die Universität Stuttgart zeigt spannende Forschungsprojekte,
zukunftsweisende Lösungen und ihre Aktivitäten im Forschungs- und
Wissenstransfer auf der Hannover Messe vom 22. bis 26. April 2024. Als
Mitaussteller auf dem Gemeinschaftsstand des Landes Baden-Württemberg
(Halle 15, Stand A06) sowie an weiteren Ständen erhält das Messepublikum
aus aller Welt Einblicke in die Spitzenforschung der Universität
Stuttgart.

„Die Universität Stuttgart forscht an intelligenten Systemen für eine
zukunftsfähige Gesellschaft und gibt Erkenntnisse und Technologien an
Wirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft weiter. Wir freuen uns, auch auf
der Hannover Messe 2024 passend zum diesjährigen Motto ‚Energizing a
sustainable industry‘ Auszüge unserer vielfältigen Forschung zu
präsentieren und in den Austausch mit bekannten und neuen Partnerinnen und
Partnern zu gehen“, betont Prof. Wolfram Ressel, Rektor der Universität
Stuttgart.

Folgende Exponate, Projekte und Einrichtungen der Universität Stuttgart
sind auf der Hannover Messe in Halle 15 an Stand A06 vertreten:

Materialprüfungsanstalt: Schweißzange für den Leichtbau

Fügetechnik für die E-Mobilität: Die Materialprüfungsanstalt (MPA) der
Universität Stuttgart zeigt auf der Hannover Messe eine selbst
entwickelte, robotergeführte Schweißzange zum Rührreibschweißen, die
Bauteile für die Automobilindustrie fügt. Die Schweißzange erfüllt die
Anforderungen für einen breiten Einsatz im Karosseriebau. Am Heckteil
einer Mercedes-EQS-Karosserie werden in Hannover verschiedene
Anwendungsszenarien der neuen Fügezange demonstriert. Das
Rührreibschweißen hat besonders bei der Verbindung hochfester
Aluminiumlegierungen, bei Mehrblechverbindungen und beim Fügen von
Aluminium- und Stahlblech Vorzüge.

Die MPA, das Institut für Entrepreneurship (ENI) und das Institut für
Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW)
arbeiten dabei in einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung
(BMBF) geförderten VIP+-Projekt zusammen, um die Schweißzange hinsichtlich
industrieller Anforderungen wie Taktzeiten, Zugänglichkeiten und
Verbindungsfestigkeiten weiterzuentwickeln. Dadurch soll die Technologie
derart im Reifegrad gesteigert werden, dass ein potenzieller Einsatz im
Karosseriebau möglich ist. Die geplante Validierung der robotergeführten
Schweißzange wird auch durch einen breit aufgestellten projektbegleitenden
Ausschuss bestehend aus Originalgeräteherstellern (OEM), Zulieferern und
Automatisierungsexperten ermöglicht.

Transformations-Hub CyberJoin: Know-how für Automobilbranche auf dem Weg
zur E-Mobilität

Der Transformations-Hub CyberJoin, koordiniert von der MPA der Universität
Stuttgart sowie der Gesellschaft für Schweißtechnik international und
gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK),
unterstützt Automobilhersteller und Zulieferer von Bauteilen für
Karosserie, Fahrwerk und E-Maschine auf dem Weg zur E-Mobilität. Diese
stehen durch die Elektrifizierung der Antriebe, die Integration
alternativer Antriebstechnologien, die nachhaltige Reduktion des
Gesamtressourcenverbrauchs und den Leichtbau vor großen Herausforderungen.
Einerseits werden viele Bauteile eines Pkw mit Verbrennungsmotor im
Elektrofahrzeug nicht mehr benötigt. Andererseits benötigen Bauteile aus
Aluminiumlegierungen andere Füge- und Fertigungstechnik.

Hier setzt CyberJoin an: In kostenfreien zweitägigen Wissenstransfer-Tagen
und eintägigen Workshops vermitteln Referent*innen Beschäftigten von
insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen der
Automobilindustrie Know-how zur Füge-, Werkstoff- und Fertigungstechnik in
der E-Mobilität. Auf der Hannover Messe zeigt das Team von CyberJoin
aktuelle Entwicklungsprojekte, informiert über seine Angebote und steht
für Austausch und Vernetzung bereit.

TGSPCam: Der Blick durch den Nebel

Unsere zukünftige autonome Mobilität hängt entscheidend davon ab, ob und
wie unsere Fahrzeuge sich in unterschiedlichen Umgebungen und
Umweltbedingungen zurechtfinden. Dies wird erreicht durch den Einsatz
verschiedener optischer Sensoren. Besonders kritisch sind naturgemäß
erschwerte Sichtverhältnisse wie zum Beispiel Nebel, Schneefall und Staub.

Mit der Time Gated Single Pixel Camera (TGSPCam) wird ein neuartiger
Ansatz vorgestellt, der die Vorteile des LiDAR-Prinzips mit einer
bildgebenden Methode verbindet und es dabei erlaubt, störende
Umwelteinflüsse stark zu reduzieren. Gleichzeitig erhält man eine hohe
Flexibilität in der Datenauswertung. Dies gelingt durch Anwendung
moderner, ultraschneller digitaler Messtechnik und schneller
Lichtstrukturierung.

Am Stand der Universität Stuttgart wird ein Demonstrator gezeigt, der das
Prinzip erstmals mithilfe aktuell am Markt verfügbarer Technik praktisch
umsetzt. Die Arbeiten daran erfolgen am Institut für Technische Optik
(ITO) der Universität Stuttgart im Rahmen des InnovationsCampus Mobilität
der Zukunft (ICM), einer Kooperation der Universität Stuttgart und des
Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

KSat: Studentische Raumfahrtprojekte vom ISS-Experiment bis zum
Kleinsatelliten

Praktische Tätigkeiten in der Raumfahrt neben dem Studium: Das ist die
Devise der studentischen Kleinsatellitengruppe der Universität Stuttgart
(KSat e.V.). Ihre mehr als 200 Mitglieder bestreiten Raumfahrtprojekte vom
eigenen Höhenforschungsballon, der einige Male im Jahr von Stuttgart aus
auf bis zu 38 Kilometer Höhe steigt und dort Nutzlasten von Universitäten
und Firmen testet, über selbstentwickelte Experimente auf
Höhenforschungsraketen und der Internationalen Raumstation (ISS) bis hin
zu der Entwicklung und dem Bau eines eigenen Kleinsatelliten.

Auf der Hannover Messe zeigt KSat zwei ISS-Experimente, die 2023 und 2018
auf der ISS getestet wurden, bevor sie an Bord einer Dragon Kapsel zurück
zur Erde und nach Stuttgart kamen. Auch ein Modell des Kleinsatelliten
SOURCE, auch als „the sätellite“ bekannt, ist zu sehen. Dieser 3U+ Cubesat
wird mit Unterstützung des Instituts für Raumfahrtsysteme (IRS) der
Universität Stuttgart entwickelt. Neben der Bildung des studentischen
Teams hat er als Hauptziel die Untersuchung des Verhaltens bei seinem
Wiedereintritt. Darüber hinaus ist er mit mehreren Nutzlasten
ausgestattet, wie neuartigen Dünnfilm-Solarzellen, sowie einer Sandwich-
Struktur (DLR), smarten Heatern (Airbus) und einer als Startracker
genutzten COTS-Camera.

QSens: Quantensensoren zum Anfassen

Die Quantentechnologie ist ein junges Forschungsgebiet, das physikalische
Grundlagen der Quantenmechanik mit praktischen Aspekten der
Ingenieurwissenschaften verbindet. Insbesondere der Bereich der
Quantensensorik bietet ein sehr hohes Potenzial, erste industrierelevante
Anwendungen in den nächsten Jahren hervorzubringen. Quantensensoren weisen
in der Regel eine hervorragende inhärente Spezifität auf und erlauben
darüber hinaus Detektionsschwellen am Rande des theoretisch Möglichen.
Damit sind Quantensensoren ideale Kandidaten, um den stetig wachsenden
Bedarf an höchstpräziser Sensorik sowohl im industriellen als auch im
Consumerbereich zu decken.

Im Rahmen des BMBF geförderten Zukunftsclusters „QSens – Quantensensoren
der Zukunft“ forschen die Universitäten Stuttgart und Ulm gemeinsam mit
drei außeruniversitären Forschungseinrichtungen sowie 18 industriellen
Partnern an der industriellen Nutzung der Quantensensorik. Aus diesen
Forschungsaktivitäten sind erste tragbare Quantensensoren basierend auf
der Messung von Kern- und Elektronenspins entstanden. Diese werden am
Stand der Universität Stuttgart auf der Hannover Messe ausgestellt und
laden zum Ausprobieren ein. Erste Produkte basierend auf Quantensensoren
existieren im Bereich der Materialcharakterisierung sowie der
medizinischen Diagnostik. Zukünftig werden auch die Bereiche der
personalisierten Medizin, der Pharmazie und der Umweltanalytik stark von
Quantensensoren profitieren.

TRACES: Kooperationen fördern, Forschungs- und Wissenstransfer
unterstützen

Das Transfercenter (TRACES) ist die zentrale Anlaufstelle der Universität
Stuttgart für Transfer und unterstützt Studierende, Promovierende,
Mitarbeitende sowie Alumni umfassend in ihren Transfervorhaben. Das
Zentrum bietet Transfermaßnahmen ein Dach, ist Dienstleister für
transferorientierte Forschungsinitiativen, initiiert und fördert
Partnerschaften und Kooperationen zwischen der Universität und externen
Akteur*innen und unterstützt ko-kreativen Forschungs- und Wissenstransfer.
Es treibt die Verankerung des Unternehmer*innentums an der Universität
Stuttgart voran und ist Netzwerkpartner für Gründungsakteur*innen aus
Hochschule, Wirtschaft, Gesellschaft, Politik und Verwaltung.

Auf der Hannover Messe stellt TRACES zwei seiner Bereiche vor:

Business Relations - Wissenschaft meets Wirtschaft: Dieser Bereich
informiert auf der Messe über Themen- und Forschungsschwerpunkte der
Universität Stuttgart und stellt im Nachgang Kontakt zu den Expert*innen
für zukünftige Forschungs- und Transferprojekte her. Grundsätzlich ist er
zuständig für die Koordination von Anfragen, die Ermittlung von Bedarfen,
die Vernetzung sowie Kooperationen zwischen der Universität Stuttgart und
Wirtschaft, Politik und Gesellschaft im Bereich Forschung und Transfer. Er
unterstützt bei der Suche nach Kooperationspartnern, vermittelt
wissenschaftliche Expertise und setzt auf den Ausbau von nachhaltigen und
strategischen Partnerschaften.

Career Service - Schnittstelle zwischen Studium und Beruf: Er ist das
Kompetenzzentrum zum Thema Beruf, Karriere und Recruiting und unterstützt
Studierende und Absolvent*innen bei der Berufsorientierung, Stellensuche,
Bewerbung, Vorstellungsgesprächen und bei der Karriereplanung. Ein zweiter
Schwerpunkt ist die Vernetzung mit der Industrie, zum Beispiel in Form von
Praxiskontakten.

Vielfältige Beteiligungen

Auch an anderen Ständen auf der Hannover Messe ist die Universität
Stuttgart in Gemeinschaftsprojekten vertreten, etwa bei QuantumBW (Halle
2, Stand A02), der baden-württembergischen Landesinitiative für
Quantentechnologien, an der das Center for Integrated Quantum Science and
Technology (IQST) der Universitäten Stuttgart und Ulm beteiligt ist, oder
am Stand der Fraunhofer-Gesellschaft (Halle 2, Stand B24) mit dem Projekt
KI-Studios des Instituts für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement
(IAT) mit dem Fraunhofer IAO, sowie am THE-LÄND-Pavillon (Halle 12, Stand
D15) mit gemeinsamen Projekten mit dem ICM und dem Fraunhofer IPA.

Aufwind für die Trägheitsfusionsenergie (Inertial Fusion Energy; IFE) in
Deutschland: Das Forschungsprojekt PriFUSIO startet die systematische
Entwicklung von Schlüsseltechnologien für klimaneutrale Fusionskraftwerke
der Zukunft. Das Konsortium aus Start-ups, mittelständischen Unternehmen,
Konzernen, dem Laserzentrum Hannover und den Fraunhofer-Instituten ILT in
Aachen und IOF in Jena wird grundlegende Prinzipien für die gezielte
Komponentenentwicklung erforschen und praktikable photonische Ansätze für
die kommerzielle Nutzung der lasergezündeten Trägheitsfusion erkunden. Das
Bundesministerium für Bildung und Forschung stellt dafür in den nächsten
drei Jahren 18 Mio. Euro bereit.

Seit Jahrzehnten verfolgt die Fusionsforschung das Ziel, Energie aus der
Kernfusion rund um die Uhr verfügbar zu machen. Auf dem Weg, die
Energiequelle der Sonne mithilfe der lasergetriebenen Trägheitsfusion auf
der Erde zu erschließen, haben Forschende des Lawrence Livermore National
Laboratory an der National Ignition Facility kürzlich einen bedeutenden
Durchbruch erzielt: Am 5. Dezember 2022 gelang ihnen die Zündung eines
Fusionsplasmas mithilfe von Hochenergielasern. Seither haben sie das
Experiment mehrmals wiederholt und damit belegt, dass die Physik der
Zündung und des selbsttragenden Abbrands eines Brennstoffgemischs aus den
Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium beherrschbar ist. Der Prozess
wird in der NIF durch die Energiezufuhr über fokussierte Laserstrahlen aus
fußballfeldgroßen Hochenergielasern ausgelöst.

Dieser Meilenstein der Kernforschung kann den Weg in eine saubere und
sichere Energieversorgung ebnen. Gelingt es, sie kommerziell nutzbar zu
machen, bietet die Trägheitsfusionsenergie der Menschheit eine nahezu
unerschöpfliche, CO2-neutrale Energiequelle. Ein Gramm Fusions-Brennstoff
kann so viel Energie erzeugen wie die Verbrennung von elf Tonnen
Steinkohle. Anders als in herkömmlichen Kernreaktoren entstehen keine
langlebigen hochradioaktiven Abfälle. Auch Kettenreaktionen bis zur
Kernschmelze sind in der lasergezündeten Trägheitsfusionsenergie (IFE)
nicht möglich. Um die Fusion aufrechtzuerhalten, werden winzige Pellets
mit leichten Atomkernen wie Deuterium und Tritium verwendet, die durch
Laserzündung zu Helium fusionieren. Die Masse des entstehenden Helium-
Kerns ist geringer als die Masse der beiden leichten Kerne zusammen, was
als nutzbare Energie freigesetzt wird.

PriFUSIO-Verbund tritt an, um Basistechnologien zu erforschen

Für kommerziell nutzbare Fusionskraftwerke gilt es allerdings noch, viele
Schlüsseltechnologien zur Anwendungsreife zu entwickeln. Dank ihrer
herausragenden Position im Bereich der Laser- und optischen Technologien
hat die deutsche Industrie dafür beste Voraussetzungen. Es kann gelingen,
in dieser Zukunftstechnologie bedeutenden Mehrwert für Deutschland zu
schaffen. Hier setzt PriFUSIO an. Das Konsortium aus sieben
Industriepartnern und drei Forschungsinstituten macht sich auf den Weg,
photonische Schlüsselkomponenten für die laserbasierte Fusion zu
erforschen und industriell nutzbar zu machen. Das Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF) wird ihr Projekt in den nächsten drei Jahren
mit 18 Millionen Euro fördern. Es ist Teil des Förderprogramms »Fusion
2040 – Forschung auf dem Weg zum Fusionskraftwerk«. Darin wird die
Bundesregierung bis zu fünf Milliarden Euro investieren. Zielsetzung:
Deutschland soll als eines der ersten Länder weltweit ein Fusionskraftwerk
entwickeln und bauen.

»Wir wollen ein Fusionsökosystem aus Industrie, Start-ups und Wissenschaft
aufbauen, welches die vorhandenen Stärken bündelt und Synergien zwischen
den unterschiedlichen Akteuren schafft«, sagte Bettina Stark-Watzinger,
Bundesministerin für Bildung und Forschung, angesichts der Bekanntgabe des
Programms, »diese riesige Chance dürfen wir – gerade mit Blick auf
Wachstum und Wohlstand – nicht verpassen«. Die exzellente
Forschungslandschaft und die starke Industrie böten hierfür hervorragende
Voraussetzungen.

Herausforderungen entschlossen angehen

Auf dem Weg zur kommerziellen Nutzung der IFE-Technologie gibt es einige
Herausforderungen. Dazu gehören die Entwicklung von leistungsfähigen,
zuverlässigen und kostengünstigen Laserquellen und Optiken sowie
automatisierte Lösungen für die Brennstoffzufuhr und die effiziente
Nutzung der entstehenden Abwärme. Die NIF besitzt die größte und
energiereichste Laseranlage der Welt. Sie kann nur wenige Schüsse pro Tag
machen, da das System für grundlegende Plasmaexperimente und nicht für die
Erforschung der Energiegewinnung gebaut wurde. Für ein Kraftwerk ist eine
Laseranlage notwendig, die etwa die gleiche Energie erzeugen kann, diese
aber mehr als zehnmal pro Sekunde abgeben kann. Dafür muss ihre mittlere
Leistung um mindestens fünf Größenordnungen (x100.000) gegenüber der NIF-
Laseranlage gesteigert werden.

PriFUSIO wird vor allem fundamentale Fragen zur Entwicklung der nächsten,
kraftwerkstauglichen Generation von Hochleistungslasern erforschen, die
die millimetergroßen Brennstoffkügelchen komprimieren und die Fusion bei
Temperaturen von über 100 Mio. Grad Celsius zünden. Das setzt einerseits
die Erzeugung und Manipulation von Laserstrahlen auf hohem Energielevel
und mit zuvor nie erreichten Leistungen voraus. Andererseits bedarf es
voller Kontrolle des entstehenden Plasmas, um die freigesetzte
Fusionsenergie nutzbar zu machen. Die erforderlichen Leistungen stellen
höchste Anforderungen an die Materialien, das Engineering und das
hochkomplexe Optiksystem.

Gesucht: Materialien für effiziente Hochenergielaser und belastbare
Optiken

Im Konsortium wirken mit der Focused Energy GmbH und der Marvel Fusion
GmbH zwei deutsche Start-ups mit, die auf verschiedenen technologischen
Pfaden auf die kommerzielle Nutzung der IFE-Technologie hinarbeiten. Sie
formulieren Anforderungen an die benötigten Hochleistungslaser, aus denen
die Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT in Aachen und für Angewandte
Optik und Feinmechanik IOF in Jena den konkreten Forschungs- und
Entwicklungsbedarf ableiten, der für die Umsetzung dieser Spezifikationen
notwendig sein wird. »Die Performance und Wirkungsgrade der
Hochleistungslaser hängen direkt von den Eigenschaften der eingesetzten
optischen Komponenten ab«, erklärt Hans-Dieter Hoffmann, Leiter der
Abteilung Laser und Optische Systeme am Fraunhofer ILT.

Aus diesem Grund sind mit der Schott AG und der Heraeus Group nicht nur
führende Anbieter von optischen Gläsern und Beschichtungsmaterialien im
Projekt vertreten, sondern mit der LAYERTEC GmbH aus Mellingen und der
LASEROPTIK GmbH aus Garbsen auch hochspezialisierte Mittelständler aus dem
Bereich der Bearbeitung und Beschichtung optischer Komponenten. Die
Expertise im Bereich komplexer Hochleistungslaser bringt die TRUMPF Laser
AG ein.

Umfassendes Know-how entlang der Prozesskette

»PriFUSIO wird das Know-how der Partner entlang der Prozesskette
zusammenführen«, erklärt Hoffmann. Es gehe im Projekt darum, präzise
beschichtete Highend-Optiken zu entwickeln, die den Leistungsanforderungen
in IFE-Reaktoren dauerhaft gewachsen sind. Den Nachweis dafür sollen unter
anderem Zerstörschwellentests am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
erbringen.

Eine technologische Herausforderung liegt laut Hoffmann darin, dass IFE-
Kraftwerke großflächige optische Elemente benötigen, deren optische
Eigenschaften trotz der dauerhaft sehr hohen Energieeinträge stabil
bleiben müssen. Über die Materialeigenschaften und die Beschichtungen
lässt sich die Absorption der Laserenergie – und damit das Aufheizen der
Optiken – zwar minimieren; dennoch muss es gelingen, die Wärme effizient
abzuführen. Zudem gilt es, durch die Entwicklung effizienter Bearbeitungs-
und Beschichtungsprozesse die Kosten zu reduzieren. »Gelingt es, diese
hohen Anforderungen zu erfüllen, dann werden sich aus PriFUSIO auch über
die Anwendung in der IFE-Technologie hinausweisende Synergien für
Industrielaser ergeben«, ist Hoffmann überzeugt.

Fraunhofer-Institute steuern Kompetenzen für Laserentwicklung und
Optikfertigung bei

Das Fraunhofer ILT wird sich im Zuge des Verbundforschungsprojektes mit
Simulationsrechnungen für effiziente Hochenergielaser sowie mit
laserbasierten Fertigungsverfahren für die Highend-Optiken befassen. »In
der Optikfertigung werden wir eng mit LAYERTEC zusammenarbeiten und auch
hybride Ansätze mit konventionellen und laserbasierten Verfahren
verfolgen«, erklärt der ILT-Abteilungsleiter.
Das Fraunhofer IOF in Jena steuert zum Projekt sein Know-how im Bereich
optischer Gitter und Dünnschichtabscheidung bei und wird darüber hinaus
Expertise in der multispektralen und hoch sensitiven Charakterisierung der
Absorption optischer Komponenten sowie ihres winkelabhängigen
Streulichtverhaltens einbringen. Dabei geht es unter anderem um die
Erforschung neuartige Ansätze auf Basis hybrider nano-optischer
Schichtsysteme zur Leistungsskalierung von Pulskompressorgittern, die für
Fast-Ignitor Lasersysteme benötigt werden.

Das IOF untersucht hierfür neue Materialien, neue Gitterkonzepte sowie
angepasste Verfahren zur Abscheidung defektarmer optischer Schichten.
Neben der Untersuchung innovativer Konzepte für laserfeste
Pulskompressorgitter wird das Team in enger Zusammenarbeit mit dem LZH die
Beständigkeit gegenüber Laserbestrahlung untersuchen und entlang der
gesamten Prozesskette Ursachenanalysen von Schadensereignissen betreiben.
Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse werden den Projektpartnern bei der
Entwicklung der optischen Komponenten und der Optimierung der
Fertigungsprozesse die Richtung weisen.

Wärmeproblematik lösen

Welche Lasermaterialien und optischen Komponenten zum Einsatz kommen
werden, ist noch offen. Die NIF in Kalifornien nutzt mit Blitzlampen
gepumpte Festkörperlaser auf der Basis von Neodym dotiertem Laserglas.
Blitzlampengepumpte Laser sind zwar kosteneffektiv, haben aber bei der der
Wandlung von elektrischer Energie in Laserenergie Schwächen. Für die
nächste Lasergeneration müssen daher Halbleiterlaser als Pumpquelle
dienen, um im Ultravioletten Bereich eine erhebliche Steigerung der
Lasereffizienz auf Werte über zehn Prozent zu erreichen. Als Lasermedium
wird grundsätzlich auch der Einsatz keramischer oder kristalliner
Werkstoffe untersucht, da diese wegen der im Vergleich zu Gläsern besseren
Wärmeleitung eine effizientere Kühlung ermöglichen.

Ein effizienter Kraftwerksbetrieb erfordert anders als die Versuchsanlage
zehn bis zwanzig Laserpulse pro Sekunde »Dafür wird es entscheidend sein,
wie effizient wir die Wärme insbesondere aus dem Lasermedium ableiten
können«, erklärt Fraunhofer ILT-Forscher Hoffmann. Für Glas sprächen die
spektrale Bandbreite, die günstige Produktion und die Fähigkeit, Energie
im Laserbetrieb effizient zu speichern und abzurufen. Doch ob es die
extremen Anforderungen erfüllen kann, ist ungeklärt. »Das werden wir im
Projekt PriFUSIO untersuchen und zudem auf Basis des umfassenden
photonischen, optischen und materialwissenschaftlichen Know-hows der
Projektpartner die Machbarkeit klären«, sagt er.

Mit dem Forschungsvorhaben soll der Übergang von der Grundlagen- zur
anwendungsnahen Forschung gelingen. Die zu erwartenden
Forschungsergebnisse werden sich laut Hoffmann auch über die Laserfusion
hinaus positiv auf die Weiterentwicklung von Hochenergielasern und
optischen Komponenten auswirken. »PriFUSIO wird damit zur Stärkung der
beteiligten Industriepartner in ihren jeweiligen Märkten beitragen«, ist
er überzeugt. Die aktive Teilnahme an der Entwicklung der IFE-Technologie
sei für die deutsche Industrie eine vielversprechende Gelegenheit, ihr
Know-how und ihre Expertise im Bereich der Hochtechnologie weiter
auszubauen und darüber hinaus positive Spillover-Effekte zu erzielen,
indem sie neue Märkte für verwandte Technologien erschließe.

Endlich schlank und das ohne große Mühen. Die Abnehmspritze, auch bekannt
als Fett-weg-Spritze, hat sich von einem Medikament für Diabetiker:innen
zu einer Art Lifestyleprodukt entwickelt. So scheint es zumindest. Doch
was kann man tatsächlich vom vermeintlichen Schlank-Wunder erwarten? Das
klären wir mit Dr. Margit Jekle, Professorin für Lebensmitteltechnologie
und pharmazeutisches Qualitätsmanagement an der SRH Fernhochschule.

Mehr als jeder zweite Deutsche ist statistisch gesehen zu dick. Fast ein
Viertel gilt sogar als fettleibig. Die Ursachen für das Übergewicht sind
vielfältig. Propagierte Methoden, um es wieder loszuwerden auch. Immer
wieder gibt es Konzepte oder Wundermittel, die versprechen, überflüssige
Kilos schnell und einfach verschwinden zu lassen. Und dafür sind
Betroffene bereit, tief in die Tasche zu greifen. Oder sogar ihre
Gesundheit zu riskieren.


Jetzt ist ein neues, vermeintliches Wundermittel in aller Munde. Die
Abnehmspritze. Doch was genau ist da eigentlich drin? Für wen wurde sie
entwickelt und was bewirkt sie? Prof. Dr. Margit Jekle hat Antworten auf
diese Fragen.

Jekle: "Die Abnehmspritze, hat in den letzten Monaten an Popularität
gewonnen, und die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet versprechen,
neben dem Nutzen für Diabetes Typ 2 Patienten, eine Möglichkeit für eine
Gewichtsabnahme für vor allem Adipositaspatienten. So ist das Medikament
für Menschen mit einem Body-Mass-Index (BMI) von mindestens 30 oder
übergewichtigen Personen mit weiteren Erkrankungen und einem BMI von
mindestens 27 zugelassen. Das Medikament dient dabei der Ergänzung zu
einer Ernährungs- und Bewegungsumstellung.

Was ist das für ein Wirkstoff und was genau tut er im Körper?


Jekle: "Ganz vereinfacht gesagt, reduziert die Spritze den Appetit oder
lässt ihn sogar ganz verschwinden. Das funktioniert, indem der
Inhaltsstoff die Wirkung von Darmhormonen nachahmt. Das stimuliert die
Bauchspeicheldrüse, die daraufhin Insulin ausschüttet. Der
Blutzuckerspiegel sinkt. Das Medikament täuscht ein Sättigungsgefühl vor
und diese Reaktion sorgt für weniger Nahrungsaufnahme. Das Medikament
wurde ursprünglich für Menschen mit Typ-2-Diabetes entwickelt."

In Social Media scheint die Spritze aber auch Einzug gehalten zu haben.
Der Hype ist groß und die Vorstellung, unerwünschtes Fett mit nur einem
Piks loszuwerden, klingt verlockend. Doch es gibt sicher auch Risiken.
Welche sind das?

Jekle: "Nebenwirkungen wie Übelkeit, Durchfall und Erbrechen wurden im
Zusammenhang mit der Anwendung des Medikaments beobachtet, insbesondere zu
Beginn der Behandlung. Es können auch Erkrankungen an der
Bauchspeicheldrüse, Gallenblase oder auch Gallensteine entstehen. In
Tierversuchen zeigten sich Fälle von Schilddrüsenkrebs. Eine enge
ärztliche Überwachung ist daher unerlässlich, um potenzielle
Komplikationen zu vermeiden."

Es gibt Befürchtungen, dass es wegen eingeschränkter Verfügbarkeit des
Wirkstoffes zu einem Wettbewerb kommen könnte. Kann es wirklich sein, dass
Diabetiker das Medikament nicht mehr bekommen, weil Abnehmwillige es Ihnen
vor der Nase wegschnappen?

Jekle: "Die Produktionskapazitäten für dieses Medikament sind derzeit noch
begrenzt. Pharmazeutische Unternehmen wie Eli Lilly & Company setzten
weiterhin auf Expansion und investieren in neue Produktionsstätten, auch
in Deutschland, um die Nachfrage zu decken und sicherzustellen, dass alle,
die von dieser Behandlung profitieren könnten, Zugang dazu haben."

Wie nachhaltig ist denn die Abnahme dank der Spritze?


Jekle: "Es gibt keine Langzeitstudie zur Abnehmspritze. Erste
Untersuchungen zeigen, dass Anwender:innen wieder zunehmen, wenn sie die
Spritze absetzen, da der Appetit wieder zunimmt. Um dauerhaft schlank zu
bleiben, scheint es derzeit, dass man die Abnehmspritze wahrscheinlich
langfristig nehmen muss."

Kommt man auch ohne medizinische Indikation an die Spritze?


Jekle: "Sie ist verschreibungspflichtig, und sollte nicht ohne ärztliche
Konsultation angewendet werden. Krankenkassen übernehmen in der Regel die
Kosten nur bei Diabetes. Bei Adipositas muss das Medikament allgemein
selbst bezahlt werden."

Kann man mit der Fett-weg-Spritze gezielt Problemzonen bekämpfen, wie zum
Beispiel ein Doppelkinn oder Bauchspeck?

Jekle: "Nein. Das ist nicht möglich. Das Medikament reduziert das
Verlangen zur Nahrungsaufnahme. Gezielt nur an bestimmten Körperstellen
abnehmen ist daher ähnlich schwierig, wie bei einer Diät."

Wie bewerten Sie insgesamt die Spritze? Ihre Einsatzgebiete und die
Wirkung?

Jekle: "Das Medikament kann in Spezialfällen hilfreich sein, wie bei stark
adipösen Patienten, die auch unter Begleiterkrankungen wie Herz-Kreislauf-
Erkrankungen leiden. Doch um eine langfristige Ernährungs- und
Bewegungsumstellung kommt man nicht herum, wenn man wirklich dauerhaft
schlank bleiben möchte, ohne längerfristig auf eine Injektion angewiesen
zu sein."