2005 GKSS JB A 01-7 - HZG

Jahresbericht 2004/2005

Annual Report 2004/2005

HGF-ForschungsbereicheHGF Research Areas

SCHLÜSSELTECHNOLOGIENKEY TECHNOLOGIES

ERDE UND UMWELTEARTH AND ENVIRONMENT

GESUNDHEITHEALTH

STRUKTUR DER MATER IESTRUCTURE OF MATTER

2

Herausgeber:GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH

Max-Planck-Straße 1 • D-21502 Geesthacht

Redaktion:Dr. Iris Ulrich (komm.)Autoren:E. Aust (S. 16), W. Dietzel (S. 19),

S. Nunes (S. 22), J. Jones (S. 24),

F. Schröder (S. 28), K. Richau (S. 31),

H.-G. Priesmeyer (S. 34)

Fotos/Grafiken:Context Werbeagentur Titelseite

F. Hillis 20

K. Briffa 25

Sepp Kipfstuhl 27

C. Geisler 5, 11, 12, 13, 14,

19, 22, 31, 33, 34,

43, 44, 45, 60, 70

GKSS-Forschungszentrum alle Übrigen

Layout, Lithos & Satz: Context, Geesthacht

Druck: Druckerei

Albert Nienstedt

GmbH, Hamburg

ISSN 1430 - 7278 Gedruckt auf umwelt-

freundlichem,

chlorfrei gebleichtem

Papier

Foreword: Research for sustainabilityOverview

Advanced Engineering Materials

Advanced bone screw implant fabricated by Metal Injection Moulding (MIM)Corrosion and wear protection for magnesium alloysMembranes for hydrogen and fuel cell technology

Coastal Research

Climate reconstruction from proxy data and climate modelsApplication of the FerryBox-technology for water quality monitoring in Indonesia

Regenerative Medicine

Well-being for skin cells on artificial substrates

Research with Photons, Neutrons and Ions

Structural integrity ... how to find the limits of material tolerance?

GKSS Technical services

What goes on at the Technical CentreThe FRG-1 research reactor

Facts and figures

OrganizationKey figuresExternal interactions School labAddresses

Vorwort: Nachhaltig forschen 4Überblick 10

Funktionale Werkstoffsysteme 16

Fortschrittliches Wirbelschraubenimplantat aus der Spritzgießmaschine 16Korrosions- und Verschleißschutz für Magnesiumlegierungen 19Membranen für die Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie 22

Küstenforschung 24

Klimarekonstruktion mit Proxy-Daten und Klimamodellen 24Anwendung der FerryBox-Technologie zur Gewässerüberwachung in Indonesien 28

Regenerative Medizin 31

Wohlfühlklima für die Haut 31

Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen 34

„Tolerante“ Strukturmaterialien ... Neutronenbeugung bestimmt die Grenze ihrer Belastbarkeit? 34

GKSS Service und Technik 38

Aus der Arbeit des Technikums 40Der Forschungsreaktor FRG-1 42

Zahlen, Daten, Fakten 44

Organe und Gremien 46Kennzahlen 54GKSS und das Umfeld 58Schülerlabor 70Adressen 72

Seite / Page

GKSS-Programmschwerpunkte GKSS Main Subject Areas

3

Liebe Leserinnen und Leser,

Sie und uns mögen im Einsteinjahr 2005 vordergründigProbleme bewegen, die vor 100 Jahren, als der genialePhysiker Albert Einstein ein Weltbild zerstörte, indem er einneues schuf, in dieser Form noch nicht das existenzielleBewusstsein großer Teile der Gesellschaft mit bestimmten.Einsteins Aussage, dass die Sehnsucht des Menschen nachgesicherter Erkenntnis verlangt, hatte 1905 einen höchstindividualistischen Charakter, eine Art spiritueller Erhebungdes dazu fähigen Geistes über eine dazu nicht fähigegenerelle Kreatur. Einstein selbst war es, der mit seinemneuen physikalischen Weltbild technische Entwicklungeneingeleitet hat, die eine gesicherte Erkenntnis nicht nur alsFolge individueller Sehnsucht, sondern als unverzichtbareBasis für die langfristige Existenz des Menschen auf diesemPlaneten voraussetzen.

Die Endgültigkeit einer großen atomaren Auseinander-setzung hat seit den späten 80iger Jahren zu einer hoffent-lich nachhaltigen Verschiebung im Selbstverständnis der zum„Overkill“ befähigten Machtblöcke geführt. Hingegen beginntsich erst jetzt die Auseinandersetzung der Forschung mit derglobalen Dimension der menschlichen technischen Einfluss-nahme massiv in großen Bereichen der Forschungs-gestaltung bemerkbar zu machen. Zunächst unmerklich,heute aber unübersehbar, ist das Handeln der Menschheitselbst zu einem globalen und absehbar dominierendenBestimmungsfaktor der Entwicklung des Systems Erdegeworden. Die Grand Challenges der heutigen Forschungergeben sich daher nicht mehr allein aus grundlagen-bezogenen Fragestellungen oder allein technologisch/wirt-schaftlichen Problemfeldern, sondern zunehmend auskomplexen Problemstellungen, die das gesamte sozio-ökonomische System bzw. das Gesamtsystem Erdebetreffen. Es ist die Stärke der GKSS und weitererForschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, dass sieentscheidende Beiträge für diese Art der nachhaltigenForschung leisten können. GKSS hat sich einiger dieserheute drängenden Forschungsfragen der Wissenschaft, Wirt-schaft und Gesellschaft angenommen. Es sind Fragen hoherKomplexität, deren Beantwortung nicht nur Ausdauer undBeharrlichkeit des Forschungszentrums erfordern, sondernauch das innere Verlangen unserer Mitarbeiter voraussetzt,einen nachhaltigen Beitrag für die Zukunft unserer Gesell-schaft zu leisten.

Im Frühjahr 2004 wurden in Geesthacht die Programme„Funktionale Werkstoffsysteme“ und „Großgeräte für dieForschung mit Photonen, Neutronen und Ionen“, im Herbst2004 das Teilprogramm „Küstenforschung“ im Auftrag desHGF-Senats von hochrangigen internationalen Experten-gruppen mit sehr positiven Voten begutachtet. Aus denBegutachtungen in 2004 und der Begutachtung der „Regenerativen Medizin“ im Jahr 2002 ergaben sich wesent-liche Eckpunkte für die zukünftige Ausrichtung unseresForschungszentrums. Sie waren auch Basis für den Struktur-und Entwicklungsplan 2020 der GKSS, der im Herbst 2005als Teil des Gesamtstrategieplans der Helmholtz-Gemein-schaft in deren Senat eingebracht werden soll. Als langfristigeForschungsschwerpunkte wurden hierin Werkstoff-/Material-systeme und Küstenumwelt/-management festgeschrieben.

Wir gehen davon aus, dass die Entwicklungen der Werkstoff-/Materialsysteme langfristig ein Schlüssel für nachhaltigeInnovationen in unterschiedlichen gesellschaftsrelevantenWirtschaftssektoren bleiben werden. So fordert der Erhalträumlicher Mobilität für den mobilen Extrem-Leichtbau dieEntwicklung und Bewertung umweltgerechter lasttragenderWerkstoffe und Werkstoffverbunde wie z.B. neuartiger Leicht-metall-Legierungen, polymerbasierter Composite undHybridwerkstoffe, Fügeverfahren für ungleiche Werkstoff-paarungen, sowie Beschichtungen. Neue multifunktionaleWerkstoff-/Materialsysteme bilden u.a. eine unverzichtbareGrundlage für eine sozial leistbare Gesundheitsfürsorgedurch die Regenerative Medizin, eine umweltgerechtechemische Trenntechnik durch neuartige Membranen undmobile Energiespeicher für Wasserstoff. Typische Entwicklungenmultifunktionaler Werkstoff- / Materialsysteme werdenfunktionalisierte Polymere, z.B. mit stimuli-sensitivem Charakter,und nanostrukturierte anorganische Hydridverbindungensein. Die Translation entlang der Wertschöpfungskette solldurch integrierte Simulations- und Bewertungssysteme fürdas lasttragende und funktionale Werkstoff- und Bauteil-verhalten abgesichert werden.

Nachhaltig forschen

4

Die Küstenräume als Teil des Systems Erde werden im Zugeder Globalisierung und Bevölkerungszunahme fortgesetztOrte zunehmender dynamischer wirtschaftlich-gesellschaftlicherEntwicklung sein. Außer durch natürliche Gefahren (Sturm-fluten, Tsunamis etc.) werden diese teilweise dicht besiedeltenLebensräume vermehrt durch partiell anthropogene Verän-derungen (z.B. Meeresspiegelanstieg, Stoffströme langlebigerSchadstoffe) verwundbar. Das Management der Küsten-umwelt benötigt langfristig wissenschaftliche Begleitungdurch operationelle Systeme zur Überwachung der Küsten-umwelt, die mit technisch-diagnostischen Mitteln bei akzep-tablem Aufwand synoptisch den laufenden Zustand derKüstenumwelt erfassen und das Funktionieren von Öko-systemen, sowie Wasserqualität, Stoffströme und Morpho-dynamik überwachen. Weiter gilt es, robuste diagnostischeSysteme zu entwickeln, die eine zuverlässige Erstellung undBewertung von Szenarien erlauben, in denen die Sensitivitätder Küstenumwelt gegenüber anthropogenen Faktorenmodellhaft beschrieben wird. Um zwischen spezifischenanthropogenen Signalen und natürlicher Variabilität bzw.natürlichen Risiken unterscheiden zu können, bedarf esinsbesondere der Verschmelzung fehlender Modell-komponenten mit vorhandenen Komponenten in regionalenErdsystemmodellen. Neben dem sich vermutlich dann nochdeutlicher herausschälenden anthropogenen Klimawandelwerden Stoffströme und -verbleibe im Vordergrund derAnalysen eines Zentrums für Diagnostische Systeme zurBewertung und Szenarienerstellung stehen.

Auch nachhaltige Forschung braucht Geld und Köpfe. Diefinanzielle Situation der GKSS in den letzten Jahren warangespannt. Es ist uns dennoch gelungen, mit unserenPartnern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaftdurch strukturelle Reformen und Bündelung der Kräftewesentliche unausgeschöpfte Potenziale und Ressourcendes Zentrums zu aktivieren. Wir gehen davon aus, für diesesund das kommende Jahr einen konsolidierten Haushalt zuerreichen. Dabei messen wir europäischen und internationalenForschungsvorhaben eine weiterhin zunehmend wichtigeBedeutung bei, um auf möglichst effiziente Weise inter-national hochrangige Resultate für eine nachhaltigeInnovationsentwicklung in Europa und eine damit verbundeneVerbesserung der Wettbewerbsfähigkeit des europäischenWirtschaftsraums zu erzielen.

Für die Qualität unserer Forschung legen wir internationaleMaßstäbe an. An das Können unserer Mitarbeiterinnen undMitarbeiter stellen wir hohe Anforderungen. Als Arbeitgeberund Forschungsstätte ist GKSS nicht nur für Wissenschaftler-innen und Wissenschaftler aus aller Welt attraktiv. Gemeinsamwerden wir durch eine nachhaltige Forschung die Zukunftmit gestalten.

Mit freundlichen Grüßen

Prof. Dr. Wolfgang Kaysser Dipl.-Ing. Michael Ganßwissenschaftlich-technischer kaufmännischer Geschäftsführer Geschäftsführer

5

Dear readers,

It is likely that in this “Einstein Year 2005” we are all primarilyconcerned with problems that had not yet affected the cons-ciousness of a large part of the world’s population one hun-dred years ago, when the great physicist Albert Einstein dest-royed a worldview by creating a new one. Einstein’s claim,that mankind’s yearning for knowledge with certainty, had ahighly individualistic character back in 1905. This represented a kind of elevation of a spirit capable of suchcontemplation over a physical creature without this ability. Itwas Einstein himself who paved the way for technologicaldevelopments with his new worldview explained throughphysics. Such developments required knowledge with cer-tainty, not only as a consequence of the individual’s desirefor such but also as an indispensable basis for the long-termsurvival of mankind on our planet.

Since the late 1980s, the general understanding that a majornuclear conflict would lead to our destruction has led towhat will hopefully be a sustained shift in the thinking of tho-se power blocks capable of what is known as “overkill”. Theworld of research, on the other hand, is only now beginningto address in a noticeable manner the global impact that hu-man technological advancements have in many areas. In adevelopment that was initially barely noticed (or not noticedat all), but which is now fully evident, mankind’s actionshave themselves become a global and visibly dominant fac-tor in determining the evolution of the Earth System. Thegrand challenges facing today’s researchers therefore no lon-ger result solely from the various fundamental questions rai-sed, or from technological/economical problematic issueareas. Instead, they also increasingly result from the complexproblems that affect the entire socio-economic system andthe Earth System as a whole. One of the strengths of GKSSand other research centres in the Helmholtz Association isthat they can make key contributions to the research on su-stainability required to meet such challenges. GKSS aims toaddress several of these current critical research questions inthe natural sciences, economics, and society at large. The is-sues are extremely complex, and being able to answer themrequires not only persistence and determination at the re-search centre but also a personal desire and commitment

on the part of our staff to make a long-term contribution tothe future of our society.

In the spring of 2004, the HGF Senate commissioned a pa-nel of renowned international experts to evaluate the Geest-hacht programmes “Advanced Engineering Materials” and“Large-Scale Facilities for Research with Photons, Neutronsand Ions.” In the fall of 2004, a similar study was conductedwith the “Coastal Research” sub-programme. All three pro-grammes received very positive assessments. These evalua-tion reports, along with the 2002 report on “RegenerativeMedicine”, provided important input for decisions regardingthe direction that research at our centre will take in the futu-re. They also formed the basis for GKSS’ Structural and De-velopment Plan 2020, which will be submitted to the HGFSenate in the fall of 2005 as part of the overall strategy planfor the Helmholtz Association. This plan identified Materialsand Materials Systems and The Coastal Environment and itsManagement as main long-term areas of research.

Research for sustainability

6

We believe that the development of materials and materialssystems will remain a key to sustainable long-term innovati-on in various socially relevant economic sectors. For exam-ple, the maintenance of mobility is driving the developmentand evaluation of new, environmentally compatible, load-bearing, extremely lightweight materials and composites tobe used in transport applications. These include, for exam-ple, new types of light metal alloys, polymer-based composi-tes and hybrid materials; joining techniques for dissimilarmaterial pairs, and coatings. Among other things, new multi-functional materials and materials systems also form an indi-spensable basis for socially affordable medical care via rege-nerative medicine, for environmentally friendly chemical se-paration processes using new types of membranes, and forthe mobile storage of hydrogen as a source of energy. Typi-cal developments in multi-functional materials and materialssystems will include functional polymers (e.g. those sensitiveto stimuli) and nanostructured inorganic hydride compo-unds. Integrated simulation and assessment systems for ex-amining and evaluating the load-bearing and functional pro-perties of these materials will ensure their translation alongthe value chain.

Coastal regions, a key element of the Earth System, will con-tinue to be increasingly marked by dynamic economic andsocial developments as globalisation intensifies and populati-ons increase. These areas, some of which are densely popu-lated, will remain vulnerable to natural catastrophes (e.g.flooding, tsunamis etc.) but also increasingly to changes thatare partially anthropogenic in nature (e.g. rising sea levels,material flows of slowly-degrading pollutants). Managing coa-stal environments requires long-term scientific support in theform of operational monitoring systems that employ techni-cal diagnostic methods at an acceptable cost to register con-tinuously in a synoptic manner the condition of coastal envi-ronments, the functioning of ecosystems, water quality, ma-terial flows, and morphological changes. It will also be neces-sary to develop robust diagnostic systems that enable the re-liable creation and assessment of scenarios that use modelsto describe the sensitivity of the coastal environment to an-thropogenic factors. In order to differentiate between specific

anthropogenic signals and natural variability or natural risks,model components as yet undeveloped must be mergedwith existing components to create regional Earth Systemmodels. Along with the anthropogenic climate changes thatcan be expected to become even more noticeable in the fu-ture, our centre for diagnostic systems that create and assessscenarios will also focus on material flows and residues.

Like any other scientific endeavour, research for sustainabilityalso requires money and skilled scientists, of course. GKSS’financial situation has been somewhat problematic over thelast few years. However, with support from our partners inthe scientific community, industry and society, we have suc-ceeded in implementing structural reforms and in focussingour strengths, thus enabling us to activate previously untap-ped potential and resources at our research centre. As such,we expect to achieve a consolidated budget this year and in2006. We will continue to view European and internationalresearch projects as particularly important, as they enable usto obtain high-ranking international results in the most effi-cient manner possible and so promote the sustained deve-lopment of innovation in Europe. And they also offer an op-portunity to improve Europe’s economic competitiveness.

We employ international standards to assess the quality of ourresearch and we expect much of our employees. However,GKSS is more than just an attractive employer and researchcentre for scientists from around the world. It is also a placewhere, thanks to research on sustainability, all who come hereto work with us will be able to help shape the future.

Sincerely,

Prof. Dr. Wolfgang Kaysser Dipl.-Ing. Michael GanßScientific Chairman Managing Director

7

Berichte aus den ForschungsbereichenReports from the research areas

Wir haben in den Jahren 2004 / 2005 die Forschungs-programme der GKSS konsequent den Forschungsbereichenin der HGF angepasst. Entsprechend sind folgende Program-me ab Anfang 2005 die Kernelemente der GKSS-For-schungsstruktur:

� Funktionale Werkstoffsysteme

� Meeres-, Küsten- und Polarforschung

� Regenerative Medizin

� Großgeräte für die Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen

� Funktionale Werkstoffsysteme

Im Rahmen des Helmholtz-Programmes „Funktionale Werk-stoffsysteme (Advanced Engineering Materials AEM)“ setzteGKSS 2004 ihre Strategie zur Verstärkung der wissenschaftli-chen Zusammenarbeit mit Hochschulen, zur internationalenVernetzung der Forschungsaktivitäten und zur Intensivierungder Kooperation mit der Industrie konsequent um:

Die Zusammenarbeit mit Hochschulen wurde neben demim Herbst 2003 bewilligten Virtuellen Institut „Schlüssel-werkstoffe für den Leichtbau“ (GKSS, HMI, RWTH Aachen,TU Berlin, TU Clausthal, TU Dresden, TU Hamburg-Harburg)durch das DFG-Schwerpunktprogramm „Erweiterung derEinsatzgrenzen von Magnesiumlegierungen (InnoMagTec)“sowie durch weitere gemeinsame DFG-Projekte (TU Ham-burg-Harburg, Universität Siegen) und eine direkte Koopera-tion (Universität Kiel) verstärkt. Zudem wurde ein zweitesVirtuelles Institut mit dem Thema “Asymmetric Structures forFuel Cells” bewilligt, in dem drei Helmholtz-Zentren (GKSS,FZJ, DESY) und drei Universitäten (TU Hamburg-Harburg,Uni Kiel, Uni Ulm) neuartige Polymerwerkstoffe für künftigePolymerelektrolytmembran-Brennstoffzellen entwickeln.

Die Vernetzung mit europäischen Partnern aus universitärenund außeruniversitären Forschungsinstitutionen sowie Indus-trieunternehmen wurde durch die Koordination von EU-ge-förderten Projekten systematisch ausgebaut. InhaltlicheSchwerpunkte sind die Optimierung und Validierung von Fü-geverfahren zwischen verschiedenartigen Materialien undBewertung zur Beschreibung der Schädigungsmechanismen(FITNET, SOLVSTIR, WEL-AIR), die Entwicklung neuer Mate-rialien und ihre Integration in kompakte Brennstoffzellen fürportable Anwendungen (MOREPOWER), die Entwicklung na-nostrukturierter Hybridmaterialien für die Trenntechnik

(COMPOSE) und das wissensbasierte Design polymerischerMultifunktionsmaterialien (MULTIMATDESIGN).

GKSS war der Initiator und ist jetzt Core-Partner im europäi-schen Network of Excellence NANOMEMPRO der wichtig-sten Membranentwickler und Anwender. Die GKSS-Aktivitä-ten zur Entwicklung von funktionalen Materialien für diekünftige Wasserstofftechnik haben das Ziel, langfristig auchauf diesem Gebiet ein Forschungsnetzwerk zu etablieren.Aufbauend auf den GKSS-Arbeiten in den EU IPs STORHYund NESSHY, dem EU Network FC-TESTNET sowie denMarie Curie Research Training Networks H-SORPTION undHYTRAIN, konzipiert daher GKSS eine Helmholtz-Initiativezur Entwicklung von neuartigen Wasserstoffspeichermateria-lien mit besonders hoher Speicherkapazität für mobile An-wendungen gemeinsam mit dem Forschungszentrum Karls-ruhe sowie weiteren europäischen Forschungsinstitutionenund Industriepartnern.

Die industrielle Umsetzung der GKSS-Forschung auf demGebiet der funktionalen Werkstoffsysteme wurde durch eineReihe von direkten Industriekooperationen intensiviert. Sosind europäische Patente für eine neuartige TiAl-Legierungs-klasse (so genannte TNB-Legierungen) sowie für Membra-nen aus Polyacrylnitril Grundlage für einen erweiterten Tech-nologietransfer und erfolgreiche Lizenzierungen dieser Mate-rialien an industrielle Partner. Nach erfolgreichem Abschlusseines vom Land Schleswig-Holstein geförderten Projekteszur Fertigung von Knochenschrauben gründete der Industrie-partner im Mai 2004 die Firma TiJet. Im Frühjahr 2005 wur-de in Kiel die Produktion von komplexen Titan-Implantatennach der bei GKSS entwickelten MIM-Technik (Metal-Injec-tion-Moulding) aufgenommen. Die mehrjährige Zusammen-arbeit mit der Deutschen Bahn (DB) auf dem Gebiet derSchadenstoleranz von Radsatzwellen wurde fortgesetzt undunter Einbeziehung weiterer Partner (u.a. der französischenStaatsbahn SNCF) auf Schienen ausgeweitet. Die FirmenAIRBUS und EADS beauftragten die GKSS, das Reib-rühr-und Laserschweißen für Anwendungen in Flugzeug-struktu-ren mit dem Ziel einer weiteren Gewichtsreduzierung weiter-zuentwickeln und das „Damage Tolerance“-Verhalten derStrukturen zu untersuchen. Ein GKSS-Lizenznehmer nahmin Kasachstan eine Anlage zur Behandlung von Erdölbegleit-gas (Kapazität 3300 m3/h) in Betrieb. Durch diese Lizenzwird eine bei GKSS entwickelte Membran erstmalig in derRohölaufarbeitung eingesetzt.

Die künftige Strategie und Schwerpunktbildung für den Zeit-raum 2005-2009 des Programms „Funktionale Werkstoffsy-steme“ wurde im Februar 2004 im Rahmen der programm-

10

Überblick

orientierten Förderung der Helmholtz-Gemeinschaft begut-achtet. Aufgrund der positiven Bewertung empfahl der Senatder HGF die volle beantragte Finanzierung mit einem durch-schnittlichen jährlichen Aufwuchs des Programmbudgets inHöhe von 2%. Zudem beauftragte der HGF-Senat GKSS, ei-nen Rahmenplan für die Materialwissenschaften innerhalbder Helmholtz-Gemeinschaft und speziell ein Konzept zurModellierung und Prozesssimulation zu erstellen und diematerialwissenschaftlichen Arbeiten zu koordinieren.

� Meeres-, Küsten- und Polarforschung

GKSS arbeitet mit dem Alfred-Wegener-Institut (AWI) ge-meinsam an dem HGF-Programm „Meeres-, Küsten- undPolarforschung (MARCOPOLI, Marine, Coastal and Polar Re-search)“. Für den Programmteil Küste (CO) wurde ein neuerArbeitsplan entwickelt, der wesentlich dazu beigetragen hat,dass zwischen den Zentren erhebliche synergistische Effekteentstanden sind. Die strategische Begutachtung des neuenProgramms fand im November statt und endete mit eineraußerordentlich positiven Bewertung. Die internationalenGutachter haben einen erheblichen Fortschritt, internationaleSichtbarkeit und große Erfolgschancen gesehen.

Das Küstenforschungsprogramm hat zum Ziel, Grundlagenfür das Management von Küstenzonen zu entwickeln. Im ersten Jahr des Programms wurde an den methodischenVoraussetzungen hinsichtlich langer klimarelevanter Zeit-serien, der Analyse der ökologischen Struktur von Lebens-gemeinschaften der Küste, der ökologischen Chemie vonOrganismen und an neuen Monitoringverfahren gearbeitet.

GKSS beheimatet seit 2004 das LOICZ (Land Ocean Interac-tions in the Coastal Zone) Regional Sekretariat. Zukünftigwerden wichtige Koordinationsaufgaben in der internationa-len Küstenforschung von GKSS übernommen. Die Arbeits-gruppe von Prof. Emeis/Universität Hamburg hat ihre Arbeitbei GKSS aufgenommen.

Damit werden die Arbeiten auf dem Gebiet der Rolle vonSedimenten in Naturstoffkreisläufen eng mit der UniversitätHamburg verzahnt. Das EU-Projekt PRUDENCE, an demGKSS maßgeblich beteiligt ist, hat gezeigt, dass in den kom-menden 100 Jahren an der östlichen Küste der Nordsee er-hebliche Anstiege der Wasserstände zu erwarten sind. DieVeränderlichkeit von Sturmtätigkeiten und Seegang im Nord-atlantik wurde im EU-Projekt HIPOCAS simuliert. Die Sturm-tätigkeit – und parallel dazu die Seegangshöhen – habenseit etwa 1960 bis zu einem Hoch um etwa 1990-1995 zu-genommen, gehen aber seitdem fast überall wieder zurück.In “Science” erschien der Artikel „Reconstructing past clima-te from noisy data“.

Die Arbeit hat weitrechende Implikationen für den IPCC (In-tergovernmental Panel on Climate Change) Prozess, da dieallgemein anerkannte Darstellung der globalen Temperatur-entwicklung der letzten 1000 Jahre die historischen Variatio-nen wahrscheinlich deutlich zu schwach beschreibt. In „Na-ture“ wurde ein Artikel publiziert, der zeigt, dass Veränderun-gen in der Atmosphäre der Südhalbkugel, die bisher anthro-pogenen Faktoren zugeschrieben wurde, durchaus im Rah-men der natürlichen Variabilität liegen.

Um die Funktion des Immunsystems der Meeressäuger beurtei-len zu können, wurde ein Verfahren etabliert, das mittels „Echt-zeit Polymerase Kettenreaktion“(PCR) die Bestimmung von Zy-tokinen als Mediatoren des Immunsystems ermöglicht. Damitkann der Einfluss von Stressfaktoren in Blutproben nachgewie-sen und für diagnostische Zwecke verwendet werden.

Die kombinierte Auswertung von Daten des ENVISAT Erder-kundungssatelliten und der Ferry-Box wurde erstmalig für diesüdliche Nordsee erfolgreich getestet. ENVISAT, mit dem Ab-bildenden Spektrometer MERIS und TemperaturradiometerAATSR, liefert einen Überblick über die gesamte Nordseehinsichtlich Temperatur der Wasseroberfläche, des Phyto-planktons, des Schwebstoffs oder der Eindringtiefe des Lich-tes. Die Ferrybox, die auf dem Fährschiff „Dutchess of Scan-dinavia“ installiert ist, liefert Messdaten der Wasserqualitätentlang der Fährroute Cuxhaven – Harwich.

11

12

� Regenerative Medizin

Das GKSS Forschungszentrum koordiniert seit 2003 dieDurchführung und den weiteren Ausbau des Helmholtz-Programms „Regenerative Medizin“ im ForschungsbereichGesundheit. Zu diesem Zweck wurde ein umfassendes Kooperationsnetzwerk sowohl innerhalb der Helmholtz-Gemeinschaft, zu klinischen Partnern, aber auch zu anderenForschungseinrichtungen und der Industrie aufgebaut. Inner-halb dieses interdisziplinär ausgerichteten Konsortiums hatGKSS als das Materialforschungszentrum in der HGF die Auf-gabe übernommen, die benötigten Biomaterialien zu ent-wickeln, Prototypen für die erforderlichen Studien herzustel-len und Kleinserienproduktionen unter GMP-Bedingungen(Upscaling) durchzuführen. Die für diesen Zweck benötigteInfrastruktur baut GKSS derzeit in Form eines Zentrums fürBiomaterialforschung in Teltow auf. Darüber hinaus koordi-niert GKSS den Aufbau einer Translationsplattform „Regene-rative Medizin“ in Form eines Forschungskonsortiums.

GKSS fokussiert seine Aktivitäten auf die Entwicklung vonmultifunktionalen und biomimetischen Biomaterialien, dieFormierung von Scaffolds und anderen Unterstützungsstruk-turen und schließlich die Biologisierung dieser Formkörper.Dabei wird angestrebt, den kompletten Bogen von derGrundlagenforschung bis zur Pilotproduktion für klinischeAnwendungen unter GMP Bedingungen zu schlagen.

Konkret ergeben sich daraus folgende zu bearbeitende Themenbereiche:- Biomaterialentwicklung (stimuli-sensitive Materialien,

biomimetische Materialien),- Scaffold-, Partikel- und Biointerface Engineering,- Cellular Engineering und damit verbundene Biotechnolo-

gische Verfahren,- Anwendungsentwicklung und Translation in die klinische

Anwendung.

� Großgeräte für die Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen

Zur Mission der HGF gehört es, Großgeräte zu betreibenund diese für die eigene Forschung und externe nationaleund internationale Nutzer, insbesondere für die Hochschu-len, kostengünstig zur Verfügung zu stellen. Im April 2004erfolgte die HGF-Begutachtung des Programms „Großgerätefür die Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen(PNI)“. Wesentliche Gesichtspunkte waren die strategischeAbstimmung zwischen den Betreibern der Großgeräte GKSS,DESY, HMI, FZJ, FZK, GSI und die Verdeutlichung des spezifi-schen Profils u.a. der Betreiber der drei HGF-Forschungsreak-toren, GKSS, HMI und FZJ. Das Votum der Gutachter hebtdas besondere Know-how der GKSS bei der Forschung mitNeutronen auf dem Gebiet der Werkstoffforschung und

-entwicklung hervor. Deutlich positiv wurden die Anstrengun-gen der GKSS bewertet, die Anwendung von Neutronen undSynchrotronstrahlung externen Nutzern und der GKSS-eigenen Werkstoffforschung (Funktionale Werkstoffsysteme)komplementär aus einer Hand anzubieten. Am DESY inHamburg baut GKSS dazu mit dem eigenen InstrumentHARWI II am Speicherring DORIS III und mit weiteren Instru-menten an der geplanten PETRA III–Anlage ein Zentrum fürMaterialwissenschaften mit Schwerpunkt auf Untersuchun-gen mit sehr harter Röntgenstrahlung auf. Mit der Gründungdes Virtuellen Institutes VI-PNAM (Virtual Institute „Photonand Neutron research on Advanced Engineering Materials)ist es gelungen, diese Aktivitäten durch Partner (mehrereUniversitäten, DESY und HMI) zu verstärken.

GKSS konnte das EU Projekt ACCESS schon im ersten Jahrsehr erfolgreich starten, das beträchtliche Mittel für den Zu-gang nichtdeutscher Nutzer aus der EU zum Forschungsre-aktor FRG-1 und GeNF (Geesthacht Neutron Facility) bereit-stellt. 50 % neue Nutzer aus 10 EU-Ländern konnten ge-wonnen werden. Die Nachfrage nach der EU-gefördertenNutzung überstieg das Kontingent um das 3,7-fache.

Mit dem von GKSS am FRM-II aufgebauten Instrument REF-SANS wird längerfristig ein Einstieg von GKSS in die Neutro-nenforschung an der neuen Neutronenquelle FRM-II inMünchen vorbereitet.

13

During the years 2004 / 2005, GKSS adapted its own re-search programmes to comply with the areas of researchpursued within the Hermann von Helmholtz Association ofNational Research Centres (HGF). As of the beginning of2005, the following programmes form the core elements ofresearch at GKSS:

� Advanced Engineering Materials

� Marine, Coastal and Polar Research

� Regenerative Medicine

� Large-Scale Facilities for Research with Photons, Neutrons and Ions.

� Advanced Engineering Materials

Within the framework of the HGF research programme Ad-vanced Engineering Materials (AEM) GKSS implemented itsstrategy of strengthening scientific cooperation with institutesof higher education, developing research networks on the in-ternational level and intensifying cooperation with industry.Alongside the creation of the Virtual Institute of Key Materialsfor Lightweight Engineering (GKSS, HMI, RWTH Aachen, TUBerlin, TU Clausthal, TU Dresden, TU Hamburg-Harburg),which was approved in autumn 2003, cooperation with hig-her education has also been strengthened following theestablishment of the DFG core programme Advanced Appli-cations for Magnesium Alloys (InnoMagTec) as well as va-rious other joint DFG projects (TU Hamburg-Harburg, Univer-sity of Siegen) and a direct collaboration (University of Kiel).In addition, the creation of a second Virtual Institute in thefield of Asymmetric Structures for Fuel Cells has also beenapproved. This project, which involves the participation ofthree HGF centres (GKSS, FZJ, DESY) and three universities(TU Hamburg-Harburg, Kiel, Ulm), aims to develop new ty-pes of polymer materials for use in polymer electrolytemembrane fuel cells.

At the same time, the coordination of EU-sponsored projectsresulted in systematic growth of scientific networks with Eu-ropean partners from both university and non-university re-search institutions as well as industry. The main subjectareas concerned are the enhancement and validation of pro-cesses for joining differing materials and the development ofassessment methods for the fracture mechanics involved(FITNET, SOLVSTIR, WEL-AIR), the development of new ma-terials and their integration in compact fuel cells for portableapplications (MOREPOWER), the development of nanostruc-tured hybrid materials for cutting technologies (COMPOSE)

and the knowledge-based design of polymeric multifunctio-nal materials (MULTIMATDESIGN). GKSS initiated, and isnow a core partner in, the European network of excellenceNANOMEMPRO, which brings together the most importantmembrane developers and users. Meanwhile, GKSS' activi-ties in the development of advanced engineering materialsfor future hydrogen applications also aim in the long term toestablish a research network in this field. Here, GKSS is buil-ding on its work in the EU Integrated Projects (IPs) STORHYand NESSHY, in the EU network FC-TESTNET and in the Ma-rie Curie Research Training Networks H-SORPTION andHYTRAIN. On the strength of this participation, GKSS is nowputting together an HGF initiative, together with the Karlsru-he Research Centre and other European research institutionsand industrial partners, with a view to developing new typesof hydrogen storage materials with especially high storagecapacities for use in mobile applications.

The industrial utilisation of GKSS research findings in thefield of advanced engineering materials has been intensifiedby a whole series of direct collaborations with partners fromindustry. For example, the procurement of European patentsfor a new class of titanium-aluminium alloys (so-called TNBalloys) and for membranes made of polyacrylnitrile has pro-vided a basis for increased technology transfer and the suc-cessful licensing of these materials to industrial partners. Fol-lowing the successful completion of a project to producebone screws, which was supported by the state of Schles-wig-Holstein, the industrial partner involved set up the com-pany TiJet in May 2004. Early the following year, the produc-tion of complex titanium implants on the basis of the MIM(metal-injection moulding) method developed by GKSS

Overview

14

commenced in Kiel. The long-running collaborative projectwith Deutsche Bahn (DB) to investigate the damage toleran-ce of wheelset shafts has been continued and, with the in-troduction of additional partners including the French staterailway operator SNCF, has been extended to cover rails. Thecompanies AIRBUS and EADS have commissioned GKSS tofurther develop friction stir and laser welding for use in thefabrication of structural components for aircraft with a viewto achieving further weight reductions, and to investigate thedamage tolerance of such components. Finally, in Kazakh-stan a GKSS license holder has opened a plant with a capa-city of 3,300 m3/h for the treatment of petroleum associa-ted gas. This marks the first time that a membrane develo-ped by GKSS has been used in the crude oil processing in-dustry.

In February 2004, the programme Advanced EngineeringMaterials was evaluated in the context of the programme-oriented funding policy of the HGF with regard to its futurestrategy and research focus for the period 2005–2009. Onthe basis of the positive appraisal, the HGF Senate recom-mended meeting the budget application in full, including anaverage annual increase in programme funding of two per-cent. Furthermore, the HGF Senate also commissionedGKSS to draw up a framework plan for the material scienceswithin the HGF — in particular, a concept for modelling andprocess simulation — and to coordinate activities in this field.

� Marine, Coastal and Polar Research

GKSS works together with the Alfred Wegener Institute(AWI) on the HGF programme Marine, Coastal and Polar Re-search (MARCOPOLI). In the programme area of Coastal Re-search (CO), the development of a new working plan hasgenerated substantial synergies between the participatingcentres. Strategic evaluation of this new programme tookplace in November and ended with an extremely positiveassessment. In particular, the international evaluation com-mission commended the major advances made in the pro-gramme as well as its international profile and its excellentchances of success. The aim of the Coastal Research pro-gramme is to establish the foundations for the managementof coastal zones. During its first year, the programme focu-sed on the methodological prerequisites with respect to lon-ger-term climatic time series, the analysis of the ecologicalstructure of biotic communities in coastal environments, theecological chemistry of organisms, and new monitoring me-thods.

Since 2004, GKSS has been home to the Regional Secretari-at of LOICZ (Land Ocean Interactions in the Coastal Zone).In future, GKSS will also be responsible for important coordi-nation duties in the field of international coastal research.Meanwhile, the project group headed by Prof. Emeis (Uni-versity of Hamburg) has started work at GKSS.

As a result, GKSS research into the role of sediments in thecirculation of natural substances will now closely dovetailwith work at the University of Hamburg. PRUDENCE, an EUproject with major GKSS involvement, has shown that waterlevels on the east coast of the North Sea are set to rise sub-stantially over the next 100 years. Similarly, the purpose ofthe EU project HIPOCAS was to produce a simulation ofpast storm activity and the state of the sea in the North At-lantic over a number of decades. It was found that storm ac-tivity and, with it, wave heights, rose continually from around1960 and peaked in the period between 1990 and 1995,before receding again almost everywhere. "ReconstructingPast Climate from Noisy Data", an article published in"Science", has far-reaching implications for the IPCC (Inter-governmental Panel on Climate Change) process, since it in-dicates that the generally accepted global temperature trendof the last 1,000 years probably provides much too weak apicture of the actual historical variations. Similarly, an articlepublished in "Nature" shows that atmosphere changes inthe southern hemisphere that were formerly ascribed to an-thropogenic factors do in fact lie within the limits of naturalvariability.

15

In order to investigate the function of the immune system ofmarine mammals, a method has been developed that ena-bles the determination of cytokines as mediators of the immu-ne system by means of a real-time polymerase chain reaction(PCR). This make it possible to detect the influence of stress fac-tors in blood samples and to use this for diagnostic purposes.

Meanwhile, for the first time, a joint evaluation of data fromthe ENVISAT earth observation satellite and from the so-cal-led FerryBox has now been tested successfully for the sou-thern part of the North Sea. ENVISAT, which is equipped withthe Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) andan Advanced Across Track Spectral Radiometer (AATSR), pro-vides data for the entire North Sea with regard to surfacetemperature, phytoplankton, suspended matter and the pe-netration depth of light. The FerryBox, which is installed onthe Duchess of Scandinavia, provides a range of data on wa-ter quality along the Cuxhaven-to-Harwich ferry route.

� Regenerative Medicine

Since 2003, GKSS has been coordinating the activities and thefurther expansion of the programme "Regenerative Medicine",which is part of the HGF research area Health. To this end, anextensive cooperative network has been established, not onlywithin the HGF itself but also with clinical partners as well asother research institutions and industry. Within this interdiscipli-nary consortium, GKSS — as the centre for materials researchwithin the HGF — is responsible for developing the necessarybiomaterials, for producing prototypes for the requisite studies,and for producing small-lot production series under GMP con-ditions for the purposes of upscaling. In order to provide thenecessary infrastructure, GKSS is currently creating a Centre forBiomaterials Research in Teltow. In addition, GKSS is coordina-ting the establishment of a translation platform for "Regenera-tive Medicine" in the form of a research consortium.

GKSS is currently focussing on the development of multifunc-tional and biomimetic biomaterials, the creation of scaffoldmaterials and other support structures, and, last but not least,their use in bioengineering applications. The aim here is to co-ver the full spectrum of activities, ranging from fundamentalresearch to the pilot production of clinical applications underGMP conditions.

Specifically, GKSS is focussing on the following areas:

- Development of biomaterials (stimuli-sensitive materials, biomimetic materials)

- Scaffold, particle and biointerface engineering- Cellular engineering and associated biotechnological

processes- Applications development and translation into clinical

practise

� Large-Scale Facilities for Research with Photons, Neutrons and Ions.

One of the missions of the HGF is to operate and providelarge-scale facilities at a low cost for its own research activi-ties as well as those of external users, especially universities,from both Germany and abroad. The HGF evaluation of theprogramme Large-Scale Facilities for Research with Photons,Neutrons and Ions (PNI) took place in April 2004. In additi-on to examining the level of strategic coordination betweenthe operators of the large-scale facilities GKSS, DESY, HMI,FZJ, FZK and GSI, the evaluation commission was also con-cerned to sharpen the specific profile of, for example, theoperators of the three HGF research reactors at GKSS, HMIand FZJ. At the same time, GKSS' specialised know-how inthe field of neutron research and development with advan-ced engineering materials was singled out for special praise.The evaluation commission also commended the efforts ofGKSS to make the combined use of neutrons and syn-chrotron radiation available to both external users and itsown teams working in the field of materials research/advan-ced engineering materials.

In this context, GKSS is setting up a Centre for MaterialsSciences at DESY in Hamburg, which will specialise in re-search with extremely hard x-rays. The new centre will com-prise GKSS' own instrument, HARWI II, at the DORIS III stora-ge ring and further instruments at the planned PETRA III fa-cility. With the establishment of VI-PNAM (Virtual Institute ofPhoton and Neutron Research in Advanced Engineering Ma-terials), it has also proved possible to strengthen these activi-ties through the involvement of further partners, includingseveral universities, DESY and HMI.

GKSS also ensured that the EU project ACCESS got off to ahighly successful start during its first year. This provides sub-stantial funding to enable non-German users from the EU tobenefit from the facilities at the FRG-1 research reactor andthe GeNF (Geesthacht Neutron Facility). To date, the projecthas attracted 50 per cent of its new users from ten EUmember states. All in all, demand for the EU-supported quo-ta exceeded availability by a factor of 3.7.In the long term, GKSS is also planning to extend its in neu-tron research activities at the new FRM-II neutron source inMunich, beyond the operation of its REF-SANS instrument.

16

Die Wirbelsäule ist das zentraleStützgerüst des Menschen. Der ersteWirbel trägt den Kopf, was ihm denNamen Atlas eingetragen hat. Atlasträgt nach der griechischen Mytholo-gie die Erde auf seinen Schultern.Der zweite Wirbel heißt Axis und istüber einen knöchernen Zahnfortsatz,den Dens Axis, mit dem Atlas zu ei-nem komplexen Gelenk verbunden,über das rund 70 % der Dreh- undKippbewegungen unseres Kopfes er-folgen. Besonders schlimm sind da-her Verletzungen dieses Wirbelge-lenks, die häufig durch Auffahrunfäl-le oder den Kopfsprung in flachesGewässer auftreten können.

Die Folge ist oft der Bruch des DensAxis mit gravierenden Einschränkungender Kopfbewegung. Seit den zwanzigerJahren wurden derartige Frakturendurch bewegungsreduzierende Draht-schlaufen fixiert. 1971 wurde erstmalserfolgreich die Fixierung der Bruch-stücke mit Hilfe einer bewegungserhal-tenden Metallschraube durchgeführt.Heute zählt dieser chirurgische Eingriffzu den Standardoperationen und wirdin Deutschland schätzungsweise rund3000 mal im Jahr durchgeführt. Hierfürwerden zurzeit kanülierte Doppelge-windeschrauben verwendet: Unterröntgenoptischer Beobachtung wird einFührungsdraht von vorn zwischen Kehl-kopf, Schilddrüse und Halsschlagaderin die Bruchstücke eingeführt. Anschlie-ßend wird die Doppelgewindeschraubeüber den Draht geschoben und durchdas Eindrehen der Schraube mit ihrenbeiden selbstschneidenden Gewin-deenden die Knochenfragmente form-und kraftschlüssig verschraubt.

Die kanülierte Doppelgewindeschraube– oder auch kurz Wirbelschraube ge-nannt – gehört zu den medizinischenLangzeitimplantaten, da sie lebenslangdie Bruchstücke des Dens Axis im Wir-

belgelenk zusammenhält. Als Werkstofffür die Schraube sind Titan und seineLegierungen aufgrund der hohen Kör-perverträglichkeit und Festigkeit sowiedes geringen spezifischen Gewichtesfür bewegte Körperteile besonders gutgeeignet. Die Fertigung dieser geome-trisch kompliziert geformten Wirbel-schraube aus einer Titanlegierung mitHilfe spanender Fertigungsverfahrenwie Bohren, Drehen und Fräsen ist je-doch bei einer Serienfertigung desSchraubenimplantats sehr aufwändigund teuer. Eine innovative Lösung fürdie Herstellung des Schraubenimplan-tats bietet die noch relativ junge Ferti-gungstechnik des Metallpulverspritz-gießens – kurz MIM-Technik (MIM: Me-tal Injection Moulding) genannt. Diese

Fertigungstechnik kennzeichnen beson-ders Verfahrensvorteile wie genaueund formtreue Fertigung geometrischkomplizierter Kleinbauteile in großenStückzahlen und zu einem günstigenPreis. Dabei bieten die GKSS-Laborehervorragende Voraussetzungen für dieEntwicklung dieses medizinischen Im-plantats nach neuen technologischenMaßstäben: Herstellung eines maßge-schneiderten bioverträglichen Titanle-gierungspulvers für den Schraubenkör-per in der modernen Pulververdü-sungsanlage und Verarbeitung des Me-tallpulvers zum fertigen Implantat mitHilfe der neu etablierten MIM-Techno-logie. Dazu waren jedoch umfangrei-che Vorarbeiten notwendig, da die Vor-teile der MIM-Technologie bislang fast

Fortschrittliches Wirbelschraubenimplantat aus der Spritzgießmaschine

Schnittzeichnung und Ausführung der MIM-gefertigten Wirbelschraube. Die Schraube hat eine Länge von 41mm, eine durchgehende Bohrung von 1,6 mm und einen Innensechskant zum Eindrehen in die Knochen-bruchstücke mit Hilfe eines Innensechskantschlüssels. Das obere Bild zeigt eine Röntgenaufnahme der Hals-wirbelsäule mit einer in das Kopfgelenk implantierten handelsüblichen Wirbelschraube.

Sectional drawing and MIM-fabricated prototypes of the bone screw. The screw is 41 mm long, has a longitu-dinal bore with a diameter of 1.6 mm and a hexagonal socket for screwing in with a key into broken boneparts of the head hinge. The upper figure shows an x-ray image of the spine with a commercial bone screwimplanted into the head hinge.

Schlüsseltechnologien • Key Technologies

17

ausschließlich für medizinische Serien-bauteile aus Edelstahl genutzt werdenund ihre Anwendung nach konventio-neller Art für Titanlegierungen nahezuausgeschlossen war. Grund ist diehohe Aufnahme von Sauerstoff, Stick-stoff und Kohlenstoff der reaktionsfreu-digen Titanlegierung während desMIM-Prozesses, was zu schlechten me-chanischen Bauteileigenschaften be-sonders für hoch belastete Implantateführt. Daher stand zu Beginn der Ent-wicklungen die Erarbeitung des schma-len Prozessfensters für eine optimaleMIM-technische Verarbeitung der Titan-legierung zu der dynamisch belastetenkanülierten Wirbelschraube im Vorder-grund.

Das Design der kommerziell erhältli-chen Wirbelschraube wurde vom Pro-jektpartner Fa. Tricumed MedizintechnikGmbH, Kiel, unter medizintechnischenAspekten überarbeitet und die folgen-den wichtigen Neuerungen vorgese-hen:

• Die vergrößerte Kanülierung der Wir-belschraube als durchgehende Boh-rung mit 1,6 mm Durchmesser fürden Einsatz stärkerer Füh-rungsdrähte für den chirurgi-schen Eingriff.

• Der 3 mm Innensechskantzum Eindrehen der Wirbel-schraube in die Knochenfrag-mente mit Hilfe eines Sechs-kantschlüssels.

• Die Ausführung der beidenselbstschneidenden Gewin-deenden hinsichtlich der Geo-metrie der Schneidkanten undder Gewindesteigung.

• Fertigung der Schraube aus dergenormten, außerordentlichbioverträglichen TitanlegierungTiAl6Nb7.

Für die Herstellung der Wirbel-schraube wurde ein Spritz-gießwerkzeug gefertigt, das imWesentlichen aus vier Schiebern

besteht, die beim Zusammenfahren ei-nen Hohlraum freilassen, der der geo-metrischen Form der Schraube ent-spricht. In diesen Hohlraum wird imMIM-Prozess das Gemisch aus feinemTitanlegierungspulver, Wachs undKunststoff mit einem Druck von 500 barhineingespritzt, wobei dieses Gemischbei 100 °C eine pastöse, spritzfähigeBeschaffenheit besitzt. Nach dem Er-kalten der eingespritzten Masse wer-den die vier Schieber aufgefahren, unddie Schraube mit ihren filigranen Ge-windeenden kann nun aus dem Spritz-gießwerkzeug entnommen werden. Indiesem Stadium besitzt die Wirbel-schraube nur eine Festigkeit, die etwamit der von Schokolade vergleichbarist. Anschließend werden in speziellenProzessschritten Wachs und Kunststoffentfernt. Das übrigbleibende, nur nochaus Titanlegierungspulver bestehendeSchraubengerüst wird im letzten Pro-zessschritt gesintert, d. h. die einzelnenMetallteilchen werden bei Temperatu-ren knapp unterhalb des Schmelzpunk-tes der Titanlegierung zusammenge-backen. Dabei können bei diesem Zu-sammenbacken zwischen den einzel-nen Metallpulverteilchen Hohlräume

übrig bleiben, die sich später im ferti-gen Schraubenimplantat als Poren zei-gen. Dadurch ergibt sich eine gewisseBauteilporosität, die zu einer Verringe-rung der Festigkeit der Wirbelschraubeführen kann. Mit der entwickelten Ferti-gungstechnik kann im MIM-Labor diePorosität zurzeit mit 3 % sehr gering ge-halten werden, wobei der Durchmes-

ser der größten gemessenenPore bei 5 Tausendstel Millime-ter liegt und die Poren insge-samt im Werkstoff gleichmäßigverteilt sind. Ein weiteres Pro-blem ergibt sich bei den hohenSintertemperaturen nahe amLegierungsschmelzpunkt da-durch, dass die Wirbelschrau-ben im Sinterofen weich „wieWachs“ werden. Dadurch be-steht die Gefahr, dass sie insich zusammensacken und sichdabei völlig deformieren. Umdieses Zusammensacken zuverhindern und die Schraubenformstabil durch diese „heiße“Phase zu führen, wurde ein spe-zielles Stützgerüst aus Molybdängefertigt, das erst bei 2620 °Cschmilzt, und zusätzlich mit ei-ner Keramikbeschichtung verse-hen, um ein Verbacken von Wir-belschraube und Stützgerüst zuverhindern. Ferner wurden alle

Aufbau des menschlichen Kopfgelenkes. Der DensAxis ragt in den ringförmigen Atlas hinein und er-möglicht so die Dreh- und Kippbewegungen desKopfes.

Schematic of the human head hinge. The dens axisprojects into the annular atlas and facilitates the turning and tilting of the head.

Mikroskopische Aufnahme vom Schliffbild des Gewindebereiches der Wir-belschraube. Zu erkennen sind die lamellaren Bereiche als unterschiedlichhelle Flecken und die Poren als kleine schwarze Punkte. Ferner ist sehrgut die Scharfkantigkeit der Gewindegänge zu sehen. Die links unten ein-geblendete Aufnahme, die mit dem Rasterelektronenmikroskop gemachtwurde, lässt zusätzlich die einzelnen Lamellen und die Größe der Porenerkennen.

Microscopical image of the thread section of the bone screw. The lamel-lar areas are visible as light to dark grey fields and the pores as blackdots. Additionally, the sharp edges of the thread are shown. The close upimage on the left was taken by scanning electron microscopy and indica-tes single lamellae and the size of the pores.

Funktionale Werkstoffsysteme • Advanced Engineering Materials

18

Prozessschritte in Edelgasatmosphäredurchgeführt, um die eingangs er-wähnten Verunreinigungen der Titanle-gierung durch Sauerstoff, Stickstoff undKohlenstoff zu vermeiden, die zu einerVersprödung des Materials führen wür-den.

Zur Ermittlung der Eigenschaften derMIM-gefertigten Wirbelschrauben wur-den eine Reihe metallurgischer undmechanischer Prüfungen am fertigenSchraubenimplantat durchgeführt.Wichtige Hinweise über die Belastbar-keit der Schraube ergeben sich aus derBetrachtung ihrer inneren Gefügestruk-tur. Daher wurden einige Schraubender Länge nach durchtrennt undanschließend an einer poliertenSchraubenhälfte unter dem Lichtmikros-kop das Gefüge betrachtet. Die mikros-kopischen Aufnahmen zeigten, dassdurch die Verwendung eines sehr fei-nen Metallpulvers mit Teilchengrößenim hundertstel Millimeterbereich dieGewindespitzen sehr scharfkantig aus-gebildet werden. Ferner lässt sich sehrgut die lamellenartige Gefügestrukturmit den dazwischenliegenden Porenerkennen, die sich deutlich beispiels-weise von geschmiedetem Werkstoffunterscheidet. Dies hat zur Folge, dassdurch das andere Gefüge die Festigkeitetwas geringer sein wird. Die MIM-ge-fertigten Wirbelschrauben zeigen je-doch in den mechanischen Prüfungen

sehr gute Festigkeitswerte, die nur ge-ringfügig unter den Werten liegen, diekommerzielle spanend gefertigte Wir-belschrauben aus geschmiedetem Ma-terial aufweisen.

Um das Verhalten der Schraube beimEindrehen in originales Knochenmate-rial zu überprüfen, wurden Einschraub-versuche an einem Rinderknochendurchgeführt. Hierzu wurde mit einemelektronischen Drehmomentschlüsseldas Einschraubmoment beim Eindre-hen der Wirbelschraube in die harteKnochenrinde ermittelt. Diese Ein-

schraubversuche haben gezeigt, dassgenügend Sicherheit bis zum Bruchder Schraube besteht und damit derOperateur die kanülierte Doppelgewin-deschraube beim Eindrehen in denDens Axis nicht abschert.

Unter Mitwirkung der Fa. Tricumedwurde dieses von der ISH (Innova-tionsstiftung Schleswig-Holstein) geför-derte Wirbelschraubenprojekt soweitgeführt, dass es mit einer Kleinserievon 25 Schrauben erfolgreich abge-schlossen werden konnte. Die Ergeb-nisse des Projektes haben darüber hin-aus gezeigt, dass mit der bei GKSS ent-wickelten MIM-Technologie sich einhohes Anwendungspotenzial im Be-reich der medizinischen Knochen-schrauben erschließt.

Die erfolgreiche Durchführung des Pro-jektes führte zur Gründung der Tricu-med-Tochter TiJet, die im Frühjahr2005 in Kiel die Produktion von kom-plexen MIM-gefertigten Titanimplanta-ten aufgenommen hat. In diesem Zu-sammenhang wechselte eine in derMIM-Technik tätige Mitarbeiterin derGKSS zur Fa. TiJet, wo zurzeit fünf Per-sonen beschäftigt sind.

Einschraubversuche an Knochenmaterial von einem Rind mit dem elektronischen Drehmomentschlüssel. DieVersuche haben gezeigt, dass für das Eindrehen ein rund fünffacher Sicherheitsfaktor zum Bruchmoment derWirbelschraube besteht.

Screwing tests of the bone screw into bone material of a cow with the electronically controlled torquewrench. The test results have clearly indicated a safety factor of nearly five with regard to the torsional fracture moment of the bone screw.

Advanced bone screw implant fabricatedby Metal Injection Moulding (MIM)Today double threaded bone screws are used for the fixing and repair of a brokendens axis after an accident, which is mostly caused by rear end collision or a hea-der into shallow water. The dens axis is part of the second neck vertebra, whichpasses through the first neck vertebra and serves as a part of the head hinge. To-gether with the company Tricumed Medizintechnik GmbH, Kiel, an advanced bonescrew was developed using the innovative technology of metal injection mouldingwith titanium alloy powder TiAl6Nb7 as implant material. This material has excel-lent biocompatibility, high strength and low specific weight. For this reactive materi-al the MIM-process steps such as feedstock fabrication, injection moulding, debin-ding and sintering were optimised within the framework of the development ofthis advanced bone screw implant. Tests have indicated that the mechanical andmetallurgical properties are nearly comparable with those obtained for machinedbone screws made of forged titanium alloy. The success of this project led to thefounding of the Tricumed-daughter TiJet, Kiel, which now produces advanced titani-um implants using the MIM-technique with presently five employees.



19

Experimentierfreudige Besitzer einesjener guten alten Bleistiftanspitzeraus Metall haben es vielleicht schoneinmal im Selbstversuch erfahren:Die Zunge an das (Magnesium-)Gehäuse und an die stählerne Klin-ge des Anspitzers zugleich halten,und man spürt einen leicht saurenGeschmack als Indiz für einen gerin-gen Stromfluss. Damit wird eine der- neben dem geringen Gewicht -gravierendsten Eigentümlichkeitendes Magnesiums offenbar: In derelektrochemischen Spannungsreiheder Metalle steht das LeichtmetallMagnesium ganz auf der "unedlen"Seite, weit entfernt von Eisen/Stahlund von anderen Gebrauchsmetal-len wie Zink und Kupfer oder demam häufigsten verwendeten ande-ren Leichtmetall, Aluminium.

Diese Sonderstellung des Magnesiumsist ausschlaggebend für seine Korro-sionseigenschaften und bedeutet Vor-und Nachteil zugleich. Vorteil, weil wirdie Bereitschaft des Magnesiums, sich

ähnlich wie Zink bei Kontakt mit ande-ren Metallen im Wasser und wässrigenLösungen aufzulösen und dadurch denKontaktpartner vor Korrosion zu schüt-

zen (sich zu „op-fern“), in Formvon Opferanodenausnutzen, wie sieunter anderem invielen Warmwas-serbehältern zufinden sind, umdiese vor Korrosi-on zu schützen.Nachteilig wirktsich die stark aus-geprägte Korro-sionsneigung desMagnesiums hin-gegen aus, wennBauteile aus Ma-gnesiumwerkstof-fen feuchten undzugleich aggressi-ven Umgebungenausgesetzt sind.

Bei ungenügendem Schutz kann hierschnell der Ursprung des Wortes "kor-rodieren" von „corrodere“ = zerfressenoder zernagen sichtbar werden.

Gerade in seiner Verwendung als Kon-struktionswerkstoff aber liegt das großePotenzial des Magnesiums, denn mitseinen Legierungen lassen sich deut-lich leichtere und steifere Strukturenrealisieren. Dies gilt insbesondere fürdie Verkehrstechnik, wo im Automobil-bau durch den konsequenten Einsatzvon Magnesiumwerkstoffen etwa 30%an Gewicht gegenüber Aluminium undbis zu 70% gegenüber Stahl eingespartwerden kann, mit entsprechend günsti-gen Auswirkungen auf die Schadstoff-belastung. So finden Magnesiumwerk-stoffe heute schon verbreitete Anwen-dung bei der Herstellung von Lenkrä-dern und Armaturenbrettern sowie imAntriebsstrang eines Autos, der Verbin-dung zwischen Motor und Antriebswel-le, als Getriebegehäuse. Handelt essich bei diesen Komponenten bislang

Magnesium korrodiert ...Korrosions- und Verschleißschutz für Magnesiumlegierungen

Laboraufbau zur plasma-elektrolytischen Oxidation von Magnesiumoberflächen. Die Abbildung zeigt typischeFunkenentladungen auf der Oberfläche eines Magnesiumteiles während seiner Beschichtung in einer Elektro-lytlösung.

Laboratory set-up for plasma electrolytic oxidation generating ceramic coatings on magnesium materials. The picture shows spark discharges at the surface of a magnesium component during the coating process in an electrolyte.

Elektrochemische Spannungsreihe der MetalleStandard reduction potentials of various metals

Magnesium ist das unedelste Gebrauchsmetall, in der elektrochemischen Span-nungsreihe der Metalle weist es mit einem Normal-Potenzial von –2,37 V dengrößten Abstand zum Edelmetall Silber auf.

Magnesium is the least noble of all structural metals, its standard reduction po-tential of –2.37 V is far below that of noble metals, such as silver.


20

überwiegend um im Gussverfahrenhergestellte Produkte, so werden künf-tig vermehrt auch Magnesium-Knetle-gierungen zur Herstellung tragenderTeile für die Fahrzeugstruktur und dieKarosserie zum Einsatz kommen. DieEntwicklung hierfür geeigneter Legie-rungen ist eine der Aufgaben, denensich das im Aufbau befindliche Magne-sium-Entwicklungscenter MagEC derGKSS verschrieben hat.

In den meisten Anwendungsfällen hatsich gezeigt, dass entgegen weit ver-breiteter Ansicht die vermeintliche Kor-rosionsanfälligkeit des Magnesiums kei-ne Probleme verursacht, sei es, weildas Bauteil im Fahrzeuginneren unddamit vor Feuchtigkeit geschützt einge-setzt wird, oder weil es durch die Be-triebsbedingungen zu keinem nen-nenswerten Korrosionsangriff kommt.Daher können auch im Bereich desGetriebegehäuses bereits Magnesium-bauteile ohne Probleme eingesetztwerden. Außerdem hat die Entwicklungneuer hochreiner und damit wenigerkorrosionsanfälliger Magnesiumlegie-rungen erheblich zur Korrosionsvermin-derung beigetragen. Moderne Leicht-baukonzepte im Fahrzeugbau sehenjedoch immer häufiger eine Kombination

unterschiedlicher Werkstoffe, einen Ma-terialmix, vor. Dabei werden für ver-schiedene Teile einer Konstruktion un-terschiedliche Werkstoffe entsprechendden jeweiligen Beanspruchungen aus-gewählt und miteinander kombiniert.Wird eine solche Kombination durchden unmittelbaren Kontakt verschiede-ner Metalle miteinander, beispielsweisedurch Schweißen, Schrauben oder Nie-ten, hergestellt, dann ist bei der Ver-wendung von Magnesium aufgrundseiner in diesen Fällen wirksam wer-denden Opferbereitschaft besondereVorsicht geboten. Wenn die Gefahr be-steht, dass ein solcher Kontaktbereichmit Feuchtigkeit in Berührung kommt,sind Korrosionsschutzmaßnahmen inForm einer korrosionsschützenden Be-schichtung des betreffenden Bereichesunerlässlich.

Es gibt zwar eine Reihe wirksamer Be-schichtungen für Bauteile aus Magnesi-umwerkstoffen, die auch bereits kom-merziell genutzt werden. Wegen desunedlen Charakters des Magnesiumsbesteht jedoch bei solchen Beschich-tungen stets die Gefahr, dass sich beiihrer Beschädigung oder bei kleinenFehlern und Unvollkommenheiten dasunter der Schadstelle befindliche Ma-gnesium besonders rasch auflöst. Des-halb sind für Magnesium viele der an-sonsten gebräuchlichen Korrosions-und Verschleißschutzbeschichtungen,wie sie für andere Metalle entwickeltwurden, nur bedingt einsetzbar, und esgehört zu den Aufgaben einer interdis-ziplinär zusammengesetzten Arbeits-gruppe bei GKSS, verbesserte Be-schichtungen, die tolerant gegenüberBeschädigungen sind, zu entwickeln. Die GKSS-Forscher verfolgen unterschied-liche Wege, mit denen sie hoffen, außer

Verlauf des Korrosionspotenzials entlang einer Magnesium-Aluminium-SchweissnahtFree corrosion potential across a magnesium-aluminiumdissimilar weld

Querschnitt durch eine Schweissverbindung aus Magnesium- und Aluminiumblech (unten) und der Verlaufdes elektrochemischen Potenzials im Bereich der Schweissnaht als Maß für die Korrosionsanfälligkeit (darüber). Eine solche Mischbauweise aus Magnesium und einem zweiten Werkstoff muss zur Vermeidungvon Kontaktkorrosion unbedingt durch eine Beschichtung geschützt werden.

Scan of the free corrosion potential across a dissimilar weld made from magnesium and aluminium sheetmaterial. The potential difference of about 1 Volt between the two metals requires a protective coating if thisjoint is to be used in a corrosive environment.

Schweiss-naht

Laboranlage zur Abscheidung von Schichten ausder Gasphase (PVD-Anlage).Laboratory equipment for physical vapour deposition (PVD) using Magnetron sputtering.


21

dem Oberflächenschutz von Magnesium-bauteilen auch die Effizienz der eingesetz-ten Beschichtungsverfahren und ihre Um-weltverträglichkeit zu verbessern und eineWiederverwertbarkeit der beschichtetenWerkstoffe zu ermöglichen:

- Schichten aus elektrochemisch un-edleren Magnesiumlegierungen, dieim Vakuum aufgedampft werden("PVD-Schichten"), sollen einen ka-thodischen Korrosionsschutz erzeu-gen, bei dem sich, ähnlich wie eineVerzinkung auf Stahl, die Beschich-tung im Falle eines Defektes auflöst(opfert) und das darunter befindli-che Magnesiumbauteil schützt.

- Neuartige Magnesiumlegierungensollen in der Lage sein, schützendeOxid- oder Passivschichten zu bilden;auf diese Weise sollen „rostfreie“ Ma-gnesiumlegierungen, ähnlich wie rost-freie Edelstähle, geschaffen werden.

- Im Vakuum oder in speziellen Elek-trolyten werden hartkeramischeSchichten erzeugt, die neben demKorrosionsschutz zugleich einen ver-besserten Verschleißschutz bieten.

- Neuartige organische Schichten mitsogenannten selbstreparierenden Ei-genschaften werden erforscht.

Die Vielfalt dieser Aufgaben erforderteine über den Rahmen der GKSS hin-ausgehende enge Zusammenarbeitmit anderen deutschen und ausländi-schen Arbeitsgruppen. Ein ideales In-strument dazu bietet das von derDeutschen Forschungsgemeinschaftgeförderte Schwerpunktprogramm„Erweiterung der Einsatzgrenzen vonMagnesiumlegierungen – InnoMagTec“unter der Federführung von GKSS, von

dessen 13 geförderten Projekten sichvier mit Korrosionsaspekten von Ma-gnesiumwerkstoffen befassen, zwei da-von mit direkter GKSS-Beteiligung.

Auch innerhalb der GKSS wird durchden Aufbau des Magnesium-Entwick-lungscenters MagEC die Vernetzung dereinzelnen Fachbereiche weiter verstärkt. Das gilt für die Entwicklung und Unter-suchung von Beschichtungen ebensowie für ein Expertensystem, das den Le-benszyklus von Komponenten aus Ma-gnesium, von der Herstellung undOberflächenbehandlung über den Ein-satz bis hin zu ihrer Entsorgung unddem Recycling, erfassen soll und zudessen Methoden auch entsprechendeComputersimulationen gehören.

Und noch einen weiteren Vorteil hatdie Eigenschaft des Magnesiums, sichbereitwillig in Flüssigkeiten aufzulösen:Bei Implantaten, wie sie beispielsweisein der Orthopädie zur vorübergehen-den Fixierung verletzter Knochen die-nen, erübrigte sich eine erneute Ope-ration zur Entfernung dieser Implanta-te, wenn sich die Hilfsmittel nach vor-gegebener Zeit von selbst auflösten.Und eine Beschichtung von Implanta-ten, die medizinisch wirksame Sub-stanzen enthielte, würde die Möglich-keit eröffnen, gleichsam vor Ort undüber einen längeren Zeitraum eine ex-akte Dosierung dieser Medikamente zuerreichen. Auch an dieser Fragestellungarbeiten die GKSS-Forscher.

Corrosion and wear protection for magnesium alloysMagnesium alloys have a high poten-tial for light weight constructions. Inautomotive applications, the reducedweight lowers the fuel consumptionand hence the environmental impact.Innovative surface engineering helpsto exploit the full potential and extendpotential fields of application of ma-gnesium alloys.

Research work at GKSS focusses onthe development of new, more corro-sion resistant alloys and of variouscoating concepts such as cathodic cor-rosion protection, "stainless" magnesi-um by protective self-generating stableoxide layers, hard ceramic coatingsand self-repairing organic coatings.

Oxidkeramische Beschichtung auf Magnesium im KorrosionstestOxide-ceramic coating on magnesium in a scratch test

Durch Kratzer beschädigte hartkeramische Beschichtung auf einer Magnesiumoberfläche (links) und der indem gekennzeichneten Ausschnitt dieser Oberfläche gemessene Korrosionsstrom (rechts); die Farbintensitätkennzeichnet die Stärke des Stromes und damit die Intensität des Korrosionsangriffs.

Scratched oxide-ceramic layer on a magnesium substrate (left) and locally resolved intensity of the corrosioncurrent measured over the indicated surface area (right); the colour indicates the intensity of the current andhence of the corrosive attack.


22

Membranen für die Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Technologie

Forschungs- und Entwicklungsarbei-ten auf dem Gebiet der Wasserstoff-und Brennstoffzellentechnologienehmen heutzutage weltweit zu.Grund dafür sind die Selbstverpflich-tungen etlicher Länder zur Verringe-rung der CO2-Emissionen sowie dieEntwicklung von Strategien, mit de-nen eine zuverlässige und autarkeEnergieversorgung gesichert werdensoll.

Membranen kommen in verschiede-nen mit Wasserstoff und Brennstoffzel-len arbeitenden Technologien zum Ein-satz. Bereits bei der Herstellung undAufbereitung von Wasserstoff spielenMembranen eine wichtige Rolle. Lang-fristig will man zwar den Wasserstoffaus erneuerbaren Ressourcen gewin-nen, heute sind jedoch noch fossileBrennstoffe das wichtigste Ausgangs-material. Reinen Wasserstoff erhältman nur durch eine aufwändige Tren-nung von anderen Gasen. An vielenpetrochemischen Prozessen ist Wasser-stoff beteiligt. GKSS verfügt überlangjährige Erfahrungen bei der Ent-wicklung von Membranen und Modu-len, die in der Petrochemie zum Ein-satz kommen. Derzeit arbeitet GKSS andem von Shell koordinierten EU-ProjektCERHYSEP mit, bei dem unterschiedli-che Arten von Membranen für dieWasserstoff-Trennung entwickelt wer-den sollen. Diese Membranen sollenhohe Durchlässigkeit und Selektivitätaufweisen und in einem weiten Be-triebstemperaturbereich einsetzbarsein. Zu diesem Zweck werden heuteasymmetrische und Kompositmembra-nen auf Polyimidbasis optimiert undzur Herstellung von Modulen genutzt.

Membranen spielen in der Brennstoff-zellen-Technologie eine Schlüsselrolle.Brennstoffzellen für den stationärenEinsatz sowie für die Verwendung inFahrzeugen und portablen Geräten be-finden sich zur Zeit in der Entwicklung.

Damit die Brennstoffzelle marktreifwird, muss sie sich allerdings demWettbewerb mit anderen, herkömmli-chen Technologien stellen. Ihre Preisemüssen sinken und gewisse techni-sche Hindernisse müssen noch über-wunden werden. Portable Brennstoff-zellen können in bestimmten Ni-schenanwendungen eingesetzt wer-den, für die praktisch keine bessereTechnologie verfügbar ist. Beispielehierfür sind Generatoren für Standorteohne Stromanschluss (Wetterstationen,medizinische Einrichtungen für abgele-gene Gebiete, militärische Einrichtun-gen, Leuchttürme, Campingplätze,etc.). Aus diesem Grund ist zu erwar-ten, dass portable Brennstoffzellen we-sentlich früher zum Masseneinsatzkommen und damit den Markt für an-dere Einsatzgebiete öffnen werden. Di-rekt-Alkohol-Brennstoffzellen bergenbeträchtliche Vorteile für den portablenEinsatz, da sie keinen Reformer benöti-gen und der Brennstoff einfach in Kar-tuschen verkauft werden kann. Zusam-men mit einem Konsortium von siebenweiteren Partnern (CRFiat, JohnsonMatthey, Solvay, IMM, CNR-ITAE, Poli-tecnico di Torino und Nedstack) koordi-

niert GKSS derzeit das EU-ProjektMOREPOWER (morepower.gkss.de)zur Entwicklung einer kompakten Di-rekt-(M)ethanol-Brennstoffzelle. Ziel isteine kompakte, modular aufgebauteZelle mit einer angestrebten Leistungvon 500 W bei einer Betriebstempera-tur von etwa 60°C. Besondere Heraus-forderungen dabei sind die Entwick-lung neuer protonenleitender Membra-nen mit geringer Methanoldurchlässig-keit (auch diese Aufgabe wird vonGKSS koordiniert) und die Entwicklungneuer Elektrokatalysatoren mit erhöhterElektrooxidations-Aktivität bei niedrigenTemperaturen und mit geringer Met-hanolempfindlichkeit. Die Systement-wicklungen umfassen auch die Minia-turisierung und Optimierung der Einzel-teile und deren Integration. Um alsBrennstoff das weniger toxische Etha-nol nutzen zu können, sind weitere Entwicklungs-arbeiten im Bereich Katalysatoren not-wendig.

Die wissenschaftliche Aufgabe vonGKSS bei diesem Projekt besteht darin,Membranen zu entwickeln. Ein beson-derer Schwerpunkt ist die anorganische

Membranen-Untersuchung in der Direkt-Methanol-BrennstoffzelleMembrane test in the direct methanol fuel cell.


23

Modifikation von Polymer-Membranen durch Hinzufügen von oberflächenver-änderten Nanopartikeln und durch dieIn-situ-Erzeugung von inerten, anorga-nischen Vernetzungen, wodurch derBrennstoffdurchtritt durch die Mem-bran verringert werden soll. Diese An-sätze ermöglichen es, die Methanol-durchlässigkeit der Membran auf weni-ger als 1/5 des Wertes von Nafion-Membranen zu senken und zugleicheine hohe Protonenleitfähigkeit zu be-halten.

Für Fahrzeuganwendungen würdenMembranen mit hocheffizienter Proto-nenleitung bei Betriebstemperaturenum 130°C und geringer Luftfeuchtig-keit einen echten Durchbruch darstel-len, da die Reaktionskinetik verbessertund das Vergiften des Katalysatorsdurch CO verringert werden würde. Fürdiesen Einsatzbereich werden beiGKSS neue funktionale Polymere undCopolymere sowie auch Verbundmate-rialien untersucht (beispielsweise neuephosphonierte Polymere und Polyoxa-zole).

GKSS koordiniert das „Virtual Instituteon Asymmetric Structures for FuelCell“, und zwar in Zusammenarbeit mitFZJ, DESY und drei deutschen Univer-sitäten (TUHH, Universitäten Kiel undUlm). Ziele sind die Entwicklung neuerMaterialien und neuer Techniken fürdie Herstellung effizienter Membran-Elektroden-Einheiten, das Modellierendes Protonentransports und andererrelevanter Vorgänge sowie die Untersu-chung grundsätzlicher Aspekte derBrennstoffzellen-Entwicklung mit Unter-stützung hochentwickelter Charakteri-sierungsmethoden, z. B. mit Hilfe vonNeutronenstreuung, Neutronentomo-graphie und Synchrotron-Kleinwinkel-streuung.

GKSS ist anerkannt als „EuropäischeMarie-Curie-Training-Site“ für die Be-treuung von Doktoranden mehrerereuropäischer Länder in Membrantech-nologie.

Some important challenges in the fieldof fuel cells and hydrogen technology are the development of:• highly selective membranes for hy

drogen separation from petrochemical streams

• proton conductive membranes withlow methanol permeability for direct methanol fuel cell

• proton conductive membranes foroperation in fuel cells up to 160 ºC in conditions of low humidity

GKSS is currently working on all thesetopics, coordinating the European pro-ject MOREPOWER for the developmentof materials and systems for a compactportable direct methanol (and ethanol)fuel cell or working with other Europe-an partners in the project CERHYSEP.GKSS is also currently coordinating theVirtual Institute “Asymmetric Structuresfor Fuel Cell”

Membranes for hydrogen and fuel cell technology

Asymmetrische Polyimid-Membranen für Wasserstofftrennung.

Asymmetric polyimide membrane for hydrogen separation.

Erde und Umwelt • Earth and Environment

24

Die Rekonstruktion des vergangenenKlimas ist zu einer wichtigen Aufga-be der Klimaforschung geworden.Sie ist notwendig, um eine Einschät-zung der zu erwartenden Änderungdes Klimas und dessen Variabilitätvornehmen zu können. Bei Klima-rekonstruktionen wird von zweigrundsätzlich unterschiedlichen An-sätzen ausgegangen. Zum einenwerden Proxy-Daten benutzt, wiez.B. Eiskerne, Baumringe und Koral-len. Bei dem anderen kommen Kli-mamodelle zum Einsatz. An derGKSS werden beide Methoden an-gewendet. Damit besteht für dieGeesthachter Forscher die Möglich-keit, beide Ansätze zu verbinden.Neueste Ergebnisse der GKSS, ermit-telt aus Klimamodellen und Proxy-Daten, haben dazu geführt, dass bis-her anerkannte Rekonstruktionenneu bewertet wurden.

Proxy-Daten können überall dort in derNatur gewonnen werden, wo ein direk-ter oder indirekter klimatischer Einflussbesteht und dieser über lange Zeitenhinweg konserviert wird. Diese natürli-chen Archive werden von den Wissen-schaftlern ‚angezapft’ und auf Klimasig-nale hin untersucht. Viele Proxies zei-gen einen saisonalen Zyklus, so dassJahresringe erkannt und Datierungenvorgenommen werden können. Umdie in den Proxies konservierten Klima-signale herauszufinden, kommt es imWesentlichen auf eine fundierte Kali-brierung an, und zwar hinsichtlich desvon dem Proxy repräsentierten Klima-Parameters, z.B. der Temperatur. Aberauch die räumliche und zeitliche Re-präsentanz des Proxys wird bestimmt.Hierbei gilt es, einige Probleme zu be-wältigen. Proxies zeichnen i. d. R. nurindirekt das lokale Klima auf. So sindBaumringdicken neben klimatischenEinflüssen, wie Niederschlag und Tem-peratur, auch davon abhängig, wie der

Bewuchs in unmittelbarer Umgebungdes Baumes ist. Außerdem besteht dieMöglichkeit, dass durch schwach aus-geprägte Ringe ein Jahr übersehenoder zuviel gezählt wird.

Aus Eiskernen lassen sich verschiedeneklimarelevante Parameter ableiten.δ18O-Isotope werden als Maß für dieTemperatur und damit als ‚Paläother-mometer’ verwendet, um aus arkti-schen und antarktischen Eiskernen dieTemperaturen mehrerer glazialer Zyklenabzuschätzen. Ein anderer wichtigerEiskern-Parameter ist die Akkumulationbzw. die jährliche Eisschichtdicke. Siegeht in die Berechnung der Massenbi-lanz der großen Eisschilde ein und be-einflusst auch die Höhe des Meeres-spiegels. Bisher wurde häufig ein einfa-cher Zusammenhang zwischen Akku-mulation und Temperatur angenom-men und damit die schwer zu bestim-menden Akkumulationen in tiefen Eis-schichten mit Hilfe von δ18O –Tempe-raturen berechnet. Bei der GKSS wur-den die Akkumulationsraten einigerGrönland-Eiskerne aus der jüngerenVergangenheit untersucht. Dabei wurdefestgestellt, dass die Akkumulationsra-ten keineswegs in Zusammenhang mitder Temperatur stehen, sondern weit-gehend von der atmosphärischen Zir-kulation bestimmt werden. Darüberhinaus bestimmen völlig unterschiedli-che Zirkulationsmuster die Akkumulati-on an verschiedenen Orten Grönlands.Das heißt also, dass jeder Eiskern eineeigene Geschichte hat und, zumindest,was die Akkumulation betrifft, verallge-meinernde Aussagen nicht erlaubtsind. Eine Rekonstruktion von Paläoak-kumulationen mit Hilfe von δ18O-Zeit-reihen erscheint daher fragwürdig.

Korallen leben in tropischen Gewäs-sern einige Meter unter dem Meeres-spiegel. Ihr Wachstum wird im Wesent-lichen von der Nährstoffzufuhr gesteu-ert, so dass Klimasignale nur indirektmit dem Korallenwachstum gekoppelt

sind. Trotzdem werden gute Überein-stimmungen zwischen dem Wachstumder Korallen und der lokalen Wasser-Temperatur gefunden, so dass Korallenauch zur Rekonstruktion der globalenTemperaturen mit benutzt werden. Ineinem Projekt des Deutschen Klimafor-schungsprogramms (DEKLIM) wurdenim Institut für Küstenforschung derGKSS in Zusammenarbeit mit der Uni-

Klimarekonstruktion mit Proxy-Datenund Klimamodellen

Radiographie einer KoralleRadiography of a coral

Radiographie einer Bermuda-Koralle (Diploria stri-gosa). Die Jahresbänderung ist gut erkennbar(waagerecht verlaufende Linien), jeweils ein dun-kles und ein helles Band repräsentieren ein Jahr.Foto: H. Kuhnert und J. Pätzold.

Radiography of a Bermuda coral (Diploria strigosa).The annual banding is clearly seen (horizontal lines), one light und one dark band represent oneyear. Photo courtesy of H. Kuhnert and J. Pätzold

25

Küstenforschung • Coastal Research

versität Bremen Korallen aus Bermudauntersucht. Obwohl weit von Europaentfernt, vermutete man europäischeKlimasignale in diesen Korallen, da dieWassertemperaturen von Bermuda inZusammenhang stehen mit nordatlan-tischen Bodendruck-Mustern, die auchdas europäische Klima beeinflussen. Eswurden statistische Modelle zur Rekon-struktion sowohl der Wasserober-flächen-Temperaturen für weite Teiledes Nordwestatlantiks als auch für einfast hemisphärisches Bodendruckfeldentwickelt, die auf den Bermuda-Koral-len basieren. Eine Verifizierung der sta-tistischen Modelle zeigte allerdings,dass langzeitige Schwankungen vonden Modellen nicht richtig beschriebenwerden. Weitere Forschungen sind not-wendig, um auch die so wichtigenSchwankungen über Dekaden undJahrhunderte zu rekonstruieren. Bis da-hin sollten Rekonstruktionen von Was-seroberflächen-Temperaturen und Bo-dendruckfeldern aus Bermuda-Korallenunter Vorbehalt verwendet werden.

Auch Baumringe können für eine Kli-marekonstruktion verwendet werden.An Standorten, wo sie hohen Tempera-turbelastungen (z.B. in hohen Breitenoder in großer Höhe) bzw. Nieder-schlagsschwankungen (z.B. in aridenGebieten) ausgesetzt sind, steht dasWachstum des Baumes und seinerRingbreite in Relation zur Temperaturbzw. zum Niederschlag. In einigen Ge-bieten stehen Temperatur bzw. Nie-derschlag wiederum in engem Zusam-menhang mit dem großräumigenWindfeld. Z.B. führen Westwinde imWinter in Nordwesteuropa zu mildemund im Sommer zu kühlem Wetter.Daher können Baumringbreiten in die-sen Regionen großräumigen Windfel-dern zugeordnet werden. In der Süd-hemisphäre beeinflusst ein großräumi-ges atmosphärisches Muster die Stärkedes Windes um die Antarktis und beein-flusst so auch die Temperaturen undNiederschläge in der Antarktis, Neusee-land und in Teilen Südamerikas undAustraliens. Diese Beziehung wurde ander GKSS benutzt, um die Werte die-ses Windmusters, die sogen. Antarkti-

sche Oszillation (AAO) aus Baumring-weiten aus Neuseeland und Südameri-ka zu rekonstruieren.

Meteorologische Daten aus Beobach-tungen in der Südhemisphäre reichennur bis zur Mitte des 20. Jahrhundertszurück, d.h. die meteorologische Zeit-reihe der AAO ist nur einige Dekadenlang. Sie weist einen starken Trend hinzu stärkeren Westwinden (sogen. posi-tive AAO) während der letzten Deka-den auf. Für diesen Trend wurden infrüheren Studien anthropogene Treib-hausgase oder die Abnahme des stra-tosphärischen Ozons verantwortlichgemacht. Aus Baumringen abgeleiteteAAO-Rekonstruktionen zeigen ebenfallsTrends zu positiven AAO-Wertenwährend der sechziger Jahre. Um die-ses Phänomen weiter zu untersuchen,wurden bei der GKSS verlässlichere Re-konstruktionen der AAO abgeleitet,eine basierend auf Stationsboden-druckmessungen, die bis 1905zurückreichen, und eine zweite, basie-rend auf einer höheren Anzahl von Sta-tionsdaten, die bis 1951 zurückreichen.Beide Rekonstruktionen zeigen, dassder Trend der atmosphärischen Zirkula-tion während der sechziger Jahre inmittleren und hohen Breiten der Süd-

hemisphäre nicht einmalig ist. Das be-deutet, dass die natürliche Klimavaria-bilität, d.h. die interne Variabilität desKlimasystems oder Änderungen der so-laren Strahlung bzw. der Vulkanaktivität,Klimaänderungen in der selben Größe-nordnung verursachen können wiemögliche anthropogen ausgelöste Ver-änderungen. Um vollständig zu verste-hen, was die AAO beeinflusst, müssennatürliche Antriebsfaktoren und interneKlimavariabilität mit berücksichtigt wer-den.

Besondere Bedeutung haben Rekon-struktionen von vergangenen Tempera-turen, um abzuschätzen, wie groß dieTemperatur-Erhöhung während des 20.Jahrhunderts war im Vergleich zurnatürlichen Klimavariabilität. D.h. einebesondere Fragestellung ergibt sichhinsichtlich der Schwankungsbreite derTemperatur. Um die Temperatur globaloder für die Nordhemisphäre aus be-grenzt aufgelösten Proxy-Daten zu re-konstruieren, werden statistische Me-thoden verwendet, die die räumlicheund saisonale Dichte sowie den be-grenzten Informationsgehalt der Pro-xies berücksichtigen. Anderseits wer-den auch Klimamodelle benutzt, umdie vergangene Klimavariabilität abzu-

Querschnitt einer Kiefer: Die jährlich und saisonal variierende Dichte des Holzes ist erkennbar an der unterschiedlich ausgeprägten Holzerosion. Foto: K. Briffa

A cross section of a pine, showing the variation in the degree of erosion associated with the changing seaso-nal and interannual density of the wood. Photo courtesy of K. Briffa.

schätzen. Sie beschreiben die physika-lischen Prozesse in der Atmosphäreund im Ozean. Werden Schätzungender vergangenen Kohlenstoff-Konzen-trationen und die natürlichen Faktoren,die das Klima beeinflussen, wie dieStärke der Sonnenstrahlung undVulkaneruptionen, als Input in einemKlimamodell verwendet, kann man dasvergangene Klima rekonstruieren.

Wie gut sind solche aus Proxy-Datenund Klimamodellen ermittelten Rekon-struktionen? Ein direkter Test ihrer Qua-

lität ist nicht möglich, da die realenTemperaturen der Vergangenheit nichtbekannt sind. Um wenigstens die Va-riabilität zwischen Rekonstruktionenaus Proxy-Daten und aus Klimamodel-len vergleichen zu können, hatten Wis-senschaftler der GKSS folgende Idee:Es wurde eine Simulation des Klimasder letzten 1000 Jahre durchgeführtmit Klimamodellen, wie sie z.B. für Kli-maänderungs-Szenarien des 21. Jahr-hunderts benutzt werden. Anhand die-ser Simulation konnten die statisti-schen Methoden der Rekonstruktionen

mit Proxy-Daten getestet werden.Hierfür wurden virtuelle Proxy-Datenaus den Modell-Daten abgeleitet, dieähnliche statistische Eigenschaften ha-ben und gleiche Orte repräsentierenwie reale Proxy-Daten. Mit Hilfe dieservirtuellen Proxy-Daten wurde danneine Temperatur mit statistischen Me-thoden rekonstruiert. Der Vorteil ist,dass in dieser virtuellen Welt alles be-kannt ist und die „rekonstruierte“ Tem-peratur verglichen werden kann mitder „realen“ Temperatur.

Die wesentliche Schlussfolgerung die-ser Studie ist, dass viele statistischeMethoden zur Klima-Rekonstruktionaus Proxy-Daten die dekadischen undhundertjährigen Temperaturschwan-kungen deutlich unterschätzen. Ange-wendet auf die Modell-Daten ergebendiese Methoden eine Schätzung dervergangenen Modell-Temperaturen, diemit der realen Modell-Temperatur we-nig zu tun haben. Auch der Fehlerbe-reich beschreibt den wirklichen Fehlernicht richtig. Diese Studie stellt eineNeuabschätzung der vergangenenTemperatur-Schwankungen dar. Siestellt weder Behauptungen in Fragehinsichtlich der Identifizierung von Sig-nalen der von Menschen gemachtenKlimaänderungen in den letzten Jahr-zehnten, die auf der Geschwindigkeitder Veränderungen beruhen, noch hin-sichtlich wahrscheinlicher oder mögli-cher zukünftiger Klimaänderungen.

Diese Arbeit wurde vom BMBF undder Europäischen Gemeinschaft imRahmen von DEKLIM bzw. SO&P finanziert.


26

Temperatur-Rekonstruktionen für die letzten 1000 JahreTemperature reconstructions for the last 1000 years

Entwicklung der nordhemisphärischen bodennahen Temperatur der letzten tausend Jahre. Blau: von Mann,Bradley und Hughes (1999) auf einem umfassenden Proxy-Datensatz basierende Rekonstruktion, und vomIntergovernmental Panel on Climate Change benutzt. Das schattierte Gebiet zeigt die geschätzten statisti-schen Fehlerbalken. Rot: Rekonstruktion mit der von Mann und Kollegen verwendeten Methode basierendauf Klimamodell-Daten. Schwarz: vom Klimamodell ECHO-G simulierte Temperatur; Beachte die Warmperi-ode zu Beginn der Simulation mit hoher Solareinstrahlung und wenig vulkanischer Aktivität und die soge-nannten Maunder und Dalton Minima (1700 bzw. 1800), Perioden mit wenig Solareinstrahlung und hohervulkanischer Aktivität.

Evolution of the Northern Hemisphere near-surface temperature in the last thousand years. In blue, recon-structed by Mann, Bradley and Hughes (1999) based on a comprehensive proxy-data set and used by the In-tergovernmental Panel on Climate Change; in black, simulated by the climate model ECHO-G; in red, the re-sult of applying the reconstruction method of Mann and colleagues to data simulated by the climate modelECHO-G. The shaded area indicates the estimated statistical error bars. Similar results are obtained with theUK climate model HADCM3. Note the warm period early in the simulation during a period of high solar out-put and low volcanic acivity, and the so-called Maunder and Dalton Minima (ca. 1700 and 1800 respective-ly), periods of low solar output and high volcanic activity.

Estimates of natural climate variabilityare essential for assessing the humaninfluence on climate. As the instrumen-tal record mostly goes back only around150 years, estimates from other sour-ces are required. One way to obtainestimates is from so-called palaeoclima-tic proxy data, natural archives that con-tain a climate signal, such as tree rings,ice cores and corals. As natural archi-ves, proxy data however contain an indi-rect climate signal. Reconstructions aretherefore based on assumptions on therelationship of the proxy to climate. Forexample, the assumption that ice coreaccumulation is related to temperaturehas been investigated. For Greenlandice cores, atmospheric circulation wasfound to play the dominant role.

Corals can also record climate signals,through an indirect relationship bet-ween nutrient supply and climate. Rela-tionships are found with local watertemperature, which can be linked to lar-ge-scale climate. Statistical models havebeen developed between coral growthin Bermuda and a hemispheric sea levelpressure pattern. However verificationof this model found that it could notcorrectly describe long-term fluctuations. Reconstructions of atmospheric circulati-on at mid and high latitudes in the Sou-

thern Hemisphere, from tree rings andfrom pressure measurements, indicatethat the trends in recent decades insummer towards stronger westerly flowaround the Antarctic are not unprece-dented. Previous studies had suggestedlinks between these trends and stratos-pheric ozone depletion and greenhousegas emissions. These results indicatethat internal climate variability or naturalforcings, such as solar variability or vol-canic activity, are capable of causingequally large circulation changes.

A second way to estimate past climateis the use of numerical climate modelsimulations forced with estimates ofchanges in natural forcings and atmos-pheric greenhouse gas concentrations.GKSS researchers have been using theinternally consistent world of a climatemodel simulation to investigate climatereconstruction methods. They foundthat many proxy-based climate recon-structions may underestimate low-fre-quency variability, due to the statisticalmethods used and that the associatederror bars are inaccurate. However, inspite of this reassessment past tempe-rature variations, the study does notquestion claims about the detection ofsignals of anthropogenic climate chan-ge in the recent decades based on thespeed of change nor perspectives ofprobable or possible future climatechange.

This work has been funded by theBMBF through the DEKLIM program,and the European Union through theSOAP project.

27


Climate reconstruction from proxy data and climate models

Die Stärke der aus Bodenluftdruckmessungen rekonstruierten Antarktischen Oszillation (AAO).The strength of the Antarctic Oscillation (AAO) reconstructed from sea level pressure measurements.

Ein Eisbohrkern in einem Kerntrog spiegelt sich mehrfach an den Aluflächen. Foto: Sepp Kipfstuhl

An ice core in a core carrier with multiple reflections on aluminium surfaces. Photo courtesy of Sepp Kipfstuhl.


28

Bei der Überwachung der Gewässer-güte werden automatisierte Metho-den bereits seit einigen Jahren ein-gesetzt. Dazu gehört das im Institutfür Küstenforschung entwickelteMERMAID-System, welches einenerheblichen Beitrag zu einer „intelli-genten“ und kostensparenden Über-wachung beiträgt. Eine Weiterent-wicklung dieses Konzepts ist die sogenannte „FerryBox“ für automati-sche Messungen auf Fähren oder re-gelmäßig verkehrenden Frachtschif-fen („Ships-of-opportunity“), von derbereits in einem früheren Beitragberichtet wurde.

In der „FerryBox“ werden Sensoren in-nerhalb eines Wasserkreislaufs, dervom Fluss- oder Meerwasser gespeistwird, angeordnet. Dies hat - in Verbin-dung mit einer automatischen Selbst-reinigung - den Vorteil einer gesteiger-ten Messzuverlässigkeit. Dieses Verfah-ren kann auch bei landgestützten Sys-temen verwendet werden. Eine beson-dere Herausforderung stellen dabei tro-pische Regionen wegen des dort be-sonders schnell erfolgenden biologi-schen Bewuchses dar, was bisherLangzeitmessungen ohne 1-2 täglichemanuelle Reinigung verhinderte.Während diese Technologie zurzeit er-folgreich in Europa, u.a. im EU-Projekt„FerryBox“, erprobt wird, wurde vonverschiedener Seite der Wunsch anGKSS herangetragen, ein solches Sys-tem auch in weniger entwickelten, abervon Umweltproblemen heimgesuchtenLändern einzusetzen.

Eine der tropischen Regionen, die infol-ge einer hohen Bevölkerungsdichte,steigender Industrialisierung und Inten-sivierung der Landwirtschaft mit vielenUmweltproblemen zu kämpfen hat, istOst-Java in Indonesien. In dieser Regi-on spielt der Brantas-Fluss, der mit ei-ner Länge von 320 km vom Berglanddurch die Reisfelder fließt und schließ-

lich bei der Millionenstadt Surabaya(etwa 4 Millionen Einwohner) ins Meermündet, eine herausragende Rolle fürBewässerung, als Trinkwasserquelleund Transportmedium für Abwässer.Im Einzugsgebiet des Flusses, in demetwa 16 Millionen Menschen leben,werden 10% des Reisbedarfs von In-donesien erzeugt. Die Wasserqualitätdes Brantas hat sich in den letztenJahrzehnten derart verschlechtert, dassProbleme der Trinkwasserversorgungauftreten und Aquakulturanlagenschließen mussten. Durch Industriean-lagen, Landwirtschaft und kommunaleAbwässer aus Surabaya ist der Fluss –insbesondere während der Trockenzeit,in der fast das gesamte Wasser desFlusses zur Bewässerung verwendetwird – zeitweise (nachts) sauerstofffrei.

Die indonesische Regierung hat bereitsin den achtziger Jahren die Problemeerkannt und ein umfangreiches Über-wachungsprogramm initiiert sowie Ein-leitungs-Regelungen für die Industrie

erlassen. Infolge von Korruption, demEinbruch des Wirtschaftswachstums inden neunziger Jahren und weiterhinsteigender Bevölkerungszahl habensich die Verhältnisse jedoch weiterhinverschlechtert. Zu kostengünstigen Ver-besserungen der Wasserqualität unterden veränderten wirtschaftlichen Rand-bedingungen fehlten die wissenschaft-lichen Grundlagen und das Systemver-ständnis. Deshalb trat die für Auslands-aktivitäten zuständige Technologie-behörde (BPPT) an GKSS heran, ummit Hilfe des MERMAID/FerryBox-Sys-tems und weiteren Messungen dieGrundlagen für ein solches Systemver-ständnis zu legen und die Behördenbezüglich eines Wasserqualitätsmana-gements zu beraten.

In dem vom BMBF geförderten Vorha-ben MERMAID-BRANTAS wurde an derBrantasmündung eine automatischeWasserqualitätsmessstation, die ge-meinsam zwischen GKSS und dem In-dustriepartner 4H Jena Engineering

Anwendung der FerryBox-Technologie zur Gewässerüberwachung in Indonesien

Bild des Messcontainers, der die Durchflusseinheit enthält, am Ufer des Brantas Flusses in Surabaya, Ost-Java, Indonesien.

Picture of the measuring container, which houses the flow-through unit near the banks of the Brantas river in Surabaya, East-Java, Indonesia.

29


GmbH entwickelt wurde, aufgebautund in Betrieb genommen. Die Anlage,bestehend aus einem FerryBox-Modulmit erweiterten Analysegeräten, ist ineinem klimatisierten Container unter-gebracht und wird von indonesischemPersonal betrieben. Etwa dreimal jähr-lich erfolgt eine Wartung durch deut-sche Ingenieure.

Das Messprinzip entspricht der FerryBox:Wasser wird aus dem Fluss in denContainer an den verschiedenen Sen-soren und Analysatoren vorbeige-pumpt. Ein Rechner wertet die Datenaus und schickt sie per Telefon zu denindonesischen Behörden bzw. per In-ternet zur GKSS.

Das Messsystem wird inzwischen seitetwa zwei Jahren erfolgreich betrieben.Es zeigte sich, dass die hohe Automati-

sierung des „FerryBox-Moduls“ mit sei-nen Anti-Bewuchs- und Reinigungsme-chanismen bei regelmäßiger Grund-wartung einen zuverlässigen Betriebdurch einheimisches Personal erlaubt.Die automatischen Messungen zeigendeutlich den Unterschied zwischen Re-gen- und Trockenzeit: Während der Re-genzeit (November bis Mai) tretenhohe Trübungen durch Abschwem-mungen von Land auf. Während derTrockenzeit (Juni bis Oktober), in dersehr geringe Abflüsse zu verzeichnensind, sedimentieren die Schwebstoffein flussaufwärts gelegenen Reservoiren.Dadurch sinkt die Trübung und die Al-gen erhalten bei gutem Nährstoffange-bot (Einträge durch Landwirtschaft undkommunale Abwässer) genügendLicht, um zu wachsen. Der durch Algenbei Sonnenlicht produzierte Sauerstoff(Photosynthese) übersteigt am Tage

den immer vorhandenen Sauerstoffver-brauch durch bakteriellen Abbau derKohlenstoffverbindungen (Sauerstoff-zehrung). Nachts sinkt der Sauerstoff-gehalt durch diese Zehrung auf sehrkleine Werte.

Die bisherigen Untersuchungen zeigen,dass der Brantas stark mit Nährstoffenund sauerstoffzehrenden Substanzenaus Industrie und kommunalen Abwäs-sern belastet ist, während die Belastungmit Schwermetallen und toxischen organischen Spurenstoffen nicht be-sonders kritisch ist. Aus Abschätzungender Sauerstoffbilanz kann abgeleitetwerden, dass die existierenden Einträ-ge an sauerstoffzehrenden Substanzen(ca. 100 t BSB/Tag) um etwa 60% reduziert werden müssten, um akzep-table Sauerstoffbedingungen im unte-ren Teil des Brantas auch in derTrockenzeit aufrechtzuerhalten. Nach-dem durch die durchgeführten Unter-suchungen die Grundlagen für eineQuantifizierung der Prozesse gelegtwurden, ist es eine Aufgabe der indo-nesischen Behörden, die erforderlichenMaßnahmen in den nächsten Jahreneinzuleiten.

Zukünftige Untersuchungen sollen sichmit einer Bewertung des Einflusses desBrantas-Flusses auf die Wasserqualitätder Küstengewässer beschäftigen, dadort inzwischen ebenfalls Wasserqua-litätsprobleme zu ökonomischen Verlu-sten z.B. beim Betrieb von Aquakultur-anlagen und bei der Küstenfischereiführen.

Messprinzip des „FerryBox-Moduls“Principle of the „FerryBox module“

Messprinzip der Anlage: Die Durchflusseinheit („FerryBox-Modul“) versorgt die verschiedenen Sensoren undAnalysatoren mit dem zu messenden Flusswasser.

Principle of the system: The flow-through unit („FerryBox module“) supplies sensors and analysers with river water.

Automatic methods for monitoringof water quality have been deve-loped, e.g., the ”FerryBox” which al-lows automatic measurements fromferries or ships of opportunity. The”core” of the FerryBox consists of aflow-through unit with various sen-sors and analysers. Since this systemhas been successfully applied in Eu-rope within the European FerryBoxproject, a transfer to other regionswith water quality problems seemsdesirable.

Due to major water quality problems inthe Brantas river in East-Java, Indone-sia, the Indonesian authorities askedGKSS to apply the ”FerryBox Technolo-gy” in order to assess the water in thisregion. The main problems of theBrantas are industrial and domesticinputs of nutrients and oxygen deple-ting substances. Due to the bad waterquality, problems occur with drinking wa-ter, fisheries and aquaculture.

For continuous measurements a”FerryBox module”, (flow-through unit)has been installed in a container withair conditioning on the banks of theBrantas river in the city of Surabaya.Water from the river is analysed withinthis module by various sensors andanalysers. Special automated cleaningand anti-fouling measures are carriedout once a day to prevent biofouling.The system now has been operatedfor more than two years by Indonesianscientists.

Results from the time series indicatethat during the dry season with verysmall water discharge, the oxygen con-centrations decrease to near zero values during the night due to the highoxygen consumption. Only during day-light does the production of oxygen byalgae result in oxygen concentrationsabove 2 mg/l.

A rough estimate of the oxygen budgetindicated that the input of oxygen de-pleting substances (which is about100 t BOD/ day) has to be reduced byabout 60% in order to achieve accep-table oxygen concentrations during thedry season. This task has to be solvedby the Indonesian authorities.

Future investigations will concentrateon adjacent coastal waters which arealready suffering from water qualityproblems.

Internet: http://w3g.gkss.de/mermaid/und http://www.ferrybox.org


30

Application of the FerryBox-technology for water quality monitoring in Indonesia

Beispiel eines JahresgangesExample of an annual time series

Beispiel einer Zeitserie im Jahr 2003: Dargestellt sind die Tages-Mittelwerte (Median) von Sauerstoff- undChlorophyllgehalt sowie die Wassertrübung in Rot. Zusätzlich sind die täglichen Minima und Maxima (grün)wiedergegeben. Die Vergrößerung zeigt die täglichen Sauerstoffschwankungen.

Example of a time series for 2003: Daily median values of oxygen and chlorophyll concentrations and turbidi-ty (red). Additionally daily minimum and maximum values are given in green. The zoom shows the daily oxy-gen fluctuations.

31

Regenerative Medizin • Regenerative Medicine

Künstliche Materialien im menschli-chen Gewebe sind zunächst Fremd-körper, die der Körper eigentlich garnicht mag. Er reagiert mit Abwehr.Damit künstliche Herzklappen jahre-lang für guten Fluss sorgen, Stentsdie Arterien freihalten oder eine fri-sche Augenlinse den ungetrübtenBlick garantiert, müssen sich diesynthetischen Biomaterialien mitden verschiedensten Körpergewe-ben "vertragen". Die Materialfor-scher vom Institut für Chemie in Tel-tow sind dabei den grundlegendenKontaktmechanismen von Zellenund Biomaterialien auf der Spur.Kurz: Körpergewebe soll sich imKontakt mit anderen Materialien sorichtig wohl fühlen.

Die Anwendung von Biomaterialien,also bioverträglichen Materialien, istaber nicht auf Implantate beschränkt.Auch beim Reinigen von Körperflüssig-keiten außerhalb des Körpers, etwa inder Dialyse oder bei Zellkulturen, spie-len sie eine Rolle.

So suchen die Teltower Chemiker nachdem besten Material, auf dem manmenschliche Haut wachsen lassen undzüchten kann. Die Zellen müssenzunächst darauf haften, sich teilen undschließlich zu einem geschlossenenZellrasen wachsen. Ziel ist es beispiels-weise, Ersatzgewebe für Patienten mitVerbrennungen zu züchten. Bislangversorgen Ärzte größere Brandwunden,indem sie patienteneigenes Gewebeetwa vom Oberschenkel auf die Wun-de transplantieren. Die abgeschälteHaut kann dabei um ein Vielfaches derursprünglichen Fläche gestreckt undauf die Wunde gebracht werden. Doch bei sehr großen Verbrennungenreicht dies nicht mehr aus. Hier könntedann Ersatzgewebe helfen. Allerdingsdauern Versuche an klassischen Zell-kulturen in der Petrischale mit rund 30

Tagen zu lange für eine medizinischeTherapie. Die Hoffnung ist, den Zeit-raum vielleicht auf unter zwei Wochenzu drücken, wenn die Zellen auf künst-lichen Biomaterialien zum Wachsenangeregt werden.

Doch dazu bedarf es eines grundsätz-lichen Verständnisses, wie Zellen undKörperflüssigkeiten mit Biomaterialien,also Festkörpern, wechselwirken. Wiesehen etwa die prinzipiellen physikali-schen und chemischen Grenzflächenei-genschaften von Festkörperoberflächenmit Flüssigkeiten aus? Durch ein syste-matisches Screening verschiedener Ma-terialproben wollen die Forscher heraus-finden, welche Rolle die Ladungsvertei-lung an der Oberfläche, die Rauheit unddie Oberflächenenergie spielen.

Messung des Kontaktwinkels nach der Blasen-Methode.

Measurement of contact angle using to the captive bubble method.

Das untere Bild zeigt die unter der mit dem zu untersuchenden Polymer dünn beschichteten Glasoberflächeim Wasser „gefangene“ Luftblase.

The lower picture shows the air bubble captured below the modified glass surface.

Wohlfühlklima für die Haut

Ist ein Material solchermaßen charakte-risiert, wobei erste Tests mit einer Kali-umchlorid-Lösung gemacht werden,stehen Züchtungsversuche mit realenHautzellen an. An deren Ergebnissen –ob der Zellrasen geschlossen ist,Lücken aufweist oder nur vereinzeltinselförmig entsteht – lesen die For-scher die optimale Kombination derMaterialparameter ab.

Drei schlagkräftige Messmethoden set-zen die Forscher ein. Das so genannteZeta-Potenzial gibt Auskunft über denLadungszustand der Oberflächen-Flüs-sigkeitsgrenzschicht. Die Ladungen vonIonen oder polaren Molekülgruppen,die sich im Innern eines Festkörpersstatistisch neutralisieren, liegen nämlichauf der Oberfläche offen zu Tage. Dar-auf reagiert die Flüssigkeit mit einer ei-genen Ladungsverschiebung. Die Zonedieser Ladungsverschiebung nennendie Forscher die elektrolytische Doppel-schicht. Sie lässt sich als Potenzialdiffe-renz messen. Haftung und Wachstum

von Hautzellen auf einem syntheti-schen Träger hängen direkt damit zu-sammen.

Auf kleinen Materialscheibchen mitrund 1,5 Zentimetern Durchmesserlassen die Forscher Hautproben wach-sen. Ist das Ausgangsmaterial eine Po-lymerfolie, beschichtet mit einem kurz-kettigen Polyethylenimin, so bildet sichrasch bei einem Zeta-Potenzial von 30Millivolt eine geschlossene Zellschicht.Die funktionellen Gruppen in der Poly-meroberfläche bewirken eine Ladungs-verteilung, durch die sich die Ionen derGewebsflüssigkeit in charakteristischerWeise an die Oberfläche anlagern. DieZelle "sieht" dadurch eine ganz be-stimmte Umgebung, die ihr Wachstumoffensichtlich fördert. Anders mit demKunststoff Polyetherimid: Das Zeta-Po-tenzial liegt bei minus 50 Millivolt unddas Zellwachstum kommt nur schlep-pend voran. Geht man vom niedermo-lekularen Polyethylenimin zu langketti-geren Varianten über, so kommt das

Zellwachstum (bei gleichem Zeta-Po-tenzial) über ein spärliches Inselwachs-tum nicht hinaus.

Auch die Oberflächentopologie spielteine Rolle, fanden die Forscher heraus.Unter dem Rasterkraftmikroskop schau-en sich die Forscher die Materialprobengenauer an. Je nach Beschichtung istdie mikroskopische Gebirgslandschaftder Oberfläche anders strukturiert. BeiUntersuchungen mit dem Rasterkraft-mikroskop tastet eine winzig kleineSpitze die Oberfläche ab. Materialienaus kurzkettigem Polyethylenimin ha-ben eine ganz andere Oberflächen-struktur als die anderen beiden Pro-ben: Sie liegen typischerweise imNanometerbereich und fördern dieZellhaftung und -teilung. Die Struktu-rabmessungen im Mikrometerbereichbei den langkettigen Polymeren hem-men hingegen das Zellwachstum.

Mit einer dritten Methode wird die Be-netzbarkeit einer Oberfläche bestimmt:In der Flüssigkeit lässt man eine Luft-blase an die Oberfläche des Trägerma-terials perlen und bestimmt den Winkelzwischen Festkörper und Blase amäußersten Berührungspunkt, den Kon-taktwinkel. Wird nun die Luftblase leichtvergrößert, dann vergrößert sich auchdie Kontaktfläche von Blase und Fest-körper. Der entsprechende Kontaktwin-kel heißt Entnetzungswinkel. Wird dieLuftblase hingegen verkleinert, so misst

32

Gesundheit • Health

Zetapotenzial und ZellwachstumZeta potential and cell profileration

Zetapotenzial in Abhängigkeit vom pH-Wert für Polyetherimid (Rhomben), mit niedermolekularem (Dreiecke)sowie mit hochmolekularem (Quadrate) Polyethylenimin modifizierte Polyetherimid-Oberflächen. Die fluores-zenzmikroskopischen Bilder zeigen den Stand der Zellausbreitung 7 Tage nach der Aussaat.

Zeta potential vs. pH of poly (ether imide) surfaces (rhombi), modified with low (triangles) and high (squa-res) molecular weight poly (etylene imine). The fluorescence micrographs show cell proliferation after 7 days.

Schematische Darstellung der Struktur der elektro-lytischen Doppelschicht am Beispiel eines Spalts zwischen zwei Polymeroberflächen.

Schematic drawing of the structure of the electrolyticdouble layer at solid-liquid interphases containing fixed carboxylic groups.

33

Regenerative Medizin • Regenerative Medicine

man den Benetzungswinkel. Auf idea-len ebenen und chemisch homogenenOberflächen sind Be- und Entnetzungs-winkel gleich; auf realen Medien hinge-gen ergeben sich Unterschiede je nachOberflächenrauigkeit und chemischerStruktur der Proben. Im Ergebnis unter-streicht auch diese Kontaktwinkelmes-sung die Sonderstellung der kurzketti-gen Polyethylenimine als Substratma-terial für die Zellkulturen. Damit hat dasForscherteam einen Entwicklungskandi-daten aufgespürt, den es näher zu un-tersuchen lohnt.

In einer Kooperation mit Wissenschaft-lern des Deutschen Krebsforschungs-zentrums in Heidelberg müssen sichdie künstlichen Zellschichten in weite-

ren Tests bewähren: Mit Kultur- undMausexperimenten überprüfen dieMediziner, wie gut neue Blutgefäße inkünstliche Hautschichten einwachsen undwie die verletzte Haut auf das Auftragenvon Zellschichten reagiert. Weitere Fort-schritte im neu ausgerichteten Bereich"Regenerative Medizin" der GKSS kön-nen somit zu einer besseren medizini-schen Versorgung von Patienten mitunterschiedlichsten Hautschädigungenführen.

Well-being for skin cells on artificial substratesAt the surface of any solid in contactwith an electrolyte solution the so called electrolytic double layer EDLexists. The reason for this is that thesolid-liquid interface is characterized byinteractions between the constituentsof both phases. In the case of a solidsurface bearing e.g. fixed negativelycharged groups, their charge is coun-terbalanced within the immobile layerof the EDL in the nearest neighbour-hood of the solid by counterions(anions) from the adjacent solution.

In order to maintain electroneutrality,that charge must be compensated in

the mobile part of the EDL, which ismore extended into the bulk of thesolution. Forcing an electrolyte solutionthrough a small channel made of suchinterfaces, the displacement of the mo-bile part of the EDL generates a chargedisplacement over the channels’length. That charge separation can bemeasured as a potential differencefrom which the zeta potential of thesolid surface can be calculated.

It contains information about the cha-racteristics of functional groups in theinterface solid-liquid, which influenceessentially the interaction between

biomaterials and body fluids. Togetherwith the results from other surface sensitive in - situ techniques such asatomic force microscopy and contactangle measurements, first ideas for thereasons for the different behaviour ofskin cells on different polymeric substrates can be deduced. This know-ledge will foster the development ofskin substitutes for patients sufferingfrom acute or chronic skin injury.

Die Meßzelle zur Bestimmung des Zeta-Potenzials:Oben die Anschlüsse für Meßlösungsein- und aus-lauf, daneben die Elektrodenanschlüsse. Zwischendiesem Oberteil und dem quaderförmigen Unterteilist der Meßspalt als dunkle Linie zu erkennen.

The cell for zeta potential measurements. In the up-per part there are electrolyte inlet and outlet as wellas the electrode connections. Between upper and lower part the measuring channel is formed.

Kraftfeldmikroskopische Aufnahmen der unmodifizierten sowie der mit nieder- und der mit hochmolekularem Polyethylenimin modifizierten Polyetherimid-Oberfläche(von links nach rechts) im wäßrigen Zellkulturmedium (Höhenauflösung 100 Nanometer pro Teilstrich).

Atomic force microscopy of the juvenile poly (ether imide) and after its modification with low and high molecular weight poly (ethylene imine), resp., in aqueous soluton (from left to right).

34

Struktur der Materie • Structure of matter

Die Neutronenbeugung ist im ver-gangenen Jahrzehnt zu einem un-verzichtbaren Hilfsmittel für denkonstruierenden Ingenieur gewor-den, weil mit ihrer Hilfe Eigenspan-nungszustände in metallischenWerkstoffen untersucht werden kön-nen. Sie gehört inzwischen zu denetablierten Methoden und ist amForschungsreaktor FRG-1 bei GKSSmit zwei unterschiedlichen experi-mentellen Einrichtungen vertreten.Eigenspannungen sind die Folge vonKräften, die ohne Einwirkung vonaußen im Material vorhanden seinkönnen. Sie entstehen bei der Her-stellung oder Bearbeitung einesBauteils und haben oft einen nach-teiligen Einfluss auf seine Nutzungs-dauer. Dies begründet das Interesseder Ingenieure, das auf Sicherheitund Zuverlässigkeit, aber auch aufWirtschaftlichkeit ausgerichtet ist.

Beim Blick aus dem Fenster seiner Ka-bine auf die Tragfläche des Flugzeugshat mancher Fluggast schon Bedenkenbekommen. Wenn die Maschine inLuftturbulenzen gerät, können die Be-wegungen der Flügelspitze nämlich be-achtliche Stärke erreichen. Leicht ent-steht dann ein Gefühl der Unsicherheit:Wird der Flügel der Belastung standhal-ten? Selbstverständlich haben sich dieFlugzeugbauer diese Frage bereits ge-stellt, lange bevor der Bau des Flug-zeugs beginnen konnte und sie durchdie Auswahl geeigneter Materialienund Konstruktionen positiv beantwor-tet. Der Passagier darf sich also sicherfühlen!

Der konstruierende Ingenieur muss dieBelastbarkeit einzelner Baugruppenvoraussagen können. Dazu muss ernicht nur die Materialeigenschaftenkennen, sondern darüber hinaus auchüber den Zustand seines Bauteils Be-scheid wissen. Und dies mit möglichst

hoher räumlicher Auflösung an allenkritischen Punkten der Konstruktion. Ermuss vor allem darauf achten, dassdas verwendete Material unter Bean-spruchung den elastischen Bereichnicht verlässt. Denn wenn die Lastgrößer wird, geht der elastische Bereichzunächst in den plastischen Bereichüber, wobei die dann entstehendenFormänderungen sich nicht wiederzurückbilden, wenn die Belastung auf-gehört hat. Treibt man die Belastungnoch weiter, so führt dies zum Bruchund damit zum Versagen des Bauteils.Dieses Verhalten wird für den Werkstoffin einem Lastversuch ermittelt und istdaher auch sehr gut bekannt. Schwierigwird die Lage erst dadurch, dass einBauteil bereits innere Verformungenhaben kann, die äußerlich nicht zu ver-muten sind, weil gar keine äußere Krafteinwirkt. Die Kräfte, die zu diesen inne-ren Formänderungen führen, nenntman Eigenspannungen. Sie entstehen

bereits bei der Herstellung bzw. Bear-beitung eines Bauteils, z.B. durch inho-mogene Abkühlung nach demSchweißen oder durch lokale plastischeVerformung und werden von denSpannungen überlagert, die durchäußere Belastung im Betrieb entste-hen. Den Eigenspannungen muss derKonstrukteur daher seine ganz beson-dere Aufmerksamkeit widmen. IhrenBetrag und ihre Richtung muss er ken-nen, um zu wissen, welche weitere Be-lastung seines Bauteils noch zugelassenwerden kann - wo also die „Toleranz-grenze“ liegt.

Eigenspannungen sind einer Stützstre-be, einer geschweißten Platte oder ei-nem gegossenen Motorblock nicht un-mittelbar anzusehen, sie sind oftschwer zu messen, in den wenigstenFällen vorauszusagen, aber sie beein-flussen die strukturelle Integrität dieserTeile und damit ihre Lebensdauer in

„Tolerante“ Strukturmaterialien ... Neutronenbeugung bestimmt die Grenze ihrer Belastbarkeit

Eine Aluminium-Platte, die bei GKSS nach dem Rühr-Reibschweiß-Verfahren hergestellt wurde, wird am Kristallspektrometer ARES vermessen.

Residual stresses in an aluminium plate made by friction-stir-welding at GKSS being studied with the ARES crystal spectrometer.

Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen • Research with photons, neutrons and ions

beträchtlichem Umfang. Am liebstenwürde der Ingenieur daher in sein Bau-teil hineinsehen wollen. In polarisier-tem Licht und bei durchsichtigen Mate-rialien wie etwa Plexiglas kann er die-ses auch tun. Metalle hingegen ver-schließen sich dieser Möglichkeit.

Im Laufe des vergangenen Jahrzehntsist die Neutronenbeugung zu einer zer-störungsfreien Untersuchungsmethodefür die Bestimmung von Eigenspan-nungen entwickelt worden, die dieWünsche der Ingenieure weitgehenderfüllt. Am Forschungsreaktor FRG-I ver-fügt GKSS über zwei Einrichtungen, diefür die spezielle Aufgabe der Eigen-spannungsanalyse ausgelegt wordensind: das Kristallspektrometer ARESund das Flugzeitspektrometer FSS. Beibeiden handelt es sich um Präzisions-instrumente, die ihre Aufgabe mit dererforderlichen hohen Genauigkeit erfül-len. Oder um es anschaulich zu sagen:Wenn der Abstand zwischen zwei Ato-men 10 Meter betragen würde, könnteer mit ARES oder mit FSS auf einenhalben Millimeter genau bestimmtwerden.

Dabei sollen die Messungen die Funk-tionalität der untersuchten Strukturennicht beeinträchtigen. Man möchte so-gar gern noch einen Schritt weiter ge-hen und deren Eigenschaften verbes-sern, indem man gezielt Eigenspan-nungen in das Material einbringt. Dazuaber muss man lernen, ihren Entstehungs-mechanismus besser zu verstehen.

Diesem Ziel dienen die Untersuchun-gen am Forschungsreaktor FRG-1: DieNeutronen aus dem Forschungsreaktorsind das experimentelle Hilfsmittel, mitdem sich die Hoffnungen der Ingeni-eure erfüllen lassen! Ihre Vorteile ge-genüber anderen Methoden zur Be-stimmung von Eigenspannungszustän-den sind sehr vielschichtig:

a.) Die Methode ist zerstörungsfrei.

b.) Konventionelle Eigenspannungs- Messungen wie etwa nach dem Bohrloch-Verfahren erfordern einen höheren zeitlichen Aufwand.

Titanaluminid-Probe im Druckversuch zur Ermittlung der elastischen Materialkonstanten bei 700° C am Spektrometer FSS.

Uniaxial compressive experiment in the FSS spectrometer to determine the elastic properties of Titaniumaluminide at 700° C.

35

Spannungsdoppelbrechung in einer Zange aus Plexiglas. Im polarisierten Licht werden die Bereiche erhöhterSpannung deutlich sichtbar.

Photoelasticity in a lucite gripper. Areas of increased stress can be visualised with polarised light.

36

c.) Die Messung verändert den Spannungszustand nicht.

d.) Lokale Eigenspannungswerte können mit guter Ortsauflösung bestimmt werden und sind daher geeignete Kontrollgrößen für Berechnungen (z.B. nach derFinite-Element-Methode).

e.) Während der Messungen können Probenumgebungen simuliert wer-den, wie sie im realen Betrieb des Bauteils vorkommen (z.B. erhöhte Temperaturen oder externe Belastungen).

Während das Kristallspektrometer ARESgenutzt wird, um z.B. den Eigenspan-nungsverlauf in der unmittelbaren Um-gebung einer Schweißnaht zu studie-ren, wird das Flugzeitspektrometer FSSzur Untersuchung von Mehrphasen-werkstoffen eingesetzt. Auf diesemWege lassen sich z.B. kristalline Vor-zugsorientierungen auffinden oderthermo-mechanische Werkstoffkenn-werte (wie die elastischen Konstantenbei erhöhter Temperatur) bestimmen.Da letztere für die meisten technolo-gisch wichtigen Materialien von der Kris-tallrichtung abhängig sind, ist es für dieBerechnung der Eigenspannungen ofterforderlich, die Richtungsverteilung derKristallite zu kennen, die das Gefügedes Werkstoffs bilden. Man spricht hiervon der Textur des Materials. An FRG-1steht zur Messung der Orientierungs-verteilungen der Texturmessplatz TEX-2zur Verfügung.

Die Neutronenexperimente werdenzukünftig durch Synchrotronuntersu-chungen bei DESY ergänzt.

Zusammen decken die drei Spektro-meter ARES, FSS und TEX-2 einenwichtigen ingenieur- und materialwis-senschaftlichen Arbeitsbereich ab undsind im Übrigen ein erfolgreiches Bei-spiel enger wissenschaftlicher Zusam-menarbeit mit dem Programm „Advan-ced Engineering Materials“ sowie zwi-schen dem Forschungszentrum und

den beiden Hochschulen in Kiel undClausthal. Die Arbeitsgruppen desGKSS-Forschungszentrums am Forschungsreaktor FRG-1 sind einge-bunden in die weltweiten Bemühun-gen, diese Fragestellungen auch fürneuartige Werkstoffe zu beantworten -im Dienste besserer Konstruktionenund höherer Sicherheitsanforderungen.

Structural integrity ... how to find the limits of material tolerance

Neutron diffraction has become an in-dispensable tool in engineering, sinceit may be used to characterize residualstress fields within the bulk of metallicmaterials. This meanwhile well - esta-blished method is the physical basisfor two experimental facilities operatedat the GKSS research reactor FRG-1.

The crystal spectrometer ARES and thetime – of – flight spectrometer FSSwere designed to cover different areasof interest.

Residual stresses are the consequenceof internal forces, present without anyexternal load. They may be caused by

the manufacturing process or other tre-atment and have in most cases an un-predictable influence on the structuralintegrity of a part. This explains the in-terest of the engineer, who cares forsafety and reliability as well as for theeconomic success of his product.

Struktur der Materie • Structure of matter

Verlauf der Transversalspannung im Bereich der Schweißnaht in einer Aluminiumplatte, die durch das Rühr-Reibschweiß-Verfahren hergestellt wurde. Durch optimierte Vorspannung ist es möglich, die gewöhnlich auftretenden hohen Zugspannungen in Richtung quer zur Schweißnaht (schwarze Quadrate) nahezu vollständig zu vermeiden (offene Kreise).

Characteristics of the residual stress distribution across the welding seam in friction-stir-welded aluminium.Controlled pre-stressing of the plates before welding results in a reduction of the unwanted transverse stresses(full squares) to negligible amounts (open circles).

GKSS – Service und TechnikGKSS – Technical services

In der Zentralabteilung Technikumwerden wissenschaftliche Geräteund Anlagen entwickelt und gebaut,die von unseren Wissenschaftlernbenötigt werden, aber in dieserForm nicht gekauft werden können.Diese Aufgabe erfüllen etwa 45 qua-lifizierte und erfahrene Mitarbeiterin den Abteilungen Elektronikent-wicklung, Konstruktion und Anla-genplanung, Hauptwerkstatt und Arbeitsvorbereitung sowie Druckereiund Satz/Layout. Unterstützt werdenwir von Diplomanden verschiedenerHochschulen.

Mit Pilotanlagen, die im Technikumentwickelt und gebaut werden, kannGKSS im Vorfeld der industriellen An-wendung neue technische Verfahren

erproben und zur Reife bringen. Diesist wichtig bei allen Forschungsaufga-ben, die sehr technologieorientiert sindund bei denen eine große Marktnäheerhalten bleiben muss, wie in der Zu-sammenarbeit mit industriellen Part-nern oder Behörden. Deshalb könnenbei GKSS Forschungsarbeiten durchge-führt werden, für die technisch an-spruchsvolle, einmalige Experimentier-einrichtungen benötigt werden.

Mit modernen CAD-Arbeitsplätzen kon-struieren unsere Mitarbeiter in der Kon-struktionsabteilung des Technikums dieGeräte für unsere Forscher. Dabei sindein großer Erfahrungsschatz und einbreites Hintergrundwissen von Nutzen,da die Anwendungen von chemischen Anlagen über Neutronenstrahlexperi-

mente und werkstoffwissenschaftlicheTestverfahren bis hin zu Sedimentati-onsvorgängen in Flüssen und an derKüste reichen.

Genauso verschiedenartig sind die Auf-gabenstellungen in der Elektronikkab-teilung, wo Hard- und Software ent-wickelt werden. Die dort entwickeltenMultichannel-Analyser werden beiNeutronenstreuexperimenten in unse-rer Reaktorversuchshalle eingesetztund am Forschungsreaktor FRM-2 inMünchen auch von anderen For-schungszentren verwendet.

Bei vielen Sonderentwicklungen konn-ten im Rahmen des Technologietrans-fers industrielle Lizenznehmer für dieVerwertung gewonnen werden.

In modern ausgestatteten Werkstättenwerden Prototypfertigungen sowie Änderungen und Reparaturen durch-geführt. Insbesondere bei laufendenExperimenten, Feldkampagnen undknapp terminierten Forschungsaufträ-gen für Dritte ist ein schneller, unbüro-kratischer Zugriff auf erfahrenes Werk-stattpersonal erforderlich.

Durch Bündelung der erforderlichen Kompetenz (Konstruktion, Elektronik und Fertigungstechnik) in einer zentra-len Stelle werden ein hohes Maß anFlexibilität, eine gute Auslastung derFachkräfte und ein Optimum an Qua-lität erreicht. Voraussetzung hierfür istaber, dass es zu einer effektiven Zu-sammenarbeit mit den Wissenschaft-lern der Institute kommt. BrauchbareExperimentiereinrichtungen könnennicht einfach bestellt werden, sie sindjedes Mal einmalig in ihrer Art undmüssen gemeinsam erarbeitet werden.

Eine eigene Hausdruckerei stellt dieVeröffentlichungen her, in denen dieErgebnisse der wissenschaftlichen For-schungsarbeit dargestellt werden. Diesgeschieht mit hochtechnisierten Digi-

GKSS – Service und Technik • Technikum

40

Aus der Arbeit des Technikums

Experiment NERO: Konstruktion der Positioniereinrichtungen und Entwicklung der elektronischen Steuerungdurch das Technikum

The NERO-Experiment: Construction of the positioning devices and development of the electronic control.

Those scientific facilities and pieces ofequipment that our scientists requirebut are unable to buy in the preciseform they want are developed andbuilt in the Central Department of theTechnical Centre. Around 45 qualifiedand experienced employees from thedepartments Electronics Development;Design and Plant Planning; MainWorkshop and Job Preparation; andPrint Shop and Typesetting/Layout areresponsible for this task. Students fromvarious universities support us in ourwork.

Using pilot plants that have been deve-loped and constructed in the TechnicalCentre, GKSS tests new technical pro-cedures and brings them to marketmaturity before they are put to industri-al use. This is an important aspect of allresearch activities that are heavily tech-nology-oriented and have to be ofgreat relevance to the market, which isthe case when GKSS collaborates withindustrial partners or public authorities.Research projects that require techni-cally sophisticated, unique experimen-tal facilities can therefore be carried outat GKSS.

The employees in the Technical Cen-tre’s Design department design theequipment for our researchers withtheir state-of-the-art CAD workstations.Their broad experience and backgro-und knowledge are extremely benefici-al, as the applications range from che-mical plants, experiments with neutron

beams and materials testing to sedi-mentation processes in rivers andalong coastlines.

The tasks assigned to the ElectronicsDevelopment department, where bothhardware and software are developed,are equally diverse. The multi-channelanalysers developed here are used inneutron scattering experiments in ourreactor test facility and are also used atthe FRM-2 research reactor in Munichand by other research centres.

Industrial licensees have been foundfor a large number of the special deve-lopments as part of the technologytransfer process.

The workshops, which are equippedwith the latest tools, are used not onlyto produce prototypes but also tomake alterations and carry out repairwork. With regard to ongoing experi-ments, field activities and research pro-jects with tight deadlines carried out forthird parties, it is particularly importantto be able to contact experienced shopworkers quickly and unbureaucratically.

Bringing together the necessary experti-se (design, electronics and productionengineering) in a central departmentensures a high degree of flexibility,good utilization of the expert staff andoptimal quality. However, this can onlybe accomplished through efficient coo-peration with the scientists at the insti-tute. Useful experiment facilities cannot

be simply ordered, as each one is uni-que and must be worked out by all thepartners involved.

The company’s own print shop produ-ces the publications in which the re-sults of the scientific research work arepresented. The publications are printedby high-tech digital printers in smalland medium-sized editions using state-of-the-art data processing equipmentand automatic adhesion bookbindingmachines. The print shop employeescoordinate GKSS’s entire supply ofprinted materials, work independentlyon the typesetting and layout of thepublications, and provide our authorswith advice on just about everything,including graphics issues.

We are also committed to training yo-ung professionals. We are currentlypreparing around 35 trainees for thefollowing professions:

• Draughtsperson

• Electronics engineer for operatingtechnology

• Industrial mechanic formachinery/systems technology andequipment/precision mechanics

• Milling machine and lathe operator

taldruckern für kleine und mittlere Auf-lagen unter Einsatz moderner Rechner-anlagen und mit automatischen Leim-bindemaschinen. Die Mitarbeiter derHausdruckerei koordinieren den ge-samten Drucksachenbedarf der GKSS,bearbeiten selbständig Satz und Layoutder Veröffentlichungen und beratenunsere Autoren auch in graphischenFragestellungen.

Wir widmen uns auch der Ausbildungdes Nachwuchses, mit etwa 35 Aus-zubildenden bilden wir aus in den Be-rufen:

• Technische(r) Zeichner(in),

• Elektroniker für Betriebstechnik,

• Industriemechaniker(in) FachrichtungMaschinen-/Systemtechnik undGeräte-/Feinwerktechnik sowie

• Zerspanungsmechaniker(in) Fach-richtung Dreh-/Frästechnik.

What goes on at the Technical Centre?

GKSS – Technical Services • Central Technical Services Department

41

aktor werden ferner Bestrahlungsauf-träge für andere wissenschaftliche Ein-richtungen, Hochschulen, Behördenund Ämter durchgeführt. Die Herstel-lung medizinischer Präparate für dia-gnostische Zwecke gehört ebensodazu wie die Bestrahlung von Probenaus unserer Umwelt zur Beurteilungder Schwermetallbelastung.

Der FRG-1 ist ein Forschungsreaktormit einer thermischen Leistung vonfünf Megawatt. Er ist als Strahlrohrreak-tor ausgelegt, das heißt, die durch nu-kleare Spaltung entstehenden Neutro-nen werden über Strahlrohre vom Re-aktorkern zu den Experimenten gelei-tet. Der FRG-1 wurde bereits 1958 inBetrieb genommen. Kontinuierlich

wurde und wird er dem sich ändern-den Stand von Wissenschaft und Tech-nik angepasst. Hierzu gehören auchdie regelmäßige Überprüfung der Be-triebsvorschriften, die Bedienungsan-weisungen, regelmäßige und intensivePersonalschulungen, umfangreicheund wiederkehrende Prüfungen unddie vorbeugende Wartung wichtigerAnlagenteile. Hierdurch wird aktiv dersicherheitstechnische Standard der An-lage gefördert und die Ergebnisse undEmpfehlungen in Abstimmung mit denzuständigen Genehmigungsbehördenumgesetzt. Durch die Summe dieserMaßnahmen steht der Wissenschaftmit dem FRG-1 eine der modernstenNeutronenquellen Europas zur Verfü-gung.

Entwicklung, Aufbau und Betriebder Neutronenstreueinrichtungenam FRG-1 sind im WesentlichenBestandteil der GKSS-Programm-schwerpunkte „Forschung mit Pho-tonen, Neutronen und Ionen“,„Funktionale Werkstoffsysteme" und„Küstenforschung". Mit dieser Ein-bindung wird erreicht, dass die For-schung mit Neutronen weniger me-thodisch, sondern thematisch anden auf industrieller Nutzung undAnwendung ausgerichteten For-schungszielen der Werkstoffentwick-lung orientiert ist.

Neben dem Einsatz im GKSS-For-schungsprogramm werden die Be-strahlungsmöglichkeiten des For-schungsreaktors sowie die in den letz-ten Jahren ausgebauten experimentel-len Neutronenstreueinrichtungen inenger Zusammenarbeit mit der Indu-strie, den Hochschulen, Behörden undÄmtern genutzt. Die international aner-kannte experimentelle Ausstattung,verbunden mit einer großen Verfügbar-keit des FRG-1, hat zu einer intensivenZusammenarbeit mit in- und ausländi-schen Wissenschaftlergruppen geführt.Diese hat sich weiter verbessert, nach-dem es im März 2000 möglich war,durch eine Halbierung der Größe desReaktorkerns den Neutronenfluss umca. 80% weiter zu erhöhen. Der jetztvorhandene ungestörte Neutronen-fluss von 1,4 x 1014 n/cm2 s ist ein-malig für einen Forschungsreaktor die-ser Leistung.

Aus den Anforderungen der wissen-schaftlichen Arbeiten leiten sich dieAufgaben und Ziele der GKSS-Zentral-abteilung Forschungsreaktor ab: vielebrauchbare Neutronen, sicher und zu-verlässig, aber auch kostenbewusst,mit dem FRG-1 zu produzieren. Die Si-cherheit ist dabei oberstes Gebot, demsich die weiteren Ziele unterordnen.Von der Zentralabteilung Forschungsre-

GKSS – Service und Technik • Forschungsreaktor

42

Der Forschungsreaktor FRG-1

The FRG-1 research reactor

The development, construction andoperation of the neutron scatteringfacilities at FRG-1 are essential ele-ments of the GKSS research pro-grammes ”Research with Photons,Neutrons and Ions”, ”AdvancedEngineering Materials” and ”CoastalResearch”. This integration ensuresthat research using neutrons at GKSSis oriented less toward methodologyand more toward research goals inthe area of materials developmenttailored to industrial applications.

In addition to their use in the GKSS re-search programme, the radiation capa-bilities of the research reactor as well asthe experimental neutron scattering faci-lities (which have been expanded overthe last few years) are employed in clo-se cooperation with industry, collegesand universities and government agen-cies. The world-class research equip-ment and the high availability of FRG-1have led to extensive cooperation withteams of scientists from Germany andabroad. This situation improved evenfurther after a 50-percent reduction inthe size of the reactor core in March2000 enabled the neutron flux to be increased by 80 percent. The resultingunimpeded neutron flux of 1,4 x 1014 n/cm2 s is unparalleled for aresearch reactor of this power.

The requirements of scientific workform the basis for the tasks and goals of the Central Research Reactor depart-ment at GKSS, i.e., using FRG-1 to pro-duce many usable neutrons in a safe,reliable and cost-efficient manner. Toppriority is given to safety, with all othergoals subordinate to this requirement.The Central Research Reactor depart-ment also conducts radiation experi-ments for other scientific institutions,colleges and universities and govern-ment agencies. This includes the pro-duction of medical preparations for dia-gnostic uses as well as the irradiation of

environmental samples to determine the levels of heavy metals they contain.

FRG-1 is a research reactor with a ther-mal power of five megawatts. It is desi-gned as a beam hole reactor, whichmeans that the neutrons created bynuclear fission are transported to the re-search locations via beam holes. FRG-1became operational in 1958. Sincethen it has been continually updated toincorporate the latest scientific andtechnological developments. This inclu-des a regular review of the operatingguidelines and the operating instruc-

tions, as well as regular and extensivetraining courses for personnel, compre-hensive and repeated testing and thepreventive maintenance of the facility’simportant components. This enablesthe facility’s safety technology to be ac-tively improved and results and sugge-stions to be implemented in close coo-peration with the responsible regulatoryauthorities. Taken together, these mea-sures guarantee that FRG-1 providesscientists with one of the most modernsources of neutrons in Europe.

GKSS – Technical Services • Research Reactor

43

GKSS – Zahlen, Daten, FaktenGKSS – Facts and figuresGKSS – Zahlen, Daten, FaktenGKSS – Facts and figures

Organisationsform

Das GKSS-Forschungszentrum ist eine gemeinnützige For-schungseinrichtung in der Rechtsform einer GmbH. Ihre Ge-sellschafter sind die Bundesrepublik Deutschland, die LänderBrandenburg, Freie und Hansestadt Hamburg, Niedersach-sen und Schleswig-Holstein, die Gesellschaft zur Förderungdes GKSS-Forschungszentrums e.V. sowie namhafte Wirt-schaftsunternehmen. Sitz der Gesellschaft ist Geesthacht.Zur GKSS gehört als auswärtiger Betriebsteil seit 1992 derStandort Teltow bei Berlin. GKSS ist Mitglied der Hermann von Helmholtz-GemeinschaftDeutscher Forschungszentren e.V.

Die zur Deckung des Betriebs- und Investitionsaufwandesnach Abzug der eigenen Erträge erforderlichen Zuschüssewerden zu 90 Prozent vom Bund und zu zehn Prozent vonden Ländern getragen.

GKSS hat vier Gesellschaftsorgane. Ihr steht ein technisch-wissenschaftlicher Beirat (twB) zur Seite, der sich aus derGesellschaft nicht angehörigen Mitgliedern zusammensetztund der die Gesellschaft in wissenschaftlich-technischen Fra-gen und in wichtigen die Industrie und Wirtschaft betreffen-den Fragen berät und bei wichtigen Entscheidungen gehörtwird.

Die Gesellschaftsorgane sind:

• Geschäftsführer• Wissenschaftlich-Technischer Rat (WTR)• Gesellschafterversammlung• Aufsichtsrat.

Geschäftsführung

Geschäftsführung am 30.04.2005:

Prof. Dr. Wolfgang A. Kaysser– wissenschaftlichMichael Ganß– kaufmännisch

Prokura am 30.04.2005:

Dr. Joachim Krohn – wissenschaftlichHartwig Häger– kaufmännisch

Wissenschaftlich-Technischer Rat

Der Wissenschaftlich-Technische Rat (WTR) bildet das Forum für die interne Diskussion. Er trägt somit zur fachübergreifenden, vernetzenden Arbeitsweise der GKSSbei. Er berät die Geschäftsführung in allen wesentlichenwissenschaftlichen und technischen Fragen. Ihm gehören die Leiter der Institute sowie gewählte Vertreter derwissenschaftlich-technischen Mitarbeiter und ein Mitglieddes Betriebsrates der Gesellschaft an.

Der WTR setzte sich am 30.04.2005 aus folgendenPersonen zusammen:

Prof. Dr. Andreas Lendlein (Vorsitzender)Prof. Dr. Volker AbetzProf. Dr. Rüdiger BormannProf. Franciscus ColijnDr. Wolfgang DietzelDr. Jochen HorstmannProf. Dr. Karl Ulrich KainerDr. Reiner OnkenDr. Klaus-Viktor PeinemannHans-Ulrich RuhnauProf. Dr. Andreas SchreyerProf. Dr. Karl-Heinz SchwalbeProf. Dr. Hans von StorchPD Dr. Regine Willumeit

GKSS Daten und Fakten • Organe und Gremien

46

The Scientific-Technical Committee provides a forum for internal discussion. As such, it helps to promoteinterdisciplinary, networked working methods at GKSS. The Committee advises the management of GKSS on allmajor scientific and technical issues. The Committee ismade up of the directors of the GKSS institutes as well as elected representatives of the scientific and technicalpersonnel at the centre and a member of the GKSS workscouncil.

As of April 30, 2005, the Committee comprised thefollowing members:

Prof. Dr. Andreas Lendlein (Chairman)Prof. Dr. Volker AbetzProf. Dr. Rüdiger BormannProf. Franciscus ColijnDr. Wolfgang DietzelDr. Jochen HorstmannProf. Dr. Karl Ulrich KainerDr. Reiner OnkenDr. Klaus-Viktor PeinemannHans-Ulrich RuhnauProf. Dr. Andreas SchreyerProf. Dr. Karl-Heinz SchwalbeProf. Dr. Hans von StorchPD Dr. Regine Willumeit

Organizational structure

The GKSS Research Center is a non-profit making researchinstitute with limited liability. Its associates are the FederalRepublic of Germany, the federal states (Länder) of Bran-denburg, Hamburg, Lower Saxony and Schleswig-Holstein,the Gesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungszen-trums e.V. (Society for the Promotion of the GKSS ResearchCenter) as well as a number of renowned companies. GKSSis based in Geesthacht, Germany. In 1992, the WorkingGroup Teltow became a part of GKSS. GKSS is member ofthe Hermann von Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher For-schungszentren e.V..

The funds required to cover operating and investment costsafter deduction of the income generated by GKSS are provi-ded by the federal government (90 percent) and by the par-ticipating Länder (10 percent).

GKSS has four management bodies. Management is supple-mented by a Technical-Scientific Advisory Committee, whichis made up of experts who do not belong to the company.The committee, which is always consulted on important mat-ters, advises GKSS on scientific and technical questions aswell as industry and business issues.

The company is composed of the following managementbodies:

• Management board• Scientific-Technical Committee• Company associates• Supervisory board.

Management board

Management board as of April 30, 2005:

Prof. Dr. Wolfgang A. Kaysser – Scientific IssuesMichael Ganß– Business Administration

Procuration as of April 30, 2005:

Dr. Joachim Krohn – Scientific IssuesHartwig Häger– Business Administration

Scientific-Technical Committee

GKSS Facts and Figures • Organization

47

GesellschafterversammlungDas Stammkapital des GKSS-Forschungszentrums in Höhe von ¥ 40.903,35 wurde per 30.04.2005 gehalten von:

• Bundesrepublik Deutschland¥ 18.917,80 (46,25 %)

• Freie und Hansestadt Hamburg, Land Brandenburg, Land Niedersachsen, Land Schleswig-Holsteininsgesamt mit ¥ 2.045,17 (5 %)

• Gesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungszentrums e.V.¥ 6.646,79 (16,25 %)

• Gesellschaften der freien Wirtschaftmit einem Gesamtanteil von ¥ 19.293,59 (32,5 %):Borsig GmbH, BerlinCommerzbank AG, Frankfurt/MainDeutsche Bank AG, HamburgDresdner Bank AG, HamburgE.ON Hanse AG, Quickborn (ehem. Schleswag)E.ON Kernkraft GmbH, HannoverJohn T. Essberger, Hamburg, mit Deutsche Afrika-Linien GmbH & Co., Hamburg,in Gesellschaft bürgerlichen Rechts

GALAB Nordkap Holding GmbH, GeesthachtGermanischer Lloyd AG, HamburgHowaldtswerke-Deutsche Werft AG, KielMannesmannröhren-Werke AG, MühlheimMAN Technologie AG, AugsburgL. Possehl & Co. mbH, Lübeck, mit Draegerwerk AG, Lübeck,in Gesellschaft bürgerlichen RechtsSiemens AG, Berlin und MünchenSterling Industry Consult GmbH, ItzehoeStadtwerke Flensburg GmbH, FlensburgThyssen Krupp AG, DüsseldorfThyssen Krupp Technologies AG, EssenVattenfall Europe Nuclear Energy GmbH, Hamburg(ehem. HEW)Verband für Schiffbau und Meerestechnik e.V., Hamburg

Technisch-wissenschaftlicher BeiratDer technisch-wissenschaftliche Beirat (twB) trägt zur Vernetzung mit Einrichtungen außerhalb der GKSS bei: zu Hochschulen, zur Industrie und zu anderen Forschungseinrichtungen. Aus jedem Arbeitsgebiet gehören deshalbmehrere Sachverständige dem Beirat an. Die Aufgabe des twB ist die Beratung der Gesellschaft und des Aufsichts-rates in allen wissenschaftlichen Fragen. Hierzu gehören insbesondere die regelmäßigen Beratungen über die lang-fristigen Forschungs- und Entwicklungsprogramme, die Beratung über den Ergebnisbericht und die Beratung der Gesellschaft bei der Planung und Ausführung ihrer Arbeiten. Der Aufsichtsrat kann dem twB weitere Aufgaben imEinzelfall zur Beratung übertragen. Die Mitglieder des twB werden vom Aufsichtsrat für vier Jahre berufen. Er bestand am 30.04.2005 aus folgenden Personen:

Prof. Dr. Dr. h.c. Wittko Francke (Vorsitzender)Universität Hamburg, Institut für Organische Chemie, HamburgDr. Bernd BauerFuMA-Tech GmbH, St. IngbertProf. Dr. Bodo von BodungenInstitut für Ostseeforschung (IOW), WarnemündeProf. Dr. Guy BrasseurMax-Planck-Institut für Meteorologie, HamburgProf. Dr. Franz FaupelTechnische Fakultät, Lehrstuhl für Materialverbunde,Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, KielDr. Dorte Juul JensenMaterials Research Department, Risø National Laboratory,Roskilde/DKDr. Torsten-Ulf KernSiemens AG, MühlheimProf. Dr. Peter LemkeAlfred-Wegener-Institut, FB Klimasystem, Bremerhaven

Prof. Dr. Heinrich ReinckeSenatskanzlei, HamburgProf. Niels-Peter RühlBundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH),HamburgProf. Dr. Jochen SchneiderDESY Deutsches Elektronensynchrotron, HamburgProf. Dr.-Ing. Matthias WesslingFaculty of Chemical Technology, Membrane TechnologyGroup, University of Twente, Enschede/NLDr. Christoph WiesnerStructural Integrity Techn. Group, TWI Limited,Cambridge/UKDr. Kai StürkenSterling SIHI GmbH, Itzehoe


48

Technical and scientific advisory committee The Technical and Scientific Advisory Committee serves as the main body for maintaining contact with organizationsoutside GKSS, including universities, industrial companies and other research institutions. The advisory committee therefore includes as members several experts from each field of work. The task of the committee is to advise GKSS andthe supervisory board on all scientific matters. In particular, this includes regular consultations concerning the long-termresearch and development programs, discussion of the reports on results and advice regarding the planning and executionof the work at GKSS. The supervisory board can assign other consultative responsibilities to the committee in individualcases. Committee members are appointed by the supervisory board and serve terms of four years. As of April 30, 2005, the committee consisted of the following persons:

Prof. Dr. Dr. h.c. Wittko Francke (Chairman)Universität Hamburg, Institut für Organische Chemie, HamburgDr. Bernd BauerFuMA-Tech GmbH, St. IngbertProf. Dr. Bodo von BodungenInstitut für Ostseeforschung (IOW), WarnemündeProf. Dr. Guy BrasseurMax-Planck-Institut für Meteorologie, HamburgProf. Dr. Franz FaupelTechnische Fakultät, Lehrstuhl für Materialverbunde, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, KielDr. Dorte Juul JensenMaterials Research Department, Risø National Laboratory,Roskilde/DKDr. Torsten-Ulf KernSiemens AG, MühlheimProf. Dr. Peter LemkeAlfred-Wegener-Institut, FB Klimasystem, Bremerhaven

Prof. Dr. Heinrich ReinckeSenatskanzlei, HamburgProf. Niels-Peter RühlBundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH),HamburgProf. Dr. Jochen SchneiderDESY Deutsches Elektronensynchrotron, HamburgProf. Dr.-Ing. Matthias WesslingFaculty of Chemical Technology, Membrane TechnologyGroup, University of Twente, Enschede/NLDr. Christoph WiesnerStructural Integrity Techn. Group, TWI Limited,Cambridge/UKDr. Kai StürkenSterling SIHI GmbH, Itzehoe.

Company associatesThe GKSS Research Center has nominal capital of ¥ 40,903.35. As of April 30, 2005, this was held by the following:

• The Federal Republic of Germany¥ 18,917.80 (46.25 %)

• The Free and Hanseatic City of Hamburg, Brandenburg, Lower Saxony, Schleswig-HolsteinThese federal states (Länder) with a combined share of ¥ 2,045.17 (5 %)

• Gesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungszentrums e.V. (Society for the Promotion of the GKSS Research Centre)¥ 6,646.79 (16,25 %)

• Industrial Companieswith a combined share of ¥ 19,293.59 (32,5 %):Borsig GmbH, BerlinCommerzbank AG, Frankfurt/MainDeutsche Bank AG, HamburgDresdner Bank AG, HamburgE.ON Hanse AG, Quickborn (formerly Schleswag)E.ON Kernkraft GmbH, HannoverJohn T. Essberger, Hamburg, together with

Deutsche Afrika-Linie GmbH & Co., Hamburg, in a civil law associationGALAB Nordkap Holding GmbH, GeesthachtGermanischer Lloyd AG, HamburgHowaldtswerke-Deutsche Werft AG, KielMannesmannröhren-Werke AG, MühlheimMAN Technologie AG, AugsburgL. Possehl & Co. mbH, Lübeck, together with Draegerwerk AG, Lübeck,in a civil law associationSiemens AG, Berlin und MünchenSterling Industry Consult GmbH, ItzehoeStadtwerke Flensburg GmbH, FlensburgThyssen Krupp AG, DüsseldorfThyssen Krupp Technologies AG, EssenVattenfall Europe Nuclear Energy GmbH, Hamburg(formerly HEW).Verband für Schiffbau und Meerestechnik e.V., Hamburg


49

Aufsichtsrat

Der Aufsichtsrat überwacht nach dem Gesellschaftsvertrag die Rechtmäßigkeit, Zweckmäßigkeit und Wirtschaftlichkeit der Ge-schäftsführung. Zu seinen Aufgaben und Befugnissen gehören weiterhin:• die Entscheidung über strategische, forschungspolitische und finanzielle Angelegenheiten der Gesellschaft,• der Beschluss über die Grundsätze für eine Erfolgskontrolle der wissenschaftlich-technischen Arbeiten,• die Weisungsbefugnis gegenüber Geschäftsführung und Wissenschaftlich-Technischem Rat in wichtigen forschungspoliti-

schen und wichtigen finanziellen Angelegenheiten,• die Zustimmungspflicht bei einer Reihe von Rechtsgeschäften der Gesellschaft.

Dem Aufsichtsrat gehörten zum 30.04.2005 folgende Personen an:

Ministerialdirigent Hartmut Grübel(Vorsitzender)Bundesministerium für Bildung und Forschung, Bonn

Ministerialdirigent Dr. Birger Hendriks (stellvertretender Vorsitzender)Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Schleswig-Holstein, Kiel

Prof. Dr. Rolf-Dieter BehlingGesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungszentrums e. V., Hamburg

Dr. Gisela BengtsonGKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Geesthacht

Dr. Klaus Borgschulte Blohm + Voss GmbH, Hamburg

Peter DeutschlandDGB Landesbezirk Nordmark, Hamburg

Hanna FangohrBehörde für Wissenschaft und Forschung der Freien undHansestadt Hamburg, Hamburg

Ministerialdirigent Dr. Fritz HolzwarthBundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktor-sicherheit, Bonn

Prof. Dr. Winfried J. HuppmannEschen, Liechtenstein

Ministerialrat Dr. Axel Kollatschny Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur, Hannover

Prof. Dr. Eike LehmannTechnische Universität Hamburg-Harburg, Hamburg

Dr. Michael PfuffGKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Geesthacht

Konstanze Pistor Ministerium für Wissenschaften, Forschung und Kultur desLandes Brandenburg, Potsdam

Dr. Rolf RiethmüllerGKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Geesthacht

Ministerialrat Dr. Jürgen Roemer-Mähler Bundesministerium für Bildung und Forschung, Bonn


50

Supervisory board

Deputy Director General Hartmut Grübel (Chairman)Federal Ministry of Education and Research, Bonn

Deputy Director General Dr. Birger Hendriks (Deputy Chairman)Ministry of Education, Science, Research and Culture of theState of Schleswig-Holstein, Kiel

Prof. Dr. Rolf Dieter BehlingGesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungszentrums e. V., Hamburg

Dr. Gisela BengtsonGKSS Research Centre Geesthacht, Geesthacht

Dr. Klaus Borgschulte Blohm + Voss GmbH, Hamburg

Peter DeutschlandDGB Nordmark District, Hamburg

Hanna FangohrMinistry of Science and Research of the Free and Hanseatic City of Hamburg, Hamburg

Deputy Director General Dr. Fritz HolzwarthFederal Ministry for the Environment, Nature Conservationand Nuclear Safety, Bonn

Prof. Dr. Winfried J. HuppmannEschen, Liechtenstein

Section Director Dr. Axel KollatschnyMinistry of Science and Culture of Lower Saxony, Hanover

Prof. Dr. Eike LehmannTechnische Universität Hamburg-Harburg, Hamburg

Dr. Michael PfuffGKSS Research Centre Geesthacht, Geesthacht

Konstanze Pistor Ministry of Science, Research and Culture of the State ofBrandenburg, Potsdam

Dr. Rolf RiethmüllerGKSS Research Centre Geesthacht, Geesthacht

Section Director Dr. Jürgen Roemer-Mähler Federal Ministry of Education and Research, Bonn.

According to the GKSS statutes, the supervisory board monitors that management activities are appropriate, economically efficient and in conformity with legal norms. Its responsibilities and powers also include:• making decisions concerning the research centre’s strategy, research policies and financial affairs,• deciding on the principles for evaluating the success of scientific and technical work,• the authority to issue directives to management and to the Scientific-Technical Committee in important research policies

and financial matters,• granting the consent necessary for a number of the research centre’s legal transactions.

As of April 30, 2005, the following persons were members of the supervisory board:


51


52

technisch-wissenschaftlicher BeiratVorsitzender: Prof. Dr. Wittko Francke

Universität Hamburg

Institut für WerkstoffforschungProf. Dr. Rüdiger BormannProf. Dr. Karl-Ulrich Kainer

Prof. Dr. Andreas Schreyer (komm.) Prof. Dr. Karl-Heinz Schwalbe

WATZ Werkstoffanwendungs- und Technologie Zentrum Dr. Mustafa Koçak

Institut für KüstenforschungProf. Dr. Franciscus Colijn Prof. Dr. Hans von Storch

Institut für ChemieProf. Dr. Volker Abetz

Prof. Dr. Andreas Lendlein

Teilinstitut Geesthacht(CG)Prof. Dr. Volker Abetz

Polymerchemie 2 Dr. Detlev FritschCC2

Polymerchemie 3 Dr. Peter F. W. SimonCC3

Instrumentelle Charakterisierung Dr. Nico Scharnagl CI2

Polymertechnologie 1Prof. Dr. Suzana Pereira-Nunes CT1

Polymertechnologie 2Dr. Katrin Ebert CT2

VerfahrenstechnikKlaus Ohlrogge CVT

Nachwuchsgruppe Dr. Marga Dijkstra CN3

Teilinstitut Teltow(CT)Prof. Dr. Andreas Lendlein

Polymerchemie I Dr. Steffen KelchCC1

Instrumentelle Charakterisierung Dr. Karl Kratz CI1

Polymertechnologie 3Dr. Thomas WeigelCT3

Biomimetische MaterialienDr. Karola Lützow(komm.)CBM

BiokompatibilitätDr. Barbara SeifertCBK

Zellbiologie/Tissue EngineeringProf. Dr. Maria WartenbergCBT

PolymerphysikPD Dr. Dieter HofmannCPP

Werkstoffmechanik(WM)Prof. Dr. Karl-H. Schwalbe

Fügen und BewertenDr. Mustafa KoçakWMF

Simulation vonWerkstoff- undStrukturverhaltenProf. Dr. Wolfgang BrocksWMS

ExperimentelleWerkstoffmechanik Dr. Jürgen HeerensWME

Werkstofftechnologie (WT)Prof. Dr. Rüdiger Bormann

Beschichtungs-technologien Dr. Michael StörmerWTB

Neue Technologien Dr. Eckhard AustWTN

Pulver- und Nanotechnologie Dr. Thomas KlassenWTP

Werkstoffphysik(WF)Prof. Dr. Andreas Schreyer(Komm.)

Neue Werkstoffe Dr. Rainer Gerling WFW

Werkstoffphysik Dr. habil. Fritz Appel WFP

Neutronen/-Synchrotronstreuung Prof. Dr. Andreas SchreyerWFN

MakromolekulareStrukturforschung PD Dr. Regine WillumeitWFS

Zentrum für Magnesiumtechnik (WZ)Prof. Dr. Karl-Ulrich Kainer

Magnesium-charakterisierung Dr. Dietmar LetzigWZC

Korrosion Dr. Wolfgang DietzelWZK

Magnesium-verfahrenstechnik Dr. Norbert Hort WZT

Operationale Systeme(KO)Prof. Dr. Franciscus Colijn

Fernerkundung Dr. Roland DoerfferKOF

Küsten-ozeanografischeMesssysteme Dr. Rolf RiethmüllerKOK

In situ-Verfahren Dr. Friedhelm SchroederKOI

Küsten-meteorologie Markus Quante KOM

Radarhydrographie Dr. Friedwart ZiemerKOR

Marine bio-analytische ChemiePD Dr. Andreas PrangeKOC

Operationelle physikalischeMesssysteme Dr. Peter Beaven KOP

Ökosystem-modellierungProf. Dr. Kai Wirtz KOE

Systemanalyse undModellierung(KS)Prof. Dr. Hans von Storch

RegionaleAtmosphären-modelle Dr. Burghardt RockelKSR

Hydrometeorologie Dr. Heinz-TheoMengelkamp KSM

Statistik und Modellierung Dr. Ulrich CalliesKSS

AuswerteverfahrenundDatenassimilation Dr. Heinz Günther(komm.)KSD

Rezente Änderun-gen und Szenarien Dr. Ralf Weisse KSA

PaläoklimaAtmosphären-modelle Dr. Julie JonesKSP

Umweltchemie Dr. Ralf EbinghausKSC

Wissenschaftlich-Technischer RatVorsitzender: Prof. Dr. Andreas Lendlein

Wissenschaftlicher Bereich


53

GesellschafterversammlungVorsitzender: MinDirig. Hartmut Grübel

Forschungs-reaktor

Dr. Peter Schreiner (RZL)

TechnischeInfrastruktur

Michael Ganß(VKG)

Wissenschaftl.Stab

Dr. Joachim Krohn1)

(VWG)

AdministrativeInfrastruktur

Hartwig Häger1)

(VKG)

Betrieb FRG Dr. Wolfgang KnopRBF

Elektrische AnlagenEggert Puttfarken

Maschinen-AnlagenHans ModrowRMA

ObjektsicherungHenning MartensROS

QualitätssicherungReaktor Gerold KolbeRQS

Strahlenschutz Dr. Katharina PhilippRST

TechnikumDr. Heiner Barfuß TZL

Konstruktion,Anlagenplanung André VogelTKA

Arbeitsvorbereitung,Hauptwerkstatt Frank NickelTHW

Elektronik Jörg BurmesterTEL

Druckerei,Berichtswesen Hans-Hermann WulffTDB

Programmplanung Walter HeischVPK

Wissenschaftliches Controlling Dr. Iris Ulrich VPK

ÖffentlichkeitsarbeitHans-Friedrich ChristiansenSOE

Europäische undinternationaleProjekteDr. Hans-Jörg IsemerSEP

Schülerlabor“Quantensprung”Michael BuchsteinerSSL

Personal- undSozialwesen Gabriele Rinschede-KirschVPS

Finanz- undRechnungswesen Michael SchmidVFR

Einkauf undMaterialwirtschaft Peter Winkelmann VEM

Juristischer DienstAnja FrahnVJD

Technologietransfer Anja FrahnSTT

Innenrevision, Datenschutzbeauftragter, QualitätssicherungDr. Rolf-Peter Stößel VIR

Facility ManagementKai BernZBW

AufsichtsratVorsitzender: MinDirig. Hartmut Grübel

BMBF, Unterabteilung 62

GeschäftsführungProf. Dr. Wolfgang A. Kaysser (wissenschaftlich)

Michael Ganß (kaufmännisch)

Organisationsplan GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH

Standort GeesthachtMax-Planck-Straße 121502 GeesthachtTelefon: 04152 / 87-0Telefax: 04152 / 87-1403E-Mail: [email protected]

Standort TeltowGKSS-Institut für ChemieKantstraße 55, 14513 Teltow-SeehofTelefon: 03328 / 352-0Telefax: 03328 / 352-452

Stand: 1. April 2005

1) Vertreter des zuständigen Geschäftsführers

Kaufmännischer Bereich

ZentraleInformationstechnikDr. Gisbert Breitbach (komm.)ZIT

Informationssysteme Matthias BökeZII

Bibliothek Dr. Gisbert Breitbach ZIB

Informationstechnikund Kommunikation Knut WieseZIK

Einnahmen

Die Einnahmen der GKSS setzen sichaus der institutionellen Förderungdurch Bund und Länder und eigenenEinnahmen aus Drittmittelprojekten(z.B. BMBF und EU) sowie Aufträgenaus der Wirtschaft zusammen.

Im Jahr 2004 lag die institutionelle För-derung bei rund 57 Mio EUR. Es ist zuerwarten, dass sich die institutionelleFörderung auch in den nächsten Jah-ren auf diesem Niveau bewegen wird.

Die Einnahmen aus Aufträgen undProjektförderungen von Bund undLändern, in- und ausländischen Wirt-schaftsunternehmen, internationalenOrganisationen und sonstigen Erträgenlagen 2004 bei ca. 18 Mio EUR.

Der größte Anteil an den Erträgen ausProjektförderungen stammt aus Projek-ten des Bundes und der Länder, dieneben der institutionellen Förderungauf Grund von Einzelanträgen derGKSS gewährt wurden.

Der zweite wesentliche Beitrag zu denEinnahmen stammt aus den Projekt-förderungen durch internationale Orga-nisationen, im Wesentlichen durch dieEuropäische Union.

Der drittgrößte Beitrag an den Erträgenstammt aus Einnahmen aus inländi-schen Wirtschaftsunternehmen.

EinnahmenIncome

Mio EUROMIO EURO

GKSS Daten und Fakten • Kennzahlen

54

Income

GKSS finances its activities with institu-tional funding from the German federaland state governments as well asthrough its own income from projectsfunded by third parties (e. g. from theGerman Ministry of Education and Re-search and the EU), and from privateand public business contracts.

Institutional funding amounted to ap-proximately EUR 57 million in 2004. Itis expected that this funding will re-main at about the same level in the co-ming years.

Annual income from projects and con-tracts from the federal and state govern-ments as well as from German and for-eign companies, international organizati-ons and other sources amounted to ap-proximately EUR 18 million in 2004.

The largest share of project fundingcomes from the federal and stategovernments. It is granted to GKSS on the basis of individual projectapplications and is not part of institutio-nal funding.

The second largest contribution toincome comes from project funding byinternational organizations, particularlythe European Union.

The third largest contribution to incomecomes from German companies.

Einnahmen von internationalen Organisationen (EU)Income from international organizations (EU)

MIO EURO

GKSS Facts and Figures • Key Figures

55

Expenses

Ausgaben

Die Gesamtausgaben der GKSS ent-sprechen den gesamten Einnahmen,da GKSS als gemeinnützige GmbHkeine Gewinnabsichten verfolgt. Dengrößten Ausgabenblock stellen diePersonalausgaben dar. Sie betrugen im Jahr 2004 ca. 37 Mio EUR undliegen damit bei ca. 50% derGesamtausgaben.

Die Sachausgaben mit 28 Mio EUR imJahr 2004 betrugen - wie auch in denzurückliegenden Jahren - ca. 1/3 derGesamtausgaben. Die Investitionensind auf Grund von Sonderfaktoren,insbesondere Ausbaumaßnahmen inder Institutionellen Förderung, jähr-lichen Schwankungen unterlegen.

Bereinigt um Sonderfaktoren entwickeltsich der jährliche Finanzierungsansatzfür Personalausgaben, Sachmittel undlaufende Investitionen aus der Institu-tionellen Förderung (Betriebsmittel-haushalt) jedoch seit vier Jahren „de-facto“ nominal konstant. Um das Ver-hältnis von Sachausgaben und Investi-tionen zu Personalausgaben in einemfür die Forschung vertretbaren Verhält-nis zu halten, sind daher strukturelleMaßnahmen und verstärkte Anstren-gungen in der Drittmittelakquisitionnotwendig.

Because GKSS is a non-profit organiza-tion, its total expenditure is as high asits income. The largest single item ispersonnel costs, which amounted tosome EUR 37 million in 2004, orapproximately 50% of the centre’stotal expenditure.

In 2004 the costs of materials andequipment remained at about thesame level as in previous years, coming in at EUR 28 million or about a

third of total expenditure. Investmentsare subject to yearly fluctuations resul-ting from special factors, in particularexpansion measures associated withinstitutional support.

Adjusted for special factors, the annualappropriation for personnel expenses,non-monetary resources and ongoinginvestments from the institutional support programme (working capitalbudget) has de facto remained nomi-

nally unchanged for the past threeyears. Structural measures and strongerefforts to acquire funding from thirdparties will be needed in order to ensure that the relationship betweenoperating expenses and investmentson the one hand and personnel expen-ses on the other remains at a level thatis reasonable for conducting research.

AusgabenExpenditure

GKSS Daten und Fakten • Kennzahlen

56

Personal

Personnel expenses rose substantially in2002 compared to previous years, al-though the budget available for this pur-pose was not increased. Following com-pletion of the first round of programmeevaluations within the framework of pro-gramme-focussed HGF funding, averagenominal budget growth of only slightlymore than 1% per year is expected overthe coming years. This increase followsseveral years of budget stagnation. It willthus continue to be necessary to struc-turally adapt personnel expenses tocomply with the available finances. Following the hiring freeze in 2003,

plans began in 2004 to achieve the re-quired reduction in personnel expensesas compared to 2002 over a time fra-me lasting several years with socially ac-ceptable implementation in line withpersonnel fluctuations.

A major focus of our human resourcespolicy continues to be the promotion ofyoung professionals (doctoral candida-tes, post-doctoral scholars, students andtrainees) and equal opportunities. GKSStherefore aims to manage the necessaryreduction of the workforce in such amanner that the ratio between perma-

nent and temporary positions does notworsen over the medium term.

Despite the financial constraints, thenumber of trainees will remain stable atmore than 50. GKSS views this high le-vel as its active contribution to counter-acting the shortage of trainee positionsin Germany.

GKSS continues to attach great impor-tance to human resources developmentas an essential tool for optimising staffemployment and supporting structuralmeasures.

Personnel

Die Personalausgaben sind im Jahr2002 gegenüber den Vorjahren deut-lich angestiegen, ohne dass die hierfürzur Verfügung stehende Finanzierungangehoben wurde. Nach Abschluss derersten Runde der Programmevaluatio-nen im Rahmen der programmorien-tierten Förderung ist in den kommen-den Jahren nach einer mehrjährigenÜberrollung des Haushaltes mit einemmittleren nominellen Haushaltswachs-tum von nur wenig mehr als 1 % proJahr zu rechnen. Es ist daher weiterhinnotwendig, die Personalkosten struktu-rell an die verfügbare Finanzierung an-zupassen. Nach einem Einstellungs-stopp in 2003 wird die gegenüberdem Jahr 2002 erforderliche Redukti-on der Personalkosten seit 2004 über

einen mehrjährigen Zeitraum geplantund sozialverträglich im Rahmen derFluktuation umgesetzt.

Die Förderung des Nachwuchses (Dokto-randen, Postdoktoranden, Diplomandenund Auszubildende) sowie der Chancen-gleichheit bleibt weiterhin ein wesentli-ches Ziel und Element der Personalpolitik.GKSS ist daher bemüht, den notwendi-gen Personalabbau strukturell so umzu-setzen, dass der Kapazitätsabbau mittelfri-stig nicht zu einer Verschlechterung desVerhältnisses von unbefristet zu befristetbeschäftigtem Personal führt.

Die Zahl der Auszubildenden bleibttrotz der finanziellen Engpässe mitüber 50 auf konstant hohem Niveau.GKSS betrachtet dies als ihren aktivenBeitrag zur Minderung der Ausbildungs-engpässe in Deutschland.

Großen Wert legt GKSS auch weiterhinauf die Personalentwicklung als we-sentliches Instrument für den optima-len Personaleinsatz und die Flankie-rung von strukturellen Maßnahmen.

PersonalgesamtübersichtComplete staff overview

Personalstruktur 2004Personnel structure for the year 2004

GKSS Facts and Figures • Key Figures

57

Kooperation mit der Wirtschaft

GKSS trägt durch breitgefächerteForschung dazu bei, neue Impulsefür technologieorientierte Innova-tionsprozesse zu geben und leistetdamit einen Beitrag für die zukunfts-fähige Entwicklung der Gesellschaft.Dies ist nur durch das enge Zusam-menwirken mit Wirtschaftsunterneh-men und anderen Kooperationspart-nern möglich.

Die Vernetzung der GKSS mit der Wirt-schaft beginnt mit der Beteiligung derIndustriepartner an der Diskussion überdie thematische Ausrichtung der For-schungsziele in den GKSS-Beiräten understreckt sich über gemeinsame Ko-operationsprojekte bis hin zur Unter-stützung bei der Markteinführung vonProdukten und Verfahren. In den einzel-nen Stadien der Forschung und Ent-wicklung – von den Grundlagen bis zurMarkteinführung – haben sich unter-schiedliche Formen der Kooperationherausgebildet.

Partner der GKSS in der Grundlagenfor-schung sind überwiegend Universitätenund andere Forschungseinrichtungen.Die Mitwirkung der Industrie beziehtsich hier hauptsächlich auf die anwen-dungsorientierte Ausrichtung der For-schungsziele.

Beispiel:• Strukturaufklärung von Legierungen

mit Hilfe der Kleinwinkelstreuung,unter anderem mit dem Forschungs-zentrum Jülich, Universitäten undMax-Planck-Instituten als Nutzern.

Kooperative, vorwettbewerbliche Ver-bundprojekte mit Partnern aus Indu-strie und Wissenschaft werden im Rah-men nationaler oder europäischer Pro-gramme mit Drittmitteln gefördert. DerAnwendungsaspekt gewinnt hierbei zu-nehmend an Bedeutung. In Verbund-projekten ist GKSS als Partner aus derWissenschaft für Forschungs- und Ent-wicklungsarbeiten verantwortlich, deren

Ergebnisse von den beteiligten Unter-nehmen zur Anwendung gebracht wer-den sollen.

Im Jahr 2004 wurden u.a. folgendeVerbundprojekte neu begonnen:

• EU-Projekt MOREPOWER, Entwick-lung einer kostengünstigen Direkt-Methanol-Brennstoffzelle mit niedri-gen Temperaturen für den mobilenEinsatz (Institut für Chemie, Abt. CT1– Polymertechnologie 1).

• EU-Projekt SOLVSTIR, Anwendungvon Reibrührschweißtechniken zurLösung von Problemen beimSchweißen von Stahl mit dem Ziel,die Produktivität im Bereich Schiffbauzu steigern (Institut für Werkstofffor-schung, Abt. WMF – Fügen und Be-werten).

Im Jahr 2004 wurden außerdem dieVorbereitungen für zwei EU-Projekteabgeschlossen, an denen das Institutfür Küstenforschung der GKSS als Wis-senschaftspartner beteiligt ist. In denProjekten SAFEDOR und ADOPT, diebeide Anfang 2005 starten werden,soll mit Hilfe von Wellenberechnungendie Konstruktion und damit die Sicher-heit von Schiffen verbessert werden(Institut für Küstenforschung, System-analyse und Modellierung, Abt. KSD –Auswerteverfahren und Datenassimila-tion). Industriepartner sind u.a. die FSG(Flensburger Schiffbaugesellschaft) undder Germanische Lloyd.

In bilateralen Kooperationsprojektenwerden gemeinsam mit Industriepart-nern und anderen Institutionen bereitsvorhandene Forschungsergebnissevom Labor- bis in den Pilot- und De-monstrationsmaßstab weiterentwickelt.Oftmals geht es hier um ein konkretesProdukt des Industriepartners, das kurzvor der Marktreife steht. Bei diesenFuE-Kooperationen kommt jeder Part-ner für die eigenen Aufwendungen

selbst auf. Die Durchführung der Ko-operation, der Umgang mit dem einge-brachten Know-how sowie die spätereNutzung der Forschungsergebnissewerden in Vereinbarungen geregelt.

Beispiel:• Entwicklung eines MIM(Metallpulver-

spritzguss)-gefertigten Wirbelschrau-benimplantates zur Stabilisierung ge-brochener Wirbel. Der Industriepart-ner ist die Firma Tricumed Medizin-technik GmbH, Kiel (GKSS, Institutfür Werkstoffforschung, Abt. WTN –Neue Technologien).

Eine andere wichtige Form der Zusam-menarbeit mit der Industrie oder öffent-lichen Institutionen sind Forschungs-und Entwicklungsarbeiten, die GKSS alsAuftrag durchführt, sofern das Themamit dem Forschungsprogramm derGKSS korrespondiert. Fragestellungen,die in einem Unternehmen auftreten,werden an uns herangetragen, um imdirekten Kontakt mit dem Auftraggeberindividuelle Lösungen zu erarbeiten.Hier geht es darum, ein vom Auftrag-geber vorgegebenes Pflichtenheft zuerfüllen.

Hauptcharakteristikum ist, dass die Er-gebnisse allein dem Auftraggebergehören und er die Leistungen voll be-zahlt (ausgenommen sind Erfindungen,die im Rahmen der Aufträge vonGKSS-Wissenschaftlern gemacht wer-den und auf deren Grundlage GKSSSchutzrechte anmeldet). Soweit dienachgefragten Leistungen auch von pri-vaten Unternehmen angeboten wer-den, vermeidet GKSS Wettbewerbsver-zerrungen durch Abrechnung zu markt-üblichen Preisen.

Beispiele:• Auftrag der Airbus Deutschland

GmbH zur „Weiterentwicklung desFSW–Verfahrens (Friction Stir Wel-ding = Reibrührschweißen) für dieAnwendung in Flugzeugstrukturen"

GKSS Daten und Fakten • GKSS und das Umfeld

58

im Rahmen des vom BMWA geför-derten Technologieprojektes LUFO IIIIMMER (Institut für Werkstofffor-schung, Abt. WMF - Fügen und Bewerten).

• Auftrag der Airbus DeutschlandGmbH zu „Ermüdungs- und Restfe-stigkeitsuntersuchungen an neuen,lasergeschweißten Al-Legierungenfür die Anwendung in Flugzeugstruk-turen" (Institut für Werkstofffor-schung, Abt. WMF – Fügen und Be-werten).

• Auftrag der Deutsche Bahn AG zur„Erarbeitung eines Schadenstoleranz-konzepts für Radsatzwellen“ (Institutfür Werkstoffforschung, Abt. WME –Experimentelle Werkstoffmechanik).

Um eine kommerzielle Nutzung derForschungsergebnisse zu ermöglichen,meldet GKSS Patente an und räumtden Industriepartnern Benutzungsrech-te an diesen Patenten sowie dem da-mit zusammenhängenden Know-howdurch Lizenzverträge ein. Art, Umfangund finanzielle Konditionen sowie eineweitergehende Unterstützung werdenim Einzelfall verhandelt. Auf diese Wei-se entstehen erfolgreiche Geschäftsbe-ziehungen, die nicht selten auch Grund-lage für neue Projekte sind.

Gesamtbestand der Patente und Lizen-zen im In- und Ausland (Stand 31.12.2004):• Patentfamilien: 148

(davon sind 140 deutsche und 8 europäische Erstanmeldungen)

• Gesamtschutzrechtsbestand: 470 • Lizenzverträge (Know-how und

Patente): 89• Lizenzierte Patente: 42

Beispiele:• Borsig Membrane Gas Processing

GmbH: Bau von Anlagen zur Rückge-winnung organischer Dämpfe

• GMT Membrantechnik GmbH,Rheinfelden: Membrantechnologie

• Incoatec Innovative Coating GmbH:Technologie zur Herstellung vonRöntgenspiegeln

• V2T VISION TO TECHNOLOGIEGmbH: Verfahren zur Radarwellen-messung, Bild- und Bildsequenzver-arbeitung

Die Umsetzung von Forschungsergeb-nissen in industrielle Produkte undLeistungen kann auch durch Unterneh-mensgründungen der Forscher undEntwickler selbst realisiert werden; die-se Form des Transfers wird von GKSSbesonders gefördert. Die Unterstützungkann zum Beispiel durch befristete Ne-bentätigkeitsgenehmigungen oderRückkehrgarantien, GKSS-Aufträge undLizenzen sowie die Vermietung vonRäumen und Geräten zu marktüblichenKonditionen erfolgen. Seit Ende 2001haben die ausgegründeten Jungunter-nehmen außerdem die Möglichkeit, imGeesthachter Innovations- und Techno-logiezentrum (GITZ) auf dem GKSS-Gelände einen attraktiven und auf ihreBedürfnisse zugeschnittenen Standortzu finden.

Die wissenschaftlich-technische Infra-struktur der GKSS sowie die Erfahrungund das Know-how unserer Mitarbeiterstehen Industrie- und wissenschaftli-chen Partnern für die verschiedenstenAnwendungen zur Verfügung (z.B. imBereich Materialprüfung).

Selbstverständlich bietet GKSS Unter-nehmen und öffentlichen Einrichtun-gen auch Beratungen und Begutach-tungen in wissenschaftlichen und tech-nischen Fachgebieten an.

Ansprechpartner: Recht und Technologietransfer(VJD/STT) • Anja FrahnTelefon: 04152/87-1626Email: [email protected]

Markt-einführung

Produkt- und Verfahrens-entwicklung

Anwendungs-orientierte Forschung

und Entwicklung

Grundlagen-forschung

Hochschulprojekte

Ausgründungen

Lizenzen

Dienstleistungen

FuE-Verträge

FuE-Kooperationen

Verbundforschung

Kooperation mit der Wirtschaft

Labortests PrototypDemo-Anlagen


59

Cooperation with industry

With its wide-ranging research portfolio,GKSS strives to stimulate technologicalinnovation. By doing so, it is also pro-moting the development of a societycapable of mastering the challenges ofthe future. Ultimately, achieving suchan aim is only possible through closecooperation with industrial companiesand other partners.

GKSS has numerous ties to industry.Business partners are not only involvedin discussions about the direction of re-search programmes in the GKSS advi-sory committees; they also participatein a wide range of activities, extendingfrom participation in joint projects tosupport for the market launch of newproducts and processes. In fact, variousforms of cooperation have emerged atall the different stages of the R&D pro-cess — in other words, all the stagesfrom basic research to market launch.

At the level of basic research, GKSS forges partnerships primarily with uni-versities and other research institutions.At this stage, industry involvement isgenerally confined to ensuring that re-search objectives retain a practical, ap-plications-oriented focus.

For example:• The analysis of the structure of alloys

by means of small-angle scattering,in conjunction with users such as theJülich Research Centre, universitiesand Max Planck Institutes.

Cooperative, pre-competitive joint rese-arch projects with partners from indu-stry and science are financed by exter-nal funding from national or Europeanprogrammes. The practical focus ofsuch projects is becoming an increa-singly important factor. As the scientificpartner in such joint projects, GKSS isresponsible for the research and deve-lopment input, whereas the aim of theindustry partner is to translate the re-sults into a commercial application.

The following are two of the joint pro-jects launched in 2004:

• The EU project MOREPOWER — thedevelopment of an inexpensive low-temperature direct-methanol fuel cellfor mobile applications (Institute ofChemistry, Dept. of Polymer Techno-logy 1 (CT1)).

• The EU project SOLVSTIR — the useof friction stir welding techniques tosolve problems related to steel wel-ding with a view to boosting produc-tivity in the shipbuilding industry (In-stitute of Materials Research, Dept. ofJoining and Assessment (WMF)).

Preparations were also completed in2004 for two EU projects involving theparticipation of GKSS’s Institute for Co-astal Research. Scheduled to begin in2005, the projects SAFEDOR and AD-OPT will use wave models to improvethe design and therefore the safety ofships (Institute for Coastal Research,Systems Analysis and Modelling, Dept.of Data Analysis and Data Assimilation(KSD)). Partners from industry includethe shipbuilders FSG (FlensburgerSchiffbaugesellschaft) and Germani-sche Lloyd.

Bilateral cooperation projects with in-dustrial partners or other institutionshelp transfer existing research findingsfrom the laboratory to the pilot and de-monstration scale. Such projects oftenconcern a specific product that is closeto market launch. Each partner is res-ponsible for covering its own costs,while a series of agreements regulatethe actual running of the project, theuse of contributed know-how and thesubsequent utilisation of research re-sults.

For example:• The development of a double-threa-

ded bone screw — produced usingthe MIM (metal-injection moulding)

method — to stabilise broken verte-brae. The industry partner here is thecompany Tricumed MedizintechnikGmbH, Kiel (GKSS, Institute of Mate-rials Research, Dept. of AdvancedTechnologies (WTN)).

Another important form of cooperationwith industry or public institutions in-volves the acceptance of research anddevelopment contracts, provided thatthe topic concerned overlaps with oneof GKSS’s own research programmes.Here, a company comes to GKSS witha specific problem, for which we thendevelop an individual solution in directconsultation with the client. In otherwords, it is a matter of fulfilling a set ofspecifications provided by the com-pany.

The principal feature of this type of re-lationship is that the results belongexclusively to the client, who pays forthe services in full. (This excludes anydiscoveries made by GKSS researchersin the course of such contracts and onthe basis of which GKSS files protec-tion rights.) To the extent that such ser-vices are also offered by private com-panies, GKSS is careful to charge thecustomary market price so as to avoidany distortion of competition.

For example:• A contract from Airbus Deutschland

GmbH to “advance the use of friction

GKSS Facts and Figures • External Interactions

60

stir welding (FSW) in the fabrication ofstructural components for aircraft,” aspart of the LUFO III IMMER technolo-gy project funded by the Federal Mini-stry of Economics and Labour (Institu-te of Materials Research, Dept. of Joi-ning and Assessment (WMF)).

• A contract from Airbus DeutschlandGmbH to investigate “fatigue and resi-dual strength of new laser-welded al-uminium alloys for use in structuralcomponents for aircraft” (Institute ofMaterials Research, Dept. of Joiningand Assessment (WMF)).

• A contract from Deutsche Bahn AG to“develop a damage tolerance conceptfor wheelset shafts” (Institute of Mate-rials Research, Dept. of ExperimentalMaterials Mechanics (WME)).

In order to facilitate the commercial usa-ge of its research results, GKSS files pa-tent applications and grants industrypartners the right to use such patentsand related know-how in the form of li-censing contracts. The nature, scopeand financial terms of such an arrange-ment, which may include more extensi-ve cooperation, are negotiated on an in-dividual basis. This often leads to suc-cessful business relationships that notinfrequently give rise to new projects.

Total patents and licenses in Germanyand abroad (Status: 31/12/2004):• Patent families: 148

(comprising 140 German and eight European initial applications)

• Total protection rights held: 470 • Licensing contracts (patent plus

know-how): 89• Licensed patents: 42

For example:• Borsig Membrane Gas Processing

GmbH: Construction of plants toreclaim organic vapours

• GMT Membrantechnik GmbH, Rhein-felden: Membrane technology

• Incoatec Innovative Coating GmbH:Technology for manufacturing x-raymirrors

• V2T VISION TO TECHNOLOGIEGmbH: Measurement of radar emis-sions; image and image-sequenceprocessing

Another effective means of translatingresearch results into commercial pro-ducts and services is to encourage re-searchers to set up their own compa-nies. GKSS is especially committed topromoting this type of technologytransfer. Support can assume manyforms, including approval to engage ina secondary activity for a period oftime, approval of temporary leave inconjunction with the right to return toGKSS, granting GKSS contracts and li-censes, and renting out premises andequipment at market rates. Moreover,since the end of 2001, young techno-logy start-ups have been able to takeup residence at the Geesthacht Innova-tion and Technology Centre (GITZ),

which offers them an attractive busin-ess location tailored to their specificneeds.

Alongside having access to the scienti-fic and technical facilities at GKSS, part-ners from industry and research benefitfrom the experience and know-how ofour staff in a wide range of applicationareas — for example, in the field of ma-terials research.

Naturally, GKSS also provides compa-nies and public bodies with consultingand evaluation services in many scien-tific and technical areas.

Contact: Legal Affairs and Technology Transfer(VJD/STT) • Anja FrahnTelephone: +49 (0)4152/87-1626email: [email protected]

Cooperation with industry


61

Market launches

Product andprocess

development

Application-oriented

research and development

Basics

Projects at collegesand universities

Start up companies

Licensing contracts

Services

FuE-Verträge

FuE-Kooperationen

Joint research

Laboratorytests

PrototypeDemonstration

facilities

Drittmittelprojekte


62

Die Akquisition von Forschungs-Dritt-mittelprojekten im Rahmen von natio-nalen und europäischen Förderpro-grammen besitzt einen hohen Stellen-wert bei GKSS. Die dabei verfolgtenstrategischen Ziele sind mehrschichtig:

Durch die Koordinierung von und Be-teiligung an Drittmittelprojekten bringtGKSS ihre wissenschaftlich-technischeKompetenz bei der Lösung gesell-schaftlicher und forschungsrelevanterProbleme ein – sowohl auf nationaler,als auch in zunehmendem Maße aufeuropäischer Ebene. Dadurch erweitertGKSS zugleich auch die Möglichkeitenzum weiteren Auf- und Ausbau dieserKompetenz. Dies ist eine wichtige Vor-aussetzung, um auch zukünftig als In-novationspartner für die Wirtschaft at-traktiv zu sein.

Insbesondere europäischen und inter-nationalen Drittmittelprojekten wird beiGKSS eine weiterhin zunehmend wich-tige Bedeutung beigemessen, um aufmöglichst effiziente Weise internationalhochrangige Resultate für eine nach-haltige Innovationsentwicklung in Euro-pa und eine damit verbundene Verbes-serung der Wettbewerbsfähigkeit deseuropäischen Wirtschaftsraums zu er-reichen. GKSS nimmt zielgerichtet underfolgreich an durch Forschungsrah-menprogramme finanzierten Projektender Europäischen Union teil und ist be-strebt, entsprechend der eigenen stra-tegischen Forschungsziele substantielleBeiträge zum Auf- und Ausbau des Eu-ropäischen Forschungsraums zu erbrin-gen.

Ein weiteres Ziel der Beteiligung vonGKSS an Drittmittelprojekten ist die In-tensivierung bestehender bzw. der Auf-bau neuer Kundenbeziehungen zu Un-ternehmen und Institutionen, mit de-nen zuvor nur eine informelle odernoch keine Zusammenarbeit bestand.So schafft die erfolgreiche Durch-führung von Drittmittelprojekten das

notwendige Vertrauen in die Leistungs-fähigkeit von GKSS und bildet die Basisfür langfristige, bilaterale Kundenbezie-hungen.

Dass Drittmittel im Wettbewerb verge-ben werden, hilft GKSS, sich bei Part-nern zu profilieren und gegenüber in-ternationalen Wettbewerbern zu posi-tionieren. Durch erfolgreiche Einwer-bung von Projekten gegen starke eu-ropäische Konkurrenz erreicht GKSS ei-nen zusätzlichen Qualitätsnachweis fürdie eigene Forschung. Da viele Förder-programme die Beteiligung von Unter-nehmen (Herstellern bzw. Anwendern)an den Projektvorschlägen vorausset-zen, wird jeder positive Förderbescheidgleichzeitig zu einem Kompetenznach-weis gegenüber den jeweiligen Indu-striepartnern von GKSS.

Letztlich bilden die zusätzlich zur insti-tutionellen Förderung eingeworbenenDrittmittel einen wichtigen Finanzie-rungsanteil zur Realisierung des ge-planten FuE-Programms.

Der Weg, eine Projektidee zu einemeinreichungsfähigen Projektantrag aus-zugestalten, ist eine schwierige undzeitaufwändige Aufgabe. Eine Fülle voninhaltlichen und formalen Anforderun-gen ist dabei zu beachten, die insbe-sondere im Bereich EU-Projekte mitdem 6. Forschungsrahmenprogrammweiter gewachsen sind. Die Hauptlastbei der Erstellung der Antragsunterla-gen tragen die Wissenschaftler. DieAufgabe der Verwaltung ist es, sie hier-bei bestmöglich zu unterstützen.

Für EU-Projekte hat GKSS zu diesemZweck eine eigene Stabsabteilung „Eu-ropäische und Internationale Projekte“geschaffen, die die Wissenschaftlerdurch gezielte Informationen über dieFörderprogramme, durch Koordinationder internen Abstimmungsprozesseund durch umfassende Beratung unterNutzung eines Netzwerkes von Kontak-

ten in allen Phasen der Antragsstellungund der Projektabwicklung unterstützt.

Dass sich die Anstrengungen der GKSSgelohnt haben, lässt sich an der über-durchschnittlichen Bewilligungsquotevon gestellten EU-Anträgen und an mit-telfristig steigenden EU-Drittmittelein-nahmen ablesen: Die Quote lag im 4.,5. und bisher ebenfalls im 6. For-schungsrahmenprogramm stabil beiüber 30 % , und die jährliche Steige-rung der EU-Fördermittel für GKSS be-trug im Mittel über die vergangenen 5Jahre 12 %. Die im Haushaltsjahr2004 abgerechneten EU-Mittel erreich-ten mit über 2,6 Millionen Euro denzweithöchsten je bei GKSS erzieltenWert. Im Jahr 2005 laufen wenigstens34 EU-Projekte bei GKSS, 10 davonwerden von GKSS-Wissenschaftlern ko-ordiniert. Während der Anteil der EU-Förderung an der gesamten öffentli-chen Forschungs-Drittmittelförderungam Ende der 1990er Jahre bei 25 %lag, erreichte er in 2003 und 2004etwa 40 % - ein Zeichen für eine zu-nehmende Internationalisierung derDrittmittelforschung bei GKSS.

Ansprechpartner:Stabsstelle Europäische und Internationale ProjekteDr. Hans-Jörg IsemerTelefon: 04152/87-1661

Externally funded projects

The acquisition of external researchfunding from national and Europeanprogrammes enjoys a high priority atGKSS. There a number of reasons be-hind this strategy:

By coordinating or taking part in exter-nally funded projects, GKSS has an op-portunity to bring its scientific and tech-nical expertise to bear on a range ofsocial and research problems — bothon a national and, increasingly, a Euro-pean level. In this way, GKSS is alsoable to strengthen and expand this ex-pertise, which in turn is an importantprerequisite for remaining an attractiveand innovative partner of industry.

The importance of European and otherinternationally funded projects, in parti-cular, is steadily increasing at GKSS.This is because such projects offer ahighly efficient means of producingtop-quality research results which canbe used to advance the developmentof sustainable innovation in Europeand thereby enhance the region'scompetitiveness. GKSS plays a succes-sful part in EU projects in receipt of Fra-mework Programme funding and is de-dicated, in line with its own strategic re-search goals, to strengthening and ex-panding the quality and scope of Euro-pean research.

Participation in externally funded rese-arch projects also enables GKSS tostrengthen existing ties to companiesand institutions as well as establishnew links in areas where previouslythere was at best informal cooperation.The successful execution of externallyfunded projects generates the neces-sary confidence in the capabilities ofGKSS and forms the basis for lastingbilateral relations with partners from in-dustry and research.

The fact that external funding is alloca-ted on a competitive basis enhancesour standing among our partners and

helps GKSS to set itself apart from in-ternational rivals. By the same token,our ability to acquire projects in theface of stiff European competition pro-vides additional confirmation of thequality of our research. Since the awardof much sponsorship is dependentupon the involvement of industry —manufacturers or users — in the projectproposal, each successful applicationalso helps underline our competenceto our industrial partners.

Finally, external funding constitutes —in addition to institutional sponsorship— an important source of finance withwhich to implement our R&D program-me.

The process of developing a projectidea into a proposal fit for submissionis both a difficult and time-consumingtask. A host of requirements have to bemet regarding both the form and con-tent of a submission. With the adventof the Sixth Framework Programme,these requirements have continued togrow especially in the area of EU pro-jects. The main burden of preparingproposals rests upon the scientists,with the administration providing themwith all the support it can.

To this end, GKSS has set up its ownStaff Office for European and Interna-tional Projects. This supports scientiststhrough application and project realisa-tion, by supplying them with specificinformation about the relevant fundingprogrammes, coordinating internal de-cision-making processes, and providingcomprehensive advice by means of anetwork of contacts.

The success of GKSS is reflected in theabove-average approval rate for EU ap-plications and in the continually increa-sing allocation of EU funding. On aver-age, the approval rate for GKSS propo-sals has consistently remained above30 per cent during the Fourth, the Fifth

and, to date, the Sixth Framework Pro-gramme. Likewise, the average annualincrease in EU funding for GKSS pro-jects amounted to 12 per cent overthe last five years. GKSS received over2.6 million Euro of EU funds in fiscalyear 2004, its highest ever allocationon an annual basis. This year, 34 EUprojects are running at GKSS, ten ofwhich are being coordinated by GKSSscientists. The increasingly "internatio-nal" character of the externally fundedresearch conducted by GKSS is underli-ned by the fact that the share of EUfunding — as a proportion of the totalamount of public external research fun-ding received by GKSS — rose from 25per cent at the end of the 1990s toaround 40 per cent in 2003 and2004.

Contact:Staff Office for European and International ProjectsDr. Hans-Jörg Isemer


63

Wissenschaftliche Veröffentlichungen

Wie andere Forschungseinrichtungenhat auch GKSS ein originäres Interesse,ausgewählte Ergebnisse der wissen-schaftlich-technischen Arbeiten zu ver-öffentlichen. Als Forschungszentrumder HGF, das von Bund und Länderngetragen wird, haben wir dazu eineVerpflichtung. Diesen Auftrag erfülltGKSS zielgerichtet auf unterschiedli-chen Wegen, um sowohl das wissen-schaftliche Umfeld als auch die interes-sierte Öffentlichkeit zu informieren.

Publiziert wird in wissenschaftlichenZeitschriften, Tagungsbänden, Büchern,in Form von Patenten und in wissen-

schaftlich-technischen Berichten, dieim Haus erstellt und kostenlos bezo-gen werden können. Die Publikationender Mitarbeiter seit 1988 weist eineDatenbank nach, die über die Home-page angewählt werden kann.

Ansprechpartner:Bibliothek – Zusendung technisch-wissenschaftlicher Berichte Dr. Gisbert BreitbachTelefon: 04152/87-1690E-Mail: [email protected]

Hochschulzusammenarbeit

Die Kooperation mit Hochschulen istein unverzichtbares strategischesElement für ein Forschungszentrumder Helmholtz-Gemeinschaft. Diesesgilt es zu stärken, die Vernetzung derForschung an Universitäten und Fach-hochschulen mit der außer-universitären Forschung voran zu trei-ben und auch neue Formen der Zu-sammenarbeit zu entwickeln.

Schon bisher stellen Hochschulen nichtnur das Potenzial der Nachwuchswis-senschaftler, sie sind gleichermaßenPartner in gemeinsamen Projekten undliefern eine wichtige Ergänzung imRahmen einer interdisziplinären Zu-sammenarbeit. Sonderforschungsberei-che der Deutschen Forschungsgemein-schaft (DFG) wurden in Schwerpunkt-programmen und Nachwuchsgruppenin enger Kooperation mit den Hoch-schulen initiiert.

Eine wesentliche Komponente stelltdas Zusammenwirken im personellenBereich dar. Gemeinsame Berufungs-

verfahren zur Besetzung der wissen-schaftlichen Leitungspositionen in denInstituten fördern die wissenschaftlicheZusammenarbeit und sichern die fach-liche Qualität. So sind alle Neubeset-zungen der Leitungsfunktion in denletzten Jahren in gemeinsamen Verfah-ren mit unseren Partner-Universitätendurchgeführt worden. Weitere gemein-same Berufungen mit der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und denUniversitäten Potsdam, Lüneburg undOldenburg sowie der Freien UniversitätBerlin werden z. Zt. vorangetrieben. DieBildung von gemeinsamen Arbeits-gruppen zwischen Hochschulprofessorenund GKSS schaffen weitere Synergien.

GKSS fördert die wissenschaftlicheQualifikation seiner Mitarbeiter ins-besondere dadurch, dass Freiräumezur Habilitation eingeräumt werden.Dies kann nur in sehr enger undvertrauensvoller Kooperation mit denbeteiligten Hochschulen gelingen. Ge-meinsame fachbezogene Seminare,Vorträge und Tagungen tragen wesent-

lich zum Austausch von Forschungser-gebnissen zwischen Hochschulen undGKSS bei. Regelmäßig werden dieGKSS-Programmschwerpunkte im Rah-men der Erfolgskontrolle von externenGutachtergremien, zu denen auch Wis-senschaftler aus den Hochschulengehören, untersucht und beurteilt.

GKSS leistet ihren Beitrag zurAusbildung von Studenten. Wissen-schaftler halten in den verschiedenenUniversitäten der Region Grund- undSpezialvorlesungen, bieten Praktika anund beteiligen sich an der Gestaltungneuer Studiengänge. Diplomandenund Doktoranden erarbeiten an denGKSS-Instituten ihre Diplomarbeitenund Dissertationen in enger Zusam-menarbeit mit den Hochschulen.

Ansprechpartner:Planungs- und KoordinierungsstabDr. Joachim Krohn Telefon: 04152/87-1665


64

Scientific publications

Like other research institutes, GKSS hasa vested interest in publishing selectedresults of its scientific and technical re-search. In fact, it is even obliged to doso, as it is an HGF research centre fun-ded by the German federal govern-ment and state governments. GKSS ful-fills this task in various ways so that in-formation is provided not only to thescientific community, but to the gene-ral public as well.

GKSS publishes in scientific journals,conference transcripts and books, andalso makes its findings available in theform of patent documentation and

scientific and technical reports that areprepared at the research centre andcan be ordered free of charge. A data-base listing the publications of the cen-tre’s employees since 1988 can be ac-cessed from the GKSS website.

Contact:Library – Technical and Scientific Reports Dr. Gisbert BreitbachTelephone: +49 (0)4152/87-1690e-mail: [email protected]

Cooperation with universities

Cooperation with universities is a keyelement of strategy at all HGF researchcentres. The aim is to intensify suchpartnership, promote interaction be-tween university- and non-universityresearch, and develop new forms ofcollaboration.

Universities have always been a majorsource of new research talent. At thesame time, they collaborate on jointprojects and provide important supple-mentary expertise for interdisciplinarywork. Specialised projects at the Deut-sche Forschungsgemeinschaft (DFG)have been launched in close coope-ration with universities.

An important aspect of the cooperationwith universities is collaboration on ap-pointments. The use of a jointly con-ducted process to fill senior academicpositions at the institutes helps pro-mote scientific cooperation and ensureshigh research standards. As a result, allnew appointments to senior positionsover the last few years have been

made as joint appointments with ourpartner universities. We are currently inthe process of making several additio-nal joint appointments in conjunctionwith the Christian-Albrechts Universityin Kiel and the universities of Potsdam,Lüneburg, and Oldenburg, as well asthe Freie Universität Berlin. The formati-on of joint working groups involvinguniversity professors and GKSS staffgenerates additional synergies.

One of the key ways in which GKSSpromotes the development of its em-ployees is by providing them with anopportunity to gain a post-doctoralqualification. This can only be achievedon the basis of very close cooperationwith universities.

Another way in which GKSS and uni-versities collaborate is by organisingjoint specialist seminars, lectures andconferences, which do much to facili-tate the exchange of research resultsbetween the centre and the universitysector. In line with monitoring proce-

dures, the areas of research at GKSSare regularly examined and rated byexternal assessment organizations,which also include university scientists.

GKSS also makes a significant contri-bution to instructing university stu-dents. For example, GKSS scientistsgive both basic and specialised lecturesat the universities in the region. More-over, they provide students with place-ments and help devise new study pro-grammes. In addition, graduate andpost-graduate students are able tocomplete theses and dissertations atGKSS institutes in close cooperationwith their university.

Contact:Planning and Coordination OfficeDr. Joachim Krohn Telephone: +49 (0)4152/87-1665


65

Technologietransfer – Vermarktung von Forschungsleistungen

Die Abteilung Technologietransferversteht sich als Serviceabteilungnach innen und außen in allen Ver-wertungsangelegenheiten. Sie arbei-tet Hand in Hand mit den Wissen-schaftlern und ebnet die Wege füreine erfolgreiche Vermarktung deserlangten Know-hows. Die Forscherwerden in alle Stadien des Transfer-prozesses als Akteure einbezogenund übernehmen so selbst Mitver-antwortung für die Verwertung ihrerForschungsergebnisse. Gleichzeitigist die Abteilung TechnologietransferAnsprechpartner für Interessentenund Kunden aus der Wirtschaft, dieneue technische Lösungen suchen,um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu er-halten oder zu verbessern.

Der konkrete Transfer der Forschungs-ergebnisse in den Wirtschaftskreislaufkann auf verschiedene Art und Weiseerfolgen, wie zum Beispiel durch Ko-operationsvorhaben, Auftragsforschungoder die Vergabe von Lizenzen. Tech-nologieorientierte Ausgründungen derGKSS-Mitarbeiter sind ein weitereswichtiges Element des Erkenntnis- undTechnologietransfers. Sie sind nicht nurein vielversprechender Weg, um For-schungsergebnisse zu verwerten, son-dern auch wesentliches Instrument zurSchaffung neuer Arbeitsplätze.

Im April 2004 wurde die Helmholtz-Ausgründungsinitiative ins Leben geru-fen. Mit dieser Initiative sollen Anzahlund Erfolg von Ausgründungen ausHelmholtz-Zentren nachhaltig gestei-gert werden. Hierzu werden die bishe-rigen Anstrengungen intensiviert unddie Rahmenbedingungen für Ausgrün-dungen verbessert. GKSS gehört nebendem Deutschen Krebsforschungszen-trum (DKFZ) und dem Forschungszen-trum Karlsruhe (FZK) zu den Pilot-zentren, die die Arbeiten vorbereitenund die Ergebnisse für die anderenHelmholtz-Zentren nutzbar machen.

Seit 1992 wurden 18 Unternehmenaus dem GKSS-Forschungszentrumheraus gegründet. Um den jungenUnternehmen einen zentralen Standortanbieten zu können, der den spezifi-schen Ansprüchen gerecht wird, ist imSeptember 2001 das GeesthachterInnovations- und Technologiezentrum(GITZ) auf dem Gelände der GKSSeröffnet worden. Wissenschaft undWirtschaft treffen hier in einer kreativenAtmosphäre zusammen.

Über das Internetportal www.helmholtz-experten.de steht den Entscheidungs-trägern in der Wirtschaft ein direkterZugang zu Experten der Forschungs-zentren der Helmholtz-Gemeinschaftzur Verfügung, die sich auf ihren jewei-ligen Fachgebieten als kompetenteKooperationspartner der Wirtschaft aus-gewiesen haben. GKSS ist zur Zeit mit35 Kompetenzen vertreten.

GKSS-Arbeitnehmer werden direkt anEinnahmen aus der Verwertung ihrerErfindungen beteiligt; 25 % der Ein-nahmen werden unter den Erfindernverteilt, die restlichen Einnahmen die-nen u. a. zur Deckung der Entwick-lungs- und Patentkosten.

Darüber hinaus fließen Lizenz- undKnow-how-Einnahmen, die GKSS ausihren Vermarktungsaktivitäten erzielt, ineinen Fonds, aus dem neue Transfer-maßnahmen und -projekte finanziertwerden können. Die Mittel des sog.TT-Fonds werden überwiegend für dieFinanzierung von Personalkosten ein-gesetzt und fließen so in die For-schungsbereiche der GKSS zurück, ausderen Transferaktivitäten die Erlösestammen; ein geringer Anteil wird fürzentrale Aufgaben des Technologie-transfers verwendet.

Zusammenfassend lassen sich die Akti-vitäten der Abteilung Technologietrans-fer wie folgt darstellen:

• Identifizierung von verwertbaren For-schungsergebnissen;

• Sicherung von Schutzrechten, Bera-tung von Erfindern;

• Bewertung von Erfindungsmeldun-gen und Patentanmeldungen (Port-folio-Pflege);

• Vorbereitung und Verbreitung vonTransferangeboten;

• Durchführung und Unterstützung beiInformationsveranstaltungen für po-tenzielle Kunden;

• Hilfe bei der Suche nach Kooperati-ons- und Projektpartnern sowie Li-zenzinteressenten, Vertragsverhand-lungen;

• in enger Abstimmung mit den Wis-senschaftlern zunehmend aktive Su-che nach Verwertungspartnern;

• Verwaltung und Verteilung vonLizenzeinnahmen sowie Mitteln desTT-Fonds;

• Bearbeitung externer Anfragen• Kontaktpflege zu TT-Stellen und

Organisationen; • Informationsveranstaltungen für Wis-

senschaftler zu Fragen des Technolo-gietransfers sowie insbesondere zurFörderung von technologieorientier-ten Ausgründungen;

• Darstellen und Bekanntmachen derTransferleistungen des Zentrumsnach innen und außen.

Weitere Informationen finden Sie unter:www.gkss.de/pages.php?page=t_trans-fer.html&language=d&version=g

Ansprechpartner:Recht und Technologietransfer Christina RosenkranzTelefon: 04152/87-1713Email: [email protected]


66

Technology transfer – Marketing new research findings

Technology Transfer sees itself asa service department with respon-sibility for all the internal andexternal administration tasksrelated to the utilisation and com-mercial exploitation of researchresults. It works hand in hand withscientists and prepares the groundfor successful marketing of newexpertise and knowledge. Theresearchers are involved in allstages of the transfer process andthus share responsibility for howtheir work is utilised. At the sametime, the department provides apoint of contact for interestedparties and customers from in-dustry who are searching for newtechnical solutions in order tosustain or improve their com-petitiveness.

The actual transfer of research resultsinto the business sector can takevarious forms, including cooperativeprojects, research contracts and licens-ing agreements. Alternatively, tech-nology-oriented spin-offs set up byGKSS employees offer another impor-tant means of technology transfer.These not only represent a highlyeffective way of commercially exploit-ing research results but also provide asource of new jobs.

The Helmholtz Business Start-upInitiative was launched in April 2004.This aims to achieve a sustained in-crease in the number of start-upsfounded by Helmholtz centres and toenhance their chances of success.Efforts in this direction are now to beintensified and the conditions govern-ing the establishment of business start-ups improved. Together with theGerman Cancer Research Centre(DKFZ) and the Karlsruhe Research

Centre (FZK), GKSS is one of the pilotcentres responsible for processing theresults of this work into a form that canbe used by other Helmholtz centres.

In the period since 1992, GKSS hasspun off a total of 18 business start-ups. In order to provide these youngcompanies with a central location thatmeets all the specific needs of start-upventures, the Geesthacht Innovationand Technology Centre (GITZ) wasopened on the GKSS site in Septem-ber 2001. Here, science and businesscome together in a creative atmosphere.

Via the Internet portal www.helmholtz-experten.de, decision-makers frompotential business partners can contactHelmholtz research centre scientistswho have experience of liasing bet-ween industry and their respectivefields of research. GKSS is currently re-presented in 35 fields in the portal.

GKSS employees have a direct financialstake in any income generated by thecommercial exploitation of their rese-arch. A total of 25 percent of such in-come is divided up among the resear-chers involved, with the remainderbeing used to cover related expend-iture such as development and patentcosts.

In addition, licensing and other revenuesthat GKSS generates from its marketingactivities go into a fund which can betapped to finance further technologytransfer and related projects. The mo-ney in this so-called TT Fund is chieflyused to finance staff costs and thusfinds its way back to the research de-partments at GKSS that were originallyresponsible for generating the income.A small proportion is used to financecentralised activities related to the pro-cess of technology transfer.

The responsibilities and activities ofTechnology Transfer can be summari-sed as follows:

• Identifying research findings with potential for commercial exploitation

• Securing patent rights and advising inventors

• Evaluating invention reports and patent applications (portfolio mainte-nance)

• Preparing and distributing proposals for technology transfer

• Organising and supporting informati-on events for potential customers

• Assistance in the search for coopera-tion and project partners as well as parties interested in licensing agreements, contract negotiations

• Increasingly, actively searching for bu-siness partners, in close consultationwith scientists

• Administrating and distributing licens-ing revenue and money from the TTFund

• Processing external inquiries• Liasing with other TT bodies and

organisations• Organising information events for

scientists on the topic of technologytransfer and, in particular, supportavailable for technology-related spin-offs

• Presenting and publicising tech-nology transfer activities at GKSSboth internally and externally

Further information is available at:www.gkss.de/technologietransfer

Contact:Technology TransferChristina RosenkranzTelephone: +49 (0)4152/87-1713email: [email protected]


67

Öffentlichkeitsarbeit

Wissenschaftliche Ergebnisse sowieneueste Entwicklungen und Hinter-grundinformationen für die Öffentlich-keit transparent zu machen, ist eineder Aufgaben der Presse- und Öffent-lichkeitsarbeit. Von der Bevölkerungwird eine anwendungsorientierte wis-senschaftliche Forschung nur dann ver-standen und akzeptiert, wenn sie voneinem steten und verständlichen Infor-mationsfluss begleitet wird. Pressemit-teilungen, Pressekonferenzen, Radio-und Fernsehbeiträge sowie Veranstal-tungen für die Bevölkerung werdenvon GKSS zur Information eingesetzt.Ein besonderer Schwerpunkt liegt da-bei in der regional bezogenen Arbeit.Informationsveranstaltungen für beson-dere Zielgruppen, „Tage der offenenTür“, Gruppenbesichtigungen fürSchüler und Studenten, Teilnahme anregionalen Ausstellungen und Präsen-tationen, die GKSS-Jahrestagung, aberauch Kunstausstellungen und Konzertesind nur einige Beispiele für regionale

Aktivitäten. Der Jahresbericht, Bro-schüren zu einzelnen Forschungs-schwerpunkten und Projektfeldern,Kurzinformationen zu besonderen Ver-anstaltungen, Filmmaterial, aber auchInformationen über die Großforschungin Deutschland werden kostenlos ab-gegeben.

In 2004 machten sich über 2000 Be-sucher mit den Forschungsarbeitenvertraut und diskutierten mit den Wis-senschaftlern und Technikern. Jugendli-che der Stiftung „Jugend forscht“ nutz-ten die GKSS-Einrichtungen, Leistungs-kurse der benachbarten Schulen führ-ten Projekttage durch, und Studenteninformierten sich über Berufsbilder und-chancen. Innovativ-kreative Forschungsarbeit ent-wickelt sich besonders dann, wenn die-se mit einem „Wir-Gefühl” und derIdentifikation mit der täglichen Arbeitim Einklang steht: „corporate identity“.Die innerbetriebliche Kommunikation

hat für GKSS einen großen Stellenwert,quasi eine Öffentlichkeitsarbeit für dieMitarbeiter. Das Mitarbeitermagazin„UNTER UNS“, aktuelle Informationenüber schwarze Bretter, electronic mai-ling über Netzwerk, besondere Veran-staltungen, Einweihungen und Ehrun-gen: Die Palette der Mitarbeiterinfor-mationen ist breit gefächert.

Die Zukunft von GKSS sowie die Ak-zeptanz der Arbeiten und Ergebnisse inder Bevölkerung stehen in engem Zu-sammenhang mit unserer Dialogbereit-schaft. Wir arbeiten daher aktiv an derKommunikation mit unserem Umfeldund freuen uns über das Interesse anunserer Arbeit: Wir informieren gern.

Ansprechpartner:Presse- und ÖffentlichkeitsarbeitDr. Iris Ulrich (komm.)Telefon: 04152/87-1625


68

Public relations

One of the major tasks of public rela-tions at GKSS is to provide informationon the scientific results and all the latestdevelopments from the institutes, as wellas any relevant background information.The public at large can only really under-stand and accept applied scientific re-search if it is accompanied by a constantflow of clearly understandable informa-tion. GKSS therefore makes generoususe of press releases, press conferences,radio and TV reports and special eventsfor the public. At the same time, particu-lar emphasis is given to events with aspecifically regional focus. Examples hereinclude events for specifically targetedgroups, open-house days, tours forschool groups and college students, par-ticipation in regional exhibitions and pre-sentations, the GKSS annual conference,art exhibitions and concerts. In addition,GKSS produces, free of charge, an annual report as well as brochures on in-dividual research programmes and pro-

jects, leaflets on special events, filmfootage, and information on major research projects in Germany.

Last year, more than 2,000 visitors cameto GKSS to take a closer look at variousresearch projects and discuss them withscientists and technicians. Moreover, those involved in the “Jugend forscht”(Young Researchers) programme wereable to use the facilities at GKSS, whileneighboring schools held special projectdays at the institute and students had anopportunity to find out about careersand job opportunities.

More often than not, innovative and cre-ative research is produced in an environ-ment where there is a powerful teamspirit and a strong sense of identificationwith daily activities. As such, in-housecommunications-in a sense, PR for theemployees-have a high priority at GKSS.Every effort is made to inform the em-

ployees via, for example, the employeemagazine "UNTER UNS,” e-mails, andnotices posted on blackboards. In addi-tion, the GKSS stages a number of special events, openings and award ceremonies.

The future of GKSS and the acceptanceof its work and results depend verymuch on our willingness to conduct a di-alogue with the public at large. We therefore work hard on communicatingwith the world around us and are de-lighted when people take an interest inour activities. Indeed, we’re only toohappy to inform.

Contact:Public Relations DepartmentDr. Iris Ulrich (komm.)Telephone: +49 (0)4152/87-1677


69

Das Schülerlabor Quantensprung isteine Initiative des GKSS-Forschungs-zentrums. Junge Schülerinnen undSchüler, vorzugsweise der 9. und10. Klassen, können hier einen Tagunter qualifizierter Anleitung experi-mentieren und einen kleinen Ein-blick in den wissenschaftlichen „Alltag“ gewinnen.

Das GKSS-Schülerlabor wurde in denRäumlichkeiten des Geesthachter Inno-vations- und Technologiezentrums(GITZ) eingerichtet und im Januar2002 in Betrieb genommen. Auf insge-samt 130 m2 Laborfläche stehen30 Laborplätze für physikalische undchemische Experimente bereit. DasSchülerlabor konnte mit finanziellerUnterstützung der Hamburger Schul-behörde, dem Ministerium für Bildung,Wissenschaft, Forschung und Kulturund der Innovationsstiftung Schleswig-Holstein sowie einiger Sponsoren derWirtschaft zügig realisiert werden. ImMai 2005 war der 10.000 Schüler seitder Eröffnung des Labors zu Gast. Hierher kommen Schüler aller Schularten,verschiedener Altersgruppen undhauptsächlich aus den BundesländernSchleswig-Holstein, Hamburg, Nieder-sachsen und Mecklenburg-Vorpom-mern.

Im Schülerlabor werden derzeit zweiThemenkomplexe angeboten:Brennstoffzelle und Wasseranalytik. Da-bei sind Tageskurse genau so gefragt,wie mehrtägige Programme oder ganzeProjektwochen. Mit beiden Themenwird ein unmittelbarer Bezug zu denGKSS-Forschungen hergestellt. Um ei-nen Einblick in das Arbeitsfeld zu be-kommen, werden kurze Besichtigungs-gänge in verschiedene Labors und Wis-senschaftsbereiche durchgeführt.

In den Sommerferien laufen Aktionenfür jüngere Schulkinder. An so einemExperimentiertag im Schülerlabor gehtes dann um Strom aus dem Generator

und dem Fahrraddynamo genauso wieum Strom aus Sonne, Wind und Was-ser, Strom aus galvanischen Elementenbis hin zu Strom aus einer „Apfelbatte-rie“.

Unsere Initiative steht im engen Zu-sammenhang mit der bundesweitenAktion „Wissenschaft im Dialog“, an dersich gemeinsam mit dem Stifterverbandfür die Deutsche Wissenschaft diegroßen deutschen Forschungseinrich-tungen beteiligen. Diese haben sichzum Ziel gesetzt, die Kommunikationzwischen Wissenschaft und Öffentlich-keit – insbesondere mit Schülerinnenund Schülern – zu fördern. Das bedeu-tet, Wissenschaft als kostbares und zupflegendes Kulturgut stärker in das Be-

wusstsein zu bringen. Das soll hier ineinem Schülerlabor umgesetzt werden,in dem sich die Schüler auf experimen-tellem Wege den Naturwissenschaftennähern können. Sie sollen erkennen,dass Physik und Chemie Naturwissen-schaften sind, die sehr viel mit demtäglichen Leben zu tun haben unddurchaus interessant und spannendsein können.

Ansprechpartner:Michael BuchsteinerTelefon: 04152/87-1631

Quantensprung – das Schülerlabor von GKSS

GKSS Daten und Fakten • Schülerlabor

70

The Quantum Leap Laboratory forSchools is a GKSS Research Centre initiative. Here, students, particularlythose in Years 9 and 10, can spend aday performing experiments underqualified supervision and gaining animpression of what it’s like to be ascientist.

The GKSS Laboratory for Schools wasset up at the Geesthacht Innovationand Technology Centre (GITZ), whereit was opened in January 2002. The130-square-metre laboratory offers 30workplaces for physical and chemicalexperiments. The laboratory was quick-ly set up thanks to the financial supportof the Hamburg City Schools Authority,the Schleswig-Holstein Innovation Foundation, the Ministry of Education,Science, Research and Culture of thestate of Schleswig-Holstein, and severalbusiness sponsors.

Up to May 2005 more than 10,000students of all ages and from all typesof school have visited the lab. Most ofthe students have come from the Ger-man states of Schleswig-Holstein, Hamburg, Lower Saxony and Mecklen-burg-West Pomerania.

The Laboratory for Schools currently offers programmes in two topic areas:fuel cell technology and water analysis.There is great demand not only for theone-day events, but also for multi-dayprogrammes and week-long projects.Both topics are directly relevant to theresearch being pursued at GKSS. In order to give students an impressionof the work carried out here, shorttours of various laboratories and science areas are also included in theschedule.

During the summer holidays, the labo-ratory offers “Experimentation Days” foryounger schoolchildren, during whichthe youngsters focus on topics such aselectricity from generators and bicycledynamos as well as electricity from thesun, wind and water, galvanic elementsand even from a battery made from anapple.

Our initiative is closely allied with thenational “Science in Dialogue” campaign, which involves major German research institutes in con-junction with the Donors’ Associationfor the Promotion of Sciences and Humanities in Germany. The aim ofthese organizations is to encouragecommunication between the scientificand public spheres, and with studentsin particular. The goal therefore is tobring science to people’s attention as avaluable cultural asset to be nurtured.

The Laboratory for Schools is a practicalmeans of enabling schoolchildren tolearn about natural sciences with thehelp of experiments. The aim is toshow them that physics and chemistryare natural sciences that are highly relevant to our daily lives and can beenthralling and exciting.

Contact:Michael BuchsteinerTelephone: +49 (0)4152/87-1631

„Quantensprung“ – the laboratory for schools at GKSS

GKSS Facts and Figures • School-Lab

71

Lageplan Geesthacht • Site map Geesthacht

Lageplan Teltow • Site map Teltow

GKSS-Institut für Chemie, Standort TeltowKantstraße 55 • D-14513 Teltow-Seehof • Telefon: 03328/352 450 • Telefax: 03328/352 452

GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbHMax-Planck-Straße 1 • D-21502 Geesthacht • Telefon: 04152/87-0 • Telefax: 04152/87-1403

Adressen • Addresses

72

2005 GKSS JB A 01-7 - HZG

Documents

Transcript of 2005 GKSS JB A 01-7 - HZG