Jubiläum: Die Material-Detektive

Institutsleiter Ralf Wehrspohn im Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik Halle. (FOTO: ANDREAS STEDTLER)

Institutsleiter Ralf Wehrspohn im Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik Halle. (FOTO: ANDREAS STEDTLER) 

Ein Leitmotiv für die kommenden Jahre steht bereits fest: Materialien für eine Ressourcen sparende Gesellschaft. Dies wird einer der wichtigsten Arbeitsbereiche am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) in Halle sein. Und dafür gibt es mehrere Gründe, erklärt Ralf Wehrspohn, Leiter des IWM in Halle und Professor für Mikrostrukturbasiertes Materialdesign an der Universität Halle: Erstens die Verfügbarkeit der Rohstoffe. Denn deren Preise steigen aus geopolitischen Gründen und wegen der wachsenden Nachfrage auf dem Weltmarkt. Zudem müssen sich die Unternehmen an gesetzliche Beschränkungen halten. Zum Beispiel an die Regelung, bleifreie Materialien zu verwenden. Und nicht zuletzt auch aus Gründen des Firmenimages bewege das Thema nachhaltige Produkte und Produktionsverfahren zunehmend die Unternehmen, erklärt Wehrspohn. In diesen Fragen ist das IWM wichtiger Partner - und das seit 20 Jahren. In diesem Jahr feiert das Institut Jubiläum.

Partner von Unternehmen ist das IWM zum Beispiel immer dann, wenn neu entwickelte Ersatzmaterialien unter Einsatzbedingungen getestet werden sollen. "Die neuen Materialien müssen die gleichen Eigenschaften aufweisen, wie die zu ersetzenden Materialien", sagt Wehrspohn. Werden diese Eigenschaften nicht erreicht, hilft das IWM zu verstehen, aus welchen Gründen das so ist.

Ein Beispiel sei die Suche nach einem Ersatz für Gold, das auf Elektrosteckern als Korrosionsschutz diene und Leitfähigkeit herstelle. Wegen des steigenden Goldpreise seien auch diese sehr dünnen Beschichtungen eine Kostenfrage. Gold in seinen Eigenschaften zu ersetzen, sei nicht einfach, so Wehrspohn. "Die Antwort liegt hier häufig in Multimateriallösungen, zum Beispiel, indem das Gold durch zwei Materialien, einem vor Korrosion schützenden und einem leitenden, ersetzt wird", sagt der IWM-Chef.

Zuweilen sei es eine regelrechte Detektivarbeit, in der Zusammensetzung, oder auch Herstellungs- und Verarbeitungsprozess eines Materials so angepasst werden, dass es die gewünschten Eigenschaften erhält.

Die heutigen Kompetenzen am IWM bauen auf der Arbeit der vergangenen 20 Jahre auf und auf eine jahrzehntelange Tradition in der Materialforschung und Mikrostrukturaufklärung am Standort Halle. 1992 wurde das Institut am halleschen Weinberg in das Freiburger Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik integriert. Die Arbeitsgruppe, damals startete man mit nur 16 Mitarbeitern, war ein Jahr zuvor aus dem ehemaligen Institut für Elektronenmikroskopie und Festkörperphysik der Akademie der Wissenschaften der DDR ausgegründet worden. Am 25. April feiert das IWM Halle nun das 20-jährige Jubiläum seiner Zugehörigkeit zur Fraunhofer-Gesellschaft.

"Schon vor der Wende hat es Kontakte zum IWM Freiburg gegeben", sagt Wehrspohn. Der bereits bestehende Austausch sowie ein tragfähiges Konzept zur Bewertung von Komponenten- und Bauteilsicherheit am IWM Halle verdankte das Institut seine Integration in die Fraunhofer-Gesellschaft. Halle baute sich anschießend in den 90er Jahren unter der Leitung von Dieter Katzer, der bis 2006 IWM-Chef war, ein neues Geschäftsfeld Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik auf. "Das war ein neues Themenfeld, das mit dem Aufkommen der ersten PCs rasch immer wichtiger wurde", sagt Wehrspohn. Ab Mitte der 90er Jahre befasste sich das IWM Halle zusätzlich mit dem Thema Kunststoffe. Hier wurde eine enge Zusammenarbeit mit den Unternehmen des Chemiedreiecks Leipzig-Halle-Leuna etabliert. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung wurde 2005 in Schkopau das Pilotanlagenzentrum Polymerverarbeitung und Polymersynthese gegründet.

Zwei Jahre später folgte der Aufbau eines weiteren Geschäftsfeldes. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme wurde in Halle das Fraunhofer Center für Siliziumphotovoltaik gegründet. Seit 2010 befasst sich das IWM zudem mit dem Thema biologische und makromolekulare Materialien. Im März wurde am Weinberg in Halle als neueste Einrichtung des IWM das Center für Angewandte Mikrostruktur-Diagnostik (CAM) gegründet.

Für die dynamische Entwicklung des IWM in Halle sieht Wehrspohn mehrere Gründe: die Kompetenz in der Materialforschung, die über Jahrzehnte aufgebaut wurde. Die Zusammenarbeit mit der Chemieindustrie in Mitteldeutschland spiele zudem eine große Rolle, ebenso wie die internationale Anerkennung der Forschung am IWM. Der Campus in Heide Süd in Halle sei für das Institut ein ideales Umfeld. "Die Kooperation auf dem Weinberg ist exzellent", lobt Wehrspohn. Sowohl mit Partnern an der Uni Halle als auch mit den außeruniversitären Forschungseinrichtungen sei noch weiteres Kooperationspotenzial denkbar.