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Mit anwendungsorientierter Forschung und Entwicklung die Antworten auf aktuelle Fragen geben: Die Wissenschaftler:innen der FH Aachen forschen an Projekten, die am Puls der Zeit liegen. Auch in diesem Jahr würdigt die Hochschule mit dem Forschungspreis die Fachkompetenz und das Engagement von Professor:innen und wissenschaftlichen Mitarbeiter:innen. Der Preis stellt eine Würdigung der geleisteten Arbeit dar, soll aber auch Anreize schaffen, weiterhin praxisorientiert zu Forschung, Innovation und Transfer beizutragen. Der Forschungspreis 2023 wird verliehen am Freitag, 30. Juni 2023, um 14 Uhr im Gründungszentrum der FH Aachen, Eupener Straße 70, Gebäude C, 52066 Aachen.

Nominiert sind in diesem Jahr drei Projekte:

• LaVa-Schweißen als Enabler für die Energiewende; Prof. Dr. Markus Schleser, Lehrgebiet Fügetechnik und Trenntechnik, Lasertechnologie
• SEWIA: Selective Electro-physical Weeding in Agriculture; Prof. Dr. Stephan Kallweit, Bastian Berg, Enno Dülberg, Artur Schander, MASKOR Institut; gemeinsam mit Matthias Eberius, Crop.Zone GmbH
• eBioH2 - Elektrisch verstärkte mikrobielle Wasserstoffproduktion; Prof. Dr. Nils Tippkötter, Fachbereich Chemie und Biotechnologie

Im Vorfeld stellen wir Ihnen die drei Projekte vor, in diesem Beitrag geht es um das Projekt LaVa-Schweißen als Enabler für die Energiewende.

"Wir sind an den heißen Themen unserer Zeit dran", sagt Prof. Dr. Markus Schleser und meint damit unter anderem Solarenergie, Windkraftnutzung, Elektromobilität auf Straße und Schiene, Brennstoffzellen sowie Wasserstofftechnologien. All diese Felder haben eine Gemeinsamkeit – die technologisch anspruchsvollen Komponenten müssen mit höchsten Anforderungen gefertigt werden. Mit seinem Projekt will der FH-Forscher einen wesentlichen Beitrag dazu leisten: "Mit der LaVa-Technologie werden Qualität und Produktivität beim Schweißen signifikant gesteigert. Gleichzeitig senken wir die Investitions-, Energie- und Betriebskosten erheblich."

Seit 2016 forscht Prof. Schleser am Fachbereich Maschinenbau und Mechatronik an der Technologie des Laserstrahlschweißens im Vakuum. Vereinfacht gesagt werden dabei die Bauteile in einem Vakuum verbunden, die nötige Energie wird durch einen Laser eingebracht. Sobald das Vakuum erzeugt worden ist, wird der Laserstrahl durch eine Glasscheibe in die Kammer geführt – wenn nötig, kann er auch über ein Spiegelsystem umgelenkt werden. Eine typische Anlage ist etwa so groß wie eine Schrankwand. Die Vakuumkammer selbst ist dabei so groß wie ein Umzugskarton, auch Lasergenerator, Vakuumpumpe und Steuerungselektronik sind in der Anlage untergebracht. Die modular aufgebauten Anlagen können im Hinblick auf die Laserleistung, die Kammergröße, die Vakuumtechnologie und den Automatisierungsgrad aber nahezu beliebig an die jeweilige Aufgabe angepasst werden.

Prof. Schleser erläutert den Vorteil der Technologie: "Beim konventionellen Laserschweißprozess reagiert der Laserstrahl mit dem entstehenden Metalldampf(plasma). Das führt zu einem unruhigen, spritzerbehafteten Prozess und zu Leistungsverlusten, die wiederum zu einer geringen Einschweißtiefe führen." Unter Vakuumbedingungen ändert sich der Schmelzpunkt des Materials kaum, der Siedepunkt sinkt aber erheblich. Das hat zur Folge, dass wesentlich weniger Energie zum Verdampfen des Metalls benötigt wird. Die größten Potentiale und die prädestinierten Einsatzgebiete der LaVa-Technologie liegen im Bereich schwer schweißbarer Aluminium-, Kupfer- und Stahlverbindungen, bei sehr dünnen oder sehr dicken Bauteilen sowie generell bei hohen Anforderungen an die Nahtqualität und die Spritzerfreiheit. Letzteres spielt etwa bei Sensoren und Batterien eine entscheidende Rolle.

Wer die Räume des Unternehmens Lava-X in Herzogenrath besucht, bekommt eine Vorstellung von der Technologie. Lava-X ist eine Ausgründung der FH Aachen, nahezu alle der über 30 Beschäftigten haben an der Hochschule ihren Abschluss gemacht. Das Unternehmen übernimmt die Auftragsfertigung von einzelnen Bauteilen, liefert aber auch Maschinen und berät interessierte Unternehmen. In den Produktionshallen wird derzeit eine rund fünf Kubikmeter umfassende Vakuumkammer eingerichtet, in der bald ein spezieller Auftrag umgesetzt werden soll. "Wir schweißen die Bauteile für einen Satelliten im Rahmen der deutsch-französischen Klimamission MERLIN zusammen", erklärt Philipp Liebe, Masterabsolvent und wissenschaftlicher Mitarbeiter der FH.