Rückblick hellwach! 2018

Rückblick hellwach! 2018

Vielfältige Einsichten beim zweiten Wissenschaftstag der TU Darmstadt

Mehr als 50 Führungen – alle so gut wie ausgebucht. Rund 200 TU-Angehörige im vollen Einsatz. Und mehrere tausend Besucher, zumeist junge Familien, die sich sechs Stunden lang begeistern ließen: Die TU Darmstadt zeigte bei ihrem zweiten Wissenschaftstag „hellwach!", was sie auf den Campus Lichtwiese und Stadtmitte an spannender Forschung in den Ingenieur- und Naturwissenschaften, Geistes- und Sozialwissenschaften zu bieten hat.

Alle Bilder: Jan-Christoph Hartung (jch) und Gregor Rynkowski (gr)

 

Die ganze Vielfalt von hellwach! – eingefangen in kurzen Texten

 

Der Preis der Rohstoffe

Wissenschaft im Dialog zu drei aktuellen Themen gab es bei „gesprächsbereit!“. Bild: Gregor Rynkowski
Wissenschaft im Dialog zu drei aktuellen Themen gab es bei „gesprächsbereit!“. Bild: Gregor Rynkowski

Mahnungen an die Politik verteilten die Wissenschaftlerin und ihre beiden Kollegen auf dem Podium nicht zu knapp: Umweltschutz ist dringlicher denn je, die lebenswichtige Ressource Wasser muss viel intensiver vor Verunreinigungen wie Medikamentenrückständen und Mikroplastik bewahrt werden, die Abbau- und Handelsbedingungen für seltene Rohstoffe sind krass unfair, die Risiken internationaler politisch-gesellschaftlicher Konflikte sind enorm.

„Die politischen Akteure müssten konsequenter handeln. Die Wissenschaft hat Lösungsvorschläge, die Technologien sind vorhanden“, sagte die auf Abwasserwirtschaft spezialisierte Professorin Susanne Lackner während einer hellwach!-Diskussionsrunde. Dem stimmte Professor Oliver Gutfleisch (Fachgebiet Funktionale Materialien) zu. Dennoch müssten die Anstrengungen verstärkt werden, um seltene Erden und Metalle, wie sie beispielsweise für die Elektromobilität gebraucht werden, zu ersetzen oder zu recyceln und nicht mehr zuzulassen, dass sie etwa in Schlacken im Straßenbau landen. „Wir reden hier von Prozessketten, Rückhol-Logistik und intelligentem urban mining.“

Diese Herausforderungen müssen sinnvollerweise interdisziplinär angegangen werden. Gemeinsam mit Professor Markus Lederer, der Internationale Politik lehrt und beforscht, arbeitet Gutfleisch an einem Projektantrag mit dem bewusst mehrdeutigen Titel „Der Preis der Rohstoffe“.

Jörg Feuck

Das Dach ist schon mal dicht

Hier wird mit Papier gebaut: Im Labor des Instituts für Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik. Bild: Jan-Christoph Hartung
Hier wird mit Papier gebaut: Im Labor des Instituts für Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik. Bild: Jan-Christoph Hartung

In zwei Kesseln brodelte eine milchige Suppe: Alte Zeitungen und reichlich Wasser verquirlten sich zu einem dünnen Cellulose-Brei, dem Grundstoff für Recycling-Papier, das im Rahmen von hellwach! an Spezialapparaturen im Handumdrehen in Form kleiner Bögen produziert wurde. Und die Besucher hakten eifrig nach bei der Stippvisite im Labor des Instituts für Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik.

Professor Samuel Schabel führte sie anschaulich ein in die Forschungs-Dimensionen des weltweit verbreiteten pflanzlichen Rohstoffs Holz. Ein paar Schritte weiter öffnete sich für die Besucher eine kleine Experimentalwelt mit Modellen aus hochfester Pappe: „Wir wollen die Vorteile des Werkstoffs Papier für das Bauwesen systematisch erschließen“, erklärte Wissenschaftler Fabian Luttrop – und zwar interdisziplinär mit Fachgebieten aus Architektur und Chemie sowie externen Partnern, die an Rechnern viele Details simulieren und modellieren.

Was vor ein paar Jahren mit einer Idee für mobile und schnell aufzubauende Notunterkünfte begann, ist zu einem veritablen Forschungsprojekt gewachsen. Luttropp zeigte, wie ein unter Hochdruck gepresster dünnwandiger Belag aus Pappe dauerhaft Nässe aushält und nicht aufquillt. Möglicherweise ein kleiner Schritt zu einem neuartigen, ökologischen wie robusten Dach-Belag. Doch viele Ideen müssen sich noch in Tests bewähren – so ist eben Grundlagenforschung.

Jörg Feuck

„Hau den Lukas“ mit Mikrowelleninterferometrie

Vorschaubild

Auf drei fällt der Holzhammer und landet präzise auf dem Ende eines breiten Metallbalkens. „Hau den Lukas“, heißt es im karo 5. Aber „hellwach!“ wäre nicht „hellwach!“, wenn nun einfach eine Glocke läuten würde. Wo auf Jahrmärkten nur rohe Kraft zählt, ist hier Präzisionstechnik involviert: Der Hammerschlag bringt das Metall in Schwingung. Ein frei darüber hängendes Mikrowellen-Interferometer sendet Mikrowellen mit 4000 Pulsen pro Sekunde auf die Oberfläche, empfängt deren reflektiertes Echo und berechnet daraus die Verformungen, während der Metallbalken nach dem Hammerschlag vibriert.

Vier Millimeter, Obergrenze der Mess-Skala erreicht. Darüber werde die Messkurve gekappt, informieren die Mitarbeiter des Fachgebiets Physikalische Geodäsie und Satellitengeodäsie um Professor Matthias Becker am Stand und bremsen damit den aufkeimenden sportlichen Ehrgeiz des Publikums. Und sie verraten noch mehr: Das Gerät misst bis zu einer Genauigkeit von 0,01 Millimetern. In Zusammenarbeit mit den Bauingenieurwissenschaften wird zum Beispiel erforscht, wie sich alte Brücken verhalten, wenn Züge darüber fahren oder ob die Deformation von Windrädern unter der Windlast im zulässigen Bereich bleibt.

Die Technik funktioniert vollkommen berührungsfrei, es braucht nur eine Sichtverbindung zum Untersuchungsobjekt. Rutschgefährdete Hänge stehen ebenso unter Beobachtung der Mikrowelleninterferometrie wie Vulkane. Die terrestrische, also erdgebundene Anwendung des Systems war eine Pionierarbeit der TU. Doch solche Mess-Systeme finden sich auch auf Satelliten. So beobachteten die Wissenschaftler aus Darmstadt vier Jahre lang den Raum Frankfurt aus dem Weltall und stellten fest, dass sich der Industriepark Frankfurt-Höchst mit 1,0 bis 1,7 Zentimetern pro Jahr absenkt. Ganz viel gelernt, mit einem Hammerschlag.

Silke Paradowski

Mit 80 Sprachen um die Welt

Schreiben auf Chinesisch – ist für den Laien recht schwierig. Bild: Claudia Staub
Schreiben auf Chinesisch – ist für den Laien recht schwierig. Bild: Claudia Staub

Wie viele Sprachen gibt es? Wie viele Menschen sprechen Deutsch als Muttersprache? Woher kommt der Name „Nutella“? Antworten auf diese und ähnliche Fragen erhoffe ich mir bei „In 80 Sprachen um die Welt“. Für alle Neugierigen und Sprachinteressierten hat das Team vom Fachgebiet Sprachwissenschaft einen Rätsel-Parcours aufgebaut.

Erste Station: Im Wer-wird-Millionär-Stil zwölf Fragen beantworten. Erkenntnis: Es gibt rund 7000 Sprachen auf der Welt. Zweite Station: Lernen, wie man Metall, Holz, Erde, Wasser und Feuer auf Chinesisch schreibt. Gar nicht so leicht. Zum Glück steht auf dem Übungsblatt, in welcher Reihenfolge die „Striche“ ausgeführt werden müssen. Mit dem Kugelschreiber klappt es ganz gut, den Kalligrafiepinsel überlasse ich lieber den Kindern.

Jetzt ist Detektivarbeit gefragt. An der dritten Station erhalte ich den ersten Absatz von „Pippi Langstrumpf“. Natürlich nicht auf Deutsch, sondern in neun Sprachen, darunter Isländisch und Norwegisch. Ich soll jeweils das Wort „klein“ markieren. Manches erschließt sich („lille“), bei anderen hilft die Satzkonstruktion. Mein Favorit ist „pinkulitlum“ (Färöisch). Nebenbei erfahre ich noch, dass über 105 Millionen Menschen Deutsch als Muttersprache sprechen.

Vierte und letzte Station: Sprachen-Memory. Eine Karte aufdecken und drei (!) zugehörige Partner finden. Wieder einmal zeigt sich, dass Kinder das viel besser können als ich. Zum Schluss noch vor der Beamer-Präsentation verschnaufen. Hier löst sich auch das letzte Rätsel: „Nutella“ ergibt sich aus dem englischen „nut“ und der italienischen Verkleinerungsform „ella“. Die Frage, ob das oder die Nutella, bleibt aber weiter offen.

Claudia Staub

S-DALINAC: In drei Runden zur Lichtgeschwindigkeit

Zugang zur Welt der Atomkerne und Teilchen: Der S-DALINAC Elektronenbeschleuniger. Bild: Jan-Christoph Hartung
Zugang zur Welt der Atomkerne und Teilchen: Der S-DALINAC Elektronenbeschleuniger. Bild: Jan-Christoph Hartung

Der Weg zum Spitzenforschungsgerät führt tief unter die Erde, durch eine mehr als meterdicke Betontür. Unter dem Kernphysik-Gebäude steht in einer überraschend kleinen Halle der Elektronenbeschleuniger S-DALINAC. Dank Supraleitung und permanenter Helium-Kühlung auf zwei Kelvin, minus 271 Grad Celsius, kommen hier Teilchen besonders schnell auf nahezu Lichtgeschwindigkeit, so dass das Design des Beschleunigers sehr kompakt ausfällt. Starke Magneten halten die Elektronen auf ihrem Dreifachkurs durch die Anlage. Die läuft heute nicht, denn während des Betriebs darf sich hier niemand aufhalten.

Die Gruppe schlängelt sich unter dicken Metallröhren und Metallhalterungen durch und vorbei an Stapeln aus zwölf Kilo schweren Bleiziegeln, im Ohr das rhythmische Wummern und Lärmen der Heliumpumpen und die Anweisung „Kopf einziehen, nichts anfassen!“ Die Instrumente sind empfindlich. Verschiedene Arbeitsgruppen des Fachbereichs Physik nutzen den Beschleuniger. Als S-DALINAC 1991 in Betrieb ging, war er der erste supraleitende Elektronenbeschleuniger Europas; 2016 wurde er für die Dreifachzirkulation umgebaut .

Seit Inbetriebnahme wurde hier immer wieder Wissenschaftsgeschichte geschrieben. Die Antwort auf die Frage, wie in Sternen Kohlenstoff fusioniert wird, kommt zum Beispiel von hier. Und die Forschung geht weiter, erklären die Mitarbeiter, die die Gruppe durch die Forschungsanlagen führen: „Es gibt immer noch Naturkräfte, die wir noch nicht verstehen. Das ist das Spannende.“

Silke Paradowski

Forschen im Ultrahochvakuum

Ultrahochvakuum-Labor am Fachbereich Material- und Geowissenschaften. Bild: Patrick Bal
Ultrahochvakuum-Labor am Fachbereich Material- und Geowissenschaften. Bild: Patrick Bal

Die Gruppe wird durch dunkle Flure des Fachbereichsgebäudes der Materialwissenschaften geführt. Eine Tür öffnet sich und hinein geht es in ein Labor: ein komplexes Ultrahochvakuum-System aus glänzenden Kammern und Rohren füllt den Raum aus, überall sind Leitungen, Laserapparaturen und andere Gerätschaften zu sehen. Hier betreiben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Arbeitsgruppe „Dünne Schichten“ wichtige Grundlagenforschung und liefern den Grundstein für neue Materialien und Materialkombinationen für die Oxid-Elektronik durch moderne Dünnschichtmethoden.

Wir erfahren, dass der Fachbereich Schwerpunkte auf die Weiterentwicklung von Hochleistungswerkstoffen setzt, vor allem Konstruktionswerkstoffe für Batterien und Speichertechnologien sowie Solarzellen. Die Erforschung von Materialien mit besonderen Eigenschaften für den Einsatz in der Mikroelektronik und von ressourcenschonender Energie steht dabei im Vordergrund.

Patrick Bal

3D-Drucken mit Stahl

Hinter der Scheibe schweißt Roboter Mario. Bild: Patrick Bal
Hinter der Scheibe schweißt Roboter Mario. Bild: Patrick Bal

Wir befinden uns im Robotics Lab des Fachbereichs Bau- und Umweltingenieurwissenschaften. Hinter einer getönten Glasschutzscheibe sind ein greller Lichtbogen und Funken zu sehen: Mario, der sechs-achsige Lichtbogenschweißroboters des Fachbereichs, ist in Aktion. Am Rande der Halle schaut ihm sein Roboter-Kollege Luigi beim Metallschutzgasschweißen zu. Wie Mario stammt Luigi aus italienischer Herstellung. Aus einem einzigen Metalldraht können Mario und Luigi geometrisch komplexe dreidimensionale Metallbauteile, wie zum Beispiel Anschlusselemente und Verstärkungen, erstellen.

3D-Drucken mit Stahl nennt sich dieses Verfahren oder fachsprachlich präziser: „Wire Arc Additive Manufacturing“. Das Schweißgut dient hierbei als Druckmaterial. Mit diesem Verfahren lassen sich große Bauteile schichtweise herstellen und Abschmelzleistungen von 5 kg/h erzielen, wie Thilo Feucht vom Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik der Gruppe erklärt. Zusammen mit dem Institut für Statik und Konstruktion werden derzeit an der TU verschiedene Anwendungsmöglichkeiten und die Potenziale des Verfahrens für die Bauindustrie erforscht.

Patrick Bal

Was Kinder, Forschende und Raumfahrende vereint

Sieht nur aus wie Science Fiction – an Fusionenergie wird heute schon geforscht. Bild: Paul Glogowski
Sieht nur aus wie Science Fiction – an Fusionenergie wird heute schon geforscht. Bild: Paul Glogowski

Physiker sind auf dem Stand von Fünfjährigen stehengeblieben – sie fragen immer noch ständig „warum?“, nur ihre Spielzeuge sind größer geworden. Zumindest sagt das Professor Markus Roth, und als Physiker muss er es ja wissen. Da ist es nur konsequent, dass er zur Kindervorlesung „Die Physik von Star Trek“ geladen hatte. Wobei Kinder relativ ist, denn es hatten sich auch einige Kindgebliebene ins Publikum gemogelt. Science Fiction begeistert Menschen aller Generationen.

Im Mittelpunkt stand die Frage, wie die Menschheit ins Weltall fliegen könnte und was Science Fiction – insbesondere Star Trek oder auch die „Konkurrenz“ von Star Wars – dazu an Ideen zu bieten hat. Dass Raumfahrt für das Überleben der Menschheit notwendig ist, zeigen schon die Dinosaurier. Die wollten lieber andere Dinge machen als Raumfahren, spielen vielleicht, und… naja, Pech gehabt.

Nachdem das Warum geklärt war, ging es vor allem um das Wie. Erstmal braucht man sehr viel Energie für so ein Raumschiff. Denkbar wären Solarenergie, Kernfusion und – der gemeine Scifi-Fan ahnt es schon – natürlich die Antimaterie. Hier zeigt sich der Bezug zur Realität: Antimaterie ist äußerst vielversprechend, aber schwer herzustellen und noch schwieriger zu lagern. Und schon richtet sich der Blick von den Sternen direkt nach Darmstadt: An der TU Darmstadt wird zukünftig daran geforscht, wie man Antimaterie lagern kann. Am im Bau befindlichen Beschleuniger FAIR wird Antimaterie hergestellt. Eine Anlage, die laut Roth „für zukünftige Forscher gebaut wird.“

Überhaupt war es dem Physiker ein erkennbares Anliegen, den Forschungsgeist beim jungen Publikum zu wecken. Immer wieder erinnerte er daran, dass es für die Lösung heutiger wissenschaftlicher Probleme oder Theorien die Forscherinnen und Forscher von morgen brauche.

Etwa beim berühmten Warp-Antrieb von Enterprise und Co., der von der Grundidee gar nicht so schlecht ist. Nur an der Umsetzung hapert es noch aktuell, erklärte der Physiker. Bei seinen begeisternden Ausführungen zum Warp und zu Raumverzerrungen ahnten die Zuhörer, was kindliche Neugier, wissenschaftliche Begeisterung und Forschungsdrang sowie Science Fiction gemeinsam haben: Den Wunsch, mutig dorthin zu gehen, wo noch nie zuvor jemand gewesen ist – ob zu fremden Planeten oder neuen Erkenntnissen.

Paul Glogowski

So sah das Darmstädter Echo „hellwach“

„TU macht Forschung mit Programm „hellwach!“ begreifbar “, so lautet die Überschrift des Artikels des Darmstädter Echo vom heutigen Montag. Zum Artikel