HEPHAISTOS – Mikrowellen schmieden Materialien

Mikrowellen haben verschiedenste Anwendungsgebiete in Forschung, Industrie und Haushalt. Im Institut für Hochleistungs-impuls- und Mikrowellentechnik (IHM) des Forschungszentrums Karlsruhe entsteht derzeit ein Mikrowellen-Versuchszentrum, in dem auch die weltgrößte Mikrowellenprozessanlage steht.

Die unlängst in Betrieb genommene Anlage HEPHAISTOS-CA3 hat ein Volumen, das dem von rund 500 Haushaltsmikrowellen entspricht und ist begehbar. Hier werden unter anderem kohlefaserverstärkte Leichtbaukompositstrukturen für den Flugzeug- und Fahrzeugbau entwickelt. Darüber hinaus können hier in Zukunft neuartige Durchflussverfahren entwickelt werden. Insgesamt stehen derzeit drei verschiedene Großanlagen für Prozessentwicklungen der Industrie zur Verfügung. Die Arbeiten haben zum Ziel, einen Beitrag für die Sicherung von Mobilität und eine Steigerung von Energieeffizienz in der Produktion zu leisten.

Mikrowellen sind heute schon in verschiedenen technischen Anwendungsformen zu einem selbstverständlichen Bestandteil des modernen Lebens geworden, am bekanntesten sind Küchenmikrowellen. Im Vergleich zu konventionellen Erwärmungsverfahren haben Mikrowellen ganz besondere Vorteile. Sie erwärmen nur noch das Prozessgut, der Ofen selber bleibt kalt. Da die Mikrowellenenergie im Moment ihrer Erzeugung in das Gut eindringt, lassen sich Erwärmungszeiten und damit industrielle Prozesszyklen deutlich verkürzen. Chemische Reaktionen können unter Mikrowelleneinfluss beschleunigt ablaufen, Materialeigenschaften und -qualitäten können verbessert werden.

Zur Entwicklung innovativer Verfahren entsteht im Forschungszentrum Karlsruhe derzeit ein Mikrowellen-Versuchszentrum. Integriert ist die weltgrößte Mikrowellenprozessanlage HEPHAISTOS-CA3 mit einem Prozessraumvolumen von rund sieben Kubikmetern. Die Anlage ist damit begehbar. Mit HEPHAISTOS-CA3 sollen verstärkt Industriepartner gewonnen werden, um in gemeinsamen Projekten ressourceneffiziente Fertigungsverfahren oder neuartige Materialien zu entwickeln.

„Erstmals haben wir in HEPHAISTOS-CA3 auch die Möglichkeit, Durchflussverfahren zu erproben“, freut sich Dr. Lambert Feher vom Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik des Forschungszentrums Karlsruhe, der die Arbeitsgruppe „Industrielle Mikrowellentechnik“ leitet. Die Arbeitsgruppe untersucht die Grundlagen der Feldtheorie, der quantenmechanischen Wechselwirkung elektromagnetischer Feldverteilungen mit Materie sowie ihrem Temperatur-Antwortverhalten in Experiment und Theorie. Eine darauf basierende Kernentwicklung ist ein innovatives Mikrowellen-Applikatorkonzept, das großräumig homogene elektromagnetische Felder erzeugt und durch erfolgreichen Technologietransfer auf industriellem Niveau kommerziell erhältlich ist.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist der Zusammenschluss zwischen der Universität Karlsruhe und dem Forschungszentrum Karlsruhe. Gemeinsam arbeiten hier 8000 Beschäftigte mit einem jährlichen Budget von 600 Millionen Euro. Im KIT bündeln beide Partner ihre wissenschaftlichen Fähigkeiten und Kapazitäten, richten die dafür optimalen Forschungsstrukturen ein und entwickeln gemeinsame Strategien und Visionen.

Mit KIT entsteht eine Institution international herausragender Forschung und Lehre in den Natur- und Ingenieurwissenschaften. KIT soll Attraktionspunkt für die besten Köpfe aus der ganzen Welt werden, neue Maßstäbe in Lehre und Nachwuchsförderung setzen und das führende europäische Zentrum in der Energieforschung bilden. Im Bereich der Nanowissenschaften will KIT eine weltweit führende Rolle einnehmen. Ziel von KIT ist es, einer der wichtigsten Kooperationspartner für die Wirtschaft zu sein.