Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST – Dünne Schichten für eine bessere Zukunft

Von Hans-Martin Barthold | 15. November 2013

Für härteste Ansprüche: diamantbeschichtete Werkzeuge

Für härteste Ansprüche: diamantbeschichtete Werkzeuge (Foto: IST)

Die Frage nach den Berufen mit Zukunft hören Berufsberater täglich – und tun sich mit der Antwort schwer. Anders Sven Pleger, diplomierter Ingenieur, Laborleiter und Strahlenschutzbeauftragter. „Berufe mit guten Beschäftigungsprognosen“, erklärt er mir, „konzentrieren sich vor allem dort, wo die Zukunft erfunden wird.“ Und wo ist das bitteschön? „Bei uns am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) in Braunschweig.“ Tatsächlich ist die Oberflächentechnik keine Nischentechnologie. Immerhin hängen bahnbrechende technische Entwicklungsfortschritte in den meisten Industriezweigen heute auch von der Oberflächenbeschaffenheit der verwendeten Materialien sowie deren Optimierungsmöglichkeiten ab.

Das ist im Maschinen- und Fahrzeugbau nicht anders als in der Luft- und Raumfahrt, der optischen, Informations- und Kommunikationstechnologie, der Energie- und Bauwirtschaft oder der Medizin- und Umwelttechnik. Mein Gesprächspartner sollte es wissen. Immerhin gilt das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik auf seinem Gebiet in Europa als Technologieführer. Die Währung, die hier zählt, sind nicht Euro oder Dollar, sondern neue Patente.

Entwickeln, was es noch nicht gibt

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) Braunschweig (Foto: Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST)

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) Braunschweig (Foto: IST)

Die Begründung für seine Behauptung verpackt Sven Pleger in zwei Beispielen: Hintergrund des ersten ist die Stammzellenforschung und die Idee, Krankheiten mit patienteneigenen Stammzellen zu therapieren. Bislang nutzten Forscher für die Kultivierung von Stammzellen meist Petrischalen, Flaschen oder Bioreaktoren in möglichst keimfreier Umgebung. Doch zum Nachfüllen von Nährmedien oder das Extrahieren von Zellen müssen diese Systeme geöffnet werden. Dabei kommt es immer wieder zu Verunreinigungen. Die mühsam gezüchteten Zellen werden dann unbrauchbar.

Einem Forscherteam am Fraunhofer IST in Braunschweig glückte nun ein entscheidender Entwicklungsschritt. In Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung ist es gelungen, das Innere eines geschlossenen Beutels zu verändern, ohne ihn dafür öffnen zu müssen. Mit einem Plasma werden die Innenflächen von Plastikbeuteln aktiviert. Das Plasma wirkt desinfizierend, wie es gleichzeitig die Oberfläche des Beutels so verändert, dass Zellen auf ihr wachsen wollen und können. Damit wurde ein geschlossenes System geschaffen,  in dem sich die Stammzellen ohne die Gefahr von Verunreinigungen ungehindert entwickeln können.

Forschen für die Bedürfnisse der Menschen

Plasmabehandelter Beutel zur Kultivierung von Stammzellen (Foto: Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST)

Plasmabehandelter Beutel zur Kultivierung von Stammzellen (Foto: IST)

Schauplatzwechsel. Wasser ist in vielen Ländern ein knappes und damit kostbares Gut, die Auflagen für Abwässer werden überall verschärft. In vielen industriellen Prozessen ist der Wasserverbrauch enorm hoch, die Reinigung der Abwässer eine aufwendige und teure Angelegenheit. Bislang sind die entsprechenden Kläranlagen immobil und können nur mit hohem Energieaufwand sowie dem Einsatz von Chemikalien betrieben werden. Für Entwicklungsländer sind diese Hürden oft unüberwindbar, erreichen die dadurch ausgelösten Umweltzerstörungen gigantische Ausmaße. Die Braunschweiger Wissenschaftler vom IST haben zusammen mit Unternehmen nun ein völlig neuartiges Verfahren entwickelt.

Für die Reinigung und Desinfektion industrieller Abwässer entwickelten sie spezielle Elektroden. Die werden dafür mit einer nur wenige Mikrometer starken leitfähigen Diamantschicht versehen, die in einem speziellen Verfahren auf den Elektroden abgeschieden wird. Kommt das Wasser mit dieser Diamantschicht in Berührung, bilden sich unter dem Einfluss des elektrischen Stroms Ozon und Hydroxylradikale. Beide zählen zu den stärksten Oxidationsmitteln. Durch deren oxidierende Wirkung werden Lösungsmittel, Pestizide, Pharmaka sowie Bakterien und sonstige Keime unschädlich gemacht. Am Ende bleiben Kohlendioxid und Wasserstoff übrig. Das System kann mobil an jedem Ort eingesetzt werden, der Energieverbrauch der Elektroden ist gering, der Prozess chemikalienfrei.

Ziel ist die industrielle Einsatzfähigkeit

Atmosphärenplasmaverfahren: vielfältige Anwendungsmöglichkeiten (Foto: Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST)

Atmosphärenplasmaverfahren: vielfältige Anwendungsmöglichkeiten (Foto: IST)

Beide Beispiele und beide Lösungen stehen stellvertretend für das spezialisierte Knowhow der Männer und Frauen des Fraunhofer IST. „Natürlich gibt es für die Einsatzgebiete der Oberflächentechnik noch viele weitere Beispiele“, erklärt Sven Pleger. Die mehr als 100 Wissenschaftler, Techniker und Ingenieure des Instituts arbeiten daran, Oberflächen der verschiedensten Grundmaterialien neue oder verbesserte Funktionen zu verleihen. Ziel dabei sind stets ebenso innovative wie marktgerechte kundenspezifische Lösungen.

Anwendungsorientierte Entwicklung nennt man das. Etwas weniger korrekt formuliert, könnte man auch sagen, die Aufgabe der Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut lautet nicht, über das Woher und Wohin dieser Welt nachzudenken, sondern industrietaugliche Lösungen bereitzustellen. Deshalb findet die Mehrzahl der Projekte unter Beteiligung von an der späteren Nutzung interessierten Unternehmen statt. Neben besten fachlichen Qualifikationen verlangt das allen Mitarbeitern eine überdurchschnittlich gute Kommunikations- und Organisationsfähigkeit ab.

Jeder Auftrag ein Unikat

Sebastian Jung an einer High Tech-Beschichtungsanlage (Foto: Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST)

Sebastian Jung an einer High Tech-Beschichtungsanlage (Foto: IST)

Noch viel mehr aber heißt es, unternehmerisch denken zu müssen, sich nicht in den Elfenbeinturm der Wissenschaften zurückziehen zu können. Etwa zwei Drittel der Einnahmen des Fraunhofer IST müssen die Physiker und Chemiker, Ingenieure des Maschinenbaus, der Verfahrens- und Elektrotechnik, aber auch Physiklaboranten mit Auftragsarbeiten für Unternehmen oder öffentliche Auftraggeber erwirtschaften. „Da besteht man nur mit Qualität“, weiß Sven Pleger. Und in wirtschaftlich schwierigen Zeiten ist besondere Kreativität gefragt, auch von Physiklaboranten wie Daniel Schulze. Der arbeitet bereits seit vier Jahren im Labor der Abteilung Diamanttechnologie. Heute steht er im Blaumann und mit Schraubenschlüssel in der Hand an einer Vakuumkammer, die er für den nächsten Versuch vorbereitet.

„Jeder Arbeitsauftrag ist ein Unikat“, formuliert Daniel das Besondere seiner Arbeit im IST, „in Routine erstarrte Arbeitsabläufe gibt es für mich nicht.“ Wie Sven Pleger gehört der Physiklaborant im IST zu den Machern. Beide arbeiten sie nach den Vorgaben der Wissenschaftler. Doch das sollte nicht mit Fließbandarbeit verwechselt werden, denn der Weg zur Lösung ist bei keinem dieser Arbeitsaufträge normiert. „Die Innovationen der Wissenschaftler umzusetzen, ist ein spannender Prozess. Das hat kaum ein anderer Arbeitgeber zu bieten“, ist der Chemieingenieur und Ausbildungsleiter Pleger überzeugt. Mareike Jänsch hat vor zwei Jahren ausgelernt und findet gerade in der Vielseitigkeit neuer Themen das, was das IST als Arbeitgeber so interessant macht. „Wer möchte schon gerne als Messknecht enden“, formuliert sie es salopp.

Familiäre Arbeitsatmosphäre

Sven Pleger und Daniel Schulz vor einer Diamantbeschichtungsanlage (Foto: Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST)

Sven Pleger und Daniel Schulz vor einer Diamantbeschichtungsanlage (Foto: hmb)

Im Fraunhofer IST in Braunschweig ist das schon in der Ausbildung anders. „Als Azubis durchlaufen wir alle Abteilungen“, erzählt Hendrik Tiehm, Azubi im zweiten Lehrjahr, „womit wir einen fachlich sehr breit angelegten Kompetenzaufbau erhalten.“ Und nebenbei kann man schon einmal schauen, wo man später am liebsten arbeiten möchte. In einem Modellversuch wird aktuell sogar der bundesweite Austausch zu einem der anderen 66 Fraunhofer-Institute erprobt. „Alles in allem bieten wir eine hohe Ausbildungsqualität“, weist Pleger auf die Attraktivität einer Ausbildung am IST hin. „Das Fraunhofer IST bietet große Gestaltungsspielräume“, fügt er hinzu, macht aber gleichzeitig deutlich, dass dies den Willen zu Leistung sowie zur Übernahme von Verantwortung einschließe. Tatsächlich arbeiten Physiklaboranten wie Daniel Schulze häufig an Anlagen, deren Wert im siebenstelligen Bereich liegen kann. Bei aller Technik haben sich auch die weiblichen Auszubildenden sehr bewährt und streben parallel den Abschluss zur Technikerin an. Mareike Jänsch berichtet: „Sich an der Weiterentwicklung der Technologien im Institut zu beteiligen, ist einer der Gründe, weshalb ich mit einer Kollegin noch einmal die Schulbank drücke.“

Der Aufbau und die Förderung neuer Fachkräfte ist am Fraunhofer IST ein bedeutendes Thema. Die Nachwuchskräfte entscheiden über die Übernahme eines Mehr an Verantwortung stets selbst mit. Nach Abschluss der Ausbildung haben die Physiklaboranten verschiedene Optionen. Für welche davon sie sich auch entschließen, ob für die berufsbegleitende Weiterbildung zum Techniker, wie sie gerade mehrere Auszubildende durchlaufen oder ein Studium, die Geschäftsführung des Fraunhofer IST unterstützt sie. Nach dem Studium ist sogar die Position eines Projektleiters erreichbar. Die wissenschaftlichen Nachwuchskräfte beginnen genau dort und haben anschließende Aufstiegschancen zum Gruppen- sowie zum Abteilungsleiter. Fachhochschulingenieure werden bevorzugt als Laboringenieure und Projektleiter eingesetzt oder mit Sonderaufgaben betraut. Zwar bietet das IST kein konventionelles duales Studium an. Dafür aber konzipiert man im Einzelfall zusammen mit der Hochschule für Angewandte Wissenschaft und Kunst (HAWK) Hildesheim/Holzminden/Göttingen ein individuelles berufsbegleitendes Studium.

Neugier und technisches Interesse

Frauen werden im IST besonders gefördert (Foto: Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST)

Frauen werden im IST besonders gefördert (Foto: Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST)

Zum Schluss bitte ich meinen Gesprächspartner, mir die Voraussetzungen zu erläutern, über die Schüler verfügen müssen, um mit ihrer Bewerbung am Fraunhofer IST erfolgreich sein zu können. „Als erstes setzen wir ein gutes technisches Verständnis voraus“, beginnt Sven Pleger, „er oder sie sollten selbstbewusst sein, denn für Techniker im Labor zählen nur Fakten.“ Für die projektbezogenen Arbeitsstrukturen im Fraunhofer IST sei zudem eine gute Kommunikationskompetenz genauso wie eine schnelle Auffassungsgabe erforderlich. „Und weil wir Dinge entwickeln, die es bisher nicht gab“, so Pleger, „setzen wir große Neugier auf  naturwissenschaftliche Themen voraus. Bewerber sollten voller Fragen stecken.“ Denn wer keine Fragen habe, der tue sich auch mit der Entwicklung lösungsorientierter Ideen schwer. „Wir aber brauchen Mitarbeiter, deren Arbeitsmotto das „Geht doch!“ ist“, bringt Sven Pleger die Philosophie der Fraunhofer-Gesellschaft kurz und bündig auf den Punkt.

 


Unternehmenssteckbrief
(Stand: 01.11.2013 )

Gründung: 1993
Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST gehört zur Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., der größten Forschungsorganisation für angewandte Forschung in Europa. Zu Fraunhofer gehören 66 Institute und selbständige Forschungseinrichtungen
Anschrift: 38108 Braunschweig, Bienroder Weg 54 E, Tel.: 0531 – 21550, Email: info@ist.fraunhofer.de
Niederlassungen: Anwendungszentrum Göttingen
Mitarbeiter: 110 (davon 80 Wissenschaftler und Ingenieure); hinzu kommen 70 wissenschaftliche Hilfskräfte und Doktoranden
Forschungsvolumen: 13 Millionen Euro
Ausbildungsmöglichkeiten: Das Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST) bildet mit dem Fraunhofer-Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) einen Ausbildungsverbund.
Institut für Schicht- und Oberflächentechnik:

  • Physiklaborant/-in
  • Oberflächenbeschichter/-in

Institut für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut

  • Fachinformatiker/-in, Fachrichtung Systemintegration
  • Industriemechaniker/-in, Fachrichtung Maschinen- und Systemtechnik
  • Holzmechaniker/-in
  • Fachangestellte(r) für Medien- und Informationsdienste, Fachrichtung Bibliothek
  • Kaufmann/Kauffrau für Büromanagement

Bewerbungen: bis zum 15. November eines jeden Jahres
Ansprechpartner für Lehrstellenbewerber Lisa Ahrend: Tel. 0531 – 255340, Email: lisa.ahrend@ist.fraunhofer.de
Ansprechpartner für Studierende und Hochschulabsolventen Sina Hieske, Tel.: 0531 – 2155340, Email: sina.hieske@ist.fraunhofer.de
Schülerpraktika: möglich
Kontaktmöglichkeiten: Ausbildungsleiter Sven Pleger, Email: sven.pleger@ist.fraunhofer.de
Internet: www.ist.fraunhofer.de und www.physiklaboranten.de

 

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