JAHRESBERICHT 2006/2007ANNUAL REPORT 2006/2007

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Inhalt

Vorwort 4 Preface 4

Überblick 10 Overview 10

BERICHTE AUS DEN FORSCHUNGSBEREICHEN REPORTS FROM THE RESEARCH AREAS

SCHLÜSSELTECHNOLOGIEN KEY TECHNOLOGIESGKSS-Funktionale Werkstoffsysteme Advanced Engineering Materials

Magnesium-Mikromechanik im Computer 24 Magnesium Micromechanics in Computer Simulations 24Magnesiumwerkstoffe als Implantatmaterialien 27 Magnesium-based Materials for Implants 27Hydrierung von Speiseöl im Membranreaktor 30 Hydrogenation of Cooking Oil in a Membrane Reactor 30

ERDE UND UMWELT EARTH AND ENVIRONMENTGKSS-Küstenforschung Coastal Research

Sensitivitätskartierung im Mapping the Habitat Sensitivity of the deutschen Wattenmeer 34 Wadden Sea in Germany

Stürmische Zeiten für Norddeutschland? 37 Changes in Storm Climate and Related Marine Hazards 37

GESUNDHEIT HEALTHGKSS-Regenerative Medizin Regenerative Medicine

Polyetherimid (PEI) – Polyetherimide (PEI) — ein Polymer für biomedizinische Anwendungen? 41 a Polymer for Biomedical Applications? 41

STRUKTUR DER MATERIE STRUCTURE OF MATTERGKSS-Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen Research with Photons, Neutrons and Ions

Neue Untersuchungsmethoden zur New Methods for 3D Characterisation 3D-Charakterisierung von biologischen Systemen 42 Using Synchrotron Radiation and Neutrons 42

GKSS SERVICE UND TECHNIK TECHNICAL SERVICES

Aus der Arbeit des Technikums 48 The Tasks of the Technical Centre 48Forschungsreaktor FRG-1 50 FRG-1 Research Reactor 50

GKSS ZAHLEN, DATEN, FAKTEN FACTS AND FIGURES

Organe und Gremien 54 Organization 54Kennzahlen 62 Key Figures 62Das Umfeld 66 External Interactions 66Öffentlichkeitsarbeit 74 Public Relations 74Schülerlabor Quantensprung 78 Quantum Leap — the GKSS Laboratory for Schools 78Lagepläne 82 Site maps 82Impressum 83 Imprint 83

Liebe Leserinnen und Leser,

DIPL.-ING. MICHAEL GANß PROF. DR. WOLFGANG KAYSSERKAUFMÄNNISCHER GESCHÄFTSFÜHRER WISSENSCHAFTLICH-TECHNISCHER GESCHÄFTSFÜHRER

die zunehmenden Veränderungen des Gesamtsystems Erdefordern die moderne Forschung heraus. Dass ein globalerKlimawandel eintreten wird, daran lässt der dazu im Februar2007 veröffentlichte Bericht des Intergovernmental Panel onClimate Change (IPCC) der UNO keine Zweifel. Welches Aus-maß dieser Wandel annehmen wird, hängt aus heutiger Sichtweitgehend davon ab, ob die von den Menschen freigesetz-ten Treibhausgase wie CO2 auf ein für das Erdsystem ver-trägliches Maß reduziert werden können. Beiträge hierzuwerden u.a. eine effizientere Energiewandlung, die NutzungCO2-neutraler oder -armer Energieträger und ein verminder-ter Energieverbrauch im privaten, wirtschaftlichen und öffentlichen Bereich leisten. Das GKSS Forschungszentrumerarbeitet mit seinen Forschungsthemen Grundlagenwissenund Lösungsansätze für diese Fragestellungen. Allerdingswerden Veränderungen des Klimas auf Grund der bereits vor-handenen Änderungen der Zusammensetzung der Erdatmo-sphäre eintreten, auch wenn wir global mit vielen anderenPartnern aus Wissenschaft, Wirtschaft, Verwaltung und Poli-tik zusammen mit diesen Anstrengungen mittelfristig erfolg-reich sein sollten.

Parallel zur Emissionsminderung besteht daher die Notwen-digkeit, Anpassungsstrategien z.B. im Küstenschutz oder inder Landwirtschaft zu entwickeln, um für die negativen undpositiven Folgen der sich abzeichnenden Veränderungen vorbereitet zu sein. Auch dabei spielt GKSS eine richtungs-weisende Rolle.

Damit derartige Anpassungsstrategien entwickelt werdenkönnen, gründete GKSS im März 2007 das "NorddeutscheKlimabüro". Diese Ansprech- und Informationsstation ver-stärkt die Kommunikation zwischen Forschung und Anwen-dung. Sie versteht sich unter dem GKSS-Motto "Wissenschafft Nutzen" als Gesprächspartner für Landwirtschaft,Tourismus und Küstenschutz. Die wissenschaftlichen Arbei-ten des Norddeutschen Klimabüros stützen sich auf eine

umfassende Datenbasis, die zum größten Teil im GKSS-Projekt coastDat zusammengefasst wird und bereits der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung steht. Dieser Wind-, Sturm- und Seegangsklima-Datensatz erlaubt,das Küstenklima der Vergangenheit zu rekonstruieren undmögliche Szenarien für die Zukunft zu erstellen. Der Daten-satz von coastDat soll auch Bestandteil des Exzellenzcluster-Antrags CLISAP (Integrated Climate System Analysis andPrediction) werden, der gemeinsam mit dem MPI für Meteo-rologie und der Universität Hamburg im Rahmen der Exzel-lenzinitiative des BMBF gestellt wurde und in der laufendenRunde zum Vollantrag aufgefordert wurde.

Im Auftrag des BMBF organisierte GKSS in Hamburg im März2007 eine Konferenz mit dem Titel „Globaler Klimawandelund regionale Auswirkungen in Norddeutschland“. Über 600Teilnehmern kamen, um den Dialog zwischen Forschung undAnwendung, die Partnerschaft von Wissenschaft, Politik,Wirtschaft und Verwaltung zu intensivieren. Ab 2010 soll dasDeutsche Klimarechenzentrum (DKRZ) unter dem Dach vonGKSS eingebunden werden. Mit der mittelfristigen Absiche-rung dieses deutschen Höchstleistungsrechenzentrums fürdie Klima- und Erdsystemforschung wird die internationalwettbewerbsfähige Klimaforschung in Deutschland weiter gestärkt. Im Helmholtz-Forschungsnetzwerk EOS (IntegratedEarth Observing System) bündeln neben GKSS fünf weitereHelmholtz-Zentren Kompetenzen, um den Zustand und dieEntwicklungstrends im System Erde insbesondere mit Methoden der Fernerkundung zu beobachten, zu analysierenund Szenarien zukünftiger Entwicklungsmöglichkeiten zu erstellen.

Der globalen Herausforderung von Klima- und Ressourcen-schonung tragen wir Rechnung, indem wir das Profil unsererAktivitäten in den Jahren 2006 und 2007 weiter schärften.Mit der Finanzierungsempfehlung für die Helmholtz-AllianzMEM-BRAIN werden GKSS, das federführende Forschungs-

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„Forschen für eine lebenswerte Zukunft“

zentrum Jülich, DESY und das Hahn-Meitner-Institut erstmalsein HGF-übergreifendes Konzept zur Entwicklung von selekti-ven Membranen für die Gasseparation von fossilen Kraftwer-ken zur Reduktion der CO2-Emission umsetzen. Das zuneh-mende Interesse an erneuerbaren Energien und die Suchenach effektiven und sauberen Energieträgern hat auch zu einer deutlichen Intensivierung der Forschung für Brennstoff-zellen und Wasserstofftechnologien bei GKSS geführt. GKSSbringt dabei maßgeblich seine international anerkanntenKompetenzen in der Entwicklung von dafür benötigten neu-artigen Membranen sowie von leistungsfähigeren funktiona-len Materialien für die mobile Wasserstoffspeicherung ein.

Ein Blick auf die zahlreichen Veranstaltungen in unserem Jubiläumsjahr 2006 macht deutlich, dass wir uns darüberhinaus im Sinne des sensiblen Umgangs mit Ressourcen undEnergie im Bereich der Entwicklungen von neuen multifunk-tionalen Werkstoff- und Materialsystemen, z.B. für den mobi-len Extrem-Leichtbau engagieren. Mit der Einweihung derVersuchshalle für die Magnesiumprozesstechnik und der begonnenen Ausbauinvestition MagIC (Magnesium Innova-tions Center) entsteht auf unserem Gelände eine internatio-nal einzigartige Forschungsplattform für Magnesiumfor-schung als ein Schlüssel für nachhaltige Innovationen in diesem durch sein Potential für den Leichtbau in Fahrzeugengesellschaftsrelevanten Forschungszweig. Fügetechniken,Bauteilbewertungssysteme, Nanotechnologie und die Anwen-dung von Neutronen und Synchrotronstrahlung für Struktur-untersuchungen sind weitere unverzichtbare Bausteine füreine integrierte Werkstoffforschung bei GKSS. Auch in diesem Bereich sind durch die Berufung von zwei Instituts-leitern (Prof. Norbert Huber und Prof. Andreas Schreyer) entscheidende Weichen für die Zukunft gestellt worden. Mitdem Engagement von GKSS an der Geesthachter NeutronenFacility (GeNF), an den Synchrotronquellen DORIS und PETRA bei DESY in Hamburg sowie an der NeutronenquelleFRM II in München stehen herausragende Experimentalmög-lichkeiten für die GKSS-Forscher aber auch für externe Nutzer zur Verfügung.

Forschung für eine lebenswerte Zukunft ist auch die Leitlinieunseres Campus-Teltow in Brandenburg. Die wachsende Lebenserwartung in den Industriestaaten führt zu einemrasch steigenden Bedarf an verbesserten oder neuartigenTherapiemöglichkeiten für degenerative Erkrankungen z.B.des Herz-Kreislaufsystems oder des Bewegungsapparates.Die Kernkompetenz von GKSS liegt hier u.a. in der Entwick-lung von funktionalisierten, stimuli-sensitiven und biokompa-tiblen Materialien, um z.B. den Ersatz von krankem, verletz-tem oder bei Operationen entferntem Körpergewebe durchgezielt nachwachsendes funktionelles Gewebe zu ermögli-chen. Um die Ergebnisse der Grundlagenforschung auch inklinikrelevante und marktfähige Lösungen umzusetzen, haben wir in Teltow im September 2006 das Zentrum fürBiomaterialentwicklung eröffnet. Zeitgleich haben das BMBF,

die Länder Berlin und Brandenburg und die Helmholtz-Gemeinschaft unseren Antrag genehmigt, ein Translations-zentrum für Regenerative Medizin in Berlin-Wedding mit einem jährlichen Budget von über mit 10 Mio. Euro zunächstfür einen Zeitraum von vier Jahren zu fördern. Dieses Berlin-Brandenburger Zentrum für Regenerative Therapien (BCRT)wird von GKSS gemeinsam mit der Charité-Universitätsmedi-zin Berlin und dem Max-Delbrück-Centrum für MolekulareMedizin Berlin-Buch aufgebaut und betrieben. Von GKSSwerden vier der 23 Forschergruppen und einer der acht Arbeitsbereiche geleitet.

Chancengleichheit und die Vereinbarkeit von Familie und Beruf sind in hohem Maße gesellschaftsrelevante Themen,die bei GKSS nicht nur ernst genommen werden, sondern fürdie wir aktiv handeln. Mit der Errichtung der Kindertages-stätte „Einsteinchen“ haben wir ein Zeichen gesetzt. SeitApril 2007 nutzen Krippe und Kindergarten das neue Haus.

GKSS ist damit präsent in Zukunftsthemen wie Energie, Klimawandel und Gesundheit, die sowohl in der Hightech-Strategie der Bundesregierung als auch im 7. Rahmenpro-gramm der EU ausdrücklich als stark zu fördernde Themen-felder genannt sind. Sie sind auch Kernbestandteil in unse-rem im Jahr 2006 verabschiedeten Struktur- und Entwick-lungsplan als wesentliche Forschungsschwerpunkte für dienächsten 10 bis 15 Jahre.

„Wissen schafft Nutzen“ – diesen Leitsatz haben wir uns imJubiläumsjahr 2006 gegeben. Er charakterisiert treffend unsere Intention in den vergangen 50 Jahren, der Gegenwartund wird auch unsere zukünftige Leitlinie sein. Wir werdenweiterhin mit hochrangiger Forschung nachhaltig zur Siche-rung und Gestaltung einer lebenswerten Zukunft beitragen.

Prof. Dr. Wolfgang Kaysser Dipl.-Ing. Michael Ganßwissenschaftlich-technischer kaufmännischerGeschäftsführer Geschäftsführer

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Dear readers,

DIPL.-ING. MICHAEL GANß PROF. DR. WOLFGANG KAYSSERMANAGING DIRECTOR SCIENTIFIC CHAIRMAN

The changes that are increasingly taking place in the EarthSystem pose a major challenge to contemporary research.The report released in February 2007 by the United Nations’ Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC) leaves no doubt that climate change is taking placeon a global scale. From our perspective today, the precisedimensions of climate change in the future will largely depend on whether the volume of greenhouse gases generated by human beings, such as CO2, can be reducedto an amount that is compatible with the Earth System. Themeasures that must be taken to achieve this goal includemore efficient energy conversion, the use of CO2-neutralor low-CO2 energy sources and reduced energy consumpti-on in the private, commercial and public sectors. The GKSSResearch Centre focuses on research areas that generatebasic knowledge about these issues and approaches to solutions. However, even if the efforts we are making on aglobal scale together with many other partners from thespheres of science, commerce, administration and politicsshould prove to be successful in the medium term, the alterations that have already taken place in the compo-sition of the Earth’s atmosphere make further climatechange inevitable.

Therefore, emission reductions must be accompanied byparallel efforts to develop adjustment strategies in areassuch as agriculture and coastal protection, so that we canbe prepared for both the positive and the negative conse-quences of future climate change. Here too, GKSS is play-ing a pioneering role.

In order to develop such adjustment strategies, GKSS esta-blished the North German Climate Office in March 2007.This communication and information platform will streng-then the lines of communication between the areas of research and application. In line with the GKSS motto“knowledge generates utility”, the Climate Office acts as a

dialogue partner for interested individuals from the areas ofagriculture, tourism and coastal protection. The researchwork done by the North German Climate Office is based ona comprehensive database that is largely being compiledthrough the GKSS project coastDat and is already availableto the general research community.

This database of information about wind, storm and seaconditions makes it possible to reconstruct the coastal climate of past time periods and create possible futurescenarios. Plans call for the coastDat database to be integrated into the proposal for a Cluster of Excellenceknown as CLISAP (Integrated Climate System Analysis andPrediction). This proposal was submitted jointly by GKSS,the Max Planck Institute for Meteorology (MPI-M) and theUniversity of Hamburg as part of the excellence initiative ofthe Federal Ministry of Education and Research (BMBF),and the submitters were invited to present a full applica-tion in the current call. GKSS was commissioned by theBMBF to organize a conference titled “Global ClimateChange and Regional Effects in Northern Germany” inHamburg in March 2007. More than 600 participants tookadvantage of this opportunity to engage in a dialogue between research and application and to intensify the part-nership between science, public policy, commerce and public administration.

Starting in 2010, the German Climate Computing Centre(DKRZ) will be operating under the supervision of GKSS.This move, which ensures the medium-term future of thishigh-performance German computing centre for climateand Earth System research, will further strengthen the international competitiveness of climate research in Germany. GKSS and the five other Helmholtz centres thatmake up the Helmholtz research network EOS (IntegratedEarth Observing System) combine their research capacitiesto observe and analyse the current state and development

“Research for a Liveable Future”

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trends of the Earth System. They primarily use remote monitoring techniques and develop scenarios for possiblefuture developments on the basis of their findings.

We have addressed the global challenge of climate and resource conservation by further refining sharpening theprofile of our activities in 2006 and 2007. Within the Helm-holtz alliance MEM-BRAIN, a number of partners — GKSS,DESY, the Hahn-Meitner Institute and the project leader,Research Centre Jülich — will for the first time apply aHelmholtz Association-wide concept for developing gas separation membranes in fossil-fuel power plants, with theaim of reducing CO2 emissions. The increasing interest inrenewable energy sources and the search for effective andclean energy carriers has also led to strongly intensified research at GKSS in the areas of fuel cells and hydrogentechnologies. GKSS is playing a major role in this researcharea, thanks to its internationally recognized expertise indeveloping the new types of membranes that are needed,as well as improved high-performance functional materialsfor mobile hydrogen storage.

A look at the numerous events that took place during our anniversary year 2006 reveals the extent of our commitmentto conserving resources and energy as we develop new multi-functional materials and materials systems — for example, those used for extremely lightweight structures fortransportation and energy technologies. Now that we haveinaugurated our centre for magnesium technology and begun investing in the expansion of our MagIC (MagnesiumInnovations Centre), a unique international research platformfor magnesium research is taking shape within our complex.This platform is a key to sustainable innovations in this research area, which is important for future social develop-ment thanks to the potential it harbours for automotive light-weight construction. Joining technologies, materials model-ling and structural assessment, nanotechnology and the useof neutrons and synchrotron radiation for investigating internal structures are other indispensable components ofintegrated materials research at GKSS. In this field as well,the appointment of two institute directors (Prof. Norbert Huber and Prof. Andreas Schreyer) has set a definitive course for the future. The involvement of GKSS in the Geesthacht Neutron Facility (GeNF), the synchrotron sourcesDORIS and PETRA at DESY in Hamburg, and the neutronsource FRM II in Munich offers outstanding facilities for experimentation, not only to GKSS researchers but also toexternal users.

“Research for a liveable future” is also the guiding principleof our Teltow campus in Brandenburg. The increasing longevity of people in industrialized countries is leading toa rapidly growing demand for improved or innovative thera-pies for degenerative diseases, such as those affecting thecardiovascular and musculoskeletal systems. The core expertise of GKSS in this area includes the development of

functionalised, stimuli-sensitive and biocompatible materials. These can be used, for example, in the replace-ment of diseased or injured tissue, or tissue that has beensurgically removed, with functional tissue that will grow ina targeted manner. In order to apply the results of basic research to clinically useful and marketable solutions, weopened the Centre for Biomaterial Development in Teltowin September 2006. At the same time, BMBF, the federalstates of Berlin and Brandenburg, and the Helmholtz Association approved our request for funding for a Transla-tion Centre for Regenerative Medicine in Berlin-Wedding,which will have an annual budget of more than €10 millionfor an initial period of four years. This institution, the Berlin-Brandenburg Centre for Regenerative Therapies(BCRT), is being set up and operated by GKSS in coopera-tion with the Charité-Universitätsmedizin Berlin medicalschool and hospital and the Max Delbrück Centre for Molecular Medicine in Berlin-Buch. Four of the 23 researchgroups and one of the eight work areas are headed byGKSS.

Equal opportunity and the possibility of combining familyand professional responsibilities are extremely importantsocial issues that are taken seriously and actively promo-ted at GKSS. One indication of our commitment is the establishment of the “Einsteinchen CompanyKids” daycarecentre. This new building has been serving as the site of anursery and a kindergarten since April 2007.

GKSS is actively involved in promoting issues that will beincreasingly important in the future, including energy, climate change and health. These issues have been definedas areas that deserve strong support within the Germangovernment’s high-tech strategy and the seventh EU Framework Programme. They are also a core component ofour structural and development plan we approved in 2006,and as such they will be major research areas over thenext 10 to 15 years. “Knowledge generates utility” — this isthe guiding principle we adopted for our anniversary year2006. It perfectly sums up the impulse that has been guiding our efforts during the past 50 years, is leading ustoday, and will continue to be our guideline in the future.Through our high-level research, we will continue in thelong term to do our share in designing a liveable future and making it a reality.

Prof. Dr. Wolfgang Kaysser Dipl.-Ing. Michael GanßScientific Chairman Managing Director

Overview

ÜBERBLICK

Funktionale Werkstoffsysteme

Die im Programm „Funktionale Werkstoffsysteme“ ausge-wählten neuartigen Werkstoffe zeichnen sich dadurch aus,dass sie sich in ganz unterschiedlichen Branchen und Tech-nologiebereichen einsetzen lassen und für eine Vielzahl vonAnwendungen eignen. Damit sind diese Werkstoffe Schlüs-sel für neue innovative Systemlösungen, die dazu beitra-gen, den Wirtschaftsstandort Deutschland zu sichern.

Unsere Entwicklungsschwerpunkte sind die Gebiete:

Umweltgerechte Mobilität (z. B. Ultra-Leichtbaulegierun-gen and zugehörige Verarbeitungstechniken)

Energie- und Umwelttechnologien (z. B. hochtemperatur-feste Leichtbaulegierungen zur Steigerung der Energieeffi-zienz, Materialien für die Wasserstofftechnologie, Membra-nen für die CO2-Abtrennung und für Osmose-Kraftwerke)

Medizintechnik (z. B. bioabbaubare Mg-Legierungen, Implantatfertigung mittels Metallpulverspritzguss, Stimuli-sensitive Polymere). Das hierzu im Jahr 2004 beantragteForschungs- und Entwicklungsprogramm wird unter Berücksichtigung der damaligen Gutachterempfehlungenkonsequent weitergeführt. Strategische und konzeptionelleSchwerpunkte sind die Verstärkung der wissenschaftlichenZusammenarbeit mit Hochschulen, die internationale Ver-netzung der Forschungsaktivitäten und die Intensivierungder Industrie-Kooperationen.

Die Zusammenarbeit mit den Hochschulen wird insbe-sondere auf internationaler Ebene weitergeführt und verstärkt:

• Im neuen, von GKSS koordinierten Marie-Curie-For-schungsnetzwerk „COSY: Complex Solid State Reactionsfor Energy Efficient Hydrogen Storage“ entwickeln undcharakterisieren 13 europäische Hochschulen und For-schungseinrichtungen komplexe Hydride für die Wasser-stoffspeicherung in mobilen Anwendungen und bildenNachwuchswissenschaftler auf diesem Gebiet aus.

• Gemeinsam mit 3 europäischen Universitäten organi-siert GKSS im Rahmen des Marie-Curie-Programms die„EUROMEMBRANES: European Conferences and Trai-ning in Membrane Technology“.

• Im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemein-schaft und der US-amerikanischen National ScienceFoundation geförderten „Materials World Network“ wur-de das Projekt „Enhanced formability of Mg sheets”(GKSS, TU Hamburg-Harburg, Univ. of Virginia) zur Ent-wicklung von Magnesium-Knet-Legierungen u.a. für denAutomobilbau bewilligt.

• Von der European Science Foundation wird im EURO-CORES-Programm „Selbstorganisierte Nanostrukturen“das Projekt „SCALES: Complexity across Length Scales

Überblick • Overview

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Überblick

GKSS hat in den vergangenen Jahren seine Forschungsprogramme konsequent den Forschungsbereichen in der Helmholtz-Gemeinschaft (HGF) angepasst. Entsprechendsind folgende Programme Kernelemente der GKSS-Forschungsstruktur:

■ Funktionale Werkstoffsysteme

■ Meeres-, Küsten- und Polarforschung

■ Regenerative Medizin

■ Großgeräte für die Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen

in Soft Matter“ gefördert. In diesem Projekt entwickelnGKSS und fünf weitere europäische Forschungseinrich-tungen sternförmige Moleküle, welche aus miteinandernicht mischbaren Ketten aufgebaut sind, und untersu-chen die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen solcherkomplexer Molekülstrukturen.

Diese neuen Kooperationen ergänzen eine ganze Reihe be-reits existierender Hochschulprojekte, darunter das 2004bewilligte Virtuelle Institut „Asymmetric Structures for FuelCells”, die 2005 von GKSS gegründete Helmholtz-Initiative„FuncHy: Funktionale Materialien für mobile Wasserstoff-speicher“, das DFG-Schwerpunktprogramm „InnoMagTec:Erweiterung der Einsatzgrenzen von Magnesiumlegierun-gen“ und weitere Im Rahmen von DFG-Projekte geförderteKooperationen.

Um die Vernetzung mit europäischen Forschungsinstitu-tionen sowie Industrieunternehmen weiter auszubauen,beteiligt sich GKSS an einer Reihe von EU-gefördertenProjekten, die zum Teil von Geesthacht aus koordiniertwerden:

• Die Optimierung und Validierung von Fügeverfahren fürverschiedenartigen Materialien und ihre Bewertung zurBeschreibung der Schädigungsmechanismen stehen imVordergrund der Projekte SOLVSTIR, WEL-AIR und COINS.

• In den EU-Projekten MOREPOWER (neue Membranma-terialien und ihre Integration in kompakte Brennstoffzel-len für portable Anwendungen), COMPOSE und EURO-MEMBRANES (Entwicklung nanostrukturierter Hybrid-materialien für die Trenntechnik), MULTIMATDESIGN(wissensbasiertes Design polymer-basierter Multifunkti-onsmaterialien) und NANOMEMPRO (europäisches Net-work of Excellence der wichtigsten Membranentwicklerund Anwender) arbeitet GKSS mit den führenden euro-päischen Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet derfunktionalisierten Polymere zusammen.

• GKSS hat im Jahr 2005 die oben genannte Helmholtz-Initiative FuncHy und im Jahr 2006 das Marie-CurieNetzwerk COSY initiiert. Ziel dieser Initiativen ist es, eineuropäisches Forschungsnetzwerk auf dem Gebiet derfunktionalen Materialien für die künftige mobile Wasser-stofftechnik zu etablieren. Diese Initiativen basierenthematisch auf dem EU-IP STORHY und dem im Januar2006 begonnenen EU-IP NESSHY, sowie den bereitsetablierten Marie-Curie-Research-Training-Networks H-SORPTION und HYTRAIN. Zusammen mit dem EU-Pro-jekt MOREPOWER, der Anfang 2007 gestarteten EU-CA„CARISMA: Coordination Action of Research on Inter-mediate and High Temperature Specialised MembraneElectrode Assemblies“ und dem EU Netzwerk FC-TEST-NET bilden diese Aktivitäten den Keim für das beabsich-tigte europäische Netzwerk.

Um die Ergebnisse der GKSS-Forschung auf dem Gebietder funktionalen Werkstoffsysteme in industrielle An-wendungen zu übertragen, wurde die Zusammenarbeitmit Industriepartnern verstärkt:

• Für ALCAN, Frankreich, wurden im Rahmen eines zwei-jährigen Forschungsauftrages lasergeschweißte Al-Le-gierungen für Flugzeugstrukturen entwickelt und unter-sucht. Ziel des Auftrags war eine Verbesserung derSchadenstoleranz von laserstrahlgeschweißten Flug-zeug-Paneelen durch lokale Maßnahmen. Tatsächlichwurde eine Erhöhung der Lebensdauer von Panelen un-ter zyklischer Belastung um 60 Prozent erreicht.

• Die Mechanismen der Rissausbreitung in laserstrahlge-schweißten Hybridverbindungen (zwischen Ti und Al)wurden im Auftrag von AIRBUS, Bremen, untersucht.Durch Geometriemodifikationen konnte auch hier einesignifikante Erhöhung der Lebensdauer der Verbin-dungs-Grenzflächen erreicht werden.

• Im Rahmen eines Industrieauftrages wurde die tiegel-und keramikfreie Induktionsabschmelztechnik (EIGA)hochskaliert, die in der Gieß- und Pulverherstellung vonTitan- und TiAl-Legierungen Anwendung findet. Die Effi-zienz dieser Technik wurde durch eine Verdopplung vonSchmelzrate und nutzbarem Stangendurchmesser er-heblich gesteigert. Zudem wurde ein zugehöriges Induk-tionsspulendesign lizenziert.

• Die erfolgreichen Arbeiten im EU-Projekt SALINITYPOWER wurden in einem Entwicklungsauftrag der Stat-kraft Energi AS, Norwegen, weitergeführt. Ziel ist dieOptimierung von Membranen zur Osmose basiertenEnergieerzeugung.

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Meeres-, Küsten- und Polarforschung

Überblick • Overview

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Mit der Diskussion um den Klimawandel und einen mögli-chen Anstieg des Meeresspiegels rückt immer häufiger derLebensraum Küste ins Blickfeld der Öffentlichkeit. DasGKSS-Forschungszentrum beschäftigt sich bereits seit län-gerer Zeit mit dieser weltweit bedeutenden Region. Im ak-tuellen Forschungsprogramm „Meeres-, Küsten- und Polar-forschung (MARCOPOLI, Marine, Coastal and Polar Re-search“, das gemeinsam mit Forschern vom Alfred-Wege-ner-Institut (AWI) durchgeführt wird, arbeitet das GKSS imSchwerpunkt Küstenforschung. MARCOPOLI soll unter an-derem neue Grundlagen für das Management von Küsten-zonen, wie beispielsweise den Küstenschutz, erarbeiten. ImFokus der Forschung stehen dabei die Schaffung neuerMethoden zur Erstellung langer klimarelevanter Zeitserien,die Analyse der ökologischen Struktur von Lebensgemein-schaften an den Küsten sowie die ökologische Chemie vonOrganismen und neue Monitoringverfahren zur Beobach-tung der Wasserqualität in Nord- und Ostsee.

Ein weiterer Aspekt ist die hydrodynamische Modellierung,mit der der Transport und die daraus resultierende Vertei-lung von Schwebstoffen im Küstenbereich bestimmt wird.Zu diesem Zweck wurde bei der GKSS in den letzten Jahrenein Programm-Modul entwickelt und in ein Stofftransport-modell des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrogra-phie (BSH) für die Nord- und Ostsee integriert. Damit ist esmöglich, die Verteilung von Schwebstoffen (SPM, suspen-ded particulate matter) im Wasser und ihre Ablagerung imBodensediment in Abhängigkeit von der Strömung understmalig auch vom aktuellen Seegang zu berechnen.

Mittlerweile wurde ein weiteres Küstenforschungsprojekterfolgreich abgeschlossen: das von der EU finanzierte undvon der GKSS koordinierte Projekt „FerryBox“. In diesemProjekt wurden Fähren mit automatischen Sensoren undAnalysegeräten ausgestattet, die wichtige Parameter wiebeispielsweise die Wassertemperatur, den Salzgehalt und

die Algenkonzentration erfassen. Elf europäische For-schungseinrichtungen waren daran beteiligt und haben un-längst die Ergebnisse von insgesamt neun Fährrouten ausverschiedenen Meeresgebieten verglichen. Die Daten wa-ren Grundlage für die Untersuchung verschiedener Umwelt-probleme. Die Ergebnisse zeigen, dass die „FerryBox“ ein zu-verlässiges, kostengünstiges Instrumentarium zur automati-sierten Beobachtung der Meeresumwelt ist. Während derICES Annual Science Conference in Maastricht im September2006 wurden die wichtigsten Ergebnisse vorgestellt.

Am GKSS befassen wir uns darüber hinaus mit sehr greif-baren Aspekten der Küstenforschung – etwa der Untersu-chung von Seehunden. In jedem Frühjahr werden an denKüsten des Wattenmeeres junge Seehunde (Heuler) gefun-den, die durch gesundheitliche Probleme, ungünstige Wet-terbedingungen oder menschliche Einwirkungen vom Mut-tertier getrennt wurden. In Zusammenarbeit mit der See-hundstation Friedrichskoog wurde der anthropogene Ein-fluss auf das Immunsystem dieser jungen Seehunde unter-sucht. Die ersten Ergebnisse dieser Arbeiten zeigen, dasseine hohe Anfälligkeit des Immunsystems gegenüber toxi-schen Metallen besteht.

Am Institut für Küstenforschung der GKSS wurde ferner einautomatisiertes Expertenmodell erstellt, das dem für dieBekämpfung von Ölunfällen zuständigen „Havariekomman-do“ als wichtige und detaillierte Entscheidungshilfe bei derVorsorgeplanung dient. Bisher erfasst das System insbe-sondere den Wattenmeerbereich. Künftig soll es auf dieganze Deutsche Bucht ausgedehnt werden.

Ein weiteres Thema ist die Beobachtung von Baggergut,das an der Ostseeküste bei Rostock-Warnemünde ver-klappt worden ist. Die Entwicklung der Baggergutflächenwurde mit der Fächerecholottechnik über mehr als drei Jah-re verfolgt. Volumenberechnungen ergaben, dass das Bag-

• 2006 wurde das von Shell koordinierte EU-Projekt CER-HYSEP abgeschlossen. Die bei GKSS entwickelten Mem-branen zur Wasserstoffabtrennung aus Industriegasenwurden erstmalig in großer Fläche hergestellt und in einMembran-Modul für weitere Tests eingebaut, um ihreviel versprechenden Eigenschaften unter industrienahenBedingungen weiter zu untersuchen.

• Bei der STEAG Saar Energie AG wurde im Rahmen einesseit 2005 laufenden Kooperationsvertrags eine beiGKSS entwickelte Pilotanlage für die Anhebung des Methangehalts von Grubengas mittels Membrantechnikin Betrieb genommen.

Die Material- und Werkstoffforschung hat sich mittlerweilezum größten Forschungs- und Kompetenzbereich desGKSS-Forschungszentrums entwickelt. Dazu beigetragenhat insbesondere der erfolgreiche Ausbau des Programms„Funktionale Werkstoffsysteme“. Nicht weniger bedeutendwar die entsprechende Fokussierung anderer GKSS-Pro-gramme – beispielsweise die Ausrichtung des ProgrammsPNI auf die Charakterisierung ingenieurwissenschaftlicherMaterialien oder des Programms Regenerative Medizin aufmaterialbezogene Fragestellungen.

gergut nur in der Sinkphase während der Verklappung ver-driftet wurde. Während der folgenden Jahre waren am Bo-den lediglich Umlagerungen zu beobachten, die zu einerGlättung der Oberflächen geführt haben.

Im Institut für Küstenforschung spielt auch die Klimafor-schung eine herausragende Rolle. Die Expertise aus unse-rem Hause ist anerkannt. So wurden GKSS-Forscher vonder Universität Hamburg und dem Max-Planck-Institut fürMeteorologie in die Planung einer Exzellenzinitiative zur Kli-maforschung einbezogen. Im Vordergrund stand dabei dieFrage, wie sich der derzeitige und der mögliche künftigeKlimawandel bewerten lässt. Darüber hinaus hat das GKSSerheblich dazu beigetragen, Methoden für die Analyse derglobalen Klimadynamik zu entwickeln.

Zweifellos ist die Küstenforschung der GKSS vielfältig. Einweiteres Ergebnis der umfangreichen wissenschaftlichenArbeit ist das Internet-Portal CoastDat. Es ist die derzeitwohl umfassendste Sammlung homogener meteorologisch-ozeanographischer Modelldaten für die Nord- und Ostee-Region. In CoastDat wurden retrospektive Rekonstruktio-nen (1950 bis heute) mariner Umweltbedingungen undmöglicher konsistenter Zukunftsszenarien (bis Ende 2100)systematisch zusammengefasst und veröffentlicht. Bishersind mit Hilfe von CoastDat die Veränderungen und Per-spektiven von Sturmklima, Seegangsklima, Sturmflutstati-stik und Strömungsstatistik dokumentiert und analysiertworden. Erste neue Untersuchungen deuten darauf hin,dass sich aus CoastDat auch Aussagen über die veränderli-che Statistik der mesoskaligen „Polar Lows“ ableiten las-sen. Das sind kleinräumige Tiefdruckgebiete in den polarenRegionen, die man bisher nur schwer prognostizieren kann.Seit kurzer Zeit versuchen wir, auch die veränderliche Stati-stik südostasiatischer Taifune mit Modellen zu beschreiben.Ein Resultat dieser Forschungsarbeit ist besonders beacht-lich. So kommen wir zu dem Schluss, dass sich die Sturm-tätigkeit nicht parallel zur Erhöhung der Temperatur ver-schärft. Die Szenarienrechnungen weisen darauf hin, dasszum Ende des Jahrhunderts mit um bis zu 10 Prozent stär-keren Starkwinden zu rechnen ist. Damit einher gehen hö-here Sturmfluten von beispielsweise 70 cm in Hamburgzum Ende des Jahrhunderts. Die Ergebnisse werden derzeitmit den verschiedenen Küsteneinrichtungen – Institutenund Behörden – der norddeutschen Bundesländer disku-tiert.

Unter der Leitung von GKSS wurden in einem internationa-len Konsortium die bisherigen Kenntnisse über den Klima-wandel im Bereich der Ostsee bewertet. Die organisatori-sche Leitung des BACC genannten Projektes oblag demBALTEX-Büro der GKSS. Gemeinsam mit der Helsinki-Kom-mission (HELCOM) wurden die Ergebnisse des BACC-Pro-jektes in Göteborg Parlamentariern und der Öffentlichkeit

vorgestellt. Die Resonanz in den Medien war beachtlich.Das BACC-Projekt hat ergeben, dass ein expliziter Nach-weis für den anthropogenen regionalen Klimawandel im Be-reich der Ostsee bisher weder bekannt noch veröffentlichtwar. Mit BACC aber liegen nun erstmals derartige Informa-tionen vor: Demnach stimmt die in den letzten Jahren imBereich der Ostsee beobachtete Erwärmung mit der globa-len Erwärmung überein, die inzwischen als eindeutig an-thropogen betrachtet wird. Damit kann man folglich auchdie regionale Erwärmung im Ostseegebiet und beispielswei-se auch die abnehmende Eisbedeckung im BottnischenMeerbusen als weitgehend menschengemacht betrachten.In den Niederschlags- und Sturmdaten hingegen lässt sichderzeit kein Hinweis auf eine anthropogene Klimaänderungfinden. Für die Zukunft wird erwartet, dass sich die Erwär-mung und die damit einhergehenden Veränderungen deutli-cher zeigen werden. Nach Einschätzung des von HELCOMakzeptierten BACC-Reports aber sind in Bezug auf Verände-rungen der marinen Ökosysteme in der Ostsee bisher kaumrobuste Aussagen möglich.

Eine herausragendes Ereignis des vergangenen Jahres warder gemeinsam mit der Münchener-Rück-Versicherung or-ganisierte „Workshop on Climate Change and Disaster Los-ses: Understanding and Attributing Trends and Projections“in Hohenkammer bei München. Im Vordergrund stand dieFrage, ob die in letzter Zeit zu beobachtenden Trends be-züglich wetterabhängiger Zerstörungen mit dem vom Men-schen ausgelösten Klimawandel in Beziehung stehen. DieTeilnehmer waren sich darin einig, dass der Klimawandelreal ist. Allerdings kann er, so das Fazit, nicht, wie im drit-ten Sachstandsbericht des IPCC suggeriert, aus den bishe-rigen Schadenstatistiken abgeleitet werden. Gemäß dieser,von Versicherungen zusammengestellten Statistiken neh-men die Schäden weltweit zu. Darin, so das Ergebnis derVeranstaltung, spiegeln sich aber vielmehr soziale und de-mographische Veränderungen wider – beispielsweise dieTatsache, dass weltweit die Besiedelung der Küstenräumeweiter fortschreitet.

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Regenerative Medizin

Die Regenerative Medizin ist ein Gebiet mit großem Zu-kunftspotenzial. Von den aktuellen Forschungen versprichtman sich Ergebnisse mit erheblichem Nutzen für den Pa-tienten und eine deutliche Kostenreduktion bei therapeuti-schen Maßnahmen. Außerdem gehen Fachleute davon aus,dass dieser Bereich neue Perspektiven für industrielle Pro-dukte und Zukunftsmärkte eröffnet. Das GKSS Forschungs-zentrum koordiniert seit 2003 das Helmholtz-Programm„Regenerative Medizin“ im Forschungsbereich Gesundheit.Angesichts der wachsenden Bedeutung dieser Branchewird das Programm künftig weiter ausgebaut. Zu diesemZweck soll es entsprechende Aktivitäten innerhalb derHelmholtz-Gemeinschaft jetzt verstärkt mit den Arbeitenanderer Forschungseinrichtungen, Kliniken und der Indu-strie zusammenführen.

Ein Ziel des Programms ist beispielsweise die Konstruktionvon Geweben (Tissue Engineering). Dafür müssen zunächstoptimale synthetische Trägermaterialien (zum Beispiel Scaf-folds, Partikel, Membranen) auf der Basis funktionaler Poly-mersysteme entwickelt werden. Zum Einsatz kommen fer-ner Verfahren, mit denen man den neuen Polymersystemenmaßgeschneiderte Eigenschaften und Biofunktionalität auf-prägt. Eine bedeutende Funktionalität eines Polymerträgersist beispielsweise die Fähigkeit, die Zellteilung und -diffe-renzierung im gezüchteten Zellgewebe zu steuern. Paralleldazu müssen Bioreaktoren entwickelt werden, die die ent-sprechenden Zellaggregate über längere Zeit funktional undvital halten. Im Fokus unserer Arbeiten stehen außerdemdas muskuloskeletale System sowie das Herz-/Kreislaufsy-stem. Dabei sollen insbesondere Stammzelltechnologienberücksichtigt werden. Ein weiteres Programmziel bestehtin der Entwicklung von Apheresetechnologien (Immun- undEndotoxinadsorber und Bioreaktoren.

Das Programm "Regenerative Medizin" ist in folgendeTeilprojekte gegliedert:

A. Biologische Grundlagen (Zellbiologie, Entwicklungsbiologie)

B. Bio EngineeringB.1 BiomaterialentwicklungB.2 Scaffold-, Partikel-, und Bio-Interface

Engineering

C. Präklinische Anwendungsentwicklung C.1 Tissue Engineering und ZelltherapieC.2 Organunterstützungssysteme / Apherese

D. Translation

Das Programm „Regenerative Medizin“ soll vollständigeEntwicklungsprozesse von der Grundlagenforschung bis zurklinischen Studie fördern. Dazu wird der Standort Teltowder GKSS zu einem Excellenzzentrum weiterentwickelt. Soeröffnete die GKSS im September vergangenen Jahres amInstituts-Standort Teltow das „Zentrum für Biomaterialent-wicklung“. Dass die Eröffnung im Beisein des Brandenbur-ger Ministerpräsidenten, Mathias Platzek, und des Helm-holtzpräsidenten, Prof. Jürgen Mlynek, stattfand, unter-streicht die Bedeutung unseres Forschungsschwerpunkts.Künftig wollen wir insbesondere Voraussetzungen für eineerfolgreiche Übertragung geeigneter FuE-Ergebnisse in dieklinische und industrielle Praxis schaffen. Zu diesem Zweckwurden im vergangenen Jahr mit einem Management Re-view die vorbereitenden Arbeiten für die Einführung einesQualitätsmanagements abgeschlossen – eine wichtige Vor-aussetzung für eine erfolgreiche Pilotfertigung im Bereichder Regenerativen Medizin. In diesem Kontext wurde 2006mit einem Industriepartner ein Kooperationsprojekt zurEntwicklung eines stimuli-sensitiven Wundnahtmaterials be-gonnen.

Der Ende vergangenen Jahres bewilligte Antrag für dasneue Translationszentrum „Berlin-Brandenburg Center forRegenerative Therapies“ (BCRT) konnte zu einer Helmholtz-Allianz mit der Charité erweitert werden. Damit wird zumeinen die Kooperation in der Helmholtzgemeinschaft ge-stärkt. Zum anderen bietet das Zentrum umfassende Ver-netzungsmöglichkeiten im Berliner Raum, einer der bedeu-tendsten europäischen Regionen in den Bereichen Medizin-technik und Biotechnologie. Der ebenfalls Ende 2006 be-willigte Sonderforschungsbereich 760 „Biomechanics andBiology of Musculosceletal Regeneration“ verstärkt dieselokale Vernetzung weiter.

Das Forschungszentrum GKSS wird seine Aktivitäten imBCRT mit je zwei neuen durch das BMBF und die Helm-holtz-Gemeinschaft geförderten Gruppen erweitern.

Diese Gruppen sind:1) Biomedical Characterisation of Biomaterials and

Biomaterial Interfaces2) Controlled Drug Release Systems for Bone Tissue

Engineering3) Gleichbehandlungsgesetz Biointerface Engineering/

Animal Testing4) Bioreactor Development

Überblick • Overview

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Großgeräte für die Forschung mit Photonen, Neutronen und Ionen

Die Helmholtz-Zentren sind für ihre Kompetenz beim Be-trieb von hochwertigen Großforschungsgeräten bekannt.Diese Anlagen werden intensiv von Wissenschaftlern ausdem In- und Ausland insbesondere für die universitäre For-schung genutzt. Die Helmholtz-Zentren betreuen diese Ge-räte nicht nur. Sie entwickeln zugleich neue Messinstru-mente, die an diesen Anlagen zum Einsatz kommen Ein Bei-spiel ist der HGF-Forschungsreaktor FRG-1 in Geesthacht.Damit der FRG-1 auch für die Restlaufzeit für Gastforscherinteressant bleibt, wurde die Form des Moderatortopfesder kalten Neutronenquelle (KNQ) so verändert, dass sichder Fluss kalter Neutronen um zirka 60 Prozent erhöht. Dieatomrechtliche Zustimmung liegt seit Oktober 2006 vor. Abvoraussichtlich Juni 2007 wird der erhöhte Fluss an allenInstrumenten, die kalte Neutronen nutzen, zur Verfügungstehen. Die Kosten der Maßnahme werden bei weitemdurch die Einsparungen gedeckt, die durch die Verkürzungder jährlichen Betriebszeit des FRG-1 seit 2005 erzielt wur-den. Die beim Umbau der KNQ entwickelten Verfahren kön-nen vom Hahn-Meitner-Institut in Berlin für eine analogeMaßnahme am dortigen Reaktor genutzt werden.

Die Instrumentierung des FRG-1 weist eine weltweit einma-lige Schwerpunktbildung im Bereich der Werkstofffor-schung auf und bietet Nutzern entsprechend attraktiveMöglichkeiten. Die Messinstrumente am FRG-1 werdenständig modernisiert, um auch weiterhin für die Nutzer-schaft eine hohe wissenschaftliche Qualität zu garantieren.So wurde das Eigenspannungsdiffraktometer ARES mit ei-nem neuen Sekundärdiffraktometer ausgestattet, das dieUntersuchung erheblich größerer und schwerer Proben er-laubt. Am Neutronenradiographie-Instrument GENRA-3wurde die neue Tomographie-Einheit in Betrieb genommen.

Parallel zum Weiterbetrieb des FRG-1 engagiert sich GKSSam Heinz-Maier-Leibnitz-(FRM II)-Reaktor in Garching beiMünchen. Das Reflektometer REFSANS hat am FRM II be-reits den Routinebetrieb aufgenommen. In Kooperation mitdem FRM II hat GKSS zusätzlich mit dem Aufbau der Klein-winkelstreuanlage SANS-1 begonnen. GKSS engagiert sichbei der Konstruktion und beim Bau des Instruments sowiebei der Software für die Instrumentsteuerung. Zudem wirdGKSS später Betriebspersonal bereitstellen. GKSS betreibtgemeinsam mit dem Hahn-Meitner-Institut und dem FRM IIdas Eigenspannungs- und Texturexperiment STRESS-SPEC.Zusätzlich ist der Aufbau eines neuartigen Eigenspannungs-und Texturexperimentes (Short Pulse Engineering Spectro-meter, SPES) geplant.

GKSS hat darüber hinaus die Zusammenarbeit mit demDESY in Hamburg verstärkt. Am neuen HARWI-II-Messplatzam Synchrotron-Speicherring DORIS III wurde neben Kom-misionierungsarbeiten eine große Anzahl an Tomographie-,Eigenspannungs- und Textur-Untersuchungen durchgeführt.Zudem wurde mit der Planung eines Instruments zur inge-nieurwissenschaftlichen Materialforschung bei hohen Ener-gien (High-Energy Materials Science (HEMS) Beamline) be-gonnen, das 2009 betriebsbereit sein soll. Das Instrumentwird am neuen Speicherring PETRA III zusammen mit ei-nem zweiten Experiment zum Einsatz kommen, das für ab-bildende Verfahren optimiert wird.

GKSS hat seine Aktivitäten im Bereich der Materialfor-schung weiter ausgebaut. Davon zeugen zum Beispiel Ko-operationen mit verschiedenen Partnern – darunter mehre-ren Universitäten, dem DESY, dem HMI und dem Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf - im Rah-men der Virtuellen Institute “Photon and Neutron Researchon Advanced Engineering Materials (PNAM)”, “Schlüssel-werkstoffe für den Leichtbau (VISL)“ und “Improving Per-formance and Productivity of Integral Structures throughfundamental Understanding of metallurgical Reactions inmetallic Joints (IPSUS)”, gefördert aus dem Impuls- undVernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft.

Advanced Engineering Materials

A characteristic feature of the new types of materials selected for the “Advanced Engineering Materials” pro-gramme is that they can be used in a wide variety of diffe-rent sectors and technological areas, as well as for a broadrange of applications. As such, these materials serve as thekey to developing innovative new system solutions thathelp to strengthen Germany as a business location. Our development work focuses on the following areas: environ-mentally sustainable mobility (e.g. ultra-lightweight alloysand associated processing techniques), energy systemsand environmental technologies (e.g. high-temperature-resistant lightweight alloys for improving energy efficiency,materials for hydrogen technologies, membranes for CO2

sequestration and for osmosis power plants), and medicaltechnology (e.g. biodegradable magnesium alloys, implantproduction by means of metal powder injection moulding,stimuli-sensitive polymers).

To conduct this work, GKSS is consistently implementingthe research and development programme applied for in2004, taking into consideration the recommendationsmade by the evaluation panel. Strategically and conceptually, the principal areas of em-phasis comprise the strengthening of scientific cooperationwith universities, international networking of the researchactivities and increasing cooperation with industry.

Collaboration with universities is being pursued and strengthened on the international level in particular by the following activities:

• Within the new Marie Curie research training network COSY (Complex Solid State Reactions for Energy Effi-cient Hydrogen Storage), which is coordinated by GKSS,13 European universities and research institutes are developing and characterising complex hydrides for the storage of hydrogen in mobile applications and training young scientists in this field.

• In cooperation with three European universities, GKSS organises the “European Conferences and Training in Membrane Technology“ project (EUROMEMBRANES) as part of the Marie Curie programme.

• Within the context of the Materials World Network sponsored by the German Research Foundation (DFG) and the U.S. National Science Foundation, the “Enhanced Formability of Mg Sheets“ project has been approved. The project (GKSS, TU Hamburg-Harburg, Univ. of Virginia) is concerned with the development of magnesium wrought alloys for applications such as automotive manufacturing.

Überblick • Overview

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Overview

During the last years GKSS adapted its own research programmes to comply with theareas of research pursued within the Hermann von Helmholtz Association of NationalResearch Centres (HGF). The following programmes form the core elements of research at GKSS:

■ Advanced Engineering Materials

■ Marine, Coastal and Polar Research

■ Regenerative Medicine

■ Large-Scale Facilities for Research with Photons, Neutrons and Ions

• The SCALES project (Complexity across Length Scales in Soft Matter) is funded by the European Science Foun-dation as part of the EUROCORES programme “Self-or-ganised Nanostructures“. For this project, GKSS and five other European research institutes are developing star-shaped molecules made of non-mixable chain molecules and examining the relationships between thestructural characteristics of such complex molecular structures.

These new collaborative ventures are supplementing a largearray of existing university projects, including the VirtualInstitute “Asymmetric Structures for Fuel Cells“ approvedin 2004, the Helmholtz Initiative “Functional Materials forMobile Hydrogen Storage (FuncHy)“ established by GKSS in2005, the DFG priority programme “Extending the Range ofApplication of Magnesium Alloys“ (InnoMagTec), and othercooperative programmes funded within the context of DFGprojects.

In order to further strengthen networking with European research institutions and industrial companies, GKSS isparticipating in a series of EU-funded projects, somewhich are coordinated at Geesthacht.

• The projects SOLVSTIR, WEL-AIR and COINS focus on the optimisation and validation of processes for joining different materials and on their assessment required forthe description of the damage mechanisms.

• In the field of functionalised polymers, GKSS works together with leading European research institutes in the EU projects MOREPOWER (new membrane mate-rials and their integration in compact fuel cells for por-table applications), COMPOSE and EUROMEMBRANES (development of nanostructured hybrid materials for separation technology), MULTIMATDESIGN (knowledge-based design of polymer-based multipurpose materials),and NANOMEMPRO (European Network of Excellence ofthe key developers and users of membranes).

• GKSS launched the above-mentioned Helmholtz InitiativeFuncHy in 2005, and initiated the Marie Curie research training network COSY in 2006. The aim of these initia-tives is to establish a Europe-wide research network for the development of functionalised materials for future mobile hydrogen applications. Thematically, these initia-tives are based on the EU-IP’s STORHY and NESSHY, the latter of which was launched in January 2006. In addition, they utilise the established Marie Curie research training networks H-SORPTION and HYTRAIN.

Together with the EU project MOREPOWER, the EU networkFC-TESTNET, and the EU-CA CARISMA (Coordination Actionof Research on Intermediate and High Temperature Specia-

lised Membrane Electrode Assemblies) launched early thisyear, these activities form the germ of a intended Europe-wide network.

GKSS also intensified its cooperation with industrialpartners so that research findings in the field of advanced engineering materials can be more readilytransferred into industrial applications:

• For ALCAN, France, laser-welded aluminium alloys for aircraft structures were developed and tested in the framework of a two-year research contract. The aim of the project was to improve the damage tolerance of laser beam-welded aircraft panels by local measures. As a result of this work, the life of the panels under cyclically recurring load conditions was increased by 60percent.

• The mechanisms of crack propagation in laser-beam welded hybrid joints between titanium and aluminium were studied on behalf of AIRBUS, Bremen. By modify-ing the geometry, researchers were also able to signifi-cantly increase the lifetime of interfaces in these joints.

• As part of an industrial contract, GKSS scaled up the crucible-free and ceramics-free induction melting tech-nology (EIGA), which is used for the casting and powdermanufacturing of titanium and TiAl alloys. The system’s efficiency was substantially increased by doubling the melting rate and the useable rod diameter. In addition, GKSS licensed the design of the system’s induction coil.

• In a development contract for Statkraft Energi AS, Norway, GKSS continued to build on its successful workfor the EU’s SALINITY POWER project. The aim is to optimise the membranes used in osmosis-based energygeneration.

• The EU project CERHYSEP, which was coordinated by Shell, was concluded in 2006. During this project, the membranes developed by GKSS for separating hydrogen

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Marine, Coastal and Polar Research Given the current discussions of climate change and a possible rise in sea level, coastal environments are increa-singly in the public eye. These regions, which are of suchgreat importance for countries worldwide, have been amain element of the GKSS Research Centre’s work forsome time. Together with researchers from the Alfred Wegener Institute (AWI), GKSS, as part of the main subjectarea Coastal Research, is conducting research focused onthese regions within the current programme Marine, Coastal and Polar Research (MARCOPOLI). The aims of theMARCOPOLI programme (CO) include establishing newfoundations for the management of coastal zones, for example in terms of coastal protection. The work is thus focused on the creation of new methods for generating longer-term climatic time series, the analysis of the ecolo-gical structure of biotic communities in coastal environ-ments, the ecological chemistry of organisms, and new methods for monitoring water quality in the North Sea andBaltic Sea.

Another aspect is hydrodynamic modelling, which is usedto determine the transport of suspended particulate matterand its resulting distribution in coastal areas. GKSS has inrecent years developed a programme module for this modelling and integrated it into a BSH (Federal Office forMarine Navigation and Hydrography) material transportmodel for the North and Baltic Seas. This development makes it possible to calculate the distribution of suspendedparticulate matter (SPM) in the water and its deposition insea floor sediment, depending on water currents and, forthe first time, on the start of the sea at a given point intime.

And meanwhile, another coastal research project has beensuccessfully completed: The “FerryBox” project, which wasfinanced by the EU and coordinated by GKSS. With thisproject, ferries were equipped with automatic sensors and analysis devices that record important parameters, including water temperature, salt content and algae con-centration, to name a few examples. The project partici-

pants were 11 European research facilities, which recentlycompared the results from a total of nine ferry routes in various regions. The data formed the basis for the study ofa number of different environmental problems. The resultsshow that the “FerryBox” is a reliable, affordable instru-ment for automated monitoring of the marine environment.The most important findings were presented during theICES Annual Science Conference in Maastricht in Septem-ber 2006.

What’s more, at GKSS we are also committed to extremelytangible aspects of coastal research — for example the study of seals. Every spring, seal pups (sometimes called“howlers”) are found on coasts, in tidal flat areas. Theyoung seals become separated from mother seals due tohealth problems, unfavourable weather conditions and interference by people. The impact of man-made factors onthe immune systems of young seals has been studied, incooperation with the Friedrichskoog seal station, and theinitial results of this research show that the mammals’ immune systems are very susceptible to the harmful effects of toxic metals.

In addition, an automated expert model was created atGKSS’ Institute for Coastal Research. Intended to serve theteam responsible for damage control in the event of an oilspill, the model is an important, detailed aid for decision-making in preparedness planning. So far, the system hasfocused in particular on tidal flat areas, but plans call for it to be expanded to cover the entire German Bight (Deutsche Bucht).

Another topic of current interest is the monitoring of dredging spoil dumped off the Baltic coast at Rostock-War-nemünde. The development of the spoil-dumping areas wasmonitored for more than three years, using multibeamecho sounding technology. Volume calculations indicatedthat the dredging spoil drifted only while it was sinkingupon being dumped. In the years that followed, all thatcould be observed on the sea floor was the redistribution

Überblick • Overview

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from industrial gases were for the first time manufacturedin large formats. They were subsequently installed into a membrane module for further testing. to determined how their promising features will stand up under near industrial conditions.

• As part of a cooperation agreement reached in 2005, STEAG Saar Energie AG has begun operating a pilot plant developed by GKSS. The plant uses membrane technology to increase the concentration of methane in mine gas.

Materials research has become GKSS’s main area of re-search and expertise. A factor that has especially contribu-ted to this development is the successful development ofthe “Advanced Engineering Materials“ programme. Of simi-lar importance was the focusing of other GKSS program-mes on related topics, such as the concentration of thePNI programme on the characterisation of engineering ma-terials and the focusing of the “Regenerative Medicine“programme on materials-related issues.

of the deposits resulting in a smoothing of the surfaces.At the Institute for Coastal Research, climate research alsoplays a major role. Our institute’s expertise is recognizedfar and wide. The University of Hamburg and the MaxPlanck Institute for Meteorology, for example, invited GKSSresearchers to take part in the planning of an excellenceinitiative on climate research. The central question theywere addressing is: How can present and future climatechange be evaluated? What’s more, GKSS has made a vitalcontribution to the development of methods for analysingglobal climate dynamics.

One thing is clear: the spectrum of coastal research atGKSS is extremely diverse. And this extensive scope hasled to the creation of the Internet portal CoastDat, likelythe most comprehensive collection of homogenous meteo-rological-oceanographic model data for the North Sea/Baltic Sea region. CoastDat has systematically compiledand published retrospective reconstructions of marine environmental conditions and possible, consistent futurescenarios (to the end of 2100). CoastDat has helped to document and analyse changes and perspectives related tostorm and sea conditions, as well as flood tide and watercurrent statistics. The first new studies show that Coast-Dat’s content also can serve as a basis for reports on fluc-tuating statistics for the mesoscale “polar lows,” small-scale low-pressure areas in the polar regions, which as arule are very difficult to forecast. We recently began attempts to use models to describe the variable statisticsfor Southeast Asian typhoons. One result of this researchis particularly remarkable: We have concluded that stormactivity does not increase in parallel with rising temper-atures. The scenario calculations indicate that we can ex-pect a ten percent increase in wind strength by the end ofthis century. This will be accompanied by higher flood tides, for example 70 cm in Hamburg by the end of thecentury. The findings are currently being discussed with various coastal organisations — institutes and governmentagencies — in the federal states in the north of Germany.

Led by GKSS, an international consortium evaluated theknowledge collected to date about climate change in theBaltic region. Organisational management of the project,which is known as “BACC,” was handled by GKSS’ BALTEXoffice. Together with the Helsinki commission (HELCOM),the results of the BACC project were presented to parlia-mentarians and the public in Göteborg. The findings gene-rated extensive media coverage. The BACC project was thefirst effort to find and publicly present explicit evidencethat the climate change in the Baltic region is attributableto human activities. According to the BACC data, the warming observed in recent years in the Baltic region ispart of the larger phenomena of global warming, which isnow accepted as an anthropogenic phenomenon. Based onthis study, we can safely conclude that the Baltic region’s

warming, as well as the receding ice in the Gulf of Bothnia,are largely a consequence of human actions. The precipi-tation and storm data, by contrast, do not currently offerevidence that the climate change is anthropogenic in nature. In the future we can expect to see clearer evidenceof the warming and related changes. According to theBACC report, which has been accepted by HELCOM, it ishardly possible to provide robust statements regardingchanges to the marine ecosystems in the Baltic Sea at thistime.

Last year’s calendar included an outstanding event: Organised in cooperation with the insurance companyMünchener Rück, the “Workshop on Climate Change andDisaster Losses: Understanding and Attributing Trends andProjections” was held in Hohenkammer, near Munich. Theworkshop’s overarching aim was to address a very impor-tant question: Is the recently observed devastation causedby extreme weather conditions related to the climatechange caused by humans? The consensus of the partici-pants was that the planet’s climate change is an indispu-table fact. Nevertheless, they concluded, the damage statistics compiled to date offer no proof that our changingclimate is definitely the cause of the devastation, as theIPCC’s third progress report suggests. The damage statistics, which were compiled by insurers, show that instances of damage are increasing worldwide. The eventparticipants officially concluded that the damages aremore closely related to social and demographic changes —for example the fact that coastal areas continue to becomemore densely populated.

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Überblick • Overview

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Regenerative medicine is a field with big potential. Currentresearch projects promise to deliver results that will bringsubstantial benefits for patients as well as significant savings in the cost of therapy. Experts are also confidentthat this area will open up new perspectives for industrialproducts and future markets. Since 2003, GKSS has beencoordinating the Helmholtz programme “Regenerative Medicine” within the research field “Health”. In view of thegrowing importance of this field, this programme is now tobe expanded. To this end, relevant activities within theHelmholtz Association are to be increasingly harmonizedwith the work of other research establishments, clinics andindustry.

One key focus area within the programme is the field oftissue engineering. An initial priority here is to developsuitable synthetic substrates — e.g. scaffolds, particles andmembranes — on the basis of functional polymer systems.This will also involve the use of processes that endow newpolymer systems with customised properties and “bio-functionality”. Among the important biofunctions of a poly-mer substrate are its ability to control cell division and dif-ferentiation in cultured cell tissue. At the same time, researchers must also develop bioreactors to keep the cor-responding cell aggregates functional and alive over a lon-ger period of time. In addition, work in this field is focusingon the musculoskeletal system and the cardiovascular system. Here, special consideration will also be given tostem cell technology. A further programme objective is thedevelopment of apheretic techniques (immune and endo-toxin adsorbers) and bioreactors.

The “Regenerative Medicine” programme is divided intothe following subprojects:

A. Biological foundations (cell biology, develop-mental biology)

B. BioengineeringB.1 Development of biomaterialsB.2 Scaffold, particle and biointerface engineering

C. Preclinical applications development C.1 Tissue engineering and cell therapyC.2 Organ support systems / apheresis

D. Translation

The objective of the “Regenerative Medicine” programmeis to advance complete development processes in areasranging from basic research to clinical studies. This involvesturning GKSS’ Teltow location into a Centre of Excellence.Last September, for example, a new Centre for BiomaterialDevelopment was inaugurated in Teltow. The presence atthe opening ceremony of Mathias Platzek, Premier of theState of Brandenburg, and Prof. Jürgen Mlynek, Presidentof the Helmholtz Association, underlined the key impor-tance of this area of research. In particular, GKSS will belooking to create the conditions for a successful transfer ofR&D results into clinical and industrial environments. Forexample, in a management review conducted last year,preparations were completed for the implementation ofquality-management procedures — a major prerequisite forthe successful piloting of results in the field of regenera-tive medicine. Likewise, 2006 saw the start of a coopera-tion project with a partner from industry to develop a stimuli-sensitive suturing material.

The application to establish a new translation centre — theBerlin-Brandenburg Center for Regenerative Therapies(BCRT), which was given the green light at the end of lastyear, has now been expanded to include an alliance bet-ween the Helmholtz Association and Berlin’s Charité hospi-tal. This will not only strengthen cooperation within theHelmholtz Association but also provide extensive networ-king opportunities in the Berlin area, one of the most im-portant regions in Europe for medical technology and bio-technology. At the same time the Collaborative ResearchCentre 760, “Biomechanics and Biology of MusculoskeletalRegeneration”, which was likewise approved at the end of2006, further intensifies the degree of local networking.

The GKSS research centre will increase its activities at theBCRT with two sets of two new groups sponsored by theGerman Ministry of Education and Research (BMBF) andthe Helmholtz Association respectively.

These groups are as follows:

1)Biomedical Characterisation of Biomaterials and Biomaterial Interfaces

2) Controlled Drug Release Systems for Bone Tissue Engineering

3) Equal Treatment Act: Biointerface Engineering/ Animal Testing

4) Bioreactor Development

Regenerative Medicine

The Helmholtz centres are renowned for their expertise inthe operation of high-quality, large-scale research facilities.These facilities are intensively used by scientists from Germany and abroad, and particularly by university groups.The Helmholtz centres do more than simply operate thesefacilities, they also develop new measuring instrumentsthat are used at such facilities. A good example of this isthe HGF research reactor FRG-1 in Geesthacht. To ensurethat the FRG-1 also remains of interest to guest scientistsduring the facility’s remaining operating time, the shape ofthe moderator vessel of the cold neutron source (CNS) waschanged, increasing the flux of cold neutrons by about 60per cent. The approval by the atomic safety authorities wasgiven in October 2006, and the increased flux is expectedto be available for all instruments that use cold neutrons byJune 2007. The costs of the implementation are covered bythe savings realised by the reduction in the FRG-1’s annualoperating time that was established in 2005. The proce-dure developed during the exchange of the CNS can alsobe used at the Hahn-Meitner Institute in Berlin for a similarprocedure on the reactor there.

With a unique focus on engineering materials research, theinstrumentation of the FRG-1 offers users a number of attractive possibilities. The measuring instruments at theFRG-1 are continually modernized to ensure first-rate scientific quality for the users. The ARES residual stressdiffractometer, for example, has been equipped with a newsecondary diffractometer that allows the investigation ofmuch larger and heavier samples. The new tomographyunit has been put into operation at the GENRA-3 neutronradiography instrument.

In parallel to the ongoing operation of the FRG-1, GKSS isalso involved with the Heinz-Maier-Leibnitz reactor (FRM II)in Garching, near Munich. The reflectometer REFSANS isalready being routinely used at the FRM II. In cooperationwith the FRM II, GKSS has also begun working on thesmall-angle neutron scattering instrument SANS-1, deve-loping the instrument’s design, construction and the instru-mentation software. In addition, GKSS will later be providingthe personnel to operate the instrument. GKSS is partici-pating in the operation of the residual stress and textureexperiment STRESS-SPEC together with the Hahn-MeitnerInstitute and the FRM II. There are also plans to set up anew type of residual stress and texture experiment (ShortPulse Engineering Spectrometer, or SPES).

GKSS also has strengthened its partnership with DESY inHamburg. In addition to commissioning work on the newHARWI-II instrument at the DORIS III synchrotron storagering, many tomography, residual stress and texture studieswere conducted. In addition, planning has started for an instrument to be used for engineering materials research(High-Energy Materials Science (HEMS Beamline), which isscheduled to be ready for operation by 2009. The instru-ment will be used at the new PETRA III storage ring, together with a second experiment, which will be optimizedfor imaging techniques.

GKSS has strengthened its activities in the field of mate-rials research. Examples of this are its cooperations with arange of partners — including a number of universities,DESY, HMI and the Max Planck Institute for Iron Researchin Düsseldorf — in the framework of the virtual institutes“Photon and Neutron Research on Advanced EngineeringMaterials (PNAM),” “Key Materials for Light-Weight Design”(VISL) and “Improving Performance and Productivity of Integral Structures through Fundamental Understanding ofMetallurgical Reactions in Metallic Joints” (IPSUS). Supportfor these projects is provided by the Helmholtz Associa-tion’s Initiative and Networking Fund.

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Large-Scale Facilities for Research Photons, Neutronsand Ions

Reports from the Research Areas

BERICHTE AUS DEN FORSCHUNGSBEREICHEN

Magnesium-Mikromechanik im Computer

Das Transportwesen hat derzeit vor allem ein Ziel – Gewichtsreduzierung. Der Energie-verbrauch und der Schadstoffausstoß von Fahrzeugen sollen sinken, das Leistungs-gewicht zugleich gesteigert werden; freilich ohne Beeinträchtigung des Komforts. Passagiere sollen schnell, sicher und umweltschonend transportiert werden, egal ob im Flugzeug, im Zug oder im Auto.

Eine nennenswerte Gewichtsreduzierung lässt sich abernur mit neuen leichten Materialien erreichen. Speziell inder Fahrzeugindustrie geht dabei der Trend zur Verwen-dung von Magnesiumlegierungen: Ihr geringes Gewicht,ihre gute spezifische Festigkeit und große Verfügbarkeit eröffnen neue Energiesparpotenziale. Diese lassen sich jedoch nur dann voll ausnutzen, wenn die Konstruktion aufden Werkstoff abgestimmt ist und die Besonderheiten desmechanischen Verhaltens dabei berücksichtigt werden.

Und genau daran hapert es beim Magnesium noch: Sein mechanisches Verhalten unterscheidet sich nämlichgrundsätzlich von dem der etablierten metallischen Kon-struktionswerkstoffe im Leichtbau, Stahl und Aluminium.Magnesiumlegierungen verhalten sich unter Zugbelastunganders als unter Druck. Der Grund dafür ist die besondereinnere Struktur des Metalls, das im Gegensatz zu Stahl undAluminium eine hexagonale Gitterstruktur besitzt. Abhängigvon der Orientierung eines Korns im Material – dessen

räumlicher Ausrichtung also – werden verschiedene Verfor-mungsmechanismen aktiviert. Deshalb muss zur Beschrei-bung des Verformungsverhaltens die Verteilung der Korn-orientierungen (Textur) ebenso berücksichtigt werden wiedie einzelnen Gleitmechanismen auf der Mikroebene. Diesist nicht nur für die Berechnung der Verformungen einesBauteils im Einsatz relevant. Derartige Beschreibungenbraucht man auch, um die Verformung des Materials beider Bearbeitung – etwa beim Tiefziehen von Autoblechen –zu simulieren.

Mikroskopische Kristall-EbeneIn der Mikromechanik, der Lehre von den Verformungs-Mechanismen auf der mikroskopischen Kristall-Ebene, werden die Zusammenhänge zwischen der inneren Struktureines Stoffes und seiner „Belastbarkeit“ untersucht. Bislangkamen dafür am GKSS klassische experimentelle Metho-den wie Texturmessung, Metallographie, mechanische Prüfung und Tomographie zum Einsatz. Jetzt sind weitere

Funktionale Werkstoffsysteme • Advanced Engineering Materials

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innovative Verfahren hinzugekommen: die Herstellung vonMehrkristallen am Computer, der virtuelle mechanischeVersuch und seine Auswertung.

Aus Versuchen ist das Verformungsverhalten von Magnesi-um-Einkristallen schon länger allgemein bekannt. Je nachgewählter Belastungsrichtung lässt sich ein Einkristall ent-weder leicht oder schwer plastisch verformen. Man sprichtdabei von einem „anisotropen“ (richtungsabhängigen) Ver-halten. Am GKSS wurde ein Modell entwickelt, dass dasmechanische Verhalten jeweils eines Kristalls unter beliebi-ger Belastung richtig beschreibt. Mehr noch: Am Computerlässt sich das Magnesium durch einen Würfel darstellen,den man mit beliebig vielen Einkristall-Körnern auffüllt. Die-ser Würfel wird anschließend in der Simulation verformt.Begrenzt wird die Würfelgröße beziehungsweise die Zahlder Einkristalle allein durch die Rechengeschwindigkeit. Einentscheidender Simulations-Parameter ist die Lage der ein-zelnen Kristalle zu den Kanten des Würfels: liegen sie völligregellos, dann spricht man von einer zufälligen Textur, wieman sie zum Beispiel in einem Gussteil vorfindet. AndereTexturen sind ebenfalls leicht am Rechner zu erzeugen: dieeines stranggepressten Profils oder die eines gewalztenHalbzeugs. Hier liegen die Kristalle nach Press- und Walz-richtung geordnet vor. Die Möglichkeiten der Simulationsind praktisch unbegrenzt.

Virtuelle Verformungsprüfung Belastet man den virtuellen Körper entlang seiner Flächen,so stellt sich ein Verformungs- und Spannungszustand ein,der sowohl die magnesiumtypischen Eigenschaften der einzelnen Kristalle als auch ihre Orientierungsverteilung berücksichtigt. In jedem Korn herrscht ein anderer Span-nungszustand. Die makroskopischen Eigenschaften eines

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Körpers ergeben sich dann aus der Mittelung (Homogeni-sierung) der einzelnen Körner im Gesamtvolumen. All dasgeschieht, ohne dass ein reales Stück Werkstoff verwendetwerden muss. Parameterstudien mit verschiedenen Textu-ren sind möglich. Daraus lassen sich natürlich auch Opti-mierungsstrategien ableiten und die Frage beantworten,welche Textur für einen bestimmten Belastungszustand„optimal“ ist. Der Computer verändert die Verteilung der

SIMULATION EINES TIEFZIEHVERSUCHS VON MAGNESIUM-BLECH: RICHTUNGSABHÄNGI-GES MATERIALVERHALTEN FÜHRT ZU SOG. ZIPFELN AM OBEREN RAND DES NAPFES.DARGESTELLT SIND KONTUREN GLEICHER PLASTISCHER VERGLEICHSDREHUNG.SIMULATION OF A DEEP-DRAWING TEST OF SHEET MAGNESIUM: DIRECTION-DEPENDENTMATERIAL BEHAVIOUR LEADS TO “SCALLOPING” ON THE UPPER EDGE OF THE VESSEL.PICTURED ARE CONTOURS OF IDENTICAL COMPARATIVE TURNING.

MAGNESIUM-GUSSBAUTEIL, COMPUTERMODELL EINES REPRÄSENTATIVEN VOLUMENELEMENTS AUS EINZELNEN WÜRFELFÖRMIGEN KÖRNERN UND RESULTIERENDES PLASTISCHESVERHALTEN. CAST MAGNESIUM COMPONENT, COMPUTER-GENERATED MODEL OF A REPRESENTATIVE VOLUME ELEMENT MADE OF INDIVIDUAL, CUBE-SHAPED GRAINS AND RESUL-TING MALLEABILITY.

Kristalle und führt danach den Belastungsversuch solangedurch, bis ein gegebenes Kriterium erfüllt ist – notfallsauch viele hundert mal und rund um die Uhr. Das Ergebnisliefert letztlich wertvolle Informationen für die Verbesse-rung von Fertigungsprozessen.

Rechnerische SimulationDamit sind die Möglichkeiten der rechnerischen Simulationdes Werkstoffverhaltens aber noch keineswegs erschöpft.Denn ein Konstrukteur ist in der Regel zwar durchaus anden Verformungsmechanismen auf der Mikroebene interes-siert, ihn plagen aber ganz andere Fragen. Immerhin soll erja ein großes, makroskopisches Bauteil so dimensionieren,dass es im Betrieb dauerhaft sicher ist. In anderen Fällensollen die Verformungen „kontrollierbar“ sein – so soll sicheine Knautschzone beim Auto-Unfall in vorbestimmter Wei-se zusammenfalten. Dazu benötigt der Konstrukteur Mate-rialgesetze, die auf der nächst höheren Größenskala arbei-ten. Sie berücksichtigen den inneren Aufbau der Metallenur indirekt, etwa über deren richtungsabhängiges Verhal-ten oder ihre Verfestigung bei plastischen Deformationen.

Um genauere Vorhersagen zu ermöglichen, wird ein sol-ches Gesetz derzeit bei GKSS mit dem oben beschriebenen„Computertest“ gefüttert. Es lernt aus dem gemittelten Verhalten aller Kristalle und beschreibt somit den gesam-ten großen Würfel als einen materiellen Punkt. Damit ver-fügt das Materialgesetz jetzt also über die essenzielle Infor-mation zum Mikroverhalten des Werkstoffs. Entscheidendist dabei, dass der Würfel tatsächlich „repräsentativ“ fürdas Material ist.

Mit einem solchen mikromechanisch begründeten Material-gesetz lassen sich nicht nur Festigkeitsanalysen durchfüh-ren, sondern auch Umformprozesse beschreiben und opti-mieren. Zurzeit arbeiten wir in der Abteilung „Simulationvon Werkstoff- und Strukturverhalten“ (WMS) in enger Zusammenarbeit mit der Abteilung Magnesium-Knetlegie-rungen (WZW) an einem rechnerischen Verfahren, das den

Strangpressprozess für Magnesiumlegierungen beschrei-ben wird. Eine Herausforderung besteht darin, dabei nochzusätzliche Effekte wie Temperatur- und Geschwindigkeits-abhängigkeit zu berücksichtigen.

DR. DIRK STEGLICH

Magnesium Micromechanicsin Computer Simulations

One of the challenges faced by a mobile modern society isthe reduction of vehicle weight. This goal can be achievedby using light metals. Among these, magnesium alloys areattractive candidates. Due to their hexagonal crystallogra-phic structure deformation mechanisms are different fromthose of conventional metallic engineering materials, andthus require a special description. By using computer simu-lations based on finite elements, the texture as well as the specific deformation mechanisms on the level of individual grains can be incorporated in order to predict the behaviour of the wrought product or component. This “virtual” test allows for an optimisation of production processes controlling the evolving mechanical properties of a magnesium product.

Funktionale Werkstoffsysteme • Advanced Engineering Materials

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ANFANGSPHASE DER KNOCHENNEUBILDUNG DURCH STAMMZELLEN. DAS KNOCHENSPEZIFISCHE PROTEIN OSTEOCALCIN (GRÜNE FÄRBUNG) WIRD DURCH ZUSAMMENGELAGERTEZELLEN PRODUZIERT. INITIAL PHASE OF USING STEM CELLS TO GENERATE NEW BONE GROWTH. THE BONE PROTEIN OSTEOCALCIN (COLOURED GREEN) IS GENERATED BY MEANS OFAGMINATED CELLS.

200 μm

Magnesiumwerkstoffe als Implantatmaterialien

Vor dem Hintergrund stetig steigender Gesundheitskosten wurde mit körperabbaubaren(biodegradablen) Magnesiumwerkstoffen ein Implantatmaterial entwickelt, das sichnach dem Ausheilen der versorgten Fraktur auflöst und den Knochenaufbau sogar noch unterstützt.

Magnesiumwerkstoffe werden bereits seid längerer Zeit vorallem im Automobilbau und zum Beispiel als Gehäuse fürNotebooks, Kameras, PDA etc. eingesetzt. Ein Problem istdabei allerdings die vergleichsweise schlechte Korrosions-beständigkeit dieser Werkstoffe. Dieser scheinbare Nachteilerweist sich jedoch im Fall von Implantaten, die aus Ma-gnesium gefertigt werden, als Vorteil. Implantate aus Ma-gnesium kann man so entwerfen, dass sie für eine gewisseZeit ihre Funktion erfüllen und sich anschliessend komplettauflösen. Weiterhin ist Magnesium im Unterschied zu ande-ren Metallen ein essentielles Element, das für eine Vielzahlphysiologischer Abläufe im Körper benötigt wird. Es kommtim menschlichen Körper in einer Gesamtmenge von bis zu35 g vor. Für den täglichen Bedarf werden zudem etwa 300mg Magnesium benötigt und jeglicher Überschuss wirdohne weitere schädliche Auswirkungen aus dem Körperausgeschwemmt.

Die bekannten Implantatmaterialien aus Stahl oder Titanweisen im Unterschied zu Magnesiumwerkstoffen jedoch

Kennwerte hinsichtlich Festigkeit und Elastizität auf, diedeutlich über denen von Knochen liegen. Um zu verhin-dern, dass die Implantate allein die Belastung aufnehmenund dass dabei gleichzeitig Knochen wieder resorbiert wird,sollten Implantate ein dem Knochen vergleichbares Eigen-schaftsprofil hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften auf-weisen. Magnesiumlegierungen können dies gewährleisten.Weiterhin ist es zum Beispiel von Endoprothesen aus Platinmit Hydroxylapatit (HA)-Beschichtungen bekannt, dass dasAnwachsen an den Knochen durch das HA gefördert wird.

Da sowohl die Eignung von Magnesiumlegierungen als auchvon HA für Implantatmaterialien belegt ist, liegt es auchnahe, beide Werkstoffe zu einem Verbundwerkstoff zu kom-binieren, um das Eigenschaftsprofil dieses Implantatwerk-stoffes noch mehr dem von Knochen anzunähern. Im Ver-ein mit der Möglichkeit, das Implantat über einen definier-ten Zeitraum aufzulösen, eröffnet sich damit erstmalig dieMöglichkeit, ein resorbierbares Implantat zu entwickeln,dass sowohl die Heilung unterstützt als auch eine weitere

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IMPLANTAT AUS EINER MAGNESIUMLEGIERUNG, DASS NACH 12 WOCHEN IM KÖRPER BEREITS ZUM TEIL ABGEBAUT WURDE (MEDIZINISCHE HOCHSCHULE HANNOVER)IMPLANT MADE OF A MAGNESIUM ALLOY THAT IS ALREADY PARTLY BROKEN DOWN AFTER 12 WEEKS IN THE PATIENT’S BODY (HANOVER MEDICAL SCHOOL)

Operation zur Entfernung des Implantats unnötig macht.Damit verbessert sich die Lebensqualität des Patienten, dieRisiken einer weiteren Operation können ausgeschlossenwerden und es kommt zudem zu einer deutlichen Senkungder Kosten im Gesundheitswesen.

Bei ersten Untersuchungen wurde in der GKSS und in Ko-operation mit der Medizinischen Hochschule Hannover(MHH) ein mit 20 Volumenprozent HA verstärkter Magnesi-umverbundwerkstoff auf der Basis der Legierung AZ91 her-gestellt und getestet. Dabei konnte bereits die Eignung die-ses Verbundwerkstoffes sowohl hinsichtlich ihres mechani-schen Verhaltens, der Korrosionseigenschaften sowie dieausgezeichnete Biokompatibilität belegt werden. Es konnteauch gezeigt werden, dass die Korrosion des AZ91-HA-Ver-bundwerkstoffes langsamer verläuft als die des Grundwerk-stoffes allein. Dabei besteht jedoch eine Abhängigkeit desKorrosionsverhaltens von der jeweiligen Umgebung undden sich dabei ausbildenden Korrosionsschichten. Dies gibtAnlass zu der begründeten Vermutung, dass sich das Eigenschaftsprofil in weiten Bereichen an die jeweiligen Anforderungen anpassen lässt, die an unterschiedliche

Implantate gestellt werden. Weitere Untersuchungen wer-den noch in verschiedenen Forschergruppen der GKSS undder MHH durchgeführt, um sowohl das Eigenschaftsprofilzu optimieren und auch um die am besten geeignete Legie-rungszusammensetzung und Herstellungsroute festzulegen.

DR. NORBERT HORT

Funktionale Werkstoffsysteme / Regenerative Medizin • Advanced Engineering Materials / Regenerative Medicine

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Light metals such as magnesium alloys have attracted increasing interest for applications in the transportation industries. However, corrosion resistance in particular is alimitation on the use of these alloys. In contrast to automo-tive applications, our research is focused on magnesium-based materials as biodegradable implants, where the corrosion behaviour will be adjusted in order to producetemporary implant materials. Magnesium alloys have alrea-dy been used in the past for such applications, but testswere not successful due to excessive hydrogen formation inthe surroundings of the implant. In recent years the corrosi-on behaviour of magnesium alloys has been improved, andmagnesium-based metal matrix composites have becomethe focus of interest. This has led to the development of ahydroxyapatite (HA) containing a magnesium matrix compo-site with good degradability and mechanical properties that

are close to those of human bone. HA is a calcium-contai-ning material that supports the healing process. This deve-lopment offers the possibility of avoiding a second operati-on to remove the implant. The magnesium-based compositedegrades within a defined time period that can be adjustedaccording to the kind of fracture involved. In cooperationwith the Medizinische Hochschule Hannover, an HA-contai-ning composite has been developed and tested. The corro-sion resistance and degradability as well as the mechanicalproperties of this composite are very promising, and re-search in this field will be continued.

REM-AUFNAHMEN A) DER KORROSIONSSCHICHT UND B) VON KÖRPERZELLEN (MG63)AUF EINER MAGNESIUMLEGIERUNG (WE43) SEM IMAGES A) THE CORROSION LAYERAND B) BODY CELLS (MG63) ON A MAGNESIUM ALLOY (WE43)

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3D-REKONSTRUKTION VON VERBLEIBENDEM METALLISCHEM MAGNESIUM (ROT) SEG-MENTIERT VON DER KNOCHENMATRIX (BRAUN) NACH EINER IMPLANTATIONSZEIT VON 18WOCHEN. B) AZ91D, B) LAE442 (MEDIZINISCHE HOCHSCHULE HANNOVER).3D RECONSTRUCTION OF REMAINING METALLIC MAGNESIUM (RED) SEGMENTED FROMTHE BONE MATRIX (BROWN) AFTER AN IMPLANTATION PERIOD OF 18 WEEKS. B) AZ91D,B) LAE442 (HANOVER MEDICAL SCHOOL)

Magnesium-based Materials for Implants

a)

b)

Hydrierung von Speiseöl im Membranreaktor

Die kommerziell bei hohen Temperaturen von 170 bis 200°C durchgeführte Härtung(Teilhydrierung) von Speiseölen liefert Produkte mit einem hohen Anteil so genanntertrans-isomerisierter Fettsäuren. Diese stehen im Verdacht, das Risiko für Herz- undKreislaufkrankheiten zu erhöhen. In einem dreijährigen EU-Projekt wurde in Koopera-tion mit Firmen, Forschungszentren und Hochschulen untersucht, wie sich der Gehalt an trans-isomerisierten Fettsäuren im gehärteten Pflanzenöl durch eine neue Technikverringern lässt.

Statt des bisher verwendeten Nickelkatalysators kommendabei Edelmetalle wie Platin und Palladium zum Einsatz.Mit diesen erreicht man schon bei Temperaturen von 100bis 120°C eine ausreichende Reaktivität. Dadurch verrin-gert sich die Menge trans-isomerisierter Fettsäuren. DieEdelmetalle werden nach einem neuen, patentierten Ver-fahren fest in hochporöse Polyamidimid-Membranen einge-baut. Dank der Fixierung in der Membran kann man dieteuren Edelmetalle längere Zeit verwenden. Damit entfälltder aufwändige Filtrationsschritt, mit dem das bisher ver-wendete feinstverteilte Nickel aus dem Produkt abgetrenntwerden muss.

Die Härtung von Speiseölen ist ein industrieller Prozess,der in sehr großem Maßstab (Hunderttausende Tonnen

pro Jahr) durchgeführt wird. Festes Pflanzenfett wird insbesondere für die Margarineherstellung aber auch fürviele Lebensmittelprodukte wie Speiseeis, Gebäck oderFertiggerichte benötigt. Die ungesättigten (das heißt Doppelbindungen enthaltenden) Fettsäuren in den Trigly-ceriden des Öls werden dabei mit Wasserstoffgas teilwei-se zu gesättigten Fettsäuren umgesetzt und damit gehär-tet beziehungsweise teilhydriert. Dafür ist ein Katalysatornötig, der den Wasserstoff für die Reaktion aktiviert. Deram häufigsten verwendete Hydrierkatalysator ist Nickel-metall. Fein dispergiert katalysiert es im erhitzten Öl dieHydrierung. Nickel ist kostengünstig, erreicht aber erstoberhalb von 170°C eine ausreichende Reaktivität. HoheTemperaturen aber begünstigen die Umlagerung der Dop-pelbindungen von cis zu trans. Deshalb enthält mit Nickel

Funktionale Werkstoffsysteme • Advanced Engineering Materials

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HOCHPORÖSE POLYAMIDIMID-MEMBRAN IM LICHTMIKROSKOP BEI 100-FACHER VERGRÖßERUNG. HIGHLY POROUS POLYAMIDEIMIDE MEMBRANE UNDER AN OPTICAL MICROSCOPE,MAGNIFIED 100X.

SCHEMA DER CIS-TRANS-ISOMERISIERUNG UND HYDRIERUNG VON FETTSÄUREN AM BEISPIEL DES EINFACH UNGESÄTTIGTEN ÖLSÄUREESTERS. STRUCTURE OF THE CIS-TRANS ISOMERIZATION AND HYDROGENATION OF FATTY ACIDS, USING THE EXAMPLE OFA SIMPLE UNSATURATED FATTY ACID ESTER.

teilgehärtetes Pflanzenfett viel (>50 Prozent) trans-isome-risierte Fettsäuren. Natürlich muss das giftige Nickelme-tall nach der Reaktion vollständig entfernt werden. Da dasNickel in Form besonders kleiner Partikel vorliegt, ist die-ser Prozess ausgesprochen aufwändig. Das abgetrennteNickel verliert schnell an katalytischer Aktivität und mussteuer aufgearbeitet werden. Platin- oder Palladiumkataly-satoren sind erheblich teurer als Nickel und können des-halb nicht in gleicher Weise eingesetzt werden. Für eineReduzierung des trans-Gehaltes allein würde sich der Einsatz des teuren Edelmetalls also nicht lohnen. Könnteman die wertvollen Katalysatoren aber länger nutzen, wä-ren sie eine vielversprechende Alternative. Beides sollmit dem Einbau der Katalysatoren in die Membran unddem daraus entwickelten Verfahren erreicht werden.

Die dafür geeigneten hochporösen Membranen aus bis zu200°C temperaturstabilem Polyamidimid wurden bei derGKSS entwickelt und patentiert. Zur Herstellung von flächi-gen Membranen gießt man üblicherweise ein in einem Lö-

sungsmittel gelöstes Polymer auf einen Vliesstoff. Tauchtman das Vlies anschließend in ein Wasserbad, wird das or-ganische Lösungsmittel durch Lösungsmittelaustausch her-ausgewaschen, und das nicht wasserlösliche Polymer fälltaus. Bei diesem speziellen Verfahren wird ein wasserlösli-ches Polymer zugesetzt, das zunächst bei niedrigen Tempe-raturen in Kugelform in der Gießlösung auskristallisiert.Beim anschließenden Fällprozess im Wasserbad werden diekleinen Kristalle durch das Wasser ausgewaschen. In derMembran bleiben ungewöhnlich große Poren zurück, die imLichtmikroskop gut erkennbar sind. Erst dadurch wird einMembranreaktorverfahren mit geringem Druckverlust möglich. Bei einem Bar Differenzdruck und 60°C wird einQuadratmeter Membranfläche von mehr als 1000 Liter Ölin einer Stunde durchströmt.

Zur katalytischen Aktivierung der Membranen werden Salzeder Edelmetalle Platin und Palladium gelöst und mit einemeinfachen Tauchverfahren auf die Membran aufgetragen.Setzt man der Tauchlösung noch Zitronensäure zu, wandelnsich die Metallsalze bereits ab einer Temperatur von 150°Cin Metalle um. Dadurch erreicht man eine besondersgleichmäßige Verteilung von sehr kleinen, nanometergro-ßen Metallclustern auf der inneren Oberfläche der Mem-bran. Mit diesem „Einbrennvorgang“ wird das Metall so inder Membran fixiert, dass es von heißem Öl zwar perfektumspült aber trotzdem nicht ausgewaschen wird. Dank ih-rer geringen „Größe“ von weniger als 10 Nanometer (Milli-onstel Millimeter) bieten die Metallcluster besonders vielOberfläche. Sie sind deshalb als Katalysator sehr reaktiv.

Bei GKSS und beim Projektkoordinator im nordspanischenForschungszentrum LEIA wurden Laboranlagen aufgebaut,um die neuentwickelten Membranen auf Reaktivität undSelektivität – das heißt ihre Auswirkung auf den trans-Ge-halt des gehärteten Fetts – zu testen. Diese Tests wurdenim Durchflussverfahren mit Permeatrecycling durchgeführt,um die erforderliche Ölmenge in Grenzen zu halten. Dabeiwird die gesamte Ölmenge im Kreislauf durch die Membrangepumpt. Um genügend Wasserstoff für die Hydrierung zur

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RASTERELEKTRONENMIROSKOPISCHE AUFNAHMEN (REM) EINER POLYAMIDIMID-MEMBRAN IM QUERSCHNITT: (OBEN) DEUTLICH ZU SEHEN IST DIE ASYMMETRIE MIT DEN KLEINEREN POREN AUF DER ZULAUFSEITE, DIE IN DIE GROßEN POREN STUFENLOS ÜBERGEHEN. (UNTEN) STARKE VERGRÖßERUNG DER MEMBRANOBERSEITE EINER MIT PLATIN AKTIVIERTEN MEMBRAN. DIE PLATINCLUSTER SIND DURCH DEN RÜCKSTREUDETEKTORALS WEIßE PÜNKTCHEN AN DER INNENSEITE DER POREN ERKENNBAR.IMAGES OF A POLYAMIDEIMIDE MEMBRANE IN CROSS-SECTION, VIEWED WITH A SCAN-NING ELECTRON MICROSCOPE (SEM): (TOP) THE ASYMMETRY IS CLEARLY VISIBLE, WITHTHE SMALLER PORES ON THE INLET SIDE AND A SMOOTH TRANSITION INTO THE LARGEPORES. (BOTTOM) POWERFUL MAGNIFICATION OF THE TOP SIDE OF A MEMBRANE ACTIVATEDWITH PLATINUM. THE PLATINUM CLUSTERS ARE RECOGNIZABLE AS WHITE SPOTS ONTHE INSIDES OF THE PORES.

Verfügung zu stellen, wurde ein Wasserstoffdruck von 4 bis10 bar angelegt. Dank der großen Poren ist der Druckver-lust an der Membran gering (zirka 2 bar bei 100°C Öltem-peratur). Innerhalb einer Minute wurde ein halber Liter Son-nenblumenöl durch 100 cm2 Membranfläche gepumpt, aufderen Poren 10 bis 50 mg Platin- und Palladiummetall ver-teilt sind (Metallgehalt 1 bis 5 g Metall/m2 Membranflä-che). Nach der Umwandlung des Öls beziehungsweise desteilgehärteten Pflanzenöls in verdampfbare Methylester,wird das Endprodukt der Hydrierung mit einem Gaschroma-tographen analysiert.

Das Naturprodukt Sonnenblumenöl enthält 65 Prozent derzweifach ungesättigten Linolsäure, 25 Prozent der einfachungesättigten Ölsäure, 4 Prozent Stearinsäure und 6 Pro-zent Palmitinsäure. Beim Hydrieren werden Linolsäure undÖlsäure in die gesättigte Stearinsäure umgewandelt. AlsMaß für den Grad der Hydrierung dient der Jodwert, da sichJod leicht an Doppelbindungen anlagert und somit ein Maßfür die Sättigung ist. Je mehr Doppelbindungen enthaltensind, desto höher ist der Jodwert. Sonnenblumenöl hat ei-nen Jodwert von 130, ein streichfähiges Fett einen Jodwertvon 80 bis 100, ein sehr hartes Fett einen Jodwert von we-niger als 40. In nebenstehender Grafik ist die Veränderungder Zusammensetzung während der Hydrierung (100°C, 4bar H2) mit Platin- beziehungsweise Palladiumkatalysator anausgewählten Bestandteilen aufgeführt. Die beiden Doppel-bindungen der Linolsäure werden nacheinander hydriert,sodass zunächst der Anteil der einfach ungesättigten Öl-säure steigt. Palladium erweist sich so als der reaktivereKatalysator: Es wird mehr Linolsäure (grün) umgesetzt alsmit Platin. Allerdings werden auch mehr trans-Isomere(dunkelblau) gebildet. Das gilt sowohl für die Linol- als auchdie Ölsäure. Der Platinkatalysator erzeugt hingegen mehrStearinsäure (rosarot) und weniger trans-Isomere (hellblau).

Begleitende Versuche an pulverförmigen, nicht-membran-gebundenen Katalysatoren zeigten entsprechend, dass mitdem Palladiumkatalysator im gleichen Zeitraum zwar einhöherer Umsatz erreicht wird, zum großen Teil allerdingsunerwünschte trans-Isomere entstehen. In Versuchen mitMethyloleat als Einzelsubstanz konnte sogar gezeigt wer-den, dass die Hydrierung mit Palladium praktisch nur überdas trans-Isomere abläuft. Mit Platinkatalysatoren bleibtder Anteil an trans-Isomeren deutlich niedriger, da die Hy-

Funktionale Werkstoffsysteme • Advanced Engineering Materials

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ERGEBNISSE DER HYDRIERUNG VON SONNENBLUMENÖL IN DER LABORANLAGE (BEDINGUNGEN: 500 ML ÖL, 100 CM2 MEMBRANFLÄCHE MIT 10 MG PT- BZW. PD-KATALYSATOR BEI 4 BAR WASSERSTOFF). RESULTS OF THE HYDROGENATION OF SUN-FLOWER OIL IN THE LABORATORY PLANT (CONDITIONS: 500 MILLILITRES OIL, 100 CM2

MEMBRANE AREA WITH 10 MG PT OR PD CATALYST AT 4 BAR OF HYDROGEN).

PILOTANLAGE ZUR HYDRIERUNG VON PFLANZENÖL IM MEMBRANREAKTOR (PLANUNG UND AUSFÜHRUNG: FA. DESMET ESPANA, MADRID; STANDORT UND BETREIBER: FA. LIPIDOS SANTIGA S.A. BARCELONA). PILOT FACILITY FOR THE HYDROGENATION OF VEGETABLE OIL IN THE MEMBRANE REACTOR (PLANNING AND IMPLEMENTATION: DESMET ESPANA, MADRID; LOCATION AND OPERATING COMPANY: LIPIDOS SANTIGA S.A., BARCELONA).

Sonnenblumenöl Fett, Smp 30-40°Clodwert

cis, cis-Linol/Pt cis, cis-Linol/Pd Stearin/Pt

Stearin/Pd trans-Isomere/Pt trans-Isomere/Pd

The commercial hardening (partial hydrogenation) of cooking oils at elevated temperatures (170 to 200° Celsius) yields products with a high proportion of so-calledtrans-isomerised fatty acids. Health experts suspect thatthese increase the risk of cardiovascular diseases. A three-year EU project with the participation of industry, researchcentres and higher education has now investigated a newtechnique for reducing the proportion of trans-isomerisedfatty acids in hydrogenated vegetable oils. This involves replacing the nickel catalyst used to date with precious metals such as platinum and palladium, which already yieldthe requisite reactivity at temperatures of between 100and 120° Celsius. The lower temperature substantially reduces the amount of trans-isomerised fatty acids formed.Using a new and patented process, the precious metals arepermanently incorporated in highly porous polyamideimidemembranes as nanoclusters. Thanks to this fixing in themembrane, the service life of these expensive precious metals is increased. It also obviates the need for the complicated filtration process required to separate the product from the finely dispersed nickel previously used.

The highly porous membrane is produced by means of a new and likewise patented process. At a pressure difference of one bar and a temperature of 60° Celsius,the rate of flow through one square meter of membrane surface is more than 1,000 litres of oil per hour. Laboratory

scale plants have been built at GKSS and at the researchcentre LEIA in northern Spain, the project coordinator, inorder to test the newly developed membranes’ reactivityand the selectivity — i.e. their impact on the proportion oftrans-isomerised fatty acids in the hydrogenated fat. Thisrevealed that the palladium and platinum catalyse the reaction by different paths. With palladium, hydrogenationoccurs chiefly via the initially formed trans-isomers, where-as platinum also directly hydrogenates the cis-isomers naturally present in the vegetable oil.

On the basis of the experience obtained with the labo-ratory scale plants, one of the project partners in Spain,Barcelona-based oil processor Lipidos Santiga, has nowbuilt a pilot plant with a membrane surface of initially 0.3 square metres.

drierung zur gesättigten Stearinsäure ohne Umweg übertrans-Isomere stattfindet. Im Test mit Methyloleat zeigtesich, dass die trans-isomerisierte Form der Ölsäure mit Pla-tin extrem langsam reagiert.

Die Erfahrungen mit den Laboranlagen bei GKSS und LEIAwerden in Spanien bei einem der Projektpartner, dem Öl-verarbeiter Lipidos Santiga in Barcelona, in einer Pilotanla-ge umgesetzt. Die Membranfläche ist zirka 0,3 m2 groß.Der Zulauf beträgt 100 Liter Öl. Nach einigen technischenSchwierigkeiten mit dem komplett neu konzipierten Verfah-ren werden erste Ergebnisse der Pilotanlage Mitte 2007 er-wartet. Der Wasserstoffdruck kann gegenüber der Laboran-lage deutlich erhöht werden, wodurch sich die Reaktivitäterhöht. Bei einem Wasserstoffdruck von 10 bar ist auch derPlatinkatalysator deutlich reaktiver und damit wirtschaftli-cher. Der Gehalt an trans-isomerisierten Fettsäuren in ge-härtetem Pflanzenöl kann mit dem neuartigen Membranver-fahren deutlich verringert (zumindest halbiert) werden. Fürdie Edelmetallkatalysatoren ergibt sich in der Membran dieerforderliche längere Nutzungsdauer. DR. DETLEV FRITSCH

Gefördert im EU-Projekt CAMERTOIL (QLK1-CT-2002-02234): Projektteilnehmer: Fundación LEIA, C.D.T.(Koordinator), Spanien; University of Limerick, Irland; GKSS- Forschungszentrum Geesthacht GmbH; DE SMET ESPAÑA, Spanien; Bisser Oliva, S.A., Bulgarien; HELADOS MIKO, S.A., Spanien; Lípidos Santiga S.A., Spanien; University of Food Technology Plovdiv, Bulgarien.

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Hydrogenation of Cooking Oil in a Membrane Reactor

Sensitivitätskartierung im deutschen Wattenmeer

Im Institut für Küstenforschung wurde in den vergangenen Jahren ein automatisiertesExpertenmodell erstellt, das dem für die Bekämpfung von Ölunfällen zuständigen „Havariekommando“ – einer Einrichtung des Bundes und der Küstenländer - als wichtige und detaillierte Entscheidungshilfe bei der Vorsorgeplanung dient. Das Modellgibt darüber Auskunft, wann welche Wattenmeer-Bereiche besonders verletzlich sind.

EINMESSEN EINER FELDKARTIERUNGSSTATION. CALIBRATING A FIELD MAPPING STATION.

Das Wattenmeer mit seinen ausgedehnten Salzwiesen,Brut- und Rastvogelgebieten sowie Sand- und Schlickflä-chen stellt einen hochempfindlichen Lebensraum dar, derdurch die Folgen von Schiffsunfällen besonders bedroht ist.Vor allem größere Ölunfälle könnten nicht nur für Seevögel,sondern für den gesamten Lebensraum katastrophale Fol-gen haben. Eine Regenerierung dieser empfindlichen Bioto-pe könnte je nach Art und Zustand des Öls bis zu mehrereJahrzehnte dauern.

Wegen seiner Größe von fast 10.000 Quadratkilometernlässt sich dieses riesige Gebiet allerdings nicht in Gänzeschützen. Für eine effektive Vorsorgeplanung ist es daherunerlässlich festzulegen, wann welche Bereiche besondersverletzlich sind. Zu diesem Zweck haben wir zunächst mitausgedehnten Feldarbeiten die räumliche Verteilung derSubsysteme kartiert – die Verteilung der einzelnen Habita-te oder Lebensräume im Intertidal des Wattenmeeres (Bereiche, die bei Niedrigwasser trocken fallen) mitsamt

ihren unterschiedlichen Sedimenten und Organismen-gesellschaften. Dabei konnten die beteiligten Biologen aufeine erste Inventur einzelner Biotoptypen (Lebensräume)zurückgreifen, die von GKSS von 1987-1992 erstellt wurde.

Ein großer Teil der annähernd 5000 Stationen wurde erneutaufgesucht. Dabei wurden die biologischen und sedimento-logischen Eigenschaften der Standorte auf standardisier-ten, rechnerlesbaren Protokollen dokumentiert. Zusätzlichwurden Überfliegungen durchgeführt und zu den dabei gewonnen Luftbildern auch Satellitenbilder ausgewertet.Dadurch ließen sich „Besonderheiten“ am Boden gut erkennen, was die gezielte Feldkartierung und die Verifizie-rung der entsprechenden Wattbereiche erleichterte.

Die Feldkartierungen erfolgten von Land oder vom Bootaus. Die einzelnen, über ihre GPS-Koordinaten fixierten Stationen auf den trockenfallenden Platen besitzen einenAbstand von 1000 Metern und mussten zu Fuß aufgesucht

Küstenforschung • Coastal Research

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ERGEBNISKARTE FÜR EINEN AUSSCHNITT IM GRÖßEREN BEREICH DER ELBEMÜNDUNG. MAP DEPICTING A SECTION OF THE MOUTH OF THE ELBE.

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Küstenforschung • Coastal Research

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und bearbeitet werden. An jeder Station dieses Gitternet-zes wurden die Sedimentverhältnisse (etwa Sand, Schlick,Farbe und die Ausprägung von Rippelstrukturen) sowie er-kennbare Siedlungsmuster sogenannter makrobenthischerOrganismen erfasst, jener bodenlebenden Tiere, die von ei-nem Sieb mit 1 Millimeter Maschenweite zurückgehaltenwerden. Darüber hinaus wurden die Anwesenheit und Aus-prägung von Algen und Pflanzen beschrieben. Um auch dieVeränderung von Lebensräumen auf dem Weg von einerStation zur nächsten zu beschreiben, wurden zusätzlich zuden Kartierungsarbeiten im Gelände in Teilgebieten Über-fliegungen durchgeführt, die es ermöglichten "Besonderhei-ten" am Boden zu erkennen. Für den gesamten Bereich desWattenmeeres wurden zudem Satellitendaten ausgewertet,die ebenfalls die gezielte Feldkartierung und die Verifizie-rung der entsprechenden Wattbereiche erleichterte.

Neben eigenen, durch sehr arbeitsintensive Felduntersu-chungen erhobenen Daten flossen in das ExpertenmodellInformationen zur Verteilung von Seegras, Miesmuschel-bänken und Salzwiesen ein, die von den Nationalparkäm-tern in Hamburg, Schleswig-Holstein und Niedersachsenzur Verfügung gestellt wurden. Diese Daten entstammenregelmäßigen Monitoringvorhaben. Von besonderem Inter-esse war für uns auch die im Jahresverlauf wechselndeHäufigkeit von Brut- und Rastvögeln. Entsprechende Datenstammen ebenfalls aus dem Monitoringprogramm der Na-tionalparkämter. Sie geben Aufschluss über die zeitlich veränderliche Empfindlichkeit bestimmter Gebiete. Alle er-fassten Parameter (Kenndaten) wurden daraufhin in einspeziell für die Empfindlichkeit gegenüber Ölunfällen ent-wickeltes Bewertungsmodell eingespeist. Mit Hilfe einesGeoinformationssystems (GIS) wurden daraus für alle vierJahreszeiten entsprechende Empfindlichkeitsklassen be-rechnet. Dank speziell bei GKSS entwickelter mathemati-scher Methoden ist jetzt eine Automatisierung dieses Be-wertungsverfahrens möglich. Es ersetzt künftig weitgehenddie persönliche Beratung durch Experten und ermöglicht esdem Havariekommando, die „Sensitivitätskartierung Deut-sches Wattenmeer“ eigenständig als Bestandteil seines

„Vorsorgeplans Schadstoff- Unfallbekämpfung“ (VPS) anzu-wenden. Dank der kontinuierlichen und intensiven Zusam-menarbeit mit den Anwendern und weiteren Institutionenist es unserer Arbeitsgruppe im Institut für Küstenfor-schung damit gelungen, ein operationelles Monitoring-Sy-stem zu entwickeln. Es ist eine wichtige Grundlage für dasKüstenmanagement und soll künftig auf das gesamte Gebiet der Deutschen Bucht ausgedehnt werden.

ULRIKE KLEEBERG/KARL-HEINZ VAN BERNEM

Mapping the Habitat Sensitivity of the WaddenSea in GermanyThe Wadden Sea is an area of tidal flats and salt marshesextending along the North Sea coasts of Denmark, Germany and the Netherlands. It has enormous value as acleansing site for North Sea water, as a nursery for youngfish and as a feeding ground for many bird species. Due tothe proximity of important shipping routes and harbours,this region is especially threatened by oil spills. Thus, for oilspill response and precaution measures, a sensitivity studyof the entire intertidal area was established in order to assess and minimize the potential ecological and economicdamage. Based on comprehensive field surveys and in close cooperation with the users, an automated expert model was developed at the Institute for Coastal Research(GKSS Research Centre). The sensitivity of habitats wascalculated by use of neural network techniques and ad-vanced classification methods (treefit). The design of thismodel will enable the Central Command for Maritime Emergencies, as the main user and sponsor of the presentproject, to calculate the spatio-temporal sensitivity of inter-tidal areas without extensive further assistance from experts. The complete data sets were used to generate GIS sensitivity maps of the German North Sea coast.

AUSSCHNITT DER KARTIERUNGSSTATIONEN IM WATT MIT DEN ZUGEWIESENEN GRENZENDER EINZELNEN LEBENSRÄUME. SECTION OF THE MAPPING STATIONS ON THE TIDALFLAT, WITH CLEARLY MARKED BORDERS BETWEEN THE HABITAT AREAS.

VERLETZLICHKEIT DIESER GEBIETE GEGENÜBER ÖLVERSCHMUTZUNGEN:(GRÜN: GERING, GELB: UNTERER MITTELBEREICH, ROT: HOHER MITTELBEREICH, MAGENTA: SEHR EMPFINDLICH). DEGREE OF VULNERABILITY OF THESE AREAS TO OILPOLLUTION: (GREEN: LOW, YELLOW: LOWER-MIDDLE RANGE, RED: UPPER-MIDDLE RAN-GE, MAGENTA: VERY VULNERABLE).

Stürmische Zeiten für Norddeutschland?

Die Winterstürme der letzten Monate wie Kyrill, Franz oder Britta haben erneut die Frage aufgeworfen, ob und wie solche Stürme in Zukunft zunehmen werden. Sind diese Stürme bereits Vorboten des bevorstehenden Klimawandels? Wissenschaftler am Institut für Küstenforschung nehmen sich seit Jahren dieser Fragen an. Dabei erforschen sie nicht nur die Veränderlichkeit der Stürme, sondern auch ihre Auswir-kungen auf die Küstenregion. Untersucht wird vor allem der Einfluss auf Sturmflutenund extremen Seegang.

Stürme sind ein natürliches Phänomen. In unseren Breitenbeziehen sie ihre Energie aus dem mittleren Temperatur-unterschied zwischen polaren und tropischen Breiten. IhreHäufigkeit und Stärke sind dabei natürlichen Schwankun-gen unterworfen. Es gibt Jahre und Jahrzehnte mit eher hoher und solche mit eher geringer Sturmaktivität. Derartige Schwankungen sind zunächst einmal normal undvom Einfluss des Menschen unabhängig.

Die Frage, ob und inwieweit die Entwicklung des Sturm-klimas in den vergangenen Jahren außergewöhnlich war, erscheint einfach; ebenso die Frage, welche Trends für dieZukunft erwartet werden können. Im Detail erweisen sichdiese Fragen allerdings als äußerst vielschichtig. Um sie zubeantworten, müssen eine ganze Reihe von Problemen gelöst und verschiedene Aspekte betrachtet werden.

Ist das gegenwärtige Maß der Sturmtätigkeit im Vergleich zu früheren Zeiten ungewöhnlich?

Um diese scheinbar recht simple Frage zu beantworten,benötigt man Messdaten, die möglichst weit in die Vergan-genheit zurückreichen. Besonders wichtig ist, dass sich dieMessmethodik über möglichst lange Zeiten kaum geänderthat, denn so bleiben Messwerte vergleichbar. Man sprichthier von homogenen Daten. Gerade bei der Auszählung vonStürmen aus Wetterkarten oder bei der Bestimmung ihrerIntensität aus Windgeschwindigkeiten stellt die Homogeni-tät ein wesentliches Problem dar. Dem wird oftmals aller-dings wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Bekannt ist diesesProblem beispielsweise bei der Erfassung von Stürmenüber dem Meer. So bewirkte die Einführung von Wetter-satelliten, dass insbesondere über den vormals nur durch

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STURM UND STARKE BRANDUNG AN DER DEUTSCHEN NORDSEEKÜSTE. STORM AND STRONG SURF ON GERMANY’S NORTH SEA COAST.

wenige Messdaten untersuchten Ozeanen mehr und stärke-re Stürme diagnostiziert wurden. Analysiert man solche inhomogenen Daten über längere Zeit, können Veränderun-gen vorgetäuscht werden, obwohl sich die tatsächlicheSturmaktivität im Grunde nicht verändert hat.

Unter Beteiligung von GKSS wurde diesem Problem in demvon der Europäischen Union geförderten Projekt WASA(Waves and storms in the North Atlantic) von 1995 bis1997 erstmals größere Aufmerksamkeit geschenkt. Die inWASA gewonnenen Erkenntnisse und Methoden liefernnoch heute eine wesentliche Grundlage für die bei GKSSdurchgeführten Arbeiten zur Veränderlichkeit des Sturm-klimas. Danach ergeben sich im Wesentlichen zwei Möglichkeiten: Zum einen kann man nach so genanntenProxy- oder Stellvertretervariablen suchen, mit deren Hilfeman Rückschlüsse auf die Veränderlichkeit des Sturm-klimas ziehen kann. Im Vergleich mit direkten Windmessun-

gen weisen diese eine deutlich bessere Homogenität auf.Solche „Proxies“ basieren beispielsweise auf Luftdruck-messungen an Beobachtungsstationen, die seit Jahrhunder-ten mit dem im Prinzip unveränderten Quecksilberbarome-ter durchgeführt werden. Der Vorteil solcher Proxies be-steht darin, dass mit ihrer Hilfe Sturmindices über Zeiträu-me von mehr als 200 Jahren erstellt werden können. Sosind auch die relativ starken Schwankungen in der Sturm-aktivität im Bereich von Jahrzehnten zu erkennen. Die rela-tiv ausgeprägte Phase hoher Aktivitäten Mitte der 1980erJahre erweist sich hingegen in der Rückschau als nicht besonders auffällig. Ein weiteres Problem stellen die zukurzen Beobachtungszeiträume dar. Viele umfangreicheMessprogramme beginnen typischerweise um 1960-1970. Betrachtet man nur den sehr kurzen Zeitraum danach, soscheint die Sturmaktivität tatsächlich zuzunehmen. Erst dieBetrachtung längerer Zeiträume relativiert diese Schlussfol-gerung deutlich.

Küstenforschung • Coastal Research

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STURMINDICES FÜR LUND (BLAU) UND STOCKHOLM (ROT) IN SCHWEDEN. DIE INDICES REPRÄSENTIEREN DIE JÄHRLICHE ANZAHL TÄGLICHER BAROMETERMESSUNGEN VON 980 HPAUND WENIGER. DIE DURCHGEZOGENE LINIE IST EINE AUSGLEICHSLINIE. (QUELLE: BÄRRING UND VON STORCH, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, 31, L20202, 2004) STORM DATA FOR LUND (BLUE) AND STOCKHOLM (RED) IN SWEDEN. THE INDEXES REPRESENT THE ANNUAL NUMBER OF DAILY BAROMETER READINGS OF 980 HPA AND LESS. THE SOLID LINE SHOWS THE AVERAGE LEVEL. (SOURCE: BÄRRING AND VON STORCH, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, 31, L20202, 2004)

FISCHKUTTER BEIM EINHOLEN DER SCHLEPPNETZE. A FISHING BOAT’S NETS ARE HAULED IN.

Längere Zeiträume lassen sich darüber hinaus auch mitComputermodellen und so genannten Reanalysen betrach-ten. Dabei werden die Wetteranalysen der Vergangenheitmit dem heutigen Stand der Technik wiederholt und die Daten reprozessiert. Auf diese Weise kann man einen Groß-teil der vorhandenen Inhomogenitäten beseitigen. Die Qua-lität der Daten zum Zweck einer Interpretation langfristigerVeränderungen verbessert sich. Im Vergleich zu Proxydatenkann man so zwar nur vergleichsweise kurze Zeiträumedarstellen (seit etwa 1958), erhält jedoch eine Rekonstruk-tion des Wettergeschehens mit hohem räumlichen und zeit-lichen Detaillierungsgrad. So lassen sich, anders als bei derAnalyse von Proxydaten, auch Aussagen für Regionen tref-fen, aus denen nur wenige Beobachtungsdaten vorliegen.

An der Küste werden Stürme in der Regel von hohen Wasser-ständen (Sturmfluten) und schwerem Seegang begleitet. Überdie Veränderlichkeit dieser Größen geben die oben beschrie-benen Methoden zunächst keine Auskunft, da diese von Wet-ter- und Klimamodellen nicht berücksichtigt werden. Bei derGKSS wurden deshalb mit Hilfe reprozessierter Wetterdatenund weiterer Computermodelle (zum Beispiel in den Projek-ten HIPOCAS und coastDat) Rekonstruktionen des Seegangsund des Sturmflutgeschehens in der Nord- und Ostsee er-zeugt. Diese ermöglichten erstmals eine räumlich und zeitlichdetaillierte Beschreibung der Veränderlichkeit des Sturmflut-und Seegangsklimas der letzten zirka 50 Jahre. Danach habenbeispielsweise die Höhen der größten Wellen in der Deut-schen Bucht von 1958 bis etwa 1995 um etwa 10 Prozent zu-genommen, während für die Zeit nach 1995 ein deutlicherRückgang zu beobachten ist. Solche Kenntnisse sind eineentscheidende Voraussetzung, um mögliche zukünftige Ände-rungen einschätzen und bewerten zu können.

Welche durch den Menschen beeinflussten Änderungenerwarten wir für die Zukunft? Lassen sich diese Ände-rungen bereits heute aus den Beobachtungen ablesen?

Heutige Klimamodelle können das gegenwärtige Klima unddie historischen Klimaschwankungen einigermaßen gut dar-stellen. Voraussetzung dafür ist, dass man die „externen”Randbedingungen, also die Sonnenleistung, die atmosphä-rische Konzentration von Treibhausgasen und dergleichenmehr vorgibt. Diese Modelle beschreiben das Klima mit zu-meist befriedigender Zuverlässigkeit. Je kleiner aber dieräumlichen Abmessungen sind, desto weniger zuverlässigsind die Modelle. Es ist zum Beispiel deutlich einfacher,eine Aussage über die global gemittelte Temperatur zu ma-chen als über den Niederschlag in Hessen. Noch schwieri-ger wird es, wenn man nicht Mittelwerte, sondern die Va-riabilität von Naturphänomenen oder gar seltene Ereignissewie etwa Winterstürme in unseren Breiten berechnen will.Glücklicherweise gibt es seit einigen Jahren so genannteRegionalmodelle, die besser mit räumlichen Details umge-hen können. So gehen Klimawissenschaftler davon aus,dass solche Modelle auch qualifizierte Aussagen über mög-

liche Zukunftsszenarien machen können. Voraussetzungdafür ist allerdings, dass Gegenwart und Vergangenheitrealistisch beschrieben werden. Zudem muss es gelingen,robuste Abschätzungen über die antreibenden Faktoren zukonstruieren. Dabei geht es vor allem um die richtige Ein-schätzung der künftigen atmosphärischen Konzentrationenvon Treibhausgasen.

Diese Konzentrationen hängen wesentlich von der künftigenFreisetzung in die Atmosphäre und damit von gesellschaftli-chen Faktoren ab. Letztere sind nicht wirklich vorhersagbar.Daher werden gesellschaftliche Entwicklungen (beispielswei-se Bevölkerungsentwicklung, Globalisierung und Innovations-grad) in Form von Szenarien antizipiert. Dabei handelt es sichum mögliche, plausible, in sich konsistente aber nicht immersehr wahrscheinliche Entwicklungen. So erhält man eine Rei-he alternativer Entwicklungen. Globale Klimamodelle rechnenauf dieser Basis oftmals hundertjährige Folgen von beispiels-weise stündlichem Wetter mit einer großen Anzahl von rele-vanten Variablen aus. Dadurch lässt sich abschätzen, welcheFolgen möglich und plausibel erscheinen.

Die Rechnungen der globalen Klimamodelle werden an-schließend mit verschiedenen regionalen Klimamodellenverfeinert, so auch bei GKSS und Kooperations-Partnern.Dabei stellte sich heraus, dass bei gleichem globalen An-triebsmodell die verschiedenen Regionalmodelle vieleAspekte einer zukünftigen Entwicklung für Europa ähnlichbeschreiben. Allen Simulationen ist gemein, dass es deut-lich wärmer wird. Die GKSS-Analysen zeigen unter ande-rem, dass es Veränderungen in den statistischen Verteilun-gen von winterlichen Starkwindgeschwindigkeiten über derNordsee oder sommerlichen Niederschlägen in Nord-deutschland geben wird. Abbildung 2 zeigt beispielhaft erwartete Veränderungen im Szenario A2 („business as

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SZENARIEN VON ÄNDERUNGEN DER TEMPERATUR (TAGESMITTEL, TAGESMAXIMUM, TA-GESMINIMUM), DER MAXIMALEN WINDGESCHWINDIGKEIT UND DER MONATLICHE SUM-ME DER NIEDERSCHLÄGE IN NORDDEUTSCHLAND (MITTELWERTE DES GEBIETESSCHLESWIG-HOLSTEIN, HAMBURG UND NIEDERSACHSEN). OBEN: ZEITHORIZONT 2030;UNTEN: ZEITHORIZONT 2085. RECHTS: SOMMERMONATE. LINKS: WINTERMONATE.SCENARIOS OF CHANGES IN TEMPERATURE (DAILY AVERAGE, DAILY MAXIMUM, DAILYMINIMUM), IN MAXIMUM WIND SPEED AND THE MONTHLY PRECIPITATION TOTAL INNORTHERN GERMANY (MEAN VALUES OF THE REGION SCHLESWIG-HOLSTEIN, HAM-BURG AND LOWER SAXONY). TOP: FOR THE YEAR 2030; BOTTOM: FOR THE YEAR 2085;RIGHT: SUMMER MONTHS. LEFT: WINTER MONTHS.

ANGEGRIFFENE DÜNENLANDSCHAFT GEFÄHRDET DIE INSELN UND HALLIGEN.DAMAGED DUNES ENDANGER THE ISLANDS AND THE HALLIGEN.

BRANDUNG NACH AUFGEWÜHLTER SEE. SURGE IN THE WAKE OF STRONG WINDS.

usual“) für den Zeitraum 2070-2100 im Vergleich zu 1960-1990 für Niederschlagereignisse, Temperatur und Stark-wind in Norddeutschland.

Demnach kann man für Starkwindereignisse in Nord-deutschland gegen Ende des Jahrhunderts mit einer Zunah-me der Windgeschwindigkeiten von bis zu 10 Prozent rech-nen. Nimmt man einen linearen Anstieg dieser Größe überdie Zeit an, ergibt sich eine anfängliche Überschätzung desEffekts. In diesem Falle läge der Anstieg bei knapp 1 Pro-zent pro Jahrzehnt. Das ist ein sehr schwaches Signal, dasjenseits der Nachweisgrenze liegt. Es ist folglich stimmig,dass wir in den Winddaten derzeit kein Klimaänderungs-signal finden können.

Das Institut für Küstenforschung hat die Windfelder aus sol-chen Klimaänderungsszenarien weiter verwendet, umSturmfluten und Seegang zu simulieren – beispielsweise

längs der deutschen Nordseeküste. Demnach ist ein An-stieg von bis zu 10 bis 20 cm für Cuxhaven und St. Paulifür 2030 im Rahmen des A2-Szenarios plausibel. Für 2085 ergeben sich wesentlich höhere Zahlen, nämlich50 bis 60 cm für Cuxhaven und 50 bis 80 cm für St. Pauli.Diese Zahlen beinhalten sowohl den Anteil aufgrund verän-derter Sturmtätigkeit als auch den Anstieg des mittlerenWasserstandes aufgrund der thermischen Ausdehnung desWassers. Die Zahlen sind mit einer merklichen Unsicherheitbehaftet, die für die Werte des Jahres 2030 eine Differenzvon bis zu ±20 cm und für jene des Jahres 2085 bis zu ±50cm ausmachen kann. Diese grundsätzliche Unsicherheitwird letztlich durch die Verwendung verschiedener gesell-schaftlicher Szenarien (Freisetzung von Treibhausgasen)bewirkt. Diese Tatsache bleibt bei der öffentlichen Kommu-nikation von Resultaten der Klimaforschung aber leider oftunberücksichtigt. DR. RALF WEIßE

Küstenforschung • Coastal Research

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Extra-tropical storms represent a major environmental threat. At sea they are associated with hazards such asstorm surges and extreme ocean wave heights. At GKSSscientists have been investigating questions such as whether or not discernable changes in storm activity andrelated marine hazards have been observed in the recentpast and what changes can be expected over the comingdecades as a result of anthropogenic climate change.

Storm activity over the northeast Atlantic and northernEurope increased for a few decades after the 1960s following an earlier downward trend that started about1900. When longer periods have been considered (such asby analyzing air pressure readings at stations in Swedensince about 1800), no significant changes have been found.Regionally detailed reconstructions of surface winds since

about 1960 have been used to run dynamic models of water levels, currents and ocean waves in the North Sea.The changes were found to be consistent with the changesof storm activity; that is, there was a general increase from1960 to the mid-1990s and thereafter a decline. Scenariosprepared on the basis of a chain of assumed emission scenarios, as well as global and regional climate models,point to a future of slightly more violent storminess, stormsurges and waves in the North Sea. For the end of the century, an intensification of up to 10% is envisaged, largely independent of the emission scenario used. Whennot only the change in windiness but also the thermal expansion of the ocean is considered, increases of 10–20cm by 2030 and of 50-60 cm by 2085 appear to be reasonable guesses for future extreme water levels alongthe German Bight coastline.

Changes in Storm Climate and Related Marine Hazards

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Regenerative Medizin • Regenerative Medicine

Polyetherimid (PEI) – ein Polymer für biomedizinische Anwendungen?

Wenn man sich heute über Membranen aus Polyetherimid (PEI) informiert, so findetman in den Publikationen stets auch Literaturzitate von GKSS-Mitarbeitern. Diese Präsenz überrascht kaum. Immerhin haben sich diese Membranen in der industriellenPraxis vor allem dank der Forschung am GKSS etabliert. Den Anfang machte 1986 dieEntwicklung einer Membran zur Helium-Rückgewinnung aus Tauchgasen.

In den folgenden Jahren entstand bei GKSS dann eine ganze Palette von Membrantypen für unterschiedlichste Anwendungen. PEI-Membranen sind recht kostengünstig.Sie verfügen über exzellente mechanische Festigkeit,hohe Thermobeständigkeit und gutes Filmbildungsver-mögen. Das sind Eigenschaften, die PEI-Membranen inder Industrie künftig zu einem unentbehrlichen Werk-stoff machen dürften. Im biomedizinischen Bereich hin-gegen blieb der Erfolg bislang aus. Das ist eigentlichüberraschend, denn aufgrund ihrer Thermostabilität eignen sich PEI-Folien zur Behandlung mit überhitztemWasserdampf, dem gefragtesten Sterilisationsmedium.Es stellte sich daher die Frage, ob eine erfolgreiche Anwendung unseres „Hauspolymers“ im medizinischenBereich entweder möglich und sinnvoll oder gar unmög-lich ist?

Ob sich Membranen für biomedizinische Anwendungeneignen, hängt vor allem davon ab, wie stark wasserab-weisend oder -anziehend sie sind. PEI ist beachtlich was-serabweisend (hydrophob). Als Folge dessen adsorbiertes Proteine sehr stark. Im Kontakt mit Biosystemen führtdas zu unerwünschten Nebenreaktionen. Dieses Problemkennt man auch von vielen anderen Hochleistungspoly-meren, die heute die Basis zur Herstellung kommerziellerMembranen sind – auch für den medizinischen Bereich.In unverändertem reinen Zustand ist PEI also gänzlichbioinkompatibel und nur bedingt für medizinische Anwen-dungen geeignet. Gelänge es aber, diese Membranenmittels eines kostengünstigen Prozesses wasserfreund-lich (hydrophil) und damit proteinabweisend zu machen,dann wäre PEI für den biomedizinischen Einsatz geradezuprädestiniert.

OBERFLÄCHENMODIFIKATIONEN VON POLYETHERIMID-MEMBRANEN (VERÄNDERUNG IN ABHÄNGIGKEIT VON DER BEHANDLUNGSDAUER)MODIFICATION OF MEMBRANE SURFACE PROPERTIES, SUBJECT TO TIME OF TREATMENT.

Vor diesem Hintergrund startete GKSS Ende der 90er-JahreArbeiten zur Anwendung von PEI-Membranen im biomedizini-schen Bereich. Das Ziel war es, die Membranen möglichstdauerhaft zu hydrophilisieren. Dafür muss man durch chemi-sche Reaktion Hyrophilierungssubstanzen an die Oberflächenbinden. Dieser Ansatz erschien zunächst vermessen, dennnach der in der Literatur verbreiteten Meinung sind Polyimidechemisch recht stabil. So erscheint eine Hydrophilierung desPolyetherimids zunächst unmöglich. Doch das gilt nur, wennman die chemische Stabilität im sauren Bereich (pH < 7) be-trachtet. Im alkalischen Bereich (pH > 7) hingegen sind diePolyetherimide hoch oder höchst reaktiv, weil die Carbonyl-Gruppe des Imid-Ringes unter diesen Bedingungen gegenüberspeziellen Substanzen (Nukleophilen) so reaktiv ist, dass di-rekte Umsetzungen mittels Nasschemie ohne zusätzliche Ak-tivierungsstufe möglich sind. Diese Grundreaktion ist reali-siert, wenn eine Amin-Gruppe der Hydrophilierungssubstanzmit der Carbonyl-Gruppe des Imid-Rings unter Bildung einerAmid-Gruppe reagiert.

Wie sich zeigte, konnten wir diesen Reaktionsablauf tat-sächlich nachweisen. Je nachdem welche Modifikatorsub-stanz man wählt, erhält das Polyetherimid noch weiterechemische Funktionen. So kann man die Oberflächeneigen-schaften der PEI-Membran in einem weiten Bereich (vonhydrophob bis hydrophil) gezielt verändern. Erste biochemi-sche Untersuchungen zeigten, dass sich das biochemischeVerhalten der PEI-Membran durch eine derartige Modifizie-rung tatsächlich beeinflussen und den Anforderungen an-passen lässt. Di- und Polyamine eignen sich für diese Mem-branmodifizierung besonders gut. Immerhin bewirken sienicht nur eine Hydrophilisierung. Sie erzeugen zugleichfreie Amin-Gruppen, an die weitere spezifische Ligandengebunden werden können. Je nach Größe des Modifikator-moleküls kann man durch die Modifizierung die Trenneigen-schaften der Membran gezielt einstellen. Wir konnten beob-achten, dass sich PEI-Membranen bereits durch eine sim-ple Aminierung in geeignete Trägermembranen für biohybri-de Hautsubstitute verwandeln lassen. Hat der Membranträ-ger seine Funktion erfüllt, löst er sich selbständig von derZellschicht ab. Das macht eine nachträgliche operative Ent-

fernung überflüssig. Aminierte PEI-Membranen lassen sichnoch anders verwenden: In einem weiteren Ansatz wurdendie Amin-Gruppen genutzt, um mit Hilfe einer chemischenVerbindung extrem dünne Composite-Schichten auf derMembran zu fixieren. Dank der hohen Bindungsfestigkeitund Leistungsfähigkeit des Composite-Aufbaus scheint einEinsatz unter extremer mechanischer Belastung absolutmöglich. Vergleichbar mit dieser Modifizierungstechnik isteine weitere Beschichtung. In diesem Falle wurde ein ande-res, hydrophileres Beschichtungspolymer (bromiertes Poly-vinylpyrrolidon) an die aminierte Membran gebunden. DieseBindung ist so stabil, dass sie selbst extremen Bedingun-gen stand hält. Mit diesen Arbeiten konnte gezeigt, dasssich proteinabweisende, blutverträgliche PEI-Membranenerzeugen lassen, die möglicherweise sogar zeitlich unbe-grenzt mit Blut in Kontakt stehen können – eine einfacheaber wirkungsvolle Lösung.

Aminierung ist allerdings nicht gleich Aminierung: Je nachWahl des Modifikators führt dies fast ausschließlich zu einerAminierung oder gleichzeitig mit der Aminierung auch zu ei-ner Porenöffnung. Beide Prozesse sind dann untrennbar mit-einander verbunden. Aminiert man die Membran mit nieder-molekularen Aminen wie Diethylentriamin, beginnt das Poly-mer sich schichtartig abzubauen. Die Membrandicke nimmtab. Bei asymmetrisch strukturierten Membranen nehmen damit die Wasserdurchlässigkeit und die Porengröße zu. DerTrennbereich einer PEI-Ultrafiltrationsmembran wird damit inden Mikrofiltrationsbereich verschoben. Damit ist es möglich,beispielsweise aus einer bei GKSS gefertigten Standardmem-bran aminierte PEI-Membranen mit stark unterschiedlichenTrenneigenschaften herzustellen.

Hier bietet sich also ein kostengünstiger Weg zur Herstel-lung adsorptiver Membranen. Immerhin wären diese Mem-branen preiswert genug für den Einmalgebrauch, aber auchrobust genug für Dampfsterilisation und Mehrfachnutzung.Sie ließen sich unter anderem als Alternativverfahren beider Blutreinigung einsetzen. Bislang verwendet man meistMikropartikel, um hochmolekulare Toxine (Apherese) ausdem Blut zu filtern. Diese Membranen wären besonders geeignet, um kleine Toxinmengen schnell aus großen Volu-mina zu entfernen. Doch bis zur endgültigen Anwendung istnoch einiges zu tun.

Industrie und Medizintechnik stellen natürlich unterschiedli-che Ansprüche an die Membranen. Im medizinischen Be-reich liegen an einer Membran beispielsweise deutlich ge-ringere Trennkräfte an als an einer industriell genutztenMembran mit identischem Trennprinzip. Gleiche Leistunglässt sich folglich nur über eine vergrößerte Fläche odereine verbesserte, inhärente Membranleistung erreichen.Will man möglichst nebenwirkungsfrei behandeln, kommtnur die letztere Möglichkeit in Frage. Allerdings ist die Ver-besserung der Membranleistung eine anspruchsvolle Auf-gabe. Zum einen muss man dafür die zugrunde liegenden

Regenerative Medizin • Regenerative Medicine

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ERWARTETER ABLAUF DER REAKTION VON POLYIMIDEN MIT AMINISCHEN MODIFIKATORENEXPECTED PROGRESS OF THE REACTION OF POLYIMIDES WITH AMINO MODIFIERS

Membranformierungsprozesse besser verstehen. Zum an-deren benötigt man veränderte Herstellungsprozesse.

Die beiden folgenden Beispiele verdeutlichen das: Der Widerstand einer Membran kann auf das notwendigeMinimum reduziert werden, wenn er lediglich durch diedünne Aktivschicht bestimmt wird und weitere Widerständevernachlässigt werden können. Dazu sind hochasymmetri-sche Membranen erforderlich. Tatsächlich ist es uns mitHilfe einer Doppelschichthohlkerndüse gelungen, ein sol-ches hochasymmetrisches System in Form einer Hohl-membran herzustellen.

Eine modifizierte Alternative des Verfahrens zur Hohlmem-branherstellung eignet sich beispielsweise für die Produkti-on von PEI-Mikropartikeln, deren Porencharakteristik sichso optimal auf das Herausfiltern hochmolekularer Toxinezuschneiden lässt. Diese Herstellung gelingt allerdings nur,wenn der Hohldorn einer Hohlkerndüse als Nadel ausge-führt ist und die Polymerlösung nicht im Spalt, sondern imHohlkern der Nadel geführt wird. Im Sprühprozess lässtsich die Membran dann entsprechend formieren und dieentsprechende Porencharakteristik einstellen. Die Verbin-dung zu Membranformierungsprozessen ist klar ersichtlich.

Die eingangs gestellte Frage, ob sich unser „Hauspolymer“PEI für biomedizinische Anwendungen eignet, kann letztlicheindeutig mit einem Ja beantwortet werden. Im Vergleichmit anderen Standardpolymeren der Membranformierunghat PEI ein ungewöhnlich großes biomedizinisches Potenzi-al. Da sich das Material gezielt modifizieren und leicht ver-arbeiten lässt, kann es individuell und nahezu perfekt aufverschiedene Anforderungen und Anwendungen zuge-schnitten werden. Für die kommenden Jahre besteht dieAufgabe vor allem darin, dieses Potenzial in Gänze auszu-nutzen. Andererseits eröffnen diese Arbeiten neue Möglich-keiten der Membrananwendung im technischen Bereichund stimulieren weitere Synergien der Zusammenarbeitzwischen den Standorten Geesthacht und Teltow. So wirdunser „Hauspolymer“ PEI als Bearbeitungsgegenstand zumVerbindungselement der Standorte; gemeinsame Publika-tionen aus jüngster Vergangenheit sind Zeugnis dieser erfolgreichen Zusammenarbeit.

DR. WOLFGANG ALBRECHT

Polyetherimide (PEI) — a Polymer for BiomedicalApplications?

Polyetherimide (PEI) is a high-performance plastic whoserange of uses has been greatly influenced in recent yearsby research work conducted at GKSS. The material is, forexample, used for a wide range of different membrane types for technical applications. However, polyetherimidealso possesses properties that appear to make it well-suited for biomedical applications. Polyetherimide mem-branes can be chemically modified to change the surfaceproperties from hydrophobic to hydrophilic as desired. Inaddition, free amine groups can be used to bind other spe-cific biologically active ligands, and choosing the modifier(various diamines) enables the membrane’s morphologyand porosity to be subsequently changed. The relationshipbetween the chemical modification of membrane surfaceproperties and the adaptation of established membraneproduction processes such as the double layer membraneprinciple or spraying systems for manufacturing micropar-ticles make it possible to create high-performance mem-branes that are perfectly suited for biomedical applications.

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REM-AUFNAHME EINER UNBEHANDELTEN UND EINER MIT AMINISCHEN MODIFIKATORBEHANDELTEN MEMBRAN AUS PEI. SEM IMAGE OF MEMBRANES MADE OF PEI: AN UN-TREATED MEMBRANE AND ONE TREATED WITH AMINO MODIFIERS

DÜSENAUSGANG UND MORPHOLOGIE EINER HOCHASYMMETRISCHEN HOHLMEMBRANAUS PEI. NOZZLE OUTPUT AND MORPHOLOGY OF A HIGHLY ASYMMETRICAL HOLLOWMEMBRANE MADE OF PEI.

DÜSENAUSGANG UND MORPHOLOGIE EINES MIKROPARTIKELS AUS PEI. NOZZLE OUTPUT AND MORPHOLOGY OF A MICROPARTICLE OF PEI.

Neue Untersuchungsmethoden zur 3D-Charakterisierung mit Synchrotronstrahlung und Neutronen

Das aus der Medizin bekannte Verfahren der Röntgen-Computer-Tomographie wird von denWissenschaftlern der GKSS seit einigen Jahren gezielt für Untersuchungen in der Struktur-und Materialforschung eingesetzt. Hierfür sind gezielt experimentelle Einrichtungen sowohlfür Röntgenstrahlung am DESY als auch für Neutronen am FRG1 aufgebaut worden.

DAS TOMOGRAMM ZEIGT DAS IM MENSCHLICHEN INNENOHR EINGEWACHSENE KOCHLEA-IMPLANTAT, DAS AUS ZWÖLF ELEKTRODEN BESTEHT UND EINEM PATIENTEN MIT SENSORISCH-NEURALEM GEHÖRVERLUST EINGESETZT WURDE. THE TOMOGRAM SHOWS A COCHLEAR IMPLANT THAT HAS GROWN INTO A PATIENT’S INNER EAR. THE IMPLANT CON-SISTS OF 12 ELECTRODES AND WAS FITTED TO A PATIENT WITH SENSORY-NEURAL HEARING LOSS.

Durch den Einsatz der von DESY bereit gestellten Synchro-tronstrahlung an dem neuen Messplatz der GKSS HARWI IIwerden Werkstoffe zerstörungsfrei dreidimensional mitsehr hoher Detailauflösung dargestellt. Hierbei ist dieStrukturauflösung um den Faktor 1000 höher als z.B. in dermedizinischen Tomographie, die üblicherweise in Arztpra-xen mit Laborröntgenquellen durchgeführt wird. Zusätzlicherlaubt der Einsatz der hochintensiven Synchrotronstrah-lung aus dem "weißen" Röntgenlicht genau eine "Farbe"herauszufiltern.

Mit diesem monochromatischen Röntgenstrahl steht ge-genüber konventionellen Röntgenquellen ein wesentlich in-tensiverer und für die Erfordernisse der Experimente opti-mierter Röntgenstrahl zur Verfügung. Am Forschungsreak-tor FRG1 werden tomographische Untersuchungen mitNeutronen durchgeführt, welche in großen Objekten z.B.biologische Komponenten mit gutem Kontrast abbildenkönnen.

Struktur der Materie • Structure of Matter

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DIE KONSTRUKTIONSZEICHNUNG STELLT DIE MIKROTOMOGRAPHIEAPPARATUR IM ABSORPTIONSKONTRASTMODUS DAR. DER EINFALLENDE MONOCHROMATISCHE RÖNTGENSTRAHL DURCHDRINGT DIE PROBE UND TRIFFT AUF DEN FLUORESZENZ-SCHIRM, WO ER IN SICHTBARES LICHT UMGEWANDELT WIRD, DAS AUF DIE CCD-KAMERAPROJIZIERT WIRD. THIS DESIGN DRAWING ILLUSTRATES THE MICROTOMOGRAPHY APPARA-TUS IN ABSORPTION CONTRAST MODE. THE INCIDENT MONOCHROMATIC X-RAY BEAM PE-NETRATES THE SAMPLE AND REACHES THE FLUORESCENT SCREEN, WHERE IT IS CONVER-TED INTO VISIBLE LIGHT, WHICH IS PROJECTED ONTO THE CCD CAMERA.

DAS BILD ZEIGT EINE OPTISCHE AUFNAHME DEROBERFLÄCHE DES COLLAGEN BESCHICHTETEN HYDROXYL-APATITGERÜSTS ZUM EINSATZ ALS KNOCHENERSATZSTOFF. DIE BESCHICHTUNG MIT COLLAGEN VERBESSERT SIGNIFIKANT DIE STABILITÄTSOLCHER GERÜSTE. DAS BILD ZEIGT EINE OPTISCHEAUFNAHME DER OBERFLÄCHE DES COLLAGEN BE-SCHICHTETEN HYDROXYL-APATITGERÜSTS ZUM EIN-SATZ ALS KNOCHENERSATZSTOFF. DIE BESCHICH-TUNG MIT COLLAGEN VERBESSERT SIGNIFIKANT DIESTABILITÄT SOLCHER GERÜSTE.

DAS BILD ZEIGT EINEN VIRTUELLEN SCHNITT DURCHDAS TOMOGRAMM DES COLLAGEN BESCHICHTETENHYDROXYL-APATITGERÜSTS, DAS ENTSPRECHENDDEM GEFITTETEN HISTOGRAMM ANGEFÄRBT WURDE(LUFT – SCHWARZ, COLLAGEN – ROT, HYDROXYL-APATITGERÜST – WEIß). A VIRTUAL CROSS-SECTIONOF THE TOMOGRAM OF THE COLLAGEN-COATED HY-DROXYL-APATITE FRAMEWORK, WHICH IS COLOUREDTO CORRESPOND TO THE CURVES FITTED TO THE HI-STOGRAM (AIR — BLACK, COLLAGEN — RED, HYDRO-XYL-APATITE FRAMEWORK — WHITE).

DIE DREIDIMENSIONALE TOMOGRAPHISCHEN AUFNAHME ZEIGTEINE ZYLINDERFÖRMIG HERAUSPRÄPARIERTE T-FÖRMIGE LASER-SCHWEIßNAHT (IN ZWEI TEILEN) VON ZWEI ALUMINIUM BLECHENAA6013 T4 UND A2139. DIE ZWEI MATERIALIEN WEISEN DEUTLICHUNTERSCHIEDLICHE GRAUSTUFEN AUF. THE THREE-DIMENSIONALTOMOGRAPHIC IMAGE SHOWS A CYLINDRICALLY PREPARED T-SHA-PED LASER WELD SEAM (IN TWO PARTS) BETWEEN TWO ALUMINIUMSHEETS OF AA6013 T4 AND A2139 RESPECTIVELY. THE TWO MATERI-ALS SHOW CLEARLY DIFFERENT SHADES OF GREY.

DIE TOMOGRAPHISCHE AUFNAHME ZEIGT EINE MAGNESIUMSCHRAUBE IM SCHAFS-HÜFTBEIN (3D – LINKS, AXIALER SCHNITT – MITTE, SAGITTALER SCHNITT – RECHTS). MIT HILFE DERMIKROTOMOGRAPHIE WURDEN DIE KORROSIONSEIGENSCHAFTEN DER MAGNESIUMSCHRAUBEN UNTERSUCHT. WÄHREND DER SCHRAUBENKOPF STARKE KORROSIONSSPUREN AUFDER KONVEXEN SEITE AUFWEIST, SIND NUR LEICHTE KORROSIONSSPUREN AUF DER RESTLICHEN SCHRAUBE ZU FINDEN. THE TOMOGRAM SHOWS A MAGNESIUM SCREW IN ASHEEP’S HIP BONE (3D — LEFT, AXIAL SECTION — CENTRE, SAGITTAL SECTION — RIGHT). MICROTOMOGRAPHY IS USED TO STUDY THE CORROSION PROPERTIES OF THE MAGNESIUMSCREWS. ALTHOUGH THE HEAD OF THE SCREW SHOWS STRONG TRACES OF CORROSION ON THE CONVEX SIDE, ONLY LIGHT TRACES OF CORROSION ARE EVIDENT ON THE REMAIN-DER OF THE SCREW.

Die Messplätze für tomographische Untersuchungen mitSynchrotronstrahlung am HARWI II und mit Neutronen amFRG1 stehen nicht nur den Wissenschaftlern der GKSS zurVerfügung, sondern werden im Rahmen von externen Pro-jekten gezielt zur 3D Charakterisierung von Proben aus derMedizin, Biologie und Materialwissenschaft eingesetzt. Die-se Projekte machen wesentlichen Anteil der durchgeführtenUntersuchungen aus. Bei den internen Projekten der GKSSkönnen die Werkstoffforscher sich z.B. das Innenleben vonSchweißnähten genau anschauen ohne das Metall zerstö-ren zu müssen und den Materialfluss während des Schweiß-prozesses dreidimensional sichtbar machen. Von externenGruppen im medizinischen Bereich werden insbesondereSerienuntersuchungen über das Einwachsen von Implanta-ten in Knochen durchgeführt, sowie anhand zahlreicher Experimente optimierte Oberflächen der Implantate undBiomaterialien charakterisiert. DR. FELIX BECKMANN

3D Characterisation UsingSynchrotron Radiation andNeutrons Since the end of 2002, GKSS has been responsible for running the user mode microtomography experiments atthe synchrotron radiation measuring stations at DESY. Starting in July 2006, the first series of microtomographyinvestigations were successfully carried out at the newhigh energy beamline HARWI II. In combination with thenew set-up for tomography using neutrons at FRG1, GKSShas now access to excellent 3D-investigation techniquesfor the non-invasive characterization of materials on themacro and micro scales.

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Technical Services

SERVICE UND TECHNIK

Aus der Arbeit des Technikums

In der Zentralabteilung Technikum werden wissenschaftliche Geräte und Anlagen entwickelt und gebaut, die von unseren Wissenschaftlern benötigt werden, aber in dieser Form nicht gekauft werden können. Diese Aufgabe erfüllen etwa 45 qualifizierteund erfahrene Mitarbeiter in den Abteilungen Elektronikentwicklung, Konstruktion undAnlagenplanung, Hauptwerkstatt und Arbeitsvorbereitung sowie Druckerei undSatz/Layout. Unterstützt werden wir von Diplomanden verschiedener Hochschulen.

Als technischer Dienstleister für die Wissenschaftler stehtdie Zentralabteilung Technikum gewissermaßen wie ein großes Ingenieurbüro mit angehängter hochqualifizierterWerkstatt in der Wissenschaftslandschaft. Hier werden Versuchsanlagen, Experimentiereinrichtungen, Mess- undForschungsgeräte, die man nicht – oder in dieser Ausprä-gung nicht – kaufen kann, entwickelt, konstruiert und herge-stellt. Während des Entwicklungsprozesses wird die Konfor-mität mit den EG-Richtlinien und Normen sichergestellt und dokumentiert. Damit ist die Zentralabteilung Technikum unmittelbar an der Durchführung des Forschungs- und Entwicklungsprogramms beteiligt.

Die Mitarbeiter des Technikums sind durch ihre langjährigenErfahrungen und das dabei gesammelte Spezialwissen inder Lage, das Instrumentarium in Zusammenarbeit mit

Wissenschaftlern der verschiedensten Disziplinen zu erstel-len, das von diesen für erstklassige experimentelle For-schung benötigt wird. Hohe Kompetenz der Mitarbeiter inden Abteilungen Konstruktion und Anlagenplanung, Elektro-nik und Hauptwerkstatt sichert dabei ein Optimum an Qualität, hohe Flexibilität und damit gute Auslastung derFachkräfte.

Der gesamte Drucksachenbedarf von GKSS wird von einereigenen Hausdruckerei koordiniert. Die Mitarbeiter derHausdruckerei sind geschult in der Erstellung des Layoutsbei wissenschaftlichen Publikationen, Tagungsbänden undallen anderen Drucksachen, z.B. für die Außendarstellungund Öffentlichkeitsarbeit. Sie beraten die Autoren in allenFragen, die mit Satz und Layout zusammenhängen.

Service und Technik / Technikum • Technical Services / Technical Centre

48

So positioniert sich die Zentralabteilung Technikum in derInfrastruktur als technischer Dienstleister für die Wissen-schaft von den Vorbereitungen zum Experimentaufbau überdie automatisierte Durchführung von Experimenten bis hinzur Dokumentation und Veröffentlichung der gewonnenenErgebnisse.

Wir widmen uns auch der Ausbildung des Nachwuchses:Wir bilden aus in den Berufen • Technische(r) Zeichner(in), • Elektroniker(in) für Betriebstechnik, • Industriemechaniker(in) Fachrichtung Maschinen- und

Systemtechnik sowie Geräte-/ Feinwerktechnik• Zerspanungsmechaniker(in) Fachrichtung

Dreh-/Frästechnik.

Scientific facilities and pieces of equipment that our scientists require but are unable to buy in the precise formthey need are developed and built in the Central Depart-ment of the Technical Centre. About 45 qualified and experienced employees from the Electronic Development,Design and Facility Planning, Main Workshop and Job Preparation, and Print Shop and Typesetting/Layout departments are responsible for this task. Graduate students from various universities support us in our work.

As a provider of technical services for scientists, the central department known as the Technical Centre servesas a kind of large engineering office with an associatedhigh-technology workshop. The centre develops, designsand manufactures pilot facilities, test equipment and measuring and research equipment that is not available forpurchase in the required form. During the developmentprocess, the centre ensures that EU regulations and standards are complied with and documents this fact,which means the Technical Centre is directly involved incarrying out research and development programmes.

As a result of their extensive experience and the specia-lized knowledge they have gained, the employees at theTechnical Centre can work together with scientists from awide variety of disciplines to create instruments that thescientists need in order to conduct first-rate experimental

research. Optimum quality, high flexibility and effective capacity utilisation are ensured, thanks to the impressive expertise of the employees in the departments for Designand Facility Planning, Electronics, and the Main Workshop.All GKSS printed matter is coordinated by the institute’sown printing office. The workers at the printing office aretrained in creating layouts for scientific publications, conference reports and other types of printed matter, including marketing and public relations material. The printing office provides authors with advice on all mattersrelated to typesetting and layout.

As a part of the GKSS infrastructure, the Technical Centreis a technical service provider for science. Its services range from preparing experimental equipment and automa-tically conducting experiments to documenting and publishing the research findings.

We are also committed to training young professionals. We train young people to become technical draughtsmen,electronic engineers for operations and maintenance, industrial mechanics for machine/systems engineering and instrumentation/precision engineering, and machiningtechnicians for turning and milling.

49

The Tasks of the Technical Centre

Forschungsreaktor FRG-1

Entwicklung, Aufbau und Betrieb der Neutronenstreueinrichtungen am FRG-1 sind imWesentlichen Bestandteil der GKSS-Programmschwerpunkte „Forschung mit Photonen,Neutronen und Ionen“ und „Funktionale Werkstoffsysteme". Mit dieser Einbindung wirderreicht, dass die Forschung mit Neutronen weniger methodisch, sondern thematischan den auf industrieller Nutzung und Anwendung ausgerichteten Forschungszielen der Werkstoffentwicklung orientiert ist.

Neben dem Einsatz im GKSS-Forschungsprogramm werdendie Bestrahlungsmöglichkeiten des Forschungsreaktors unddie in den letzten Jahren ausgebauten experimentellenNeutronenstreueinrichtungen in enger Zusammenarbeit mitder Industrie, den Hochschulen, Behörden und Ämtern genutzt.

Die international anerkannte experimentelle Ausstattung,verbunden mit einer großen Verfügbarkeit des FRG-1, hat zu einer intensiven Zusammenarbeit mit in- und ausländischen Wissenschaftlergruppen geführt. Diese hatsich weiter verbessert, nachdem es im März 2000 möglich war, durch eine Halbierung der Größe des Reaktorkerns den Neutronenfluss um ca. 80 % weiter zu erhöhen. Der jetzt vorhandene ungestörte Neutronenfluss von1,4 x 1014 n/cm2 s ist einmalig für einen Forschungsreaktordieser Leistung.

Aus den Anforderungen der wissenschaftlichen Arbeitenleiten sich die Aufgaben und Ziele der GKSS-Zentralabtei-lung Forschungsreaktor ab: viele brauchbare Neutronen, sicher und zuverlässig, aber auch kostenbewusst, mit demFRG-1 zu produzieren. Die Sicherheit ist dabei oberstes Gebot, dem sich die weiteren Ziele unterordnen. Von derZentralabteilung Forschungsreaktor werden ferner Bestrah-lungsaufträge für andere wissenschaftliche Einrichtungen,Hochschulen, Behörden und Ämter durchgeführt. Die Her-stellung medizinischer Präparate für diagnostische Zweckegehört ebenso dazu wie die Bestrahlung von Proben ausunserer Umwelt zur Beurteilung der Schwermetallbelas-tung.

Der FRG-1 ist ein Forschungsreaktor mit einer thermischenLeistung von fünf Megawatt. Er ist als Strahlrohrreaktorausgelegt, das heißt, die durch nukleare Spaltung entste-

Service und Technik / Forschungsreaktor • Technical Services / Research Reactor

50

henden Neutronen werden über Strahlrohre vom Reaktor-kern zu den Experimenten geleitet. Der FRG-1 wurde be-reits 1958 in Betrieb genommen. Kontinuierlich wurde undwird er dem sich ändernden Stand von Wissenschaft undTechnik angepasst. Hierzu gehören auch die regelmäßigeÜberprüfung der Betriebsvorschriften, die Bedienungsan-weisungen, regelmäßige und intensive Personalschulungen,umfangreiche und wiederkehrende Prüfungen und die vor-beugende Wartung wichtiger Anlagenteile. Hierdurch wirdaktiv der sicherheitstechnische Standard der Anlage geför-dert und die Ergebnisse und Empfehlungen in Abstimmungmit den zuständigen Genehmigungsbehörden umgesetzt.Durch die Summe dieser Maßnahmen steht der Wissen-schaft mit dem FRG-1 eine der modernsten Neutronenquel-len Europas zur Verfügung. Die Finanzierung des Reaktor-betriebs ist bis zum Ende der begutachteten Förderperiodeim Jahr 2009 gesichert.

FRG-1 Research Reactor

The development, construction and operation of the neutron scattering facilities at FRG-1 are essentialelements of the GKSS research programmes ”Researchwith Photons, Neutrons and Ions” and ”Advanced Engi-neering Materials”. This integration ensures that researchusing neutrons at GKSS is oriented less toward methodo-logy and more toward research goals in the area of mate-rials development tailored to industrial applications.

In addition to their use in the GKSS research programme,the radiation capabilities of the research reactor as well asthe experimental neutron scattering facilities (which havebeen expanded over the last few years) are employed inclose cooperation with industry, colleges and universitiesand government agencies. The world-class research equipment and the high availability of FRG-1 have led to extensive cooperation with teams of scientists from Ger-many and abroad. This situation improved even further af-ter a 50-percent reduction in the size of the reactor core inMarch 2000. This enabled the neutron flux to be increasedby 80 percent. The resulting unimpeded neutron flux of 1,4 x 1014 n/cm2 s is unparalleled for a research reactor of this power.

The requirements of scientific work form the basis for thetasks and goals of the Central Research Reactor depart-

ment at GKSS, i.e., using FRG-1 to produce many usableneutrons in a safe, reliable and cost-efficient manner. Toppriority is given to safety, with all other goals subordinateto this requirement.

The Central Research Reactor department also conductsradiation experiments for other scientific institutions, colleges and universities and government agencies. This includes the production of medical preparations for diag-nostic uses as well as the irradiation of environmental sam-ples to determine the levels of heavy metals they contain.

FRG-1 is a research reactor with a thermal power of fivemegawatts. It is designed as a beam hole reactor, whichmeans that the neutrons created by nuclear fission aretransported to the research locations via beam holes. FRG-1 became operational in 1958. Since then it has beencontinually updated to incorporate the latest scientific andtechnological developments. This includes a regular reviewof the operating guidelines and the operating instructionsas well as regular and extensive training courses for personnel, comprehensive and repeated testing and thepreventive maintenance of the facility’s important compo-nents. This enables the facility’s safety technology to beactively improved and results and suggestions to be implemented in close cooperation with the responsibleregulatory authorities. Taken together, these measures guarantee that FRG-1 provides scientists with one of themost modern sources of neutrons in Europe. Finances tocover the reactor operating costs are assured until the endof the current funding programme in 2009.

51

Facts and Figures

ZAHLEN, DATEN, FAKTEN

OrganisationsformDas GKSS-Forschungszentrum ist eine gemeinnützige Forschungseinrichtung in der Rechtsform einer GmbH. IhreGesellschafter sind die Bundesrepublik Deutschland, dieLänder Brandenburg, Freie und Hansestadt Hamburg, Niedersachsen und Schleswig-Holstein, die Gesellschaft zurFörderung des GKSS-Forschungszentrums e.V. sowie namhafte Wirtschaftsunternehmen. Sitz der Gesellschaft istGeesthacht. Zur GKSS gehört als auswärtiger Betriebsteilseit 1992 der Standort Teltow bei Berlin. GKSS ist Mitglied der Hermann von Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V.

Die zur Deckung des Betriebs- und Investitionsaufwandesnach Abzug der eigenen Erträge erforderlichen Zuschüssewerden zu 90 Prozent vom Bund und zu zehn Prozent vonden Ländern getragen.

GKSS hat vier Gesellschaftsorgane. Ihr steht ein technisch-wissenschaftlicher Beirat (twB) zur Seite, der sich aus derGesellschaft nicht angehörigen Mitgliedern zusammensetztund der die Gesellschaft in wissenschaftlich-technischen Fragen und in wichtigen die Industrie und Wirtschaft betreffenden Fragen berät und bei wichtigen Entscheidun-gen gehört wird.

Die Gesellschaftsorgane sind:

• Geschäftsführer• Wissenschaftlich-Technischer Rat (WTR)• Gesellschafterversammlung• Aufsichtsrat.

Wissenschaftlich-Technischer RatDer Wissenschaftlich-Technische Rat (WTR) bildet das Forum für die interne Diskussion. Er trägt somit zur fach-übergreifenden, vernetzenden Arbeitsweise von GKSS bei.Er berät die Geschäftsführung in allen wesentlichen wissenschaftlichen und technischen Fragen. Ihm gehörendie Leiter der Institute sowie gewählte Vertreter der wissenschaftlich-technischen Mitarbeiter und ein Mitglieddes Betriebsrates der Gesellschaft an.

Der WTR setzte sich am 30.04.2007 aus folgenden Personen zusammen:

Prof. Franciscus Colijn(Vorsitzender)Prof. Dr. Volker AbetzProf. Dr. Rüdiger BormannDr. Wolfgang DietzelDr. Jochen HorstmannProf. Dr. Norbert HuberProf. Dr. Karl Ulrich KainerProf. Dr. Andreas Lendlein Dr. Reiner OnkenDr. Klaus RichauProf. Dr. Andreas SchreyerDr. Peter SimonProf. Dr. Hans von Storch+ 1 Betriebsratsmitglied

GeschäftsführungGeschäftsführung am 30.04.2007:

Prof. Dr. Wolfgang A. Kaysser– wissenschaftlich

Michael Ganß – kaufmännisch

Prokura am 30.04.2007:

Dr. Joachim Krohn – wissenschaftlich

Hartwig Häger- kaufmännisch

Daten und Fakten / Organe und Gremien • Facts and Figures / Organization

54

The GKSS Research Center is a non-profit making researchinstitute with limited liability. Its shareholders are the Federal Republic of Germany, the federal states (Länder) ofBrandenburg, Hamburg, Lower Saxony and Schleswig-Holstein, the Gesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungszentrums e.V. (Society for the Promotion of theGKSS Research Center) as well as a number of renownedcompanies. GKSS is based in Geesthacht, Germany. In1992, the Working Group Teltow became a part of GKSS.GKSS is a member of the Helmholtz Association of GermanResearch Centres.

The funds required to cover operating and investmentcosts after deduction of the income generated by GKSS areprovided by the federal government (90 percent) and bythe participating federal states (10 percent). GKSS has four

management bodies. Management is supplemented by a Technical and Scientific Advisory Committee, which ismade up of experts who do not belong to the company.The committee, which is always consulted on importantmatters, advises GKSS on scientific and technical questions as well as industry and business issues.

The company is composed of the following managementbodies:

• Management Board• Scientific-Technical Committee• Company shareholders• Supervisory Board.

55

Organizational Structure

Scientific-Technical CommitteeThe Scientific-Technical Committee (WTR) provides a forumfor internal discussion. As such, it helps to promote inter-disciplinary, networked working methods at GKSS. TheCommittee advises the management of GKSS on all majorscientific and technical issues. The Committee is made upof the directors of the GKSS institutes as well as electedrepresentatives of the scientific and technical personnel atthe center and a member of the GKSS works council.

As of April 30, 2007, the Committee comprised the following members:

Prof. Franciscus Colijn(Chairman)Prof. Dr. Volker AbetzProf. Dr. Rüdiger BormannDr. Wolfgang DietzelDr. Jochen HorstmannProf. Dr. Norbert HuberProf. Dr. Karl Ulrich KainerProf. Dr. Andreas Lendlein Dr. Reiner OnkenDr. Klaus RichauProf. Dr. Andreas SchreyerDr. Peter SimonProf. Dr. Hans von Storch+ 1 member of the Works Council

Management BoardManagement board as of April 30, 2007:

Prof. Dr. Wolfgang A. Kaysser – Scientific Issues

Michael Ganß– Business Administration

Procuration as of April 30, 2007:

Dr. Joachim Krohn – Scientific Issues

Hartwig Häger- Business Administration

GesellschafterversammlungDas Stammkapital des GKSS-Forschungszentrums in Höhevon 40.903,35 Euro wurde per 30.04.2007 gehalten von:

• Bundesrepublik Deutschland € 18.917,80 (46,25 %) • Freie und Hansestadt Hamburg, Land Brandenburg,

Land Niedersachsen, Land Schleswig-Holsteininsgesamt mit € 2.045,17 (5 %)

• Gesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungs-zentrums e.V. € 7.925,02 (19,375 %)

• Gesellschaften der freien Wirtschaftmit einem Gesamtanteil von € 12.015,36 (29,375 %):Borsig Membrane Technology GmbH, BerlinCommerzbank AG, Frankfurt/MainDeutsche Bank AG, HamburgE.ON Hanse AG, Quickborn E.ON Kernkraft GmbH, Hannover

GALAB Nordkap Holding GmbH, GeesthachtJohn T. Essberger, Hamburgmit Deutsche Afrika-Linien GmbH & Co., Hamburgin Gesellschaft bürgerlichen RechtsL.Possehl & Co. mbH, Lübeckmit Draegerwerk AG, Lübeckin Gesellschaft bürgerlichen RechtsMT Aerospace AG, AugsburgLeistritz Turbinenkomponenten Remscheid GmbH, RemscheidMannesmannröhren-Werke AG, MühlheimSiemens AG, Berlin und MünchenStadtwerke Flensburg GmbH, Flensburg Sterling Industry Consult GmbH, ItzehoeVattenfall Europe Nuclear Energy GmbH, HamburgVerband für Schiffbau und Meerestechnik e.V., Hamburg

Technisch-wissenschaftlicher Beirat

Prof. Dr. Dr. h.c. Wittko Francke (Vorsitzender)Universität Hamburg, Institut für Organische Chemie, HamburgProf. Dr. Franz Faupel (Stellv. Vorsitzender)Technische Fakultät, Lehrstuhl für Materialverbunde, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, KielProf. Dr. Bodo von BodungenInstitut für Ostseeforschung (IOW), WarnemündeProf. Dr. Peter EhlersBundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie (BSH),HamburgProf. Dr. Hans FerkelVolkswagen AG, WolfsburgProf. Dr. Horst HahnInstitut für Nanotechnologie, Forschungszentrum KarlsruheDr. Margarethe Hofmannc/o MAT SEARCH Consulting, Pully, CHDr. Dorte Juul JensenMaterials Research Department, Risø National Laboratory, Roskilde/DKDr. Torsten-Ulf KernSiemens AG, Mühlheim

Prof. Dr. med. Friedrich LampertRWTH Aachen, Direktor der Klinik für Zahnerhaltung, Parodontologie u. Präventive Zahnheilkunde, AachenProf. Dr. Peter LemkeAlfred-Wegener-Institut, FB Klimasystem, BremerhavenProf. Dr.-Ing. Anke Rita PyzallaDirektorin am Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfProf. Dr. Dierk RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH, DüsseldorfProf. Dr. Matthias RehahnErnst-Berl-Institut für Technische und Makromolekulare Chemie, DarmstadtProf. Dr. Heinrich ReinckeSenatskanzlei, HamburgProf. Dr. Jochen SchneiderDESY Deutsches Elektronensynchrotron, HamburgProf. Dr. Claudia StaudtInstitut für Organische Chemie u. Makromolekulare Chemie, Heinrich-Heine-Universität, Düsseldorf

Daten und Fakten / Organe und Gremien • Facts and Figures / Organization

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Der technisch-wissenschaftliche Beirat (twB) trägt zur Vernetzung mit Einrichtungen außerhalb der GKSS bei: zu Hoch-schulen, zur Industrie und zu anderen Forschungseinrichtungen. Aus jedem Arbeitsgebiet gehören deshalb mehrere Sach-verständige dem Beirat an. Die Aufgabe des twB ist die Beratung der Gesellschaft und des Aufsichtsrates in allen wissen-schaftlichen Fragen. Hierzu gehören insbesondere die regelmäßigen Beratungen über die langfristigen Forschungs- undEntwicklungsprogramme, die Beratung über den Ergebnisbericht und die Beratung der Gesellschaft bei der Planung undAusführung ihrer Arbeiten. Der Aufsichtsrat kann dem twB weitere Aufgaben im Einzelfall zur Beratung übertragen. DieMitglieder des twB werden vom Aufsichtsrat für vier Jahre berufen. Er bestand am 30.04.2007 aus folgenden Personen:

The GKSS Research Center (GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH) has nominal capital of € 40,903.35. As of April 30, 2007, this was held by the following:

• The Federal Republic of Germany € 18,917.80 (46.25%)• The Free and Hanseatic City of Hamburg, Branden-

burg, Lower Saxony, Schleswig-Holstein. These federal states (Länder) hold a combined share of € 2,045.17 (5%)

• Gesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungs-zentrums e.V. (Society for the Promotion of the GKSS Research Center) € 7,925.02 (19.375%)

• Private enterprise companies with a combined share of € 12,015.36 (29.375%):Borsig Membrane Technology GmbH, BerlinCommerzbank AG, Frankfurt/MainDeutsche Bank AG, HamburgE.ON Hanse AG, Quickborn

E.ON Kernkraft GmbH, HanoverGALAB Nordkap Holding GmbH, GeesthachtJohn T. Essberger, Hamburg with Deutsche Afrika-Linien GmbH & Co., Hamburg in a partnership under the Civil CodeL.Possehl & Co. mbH, Lübeck with Draegerwerk AG, Lübeck in a partnership under the Civil CodeMT Aerospace AG, AugsburgLeistritz Turbinenkomponenten Remscheid GmbH, RemscheidMannesmannröhren-Werke AG, MühlheimSiemens AG, Berlin and MunichStadtwerke Flensburg GmbH, FlensburgSterling Industry Consult GmbH, ItzehoeVattenfall Europe Nuclear Energy GmbH, HamburgVerband für Schiffbau und Meerestechnik e.V., Hamburg

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Company Associates

Technical and Scientific Advisory Committee

Prof. Dr. Dr. h.c. Wittko Francke (Chairman)University of Hamburg, Organic Chemistry Institute, HamburgProf. Dr. Franz Faupel (Deputy Chairman)Faculty of Engineering, Chair for Multicomponent Materials,Christian-Albrechts University of Kiel, KielProf. Dr. Bodo von BodungenBaltic Sea Research Institute (IOW), WarnemündeProf. Dr. Peter EhlersBSH (Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie),HamburgProf. Dr. Hans FerkelVolkswagen AG, WolfsburgProf. Dr. Horst HahnInstitute of Nanotechnology (INT), Forschungszentrum KarlsruheDr. Margarethe Hofmannc/o MAT SEARCH Consulting, Pully, CHDr. Dorte Juul JensenMaterials Research Department, Risø National Laboratory,Roskilde/DKDr. Torsten-Ulf KernSiemens AG, Mühlheim

Prof. Dr. med. Friedrich LampertRWTH Aachen, Director of the Clinic for Conservative Dentistry, Parodontology and Preventive Dentistry, AachenProf. Dr. Peter LemkeAlfred Wegener Institute, FB Klimasystem, BremerhavenProf. Dr.-Ing. Anke Rita PyzallaDirector Max-Planck-Institut für Eisenforschung, DüsseldorfProf. Dr. Dierk RaabeMax-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH, DüsseldorfProf. Dr. Matthias RehahnErnst-Berl-Institut für Technische und MakromolekulareChemie, DarmstadtProf. Dr. Heinrich ReinckeSenatskanzlei, HamburgProf. Dr. Jochen SchneiderDESY Deutsches Elektronensynchrotron, HamburgProf. Dr. Claudia StaudtInstitute of Organic Chemistry and Makromolecular Chemistry, University of Düsseldorf (HHUD)

The Technical and Scientific Advisory Committee (twB) serves as the main body for maintaining contact with organizationsoutside GKSS, including universities, industrial companies and other research institutions. The Advisory Committee therefore includes as members several experts from each field of work. The task of the committee is to advise GKSS andthe supervisory board on all scientific matters. In particular, this includes regular consultations concerning the long-termresearch and development programs, discussion of the reports on results and advice regarding the planning and execu-tion of the work at GKSS. The supervisory board can assign other consultative responsibilities to the committee in indivi-dual cases. Committee members are appointed by the supervisory board and serve terms of four years. As of April 30, 2007, the committee consisted of the following persons:

AufsichtsratDer Aufsichtsrat überwacht nach dem Gesellschaftsvertrag die Rechtmäßigkeit, Zweckmäßigkeit und Wirtschaftlichkeit derGeschäftsführung. Zu seinen Aufgaben und Befugnissen gehören weiterhin:• die Entscheidung über strategische, forschungspolitische und finanzielle Angelegenheiten der Gesellschaft,• der Beschluss über die Grundsätze für eine Erfolgskontrolle der wissenschaftlich-technischen Arbeiten,• die Weisungsbefugnis gegenüber Geschäftsführung und Wissenschaftlich-Technischem Rat in wichtigen

forschungspolitischen und wichtigen finanziellen Angelegenheiten,• die Zustimmungspflicht bei einer Reihe von Rechtsgeschäften der Gesellschaft.

Dem Aufsichtsrat gehörten zum 30.04.2007 folgende Personen an:

Ministerialdirigent Hartmut Grübel(Vorsitzender)Bundesministerium für Bildung und Forschung, Bonn

Ministerialdirigent Dr. Gustav Sauer(stellvertretender Vorsitzender)Ministerium für Wissenschaft, Wirtschaft und Verkehr des Landes Schleswig-Holstein, Kiel

Dr. Gisela BengtsonGKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Geesthacht

Peter DeutschlandDGB Landesbezirk Nordmark, Hamburg

Hanna FangohrBehörde für Wissenschaft und Forschung der Freien und Hansestadt Hamburg, Hamburg

Regierungsdirektorin Dr. Gisela HelbigBundesministerium für Bildung und Forschung, Bonn

Ministerialdirigent Dr. Fritz HolzwarthBundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Bonn

Prof. Dr. Winfried J. Huppmann Eschen, Liechtenstein

Dr.-Ing. Peter Klaus KirnerLeistritz Turbinenkomponenten Remscheid GmbH, Remscheid

Ministerialrat Dr. Axel Kollatschny Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur, Hannover

Dr.-Ing. Hermann J. KleinGermanischer Lloyd AG, Hamburg

Dr. Michael PfuffGKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Geesthacht

Konstanze Pistor Ministerium für Wissenschaften, Forschung und Kultur des Landes Brandenburg, Potsdam

Dr. Rolf RiethmüllerGKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Geesthacht

Peter WehnerGesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungszentrums e. V., Norderstedt

Daten und Fakten / Organe und Gremien • Facts and Figures / Organization

58

Deputy Director General Hartmut Grübel(Chairman)Federal Ministry of Education and Research, Bonn

Deputy Director General Dr. Gustav Sauer(Deputy Chairman)Ministry for Science, Economic Affairs and Transportof the State of Schleswig-Holstein, Kiel

Dr. Gisela BengtsonGKSS Research Center Geesthacht, Geesthacht

Peter DeutschlandDGB Nordmark District, Hamburg

Hanna FangohrMinistry of Science and Research of the Free and Hanseatic City of Hamburg, Hamburg

Regional Director Dr. Gisela HelbigFederal Ministry of Education and Research, Bonn

Deputy Director General Dr. Fritz HolzwarthFederal Ministry for the Environment, Nature Conservationand Nuclear Safety, Bonn

Prof. Dr. Winfried J. Huppmann Eschen, Liechtenstein

Dr.-Ing. Peter Klaus KirnerLeistritz Turbinenkomponenten Remscheid GmbH, Remscheid

Deputy Director Dr. Axel KollatschnyMinistry of Science and Culture of Lower Saxony, Hanover

Dr.-Ing. Hermann J. KleinGermanischer Lloyd AG, Hamburg

Dr. Michael PfuffGKSS Research Center Geesthacht, Geesthacht

Konstanze Pistor Ministry of Science, Research and Culture of the State of Brandenburg, Potsdam

Dr. Rolf RiethmüllerGKSS Research Center Geesthacht, Geesthacht

Peter WehnerGesellschaft zur Förderung des GKSS-Forschungszentrumse. V., (Society for the Promotion of the GKSS Research Center),Norderstedt

59

Supervisory BoardAccording to the GKSS statutes, the Supervisory Board monitors that management activities are appropriate, economicallyefficient and in conformity with legal norms. Its responsibilities and powers also include:• making decisions concerning the research center’s strategy, research policies and financial affairs• deciding on the principles for evaluating the success of scientific and technical work,• the authority to issue directives to management and to the Scientific-Technical Committee in important research policy

and financial matters• granting the consent necessary for a number of the research center’s legal transactions

As of April 30, 2007, the following persons were members of the Supervisory Board:

Daten und Fakten / Organe und Gremien • Facts and Figures / Organization

60

GKSS Organe und Gremien, GKSS Organization

Institut für Werkstoffforschung

Werkstoff- Werkstoff- Werkstoff- Magnesium-mechanik physik technologie Technologie

Prof. Dr. Norbert Prof. Dr. Andreas Prof. Dr. Rüdiger Prof. Dr. Karl Huber Schreyer 1) Bormann Ulrich Kainer

Institut für Polymerforschung

Biomaterial- Membranen undentwicklung Strukturierte

Prof. Dr. Andreas Materialen

Lendlein 1) Prof. Dr. Volker Abetz

Membranen für dieEnergietechnikProf. Dr. Suzana Pereira-Nunes

Strukturierte FasernDr. Katrin Ebert

Kontrollierte PolymerisationDr. Peter Simon

Synthese und katalytische Membranen

Dr. Detlev Fritsch

VerfahrenstechnikDr. Torsten Brinkmann

PolyoxazolbasierteNanocompositeDr. Dominique de F. Gomes

Prozess-modellierung

Dr. Marga Dijkstra

Wissenschaftlich-Technischer RatVorsitzender: Prof. Dr. Franciscus Colijn

technisch-wissenschaftlicher BeiratVorsitzender: Prof. Dr. Wittko Francke

Universität Hamburg

Stand: 08.05.2007

Experimentelle WerkstoffmechanikDr. Jürgen Heerens

Fügen und Bewerten

Dr. Mustafa Kocak

Simulation von Werkstoff- und

StrukturverhaltenProf. Dr.

Wolfgang Brocks

Festphase- Fügeprozesse

Dr. Jorge Dos Santos

MetallphysikDr. Michael Oehring

(komm.)

Strukturforschungan neuen Werkstoffen

Dr. Philipp-Klaus Pranzas (komm.)

PulverwerkstoffeDr. Rainer Gerling

Strukturforschungan MakromolekülenDr. Regine Willumeit

NanotechnologieDr. Martin Dornheim

PulvertechnologieDr. Thomas Ebel

Korrosion und Magnesium-

OberflächentechnikDr. Wolfgang Dietzel

Magnesium-Prozesstechik

Dr. Norbert Hort

Magnesium-KnetlegierungenDr. Dietmar Letzig

BiomimetikDr. Axel Neffe

PolymerchemieN. N.

Instrumentelle Charakterisierung

Dr. Karl Kratz

BiokompatibilitätDr. Barbara Seifert

PolymerphysikProf. Dr.

Dieter Hofmann

PolymertechnologieDr. Thomas Weigel

Zellbiologie N. N.

Biointerface Enginee-ring und In-vivo-Testing

N. N. 3)

Biomaterialcharakteri-sierungN. N. 3)

BioreaktortechnologieN. N. 3)

Pharmazeutische Technologie

N. N. 3)

Forschungsreaktor

LeitungForschungsreaktor

Dr. Peter Schreiner

WissenschaftlicherStab

Dr. Joachim Krohn 2)

Technische Infrastruktur

w. d. Michael Ganß

Administration

Hartwig Häger 2)

61

Institut für Küstenforschung

Operationelle Systemanalyse und Systeme Modellierung

Prof. Dr. Franciscus Prof. Dr. Hans Colijn 1) von Storch

Marine bio-analytische Chemie

Prof. Dr. Andreas Prange

Ökosystem-modellierung

Prof. Dr. Kai Wirtz

FernerkundungDr. Roland Doerffer

In-situ-VerfahrenDr. Friedhelm

Schroeder

Küstenozeano-graphische

MesssystemeDr. Rolf Riethmüller

RadarhydrographieDr. Friedwart Ziemer

LOICZ-IPODr. Hartwig Kremer

Institutslogistik- undorganisation

Volker Dzaak 4)

KüstenklimaDr. Ralf Weiße

UmweltchemieProf. Dr.

Ralf Ebinghaus

Auswertung undDatenassimilationDr. Heinz Günther

(komm.)

Paläoklimaw. d. Prof. Dr. Hans

von Storch

Regionale Atmos-phärenmodelle

Dr. Burkhardt Rockel

Modellierung zur Bewertung vonKüstensystemenDr. Ulrich Callies

Betrieb FRGDr. Wolfgang Knop

Elektrische AnlagenEggert Puttfarken

Maschinen-AnlagenHans Modrow

ObjektschutzHenning Martens

QualitätssicherungReaktor

Gerold Kolbe

StrahlenschutzDr. Katharina Philipp

Europäische undinternationale

ProjekteDr. Hans-Jörg Isemer

Öffentlichkeits-arbeit

Dr. Torsten Fischer

Programmplanungund -controlling

Dr. Iris Ulrich

SchülerlaborQuantensprung

Michael Buchsteiner

Facility Management

Kay Bern

Informations- undkommunikations-

technikDr. Andreas Stärk

TechnikumDr. Heiner Barfuß

Konstruktion undAnlagenplanung

André Vogel•

ElektronikTorsten Burmester

•Fertigung

Frank Nickel

EinkaufKay Bern

FinanzenMichael Schmid

PersonalGabriele

Rinschede-Kirsch

Recht und Technologietransfer

Anja Frahn

InnenrevisionKatrin Pfennig

AufsichtsratVorsitzender: MinDirig Hartmut

BMBF

GesellschafterversammlungVorsitzender: MinDirig Hartmut Grübel

BMBF

GeschäftsführungWissenschaftliche KaufmännischeGeschäftsführung Geschäftsführung

Prof. Dr. Wolfgang Kaysser Michael Ganß

1) Sprecher des Institutes 2) Vertreter des zuständigen Geschäftsführers3) Organisationseinheiten im Berlin-Brandenburger Zentrum für Regenerative Therapien (BCRT)4) dem Sprecher des Institutes unterstellt

Einnahmen

Die Einnahmen der GKSS setzen sich aus der institutio-nellen Förderung durch Bund und Länder und eigenen Einnahmen aus Drittmittelprojekten (z.B. BMBF und EU) sowie Aufträgen aus der Wirtschaft zusammen.

Im Jahr 2006 lag die institutionelle Förderung bei rund 67,6Mio EUR. Es ist zu erwarten, dass sich die institutionelleFörderung auch in den nächsten Jahren auf diesem Niveaubewegen wird.

Die Einnahmen aus Aufträgen und Projektförderungen vonBund und Ländern, in- und ausländischen Wirtschafts-unternehmen, internationalen Organisationen und sonstigen Erträgen lagen 2006 bei ca. 15,4 Mio EUR.

Der größte Anteil an den Erträgen stammt aus den Projekt-förderungen durch internationale Organisationen, im Wesentlichen durch die Europäische Union.

Der zweite bzw. dritte wesentliche Beitrag zu den Einnahmen stammt aus Projekten des Bundes bzw. derHelmholtzgemeinschaft (HGF e. V.), die neben der institutionellen Förderung auf Grund von Einzelanträgenvon GKSS gewährt wurden.

Der viertgrößte Beitrag an den Erträgen stammt aus Einnahmen aus inländischen Wirtschaftsunternehmen.

Daten und Fakten / Kennzahlen • Facts and Figures / Key Figures

62

Einnahmen 2006

90

80

70

60

50

40

30

20

10

2002 2003 2004 2005 2006

Institutionelle Förderung Eigene EinnahmenInstitutional funding Earnings

Mio EURO

Income 2006

GKSS finances its activities with institutional funding fromthe German federal and state governments as well asthrough its own income from projects funded by third parties (e. g. from the German Ministry of Education andResearch and the EU), and from private and public business contracts.

Institutional funding amounted to approximately € 67,6 million in 2006. It is expected that this funding will remainat about the same level in the coming years.

Annual income from projects and contracts from the federal and state governments as well as from German andforeign companies, international organizations and othersources amounted to approximately € 15,4 million in 2006.

The largest share of sources comes from project fundingsby international organizations, mainly by the EU.

The second and third most important sources of incomeare federal government and Helmholtz Association (HGFe.V.) projects. This funding is provided as a result of individual applications from GKSS, and is in addition to the normal institutional funding.

The fourth-largest source of funding is from income earnedby business enterprises based in Germany.

63

Income

2002 2003 2004 2005 2006

Einnahmen 2006 von internationalenOrganisationen (EU)Income from international organizations (EU)

6,5

6,0

5,5

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

Mio EURO

Förderung für GKSS Durchlaufende Mittel für ProjektpartnerFunding for GKSS Funfing for project partners

AusgabenDie Gesamtausgaben der GKSS entsprechen den gesamtenEinnahmen, da GKSS als gemeinnützige GmbH keine Gewinnabsichten verfolgt. Den größten Ausgabenblock stellen die Personalausgaben dar. Sie betrugen im Jahr2006 ca. 35,0 Mio EUR und liegen damit bei ca. 42% derGesamtausgaben.

Die Sachausgaben mit 25,7 Mio EUR im Jahr 2006 betrugen - wie auch in den zurückliegenden Jahren - ca.1/3 der Gesamtausgaben. Die Investitionen sind auf Grundvon Sonderfaktoren, insbesondere Ausbaumaßnahmen inder Institutionellen Förderung, jährlichen Schwankungenunterlegen.

Bereinigt um Sonderfaktoren entwickelt sich der jährlicheFinanzierungsansatz für Personalausgaben, Sachmittel undlaufende Investitionen aus der Institutionellen Förderung(Betriebsmittelhaushalt) jedoch seit fünf Jahren „de-facto“nominal konstant. Mit der Umsetzung von strukturellenMaßnahmen in den letzten Jahren wurden die Voraus-setzungen geschaffen, den für die Forschungsaufgabennotwendigen Spielraum bei Sachausgaben und Investi-tionen für die kommenden Jahre zu sichern.

ExpensesBecause GKSS is a non-profit organization, its total expenditure is as high as its income. The largest singleitem is personnel costs, which amounted to some € 35.0million in 2006, or approximately 50 % of the centre’s totalexpenditure.

In 2006 the costs of materials and equipment remained atabout the same level as in previous years, coming in at € 25.7 million or about a third of total expenditure. Investments are subject to yearly fluctuations resultingfrom special factors, in particular expansion measures associated with institutional support.

Adjusted for special factors, the annual appropriation forpersonnel expenses, non-monetary resources and ongoinginvestments from the institutional support programme(working capital budget) has “de facto” remained nominallyunchanged for the past five years. Implementation of structural measures in recent years has created the conditions needed to ensure that the research activitieshave the flexibility they need in terms of investments andoperating expenses

Daten und Fakten / Kennzahlen • Facts and Figures / Key Figures

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AusgabenExpenditure

90

80

70

60

50

40

30

20

10

2002 2003 2004 2005 2006

Personalausgaben / Personnel costs Sachausgaben / Material costs

Investitionsausgaben / Investments Weitergeleitete Zuschüsse / Forwarded subsidies

Mio EURO

Nach Abschluss der ersten Runde der Programmevalua-tionen im Rahmen der programmorientierten Förderung istin den kommenden Jahren nach einer mehrjährigen Über-rollung des Haushaltes mit einem mittleren nominellenHaushaltswachstum von etwa einem Prozent pro Jahr zurechnen. Die Konsolidierungsmaßnahmen im Personalhaus-halt in den Jahren 2003–2005 haben einen Anstieg derPersonalkosten über die Steigerung der Programmfinan-zierung in den kommenden Jahren verhindert und zu einerErhöhung der Quote des Zeitvertragspersonals und damitzu einer Erhöhung der Flexibilität im Personalbereich geführt. Die mittelfristige Personalplanung sieht nun wieder eine Steigerung der Personalkosten in Höhe derSteigerungsrate der Programmfinanzierung vor.

Die Förderung des Nachwuchses (Doktoranden, Post-doktoranden, Diplomanden und Auszubildende) sowie derChancengleichheit bleibt weiterhin ein wesentliches Zielund Element der Personalpolitik. Mitte 2005 konnten durchAuslobung eines Doktorandenprogramms in diesem Bereich zusätzliche positive Impulse eingeleitet werden. Die Zahl der Auszubildenden bleibt trotz der real rückläu-figen Programmfinanzierung mit 50 auf konstant hohem Niveau. GKSS betrachtet dies als ihren aktiven Beitrag zurMinderung der Ausbildungsengpässe in Deutschland.

Großen Wert legt GKSS auch weiterhin auf die Personal-entwicklung als wesentliches Instrument für den optimalenPersonaleinsatz und die Flankierung von strukturellen Maßnahmen.

Following completion of the first round of evaluation of research programmes in receipt of programme-based funding, nominal budgetary growth averaging around oneper cent a year can now be expected over the next few years after several years of budget stagnation. Consolida-tion of the staff budget in the years 2003–2005 will prevent labour costs from outstripping increases in programme funding over the coming years and will alsolead to an increase in the proportion of staff on temporarycontracts, and therefore to greater flexibility in the field ofhuman resources. Staff planning for the medium term willnow involve an increase in labour costs in line with the rateof increase of programme funding.

The promotion of young scientists (doctoral candidates,post-doctoral scholars, students and trainees) and of equalopportunities remains a major focus of our human resources policy. The creation of a programme for doctoralcandidates in the middle of 2005 has generated additionalmomentum in this area.

Despite a real decline in programme funding, the numberof trainees remains stable at a high level of 50. GKSSviews this as an active contribution to alleviating the shortage of trainee positions in Germany.

GKSS continues to place a high priority on human resources development as an essential tool for enhancingstaff employment and for supporting structural measures.

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Personal Personnel

PersonalgesamtübersichtComplete staff overview

900

800

700

600

500

400

300

200

100

2002 2003 2004 2005 2006

unbefristet befristet befristetpermanent temporary temporary

grundfinanziert / institutional drittmittelfinanziert / third parties funding

Personalstruktur 2006Personnel strukture for the year 2006

In Ausbildung / Trainees20 %

Verwaltung und Stäbe /Administration and management12 %

Technischer Bereich und Infrastrukur /Technical area and infrastructure16 %

WissenschaftlicherBereich /Scientific personnel53%

Kooperation mit der WirtschaftDurch Forschung und Entwicklung in der Küsten- und Materi-alforschung gibt GKSS Impulse für Innovationsprozesse undträgt so zum technologischen Fortschritt bei. Hierbei ist dieenge Zusammenarbeit mit der Wirtschaft besonders wichtig.Die Beziehungen von GKSS zu Industriepartnern reichen dabei vom Dialog über die thematische Ausrichtung der Forschungsprogramme bis hin zur Unterstützung bei derMarkteinführung von Produkten und Verfahren, die in gemeinsamen Kooperationsprojekten entwickelt werden.

Neben der Diskussion der Forschungsstrategie im Aufsichts-rat und im technisch-wissenschaftlichen Beirat der GKSS arbeiten Unternehmensvertreter auch in Struktur- und Berufungskommissionen zur Neuorientierung von GKSS-Instituten und bei der Neubesetzung von Leitungspositionenmit. Auch regelmäßige oder in Einzelfällen eingesetzte fach-bezogene Gesprächskreise mit den Anwendern tragen dazubei, dass GKSS auch weiterhin anwendungsrelevante Forschung betreibt.

Die projektbezogene Zusammenarbeit in den einzelnen Stadien der Entwicklung von den Grundlagen bis zur Markt-einführung erfordert unterschiedliche Arten der Kooperation.Naturgemäß ist das Engagement der Industrie in Kooperatio-nen um so ausgeprägter, je mehr das Arbeitsprogramm aufeine konkrete Anwendung zielt.

Ein Schwerpunkt der GKSS-Expertise liegt auf dem Gebiet derneuartigen Energiegewinnung. So werden im Institut für Polymerforschung u. a. Membranen für die Brennstoffzelleentwickelt. Im Rahmen des Virtuellen Instituts "AsymmetricStructures for Polymer Electrolyte Fuel Cell" arbeitet die Abteilung Polymertechnologie eng mit anderen Forschungs-einrichtungen und Hochschulen zusammen, um die Kompetenzen der Partner anwendungsorientiert zu bündeln.

Daneben erforscht die Abteilung Pulvertechnologie im Institutfür Werkstoffforschung neue Wasserstoffspeichersysteme fürverschiedene Anwendungen, z. B. im Verbundprojekt „Mini-Ely – Miniatur-Elektrolyseur zur Befüllung von Metallhydrid-speichern als Ladestation für portable Brennstoffzellen" ge-meinsam mit deutschen Forschungs- und Industriepartnern.

Bei bilateralen Kooperationsprojekten mit dem Ziel der Umsetzung von Laborergebnissen in den Pilot- und Demon-strationsmaßstab bringen beide Partner wesentliches Know-how ein und beteiligen sich an den Entwicklungskosten. Soknüpfen sich an das Kooperationsprojekt „Nahtmaterial“ vonGKSS und der Firma mNemoscience GmbH große Erwartun-gen hinsichtlich der Überführung der bei GKSS entwickeltenMaterialien in die medizinische Anwendung. Während GKSS

primär die Entwicklung und Konditionierung des Fadens be-treibt, ist mNemoscience für die Durchführung der KlinischenPrüfung und die Markteinführung verantwortlich.

Lizenzverträge bilden oft die Fortsetzung von Kooperationen,wobei GKSS den Industriepartner bis zur Markteinführung beratend unterstützt. Nicht selten erwachsen aus diesen Geschäftsbeziehungen dann neue Projekte oder Aufträge.

Eine weitere wichtige Form der Zusammenarbeit stellen Aufträge dar (Auftragsprojekte finden in der Regel im wett-bewerbsnahen Bereich statt). Hier geht es darum, eine vomAuftraggeber formulierte Fragestellung zu beantworten.Unternehmensgründungen durch die Forscher und Entwicklerselbst stellen den direktesten Weg zur Umsetzung von Forschungsergebnissen in industrielle Produkte und Dienst-leistungen dar. Diese Form des Transfers wird deshalb vonGKSS besonders gefördert. Die Unterstützung kann zum Beispiel durch befristete Nebentätigkeitsgenehmigungen, zeitlich befristete Rückkehrmöglichkeiten, GKSS-Aufträge sowie die Vermietung von Räumen und Geräten erfolgen.

Seit Ende 2001 haben die ausgegründeten Jungunternehmenaußerdem die Möglichkeit, im Geesthachter Innovations- undTechnologiezentrum (GITZ) auf dem GKSS-Gelände einen attraktiven und auf ihre Bedürfnisse zugeschnittenen Stand-ort zu finden. Ein Beispiel hierfür ist das 2003 gegründete Un-ternehmen RIFTEC GmbH, das auf die Entwicklung und An-wendung innovativer Reibschweißverfahren spezialisiert ist.

Ansprechpartner: Recht und Technologietransfer /Anja FrahnTelefon: 04152/87-1626E-Mail: anja.frahn@gkss.de

Daten und Fakten / Das Umfeld • Facts and Figures / External Interactions

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Kooperation mit der Wirtschaft

Markt-einführung

Produkt- und Verfahrens-entwicklung

Anwendungs-orientierte Forschung

und Entwicklung

Grundlagen-forschung

Hochschulprojekte

Ausgründungen

Lizenzen

Dienstleistungen

FuE-Verträge

FuE-Kooperationen

Verbundforschung

Labortests PrototypDemo-

Anlagen

Through its research and development activities in thefields of coastal and materials research, GKSS generatesmomentum for innovation processes, thereby contributingto technological advancements.

Close cooperation with industry is particularly important inthis regard. Such cooperation with industrial partners ranges from dialogue concerning the thematic orientationof research programmes all the way to support for the market launch of products and processes developed injoint cooperation projects.

In addition to helping to formulate research strategy together with the GKSS Supervisory Board and the Technical-Scientific Council, representatives of industrialcompanies actively participate in reorganisation and appointments commissions that deal with the reorientationof GKSS institutes and they also provide input on filling vacant executive positions. Regularly scheduled meetings —and in some cases specially organised conferences with industrial users — also help to ensure that GKSS continuesto conduct research that is relevant to its customers.

Project-related collaboration requires a variety of forms ofcooperation according to the individual phase of develop-ment, ranging from basic research to market launch. Asone would expect, the industrial partner's commitment to acooperation project grows stronger in line with the extentto which the project focuses on a specific application.

One of the key areas of expertise at GKSS is the develop-ment of new types of energy generation. The Institute forPolymer Research, for example, develops fuel cell mem-branes. Moreover, within the context of the virtual institute"Asymmetric Structures for Polymer Electrolyte Fuel Cell",the Polymer Technology Department cooperates closely withother research facilities and with universities in order to poolthe partners’ expertise in an application-oriented manner.

In addition, the Powder Technology Department of the Institute for Materials Research is studying new hydrogenstorage systems for use in various applications. An example of this is the joint project “Mini-Ely”, in which thedepartment is collaborating with other German researchcentres and partners from industry to develop a miniatureelectrolyser for filling metal hydride storage systems. Thiselectrolyser would serve as a charging station for portablefuel cells.

In bilateral cooperation projects aimed at implementing laboratory findings in pilot and demonstration scales, the

partners contribute essential expertise and share the deve-lopment costs. For example, the cooperation project “Suturing Material” between GKSS and the mNemoscienceGmbH company has generated high hopes that the materi-als developed at GKSS can be successfully translated intomedical applications. Whereas GKSS is primarily respon-sible for developing and conditioning the thread, mNemo-science is conducting the clinical tests and will launch thematerial on the market.

Cooperation often continues further down the line in theform of licensing agreements, whereby GKSS supports itsindustrial partners in an advisory capacity as they bringtheir new products to market. Such business relationshipsfrequently lead to new projects or contracts.

Another important form of cooperation involves contractsgoverning commissioned projects, which are generally conducted under quasi-competitive conditions. Here, theobjective is to provide answers to the specific questionspresented by the company commissioning the project.Start-up companies established by researchers and devel-opers themselves represent the most direct method fortranslating research results into industrial products andservices. GKSS therefore especially promotes this type of knowledge transfer. Support comes in many forms, in-cluding granting employees approval to engage in a secon-dary occupation for a certain period of time, providingscientists with a temporary right to return to the researchcentre, the award of GKSS contracts, and renting outrooms and equipment.

Moreover, since the end of 2001 young technology start-ups have also been able to take up residence at the Geest-hacht Innovation and Technology Centre (GITZ) on theGKSS grounds, which offers them an attractive business lo-cation tailored to their specific needs. One such start-up isRIFTEC GmbH, which was founded in 2003 and specialisesin the development and utilisation of innovative frictionwelding techniques.

Contact: Legal Affairs and Technology Transfer (VJD/STT)Anja Frahnphone: +49 (0)4152/87-1626e-mail: anja.frahn@gkss.de

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Cooperation with Industry

Cooperation with industry

Market launches

Product andprocess

development

Application-oriented

research and development

Basics

Projects at collegesand universities

Start up companies

Licensing contracts

Services

FuE-Verträge

FuE-Kooperationen

Joint research

Laboratory tests PrototypeDemonstration

facilities

DrittmittelprojekteDie Akquisition von Forschungs-Drittmittelprojekten imRahmen von nationalen und europäischen Förderprogram-men besitzt einen hohen Stellenwert bei GKSS. Die dabeiverfolgten strategischen Ziele sind mehrschichtig:

Durch die Koordinierung von und Beteiligung an Drittmittel-projekten bringt GKSS ihre wissenschaftlich-technischeKompetenz bei der Lösung gesellschaftlicher und for-schungsrelevanter Probleme ein – sowohl auf nationaler,als auch in zunehmendem Maße auf europäischer Ebene.Dadurch erweitert GKSS zugleich auch die Möglichkeitenzum weiteren Auf- und Ausbau dieser Kompetenz. Dies isteine wichtige Voraussetzung, um auch zukünftig als Innova-tionspartner für die Wirtschaft attraktiv zu sein.

Insbesondere europäischen und internationalen Drittmittel-projekten wird bei GKSS eine weiterhin zunehmend wichti-ge Bedeutung beigemessen, um auf möglichst effizienteWeise international hochrangige Resultate für eine nachhal-tige Innovationsentwicklung in Europa und eine damit ver-bundene Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit des euro-päischen Wirtschaftsraums zu erreichen. GKSS nimmt ziel-gerichtet und erfolgreich an durch Forschungsrahmenpro-gramme finanzierten Projekten der Europäischen Union teilund ist bestrebt, entsprechend der eigenen strategischenForschungsziele substanzielle Beiträge zum Auf- und Aus-bau des Europäischen Forschungsraums zu erbringen.

Ein weiteres Ziel der Beteiligung von GKSS an Drittmittel-projekten ist die Intensivierung bestehender bzw. der Auf-bau neuer Kundenbeziehungen zu Unternehmen und Insti-tutionen, mit denen zuvor nur eine informelle oder nochkeine Zusammenarbeit bestand. So schafft die erfolgreicheDurchführung von Drittmittelprojekten das notwendige Ver-trauen in die Leistungsfähigkeit von GKSS und bildet dieBasis für langfristige, bilaterale Kundenbeziehungen.

Dass Drittmittel im Wettbewerb vergeben werden, hilftGKSS, sich bei Partnern zu profilieren und gegenüber internationalen Wettbewerbern zu positionieren. Durch erfolgreiche Einwerbung von Projekten gegen starke euro-päische Konkurrenz erreicht GKSS einen zusätzlichen Qualitätsnachweis für die eigene Forschung. Da viele Förderprogramme die Beteiligung von Unternehmen (Herstellern bzw. Anwendern) an den Projektvorschlägenvoraussetzen, wird jeder positive Förderbescheid gleich-zeitig zu einem Kompetenznachweis gegenüber den jewei-ligen Industriepartnern von GKSS.

Letztlich bilden die zusätzlich zur institutionellen Förderungeingeworbenen Drittmittel einen wichtigen Finanzierungs-anteil zur Realisierung des geplanten FuE-Programms.

Der Weg, eine Projektidee zu einem einreichungsfähigenProjektantrag auszugestalten, ist eine schwierige und zeit-aufwändige Aufgabe. Eine Fülle von inhaltlichen und forma-len Anforderungen ist dabei zu beachten, die insbesondereim Bereich EU-Projekte seit dem 6. Forschungsrahmenpro-gramm weiter gewachsen sind. Die Hauptlast bei der Erstellung der Antragsunterlagen tragen die Wissen-schaftler. Die Aufgabe der Verwaltung ist es, sie hierbeibestmöglich zu unterstützen.

Für EU-Projekte hat GKSS zu diesem Zweck eine eigeneStabsabteilung „Europäische und Internationale Projekte“geschaffen, deren Aufgabe es u.a. ist, die Wissenschaftlerdurch gezielte Informationen über die Förderprogramme,durch Koordination der internen Abstimmungsprozesse unddurch umfassende Beratung unter Nutzung eines Netz-werkes von Kontakten in allen Phasen der Antragsstellungund zum Teil auch der Projektabwicklung zu unterstützen.

Dass sich die Anstrengungen der GKSS gelohnt haben,lässt sich, gemessen an der mittleren europaweiten Erfolgswahrscheinlichkeit, anhand der überdurchschnitt-lichen Bewilligungsquote von gestellten EU-Anträgen ab-lesen: Die Quote lag im 5. und im 6. Forschungsrahmen-programm stabil bei 33 %, d.h. jeder dritte EU-Antrag mitGKSS als Koordinator oder Teilnehmer wurde gefördert. Die im Mittel der Haushaltsjahre 2002 bis 2006 für GKSSabgerechneten EU-Mittel belaufen sich auf 2,5 MillionenEuro pro Jahr (mit einem Höchstwert von 3,1 Millionen Euroin 2003). Im Jahr 2006 laufen 38 EU-Projekte bei GKSS,zwölf davon werden von GKSS-Wissenschaftlern koordi-niert.

Ansprechpartner:Stabsstelle Europäische und Internationale ProjekteDr. Hans-Jörg IsemerTelefon: 04152/87-1661

Daten und Fakten / Das Umfeld • Facts and Figures / External Interactions

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The acquisition of external research funding from nationaland European programmes enjoys a high priority at GKSS.There are a number of reasons behind this strategy:

By coordinating or taking part in externally funded projects, GKSS has an opportunity to bring its scientificand technical expertise to bear on a range of social and research problems — both on a national and, increasingly, aEuropean level. In this way, GKSS is also able to strengthenand expand this expertise, which in turn is an importantprerequisite for remaining an attractive and innovative partner of industry.

The importance of European and other internationally funded projects, in particular, is steadily increasing atGKSS. This is because such projects offer a highly efficientmeans of producing top-quality research results which canbe used to advance the development of sustainable innova-tion in Europe and thereby enhance the region's competi-tiveness. GKSS plays a successful part in EU projects in receipt of Framework Programme funding and is dedicated,in line with its own strategic research goals, to streng-thening and expanding the quality and scope of Europeanresearch.

Participation in externally funded research projects alsoenables GKSS to strengthen existing ties to companies andinstitutions as well as establish new links in areas wherepreviously there was at best informal cooperation. The successful execution of externally funded projects gene-rates the necessary confidence in the capabilities of GKSSand forms the basis for lasting bilateral relations with partners from industry and research.

The fact that external funding is allocated on a competitivebasis enhances our standing among our partners and helpsGKSS to set itself apart from international rivals. By thesame token, our ability to acquire projects in the face ofstiff European competition provides additional confirmationof the quality of our research. Since the award of muchsponsorship is dependent upon the involvement of industry— manufacturers or users — in the project proposal, eachsuccessful application also helps underline our competence to our industrial partners.

Finally, external funding constitutes — in addition to institu-tional sponsorship — are an important source of financewith which to implement our R&D programme.

The process of developing a project idea into a proposal fitfor submission is a difficult and time-consuming task. Ahost of requirements have to be met regarding both theform and the content of a submission. Since the advent ofthe Sixth Framework Programme, these requirements havecontinued to grow in the area of EU projects in particular.The main burden of preparing proposals rests upon thescientists, with the administration providing them with allthe support it can.

To this end, GKSS has set up its own Staff Office for Euro-pean and International Projects. This office's tasks includesupporting scientists throughout the application processand to some extent during the project’s realisation by supplying them with specific information about the relevantfunding programmes, by coordinating internal decision-making processes, and by providing comprehensive adviceby means of a network of contacts.

The success of GKSS is reflected in the above-average approval rate for EU applications as measured in terms ofthe average likelihood of success calculated Europe-wide.On average, the approval rate for GKSS proposals has consistently remained at 33 per cent during the Fifth andSixth Framework Programmes. In other words, every thirdEU application involving GKSS as the coordinator or as aparticipant has been funded. GKSS received average annual EU funding to the tune of € 2.5 million in the fiscal years from 2002 to 2006, with the highest allocationamounting to € 3.1 million in 2003. In 2006, 38 EU projects were running at GKSS, 11 of which were beingcoordinated by GKSS scientists.

Contact:Staff Office for European and International ProjectsDr. Hans-Jörg Isemerphone: +49 (0)4152/87-1661

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Externally Funded Projects

Hochschulzusammenarbeit

Wissenschaftliche Veröffentlichungen

Als Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft ist es GKSS einwichtiges Anliegen, das Potenzial exzellenter Forschung anHochschulen mit dem der Wissenschaftler in unserem For-schungszentrum zusammenzuführen. Die Kooperation mitHochschulen ist daher ein unverzichtbares strategischesElement für GKSS. Dieses gilt es zu stärken, die Vernetzungder Forschung an Universitäten und Fachhochschulen mitder außeruniversitären Forschung voran zu treiben undauch neue Formen der Zusammenarbeit zu entwickeln.So stellen Hochschulen nicht nur das Potenzial der Nach-wuchswissenschaftler, sie sind gleichermaßen Partner ingemeinsamen Projekten und liefern eine wichtige Ergän-zung im Rahmen einer interdisziplinären Zusammenarbeit.Sonderforschungsbereiche der Deutschen Forschungs-gemeinschaft (DFG), Schwerpunktprogramme und Nach-wuchsgruppen werden in enger Kooperation mit den Hoch-schulen initiiert.

Eine wesentliche Komponente stellt das Zusammenwirkenim personellen Bereich dar. Gemeinsame Berufungsverfah-ren zur Besetzung der wissenschaftlichen Leitungspositio-nen in den Instituten fördern die wissenschaftliche Zusam-menarbeit und sichern die fachliche Qualität. So sind alleNeubesetzungen der Leitungsfunktion in den letzten Jahrenin gemeinsamen Verfahren mit unseren Partner-Universitä-ten durchgeführt worden. Die Bildung von gemeinsamenArbeitsgruppen zwischen Hochschulprofessoren und GKSSschafft weitere Synergien.

GKSS leistet einen Beitrag zur Ausbildung von Studenten.Wissenschaftler halten in den verschiedenen Universitätender Region Grund- und Spezialvorlesungen, bieten Praktikaan und beteiligen sich an der Gestaltung neuer Studiengän-ge. Diplomanden und Doktoranden erarbeiten an denGKSS-Instituten ihre Diplomarbeiten und Dissertationen inenger Zusammenarbeit mit den Hochschulen.

GKSS fördert die wissenschaftliche Qualifikation seinerMitarbeiter insbesondere dadurch, dass Freiräume zur Habilitation eingeräumt werden. Dies kann nur in sehr enger und vertrauensvoller Kooperation mit den beteiligtenHochschulen gelingen. Gemeinsame fachbezogene Seminare, Vorträge und Tagungen tragen wesentlich zumAustausch von Forschungsergebnissen zwischen Hoch-schulen und GKSS bei.

Regelmäßig werden die GKSS-Beiträge zu den Forschungs-programmen der Helmholtz-Gemeinschaft im Rahmen derErfolgskontrolle von externen Gutachtergremien, zu denenauch Wissenschaftler aus den Hochschulen gehören, unter-sucht und beurteilt. Die Helmholtz-Gemeinschaft hat mitdem Impuls- und Vernetzungsfonds ein wichtiges Instru-ment geschaffen, um die Zusammenarbeit mit Hochschulenzu unterstützen. Er bietet insbesondere die Chance, Förde-rung für verschiedene Modelle von Helmholtz-Hochschul-Kooperationen in Anspruch zu nehmen. In diesem Rahmenbeteiligt sich GKSS derzeit erfolgreich an vier "Virtuellen Instituten" im Bereich der Materialforschung und der Kü-stenforschung: Helmholtz-Institute und Hochschulen führenhier Forschungs- und Management-Kapazitäten zusammen,um auf wichtigen Forschungsgebieten Kompetenz-Zentrenvon internationaler Bedeutung zu schaffen. Weiterhin richtet GKSS mit Mitteln aus dem Impuls- und Vernetzung-fonds Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppen ein. Diessind Forschungsgruppen zu Themengebieten, die für die jeweils beteiligten Partner aus den Hochschulen und GKSSbesonders wichtig sind und die hoch qualifizierten Nach-wuchswissenschaftlern den Start in eine wissenschaftliche Karriere ermöglichen.

Ansprechpartner:Programmplanung und -controllingDr. Iris Ulrich Telefon: 04152/87-1633E-Mail: iris.ulrich@gkss.de

Wie andere Forschungseinrichtungen hat auch GKSS einoriginäres Interesse, ausgewählte Ergebnisse der wissen-schaftlich-technischen Arbeiten zu veröffentlichen. Als For-schungszentrum der HGF, das von Bund und Ländern getragen wird, haben wir dazu eine Verpflichtung. DiesenAuftrag erfüllt GKSS zielgerichtet auf unterschiedlichen Wegen, um sowohl das wissenschaftliche Umfeld als auchdie interessierte Öffentlichkeit zu informieren.

Publiziert wird in wissenschaftlichen Zeitschriften, Tagungs-bänden, Büchern, in Form von Patenten und in wissen-

schaftlich-technischen Berichten, die im Haus erstellt undkostenlos bezogen werden können. Die Publikationen derMitarbeiter seit 1988 weist eine Datenbank nach, die überdie Homepage angewählt werden kann. Über diese Daten-bank sind auch die elektronischen Volltexte zahlreicher Veröffentlichungen zugänglich.

Ansprechpartner:Bibliothek – Zusendung technisch-wissenschaftlicher Berichte Regina HerrmannTelefon: 04152/87-1692E-Mail: bibliothek@gkss.de

Daten und Fakten / Das Umfeld • Facts and Figures / External Interactions

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As a member of the Helmholtz Association, GKSS is con-cerned to pool the potential of top-class research at theuniversities with that of our own scientists. Cooperationwith the universities is therefore an indispensable part ofthe strategy at GKSS. At the same time, we are looking to reinforce this cooperation, increase the degree of networking between university and non-university researchand develop new forms of collaboration. Universities arenot only a source of up-and-coming scientists; they arealso partners in common projects and make an importantcontribution in terms of interdisciplinary cooperation. Atthe same time, the establishment of Collaborative Research Centres of the German Research Foundation(DFG), Priority Programmes and Independent Junior Research Groups also takes place in close cooperationwith higher education.

Similarly, there is significant cooperation on the level of appointments. The use of joint appointment processes tofill senior scientific posts at the institutes encouragesscientific cooperation and ensures professional excellence.For example, all new appointments to senior positions overthe last few years have been conducted by means of a jointprocedure in cooperation with our partner universities. Likewise, the establishment of joint working groups withuniversity professors and staff at GKSS creates further synergies.

In turn, GKSS contributes towards the education of students. Our scientists give both basic and specializedlectures at the various universities of the region, offer workplacements and participate in the design of new courses ofstudy. Likewise, graduate and post-graduate students havethe opportunity to work on their dissertations and thesesat GKSS institutes in close cooperation with their university.

GKSS provides opportunities for its staff to obtain furtherqualifications, in particular by freeing them to conductpost-doctoral work. This can only function successfully onthe basis of close and reliable cooperation with the univer-sities involved. Joint seminars, lectures and conferencesplay an important part in promoting the exchange of re-search results between institutes of higher learning andGKSS. GKSS’ contributions to the research programmes ofthe Helmholtz Association are regularly inspected and eva-luated by external committees, which include universityscientists, as part of the programme of performance monitoring.

With its Initiative and Networking Fund, the Helmholtz Association has created an important instrument for promoting cooperation with higher education. In particular,this offers the opportunity to take advantage of funding forvarious forms of Helmholtz-university cooperation. In linewith this scheme, GKSS is currently playing a successfulrole at four “virtual institutes” in the areas of materials andcoastal research. Here, Helmholtz institutes and univer-sities pool their research and management capacity in order to create internationally important centres of excellence in major areas of research. At the same time,GKSS also uses money from the Initiative and NetworkingFund to set up Helmholtz-University Independent Junior Research Groups. These are research groups in areas thatare of special significance to both GKSS and the univer-sities involved and which are designed to give highly quali-fied young scientists a head start in a scientific career.

Contact:Programme Planning and ControllingDr. Iris Ulrich phone: +49 (0)4152/87-1633e-mail: iris.ulrich@gkss.de

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Cooperation with Universities

Scientific PublicationsLike other research institutes, GKSS has a vested interestin publishing selected results of its scientific and technicalresearch. In fact, it is even obliged to do so, as it is an HGFresearch centre funded by the German federal governmentand state governments. GKSS fullfils this task in variousways so that information is provided not only to the scienti-fic community, but to the general public as well.

GKSS publishes in scientific journals, conference tran-scripts and books, and also makes its findings available inthe form of patent documentation and scientific and tech-

nical reports that are prepared at the research centre andcan be ordered free of charge. A database listing the publi-cations of the centre’s employees since 1988 can be ac-cessed from the GKSS website. This database also providesthe complete electronical full texts of many publications.

Contact:Library – Technical and Scientific ReportsRegina Herrmannphone: +49 (0)4152/87-1692e-mail: bibliothek@gkss.de

Technologietransfer – Vermarktung von ForschungsergebnissenDer Bereich Technologietransfer ist Serviceabteilung nachinnen und außen für den gesamten Verwertungsprozess.Gemeinsam mit den Wissenschaftlern wird das erarbeiteteKnow-how vermarktet. Die Forscher sind in allen Stadiendes Transferprozesses Akteure und tragen so selbst Mitver-antwortung für die Verwertung ihrer Forschungsergebnisse.Gleichzeitig ist der Technologietransfer Ansprechpartner fürInteressenten aus der Wirtschaft, die neue technische Lösungen zur Produktherstellung und -entwicklung suchen.

Der konkrete Transfer der Forschungsergebnisse in denWirtschaftskreislauf erfolgt u. a. durch Kooperationen, Auftragsforschung oder die Vergabe von Lizenzen. Techno-logieorientierte Ausgründungen von GKSS-Mitarbeitern sindein weiteres wichtiges Element des Erkenntnis- und Tech-nologietransfers. Sie stellen einen viel versprechenden Wegdar, um Forschungsergebnisse zu verwerten und dadurchneue Arbeitsplätze zu schaffen.

Seit 1992 wurden 18 Unternehmen aus dem GKSS-For-schungszentrum heraus gegründet. Um den jungen Unter-nehmen einen zentralen Standort anbieten zu können, derden spezifischen Ansprüchen gerecht wird, ist im Septem-ber 2001 das Geesthachter Innovations- und Technologie-zentrum (GITZ) auf dem Gelände der GKSS eröffnet wor-den. Wissenschaft und Wirtschaft treffen hier aufeinanderund können sich gegenseitig unterstützen.

GKSS-Arbeitnehmer werden direkt an Einnahmen aus derVerwertung ihrer Erfindungen beteiligt; 25 % der Einnah-men werden unter den Erfindern verteilt, weitere 25 % derEinnahmen werden den Institutsbudgets zur Verfügung ge-stellt. Darüber hinaus fließen Lizenz- und Know-how-Einnahmen, die GKSS aus ihren Vermarktungsaktivitätenerzielt, in einen Fonds, aus dem neue Transfermaßnahmenund Projekte finanziert werden. Aus dem sog. TT-Fondswerden konkrete Projekte - in der Regel gemeinsam mit einem Industriepartner - gefördert. Ziel ist die Weiterent-wicklung von GKSS-Technologien, um die Produktreife undMarkteinführung zu erreichen.

So wurde im Sommer 2005 ein Kooperationsprojekt mitder im Jahr 2003 aus der GKSS ausgegründeten Firma RIFTEC GmbH ins Leben gerufen, um die Entwicklung undden Bau eines industriell einsetzbaren Reibpunktschweiß-systems voranzutreiben. Der erste Prototyp, der auf derMesse „Schweißen und Schneiden“ im September 2005auf großes Interesse bei potentiellen Anwendern aus Auto-mobilbau sowie Luft- und Raumfahrttechnik stieß, soll nachweiterer Optimierung im Jahr 2007 in Serie gehen.

Die Produktion erfolgt durch den Anlagenbauer Harms &Wende GmbH & Co. KG.

Der Bereich Technologietransfer erbringt folgende Leistungen:

• Identifizierung verwertbarer Forschungsergebnisse• Sicherung von Schutzrechten, Beratung von Erfindern• Bewertung von Erfindungsmeldungen und Patent-

anmeldungen (Portfolio-Pflege)• Vorbereitung und Verbreitung von Transferangeboten• Durchführung und Unterstützung bei Informations-

veranstaltungen für potentielle Kunden• Unterstützung bei der Suche nach Kooperations- und

Projektpartnern sowie Lizenzinteressenten• Vertragsverhandlungen• in enger Abstimmung mit den Wissenschaftlern Suche

nach Verwertungspartnern • Verteilung der Lizenzeinnahmen• Koordination des TT-Fonds• Bearbeitung externer Anfragen• Kontaktpflege zu externen TT-Stellen und Organisationen • Informationsveranstaltungen für Wissenschaftler zu

Fragen des Technologietransfers• Informationsveranstaltungen zur Förderung technologie-

orientierter Ausgründungen• Darstellen und Bekanntmachen der Transferleistungen

des Zentrums nach innen und außen

Weitere Informationen finden Sie unter:www.gkss.de/technologietransfer.

Ansprechpartnerin:Recht und TechnologietransferChristina RosenkranzTelefon: 04152/87-1713E-Mail: christina.rosenkranz@gkss.de

Daten und Fakten / Das Umfeld • Facts and Figures / External Interactions

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The Technology Transfer department offers internal and external services related to the entire commercial exploi-tation process. Research findings are marketed in coopera-tion with scientists. The researchers participate in all stages of the transfer process, thus taking on responsibilityfor the utilization of their research results. At the sametime, Technology Transfer provides a point of contact for interested parties from industry who are looking to source new technical solutions in order to develop and manufacture products.

The actual transfer of research results into the businesssector can take various forms, including cooperative projects, research contracts and the issuing of licenses.Technology-oriented start-ups established by GKSS employees offer another important means of transferringfindings and technology. These represent a promisingchannel for marketing research results, and thereby alsofor creating new jobs.

In the period since 1992, GKSS has spun off a total of 18business start-ups. In order to provide these young compa-nies with a central location that meets all their specificneeds, the Geesthacht Innovation and Technology Centre(GITZ) was opened on the GKSS site in September 2001.Here, representatives of science and business meet andcan support each other.

GKSS employees have a direct financial stake in any income generated by the commercial exploitation of theirresearch. A total of 25 per cent of such income is dividedup among the researchers involved, with a further 25 percent going towards the institute's budget.

In addition, licensing fees and other revenues that GKSSgenerates from its marketing activities go into a fund thatcan be tapped to finance further technology transfer andrelated projects. The money in this TT Fund is used to support specific projects, generally in conjunction with apartner from industry. The aim of the fund is to enhanceGKSS technologies in order to bring products to maturityand market launch.

An example of this is the collaborative project that was formed in the summer of 2005 with RIFTEC GmbH, a company that GKSS spun off in 2003. The project aims topromote the development and construction of a frictionspot welding system for industrial use. The first prototypeexcited considerable interest among potential users fromthe automotive and aerospace sectors when it was

presented at the Schweißen & Schneiden trade fair in September 2005. The system will go into series productionthis year following further enhancements. The system willbe produced by the machine manufacturer Harms & WendeGmbH & Co. KG.

Technology Transfer provides the following services:

• Identifying research findings with potential for commercial exploitation

• Securing patent rights and advising inventors• Evaluating invention reports and patent applications

(portfolio maintenance)• Preparing and distributing proposals for technology

transfer• Organising and supporting information events for

potential customers• Assisting in the search for cooperation and project

partners as well as parties interested in licensing agreements

• Contract negotiations• Actively searching for business partners, in close

consultation with scientists • Allocating licensing revenue• Coordinating the TT Fund• Processing external inquiries• Liaising with external TT bodies and organisations • Holding information events for scientists on technology

transfer issues• Holding information events on assisting the spin-off of

technology-oriented companies• Presenting and publishing technology transfer activities

at GKSS both internally and externally

Further information is available at:www.gkss.de/technologietransfer.

Contact:Legal Affairs and Technology TransferChristina Rosenkranzphone: +49 (0)4152/87-1713e-mail: christina.rosenkranz@gkss.de

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Technology Transfer — Marketing Research Findings

Öffentlichkeitsarbeit

Das Spektrum der Maßnahmen, durch das unsere Presse-und Öffentlichkeitsarbeit gekennzeichnet ist, ist weit ge-steckt. Es reicht von Pressemitteilungen über Presse-konferenzen bis hin zu Radio- und Fernsehbeiträgen.

Der Jahresbericht, Broschüren zu einzelnen Forschungs-schwerpunkten und Projektfeldern, Kurzinformationen zubesonderen Veranstaltungen, Filmmaterial, aber auch Informationen über die Großforschung in Deutschland werden kostenlos abgegeben.

Ein Schwerpunkt liegt in der regional bezogenen Arbeit. Informationsveranstaltungen für besondere Zielgruppen,der „Tag der offenen Tür“, Gruppenbesichtigungen fürSchüler und Studenten, Teilnahme an regionalen Ausstel-lungen und Präsentationen, die GKSS-Jahrestagung, aber

auch Kunstausstellungen und Konzerte sind Beispiele fürunsere Aktivitäten innerhalb der Region.

Im Jahr 2006 wurde das GKSS Forschungszentrum 50 Jahrealt und dies war auch aus Sicht der Öffentlichkeitsarbeit einganz besonderes Jahr. Am 17. Mai feierten wir in denHambrger Fischauktionshallen mit 1800 Gästen aus Politik,Wirtschaft und Wissenschaft das GKSS-Jubiläum. Dass dieerste Großforschungseinrichtung Deutschlands nicht nurdurch eine wechselvolle Vergangenheit, sondern insbesonde-re durch eine überaus spannende Gegenwart geprägt ist,darüber gab die von Ranga Yogeshwar moderierte Wissen-schaftsshow „50 Jahre GKSS – Eine Zeitreise in die Zukunft“an diesem Abend einen lebhaften Eindruck.

Daten und Fakten / Öffentlichkeitsarbeit • Facts and Figures / Public Relations

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Eine der zentralen Aufgaben der Presse- und Öffentlichkeitsarbeit bei GKSS ist es, wissenschaftliche Ergebnisse sowie neueste Entwicklungen und Hintergrundinforma-tionen für die Öffentlichkeit transparent zu machen. Nur durch eine kontinuierliche Darstellung nach außen kann die Vermittlung von Grundlagenforschung und von anwendungsorientierter wissenschaftlicher Forschung nachhaltig gelingen. Die Abteilung Presse- und Öffentlichkeitsarbeit gewährleistet einen stetigen Informations-fluss – denn nur so ist sichergestellt, dass das GKSS-Forschungszentrum in weiten Bereichen der Gesellschaft eine hohe Akzeptanz für seine Arbeiten erlangt.

Auch in Geesthacht und Teltow wurde der Geburtstag ge-bührend gefeiert, denn mehr als 6000 Besucher folgten imSommer 2006 der Einladung zu unseren Tagen der OffenenTür und schauten in den Bereichen Wissenschaft, Verwal-tung und Technikum hinter die Kulissen.

Der GKSS-Preis „Verständliche Wissenschaft“ ist eine weitere Veranstaltung mit der wir seit mehren Jahren denDialog zwischen Wissenschaft und der Öffentlichkeit fördern. Frisch promovierte Wissenschaftler stellen im Rahmen eines Vortrages ihre Dissertation einer hochkarä-tigen Jury aus Forschung, Wirtschaft, Politik und den Medien möglichst anschaulich vor. Wie sehr die Öffent-lichkeit Interesse an einer verständlichen Wissenschaft hat,zeigte sich 2006 an dem vollbesetzten Schillertheater inGeesthacht.

Um schon junge Menschen früh an die Naturwissenschaf-ten heranzuführen stehen unsere Türen auch Kindern undJugendlichen offen. „Jugend forscht“-Preisträger nutzten imRahmen von Praktika GKSS-Einrichtungen, Leistungskurseder benachbarten Schulen führten Projekttage durch undStudenten informierten sich über Berufsbilder und Berufs-chancen.

Innovative und kreative Forschungsarbeit entwickelt sichdann besonders nachhaltig, wenn ein positives „Wir-Ge-fühl“ und eine starke Identifikation mit den Aufgaben dietägliche Arbeit prägt. Eine so verstandene „corporate iden-tity“ bildet im Bereich Öffentlichkeitsarbeit die Grundlagefür eine Vielzahl von Kommunikations- und PR-Maßnahmen.

Die innerbetriebliche Kommunikation wird bei uns als Öffentlichkeitsarbeit für diejenigen verstanden, die das Forschungszentrum ausmachen – für die Mitarbeiterinnenund Mitarbeiter. Gerade deshalb hat die interne Kommuni-kation bei GKSS einen großen Stellenwert. Das Mitarbeiter-

magazin UNTER UNS, aktuelle Informationen über Schwar-ze Bretter, Mailverteiler, besondere Veranstaltungen, Ein-weihungen und Ehrungen - die Palette der Medien und Er-eignisse, die für die interne Information genutzt werden, istbreit gefächert.

Die Zukunft von GKSS sowie die Akzeptanz unserer For-schungsarbeiten resultieren vor allem aus der Bereitschaft,mit unterschiedlichsten Teilbereichen der Öffentlichkeit ineinen langfristigen Dialog zu treten. Wir arbeiten deshalbauf verschiedenen Ebenen aktiv an der dauerhaften Kom-munikation mit unserem Umfeld – kurz:

Wir informieren gern!

Ansprechpartner:Presse- und ÖffentlichkeitsarbeitDr. Torsten Fischer Telefon: 04152/87-1677E-Mail: torsten.fischer@gkss.de

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Public RelationsOne of the main tasks of the Press and Public Relations department at GKSS is to provide the public with scientific results, news on the latest developments, and back-ground information — all presented in a transparent and understandable manner.Only by continuously engaging in public relations work can GKSS successfully and sustainably communicate the findings of its basic research and application-orientatedscientific investigations. The Press and Public Relations department provides a steadyflow of information to ensure that the work performed by the GKSS Research Centrefinds widespread public support.

We employ a very broad range of press and public relationsmeasures, from press releases and press conferences toradio and TV reports. Many additional materials are provided free of charge, including the Annual Report, brochures on individual areas of research and projectfields, brief information on special events, film footage, and information on large-scale research in Germany.

One of our main focuses is reaching out to the people inour local area. To do so, we hold information events forspecial target groups, organize an Open Day and conducttours of the facility for pupils and students. Other examplesof our activities in the local area include participation in regional shows and presentations, the annual GKSS conference, art exhibitions and concerts.

The GKSS research centre celebrated its 50th anniversaryin 2006, which was also a special year for our public relations work. On May 17 we celebrated the GKSS anniversary together with 1,800 guests from the fields ofpolitics, business and the sciences. On this evening, thefact that Germany’s first major research establishment notonly has an eventful past, but also a very exciting present,was impressively confirmed by a science show titled “50Years of GKSS — A Journey into the Future”, which was hosted by Ranga Yogeshwar.

The anniversary was also celebrated in Geesthacht and Teltow, where more than 6,000 visitors took advantage ofthe Open Days in the summer of 2006 for a look behindthe scenes at the scientific and administrative areas andthe technical centre.

Daten und Fakten / Öffentlichkeitsarbeit • Facts and Figures / Public Relations

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Another measure that we have been using for several yearsto promote dialogue between scientists and the public isthe GKSS Intelligible Science Award. To compete for theaward, scientists who have recently earned their doctoraldegrees present their dissertations, in the most accessibleform possible, to a panel of renowned researchers, businesspeople, politicians and journalists. The great public interest in intelligible science was amply demon-strated in 2006, when the presentations were given at theSchillertheater in Geesthacht to a full house.

Our facility also offers programmes for children and teen-agers that are intended to help introduce young people toscience at an early age. The winners of the Youth Researchaward, for example, can use the GKSS facilities as interns.In addition, neighbouring schools conduct project days atthe centre, and college students visit GKSS to gain infor-mation on various professions and career opportunities.

If a positive group identity is created, and a strong identifi-cation with the research tasks is fostered in the scientists’daily work, research will be particularly innovative andcreative over the long-term. In the field of public relations,this kind of corporate identity forms the basis for manycommunications activities and PR measures.

At GKSS, in-house communications is understood as aform of public relations work for the people that essentiallymake up the research centre — the employees. That’s why

internal communications has a very high priority at GKSS.To disseminate information within the organisation, we relyon a broad spectrum of media and methods, including ouremployee magazine UNTER UNS, bulletin boards, mailinglists, special events, inaugurations and award ceremonies.

Our willingness to engage in a long-term dialogue with various sectors of society is vitally important for the futureof GKSS and the acceptance of our research activities.That is why we are always actively communicating on different levels with our associates, partners andneighbours. Or, to put it another way:

We are delighted to keep you informed!

Contact:Public RelationsDr. Torsten Fischer phone: +49 (0)4152/87-1677e-mail: torsten.fischer@gkss.de

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Quantensprung – das Schülerlabor von GKSSDas Schülerlabor Quantensprung ist eine Initiative des GKSS-Forschungszentrums.Schülerinnen und Schüler ab der 10. Klasse können hier einen Tag lang zu einem bestimmten Thema experimentieren und so auch einen kleinen Einblick in den wissenschaftlichen „Alltag“ gewinnen.

Das GKSS-Schülerlabor wurde in den Räumlichkeiten desGeesthachter Innovations- und Technologiezentrums (GITZ)eingerichtet und im Januar 2002 in Betrieb genommen. Aufinsgesamt 130 m2 Laborfläche stehen 30 Laborplätze fürphysikalische und chemische Experimente bereit.

Da schon nach kurzer Zeit die Termine im Schülerlaborausgebucht waren und inzwischen Wartezeiten von fast einem Jahr entstehen, richtet GKSS zum kommendenSchuljahr einen weiteren Experimentierraum im GITZ ein.Die erste Einrichtung des Schülerlabors konnte mit finan-zieller Unterstützung der Hamburger Schulbehörde, demMinisterium für Bildung und Frauen und der Innovationsstif-tung Schleswig-Holstein sowie einiger Sponsoren der Wirt-schaft realisiert werden.

Inzwischen waren mehr als 15.700 Schüler aller Schul-arten, verschiedener Altersgruppen und hauptsächlich ausden Bundesländern Schleswig-Holstein, Hamburg, Nieder-sachsen und Mecklenburg-Vorpommern und über 1.300Lehrer im Labor zu Gast. Aber auch Besuchergruppen aus

Österreich, Italien, Norwegen und Polen nutzten das Experimentierangebot im Schülerlabor.

Hier werden derzeit zwei Themenkomplexe angeboten:Brennstoffzelle und Wasseranalytik. Neben den Tages-kursen bieten wir auch mehrtägige Programme oder dieGestaltung ganzer Projektwochen an. Mit beiden Themenwird ein unmittelbarer Bezug zu den GKSS-Forschungenhergestellt. Um einen Einblick in das Arbeitsfeld zu bekom-men, werden kurze Besichtigungsgänge in verschiedeneLabors und Wissenschaftsbereiche durchgeführt.

Im Jahre 2006 wurden 131 Brennstoffzellenkurse und 23zum Thema Wasseranalytik für insgesamt 3275 Schülerund 209 Lehrer durchgeführt. Neben diesen Tageskursengab es auch zwei Wochenkurse und vier mehrtägige Kurse,bei denen Schulen das Angebot für ihre Projekt- oder Prak-tikumswochen nutzten. Das Schülerlabor führte vier Fortbil-dungsveranstaltungen für Lehrer, Referendare oder Studen-ten durch und beteiligte sich an regionalen Aktionen wiedem „Girls Day“, der Ausgestaltung einer interaktiven Aus-

Daten und Fakten / Schülerlabor • Facts and Figures / School Lab

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stellung im Stadtmuseum zum Thema „Energie“ oder denGeesthachter Alfred Nobel-Tagen. In den Sommerferienführten wir zwei Ferienaktionstage für jüngere Schulkinderdurch. An so einem Experimentiertag geht es dann umStrom aus dem Generator und dem Fahrraddynamo genau-so wie um Strom aus Sonne, Wind und Wasser, Strom ausgalvanischen Elementen bis hin zu Strom aus einer „Apfel-batterie“. Auch für Geesthachter Grundschulklassen wurdedieser Vormittagskurs angeboten.

Eine besondere Herausforderung im vergangenen Jahr wa-ren die Experimentiertage für die Teilnehmer von „Jugendforscht“ und „Schüler experimentieren“ sowie eine Veran-staltung für die „Deutsche Gesellschaft für das hochbegab-te Kind“. Da es in unserem Schülerlabor schwerpunktmäßigum erneuerbare Energien und den damit verbundenen Kli-maschutz geht, wurde unser Angebot auch an zwei Tagenfür Praxisseminare von den Teilnehmern des FreiwilligenÖkologischen Jahres genutzt.

Wie in den vergangenen Jahren führte das Schülerlabor dieExperimentalvorlesung „h2 for students“ im Rahmen derWasserstoffmesse „H2-Expo“ in Hamburg durch. Über 150Schüler und Studenten verfolgten die theoretischen Erklä-rungen und vorgeführten Experimente.

Am „Tag der offenen Tür“ verzeichnete auch das Schülerla-bor, wie das gesamte Forschungszentrum, einen wahrenBesucheransturm und es zeigte sich, dass man über dasVerständnis einfacher Zusammenhänge in den Naturwis-

senschaften gekoppelt mit geeigneten kleinen Experimen-ten tatsächlich Begeisterung sowohl bei den Kindern alsauch bei den Erwachsenen hervorrufen kann.

Naturwissenschaften und Technik haben in Deutschlandleider nicht den Stellenwert, der ihnen bei der enormen Be-deutung, die sie für die Lösung der dringendsten Problemeder menschlichen Gesellschaft haben, zukommen müsste.Erkennbar wird das an der völligen Verschiebung desGleichgewichts im Fächerkanon an den allgemein bilden-den Schulen zu ungunsten der Naturwissenschaften. Diesewerden meist nur einstündig, nur epochal oder gar als„Mischfach“ aus Physik, Chemie und Biologie angeboten.Das Ergebnis sind nur noch ansatzweise Kenntnisse, Unver-ständnis und Ablehnung bei den Schülern.

Das Schülerlabor kann die Versäumnisse in der Bildungs-landschaft nicht auffangen. Wir wollen aber mit solchen Ex-perimentiertagen die Lehrer unterstützen und den Schülernzeigen, dass Physik und Chemie Naturwissenschaften sind,die sehr viel mit dem täglichen Leben zu tun haben unddurchaus interessant, spannend und verständlich sein kön-nen.

Ansprechpartner:Michael BuchsteinerTelefon: (04152) 87-1631E-Mail: michael.buchsteiner@gkss.de

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Quantum Leap — the GKSS Laboratory for Schools

The Quantum Leap Laboratory for Schools is a GKSS Research Centre initiative. Here,school students in classes 10 and above can spend a day performing experiments on a specific research topic and gaining impressions of what it’s like to be a scientist.

The GKSS Laboratory for Schools was set up at the Geest-hacht Innovation and Technology Center (GITZ) and openedits doors in January 2002. The 130-square-metre laboratoryoffers 30 workplaces for physical and chemical experi-ments.

Because the dates available at the Laboratory for Schoolswere very quickly booked, resulting in waiting times of almost a year, GKSS is setting up an additional experimentroom at the GITZ for the coming school year.

The first school laboratory was made possible by financialsupport from the Hamburg City Schools Authority, the Ministry of Education and Women’s Issues of the state ofSchleswig-Holstein, the Schleswig-Holstein InnovationFoundation, and several business sponsors.

Since then, more than 1,300 teachers and over 15,700 students from all types of school and various age groupshave visited the lab. Most of the students have come fromthe German states of Schleswig-Holstein, Hamburg, Lower Saxony and Mecklenburg-West Pomerania. Groups from

Austria, Italy, Norway and Poland have also visited the Laboratory for Schools to use the experimental facilities.

The laboratory currently offers programmes in two topicareas: fuel cell technology and water analysis. In additionto the day-long courses, we also offer programmes lastingseveral days and design entire project weeks. Both of thecurrent topics are directly relevant to the research beingpursued at GKSS. In order to give students an impressionof the work carried out here, short tours of various labora-tories and science areas are also included in the schedule.

In 2006, a total of 3,275 students and 209 teachers tookpart in 131 courses on fuel cell technology and 23 on wateranalysis. In addition to these one-day courses, there werealso two week-long courses and four courses lasting several days each, which schools used for their projectweeks and practical weeks. In addition to holding fourevents for the further education of teachers, trainee teachers and students, the Laboratory for Schools tookpart in regional activities including “Girls Day”, designed an interactive exhibit on the topic of energy at a local

GKSS Daten und Fakten / Schülerlabor • Facts and Figures / School Lab

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museum and participated in the Geesthacht Alfred NobelDays. During the summer holidays, we conducted two holi-day activity days for younger schoolchildren. One of theseExperiment Days, for example, gave the youngsters an op-portunity to focus on electricity from generators and bicy-cle dynamos, from the sun, wind and water, from galvanicelements and even from a battery made from an apple.This morning course was also offered to primary schoolclasses in Geesthacht.

The special challenges we faced last year included our Experiment Days for the participants of “Youth Research”and “Pupils Experiment” and an event for the German Association for Gifted Children. Because the focal points ofour school laboratory include renewable energy sourcesand the related topic of climate protection, our facilitieswere also used on two days for practical seminars by participants in the Voluntary Ecological Year programme.

As in previous years, the school lab also presented an experiment lecture titled “h2 for students” during theH2Expo in Hamburg. More than 150 schoolchildren and students attended the theory lectures and experiment demonstrations.

On our Open Day, the school lab and the research centreas a whole welcomed a steady stream of visitors. It became evident that children and adults alike could be moved to enthusiasm by presentations, accompanied by

small experiments, that expanded their understanding ofsimple connections in the natural sciences.In Germany, technology and the natural sciences unfortu-nately do not receive the public attention they deserve, gi-ven their tremendously important role in efforts to solvethe most urgent problems faced by mankind. This neglectis evident in the tremendous shift of emphasis among thesubjects taught in the secondary schools to the disadvan-tage of the natural sciences. Today, the natural sciencesare generally taught only for one instruction hour at a time,for a semester, or even as a subject area that combines physics, chemistry and biology. The result of this approachis that pupils have only sketchy knowledge of the naturalsciences, if any at all, and develop a distaste for these subjects.

The school laboratory can’t make up for these short-comings of the educational system. With these ExperimentDays, however, we aim to support science teachers andshow pupils that physics and chemistry are natural sciences that are highly relevant to our daily lives and can be not just understandable — but even enthralling and exciting.

Contact:Michael Buchsteinerphone: +49 (0)4152 87-1631e-mail: michael.buchsteiner@gkss.de

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T E L T O W

AbfahrtPotsdam-Babelsberg

Großbeeren

Teltowkanal

Stahnsdorf

Güterfelde

BERLIN

Lichter fe lder A l lee

E51

101

A115

Kantstraße

Teltowkanal

Hannemannstraße

Kantstraße

Potdamer Straße

Telt

ower

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Zehlendor fer Straße

Lichterfelder Allee

Brandenburg

Mahlower Straße

Ruhlsdorf

AbfahrtZehlendorf

E55 A10E30

AbfahrtLudwigsfelde-Ost

B1

14

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Klein-Machnow

Berlin-SteglitzBerlin-Zehlendorf

SS25S-BAHNLichterfelde SÜD

SigridshorstS

W e s t f a h l e n r in

g

TXL

SXF

Ostpreußen Damm

GKSS-INSTITUT FÜR POLYMERFORSCHUNG, STANDORT TELTOWKANTSTRAßE 55 • D-14513 TELTOW-SEEHOF • TELEFON: 03328/352 450 • TELEFAX: 03328/352 452

GKSS-FORSCHUNGSZENTRUM GEESTHACHT GMBHMAX-PLANCK-STRAßE 1 • D-21502 GEESTHACHT • TELEFON: 04152/87-0 • TELEFAX: 04152/87-1403

GKSS-FORSCHUNGSZENTRUM GEESTHACHT GKSS-INSTITUT FÜR POLYMERFORSCHUNG, STANDORT TELTOW

Lageplan Teltow • Site map Teltow

Lageplan Geesthacht • Site map Geesthacht

Herausgeber:GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbHMax-Planck-Straße 1D-21502 Geesthacht

Redaktion:Dr. Torsten Fischer

Autoren:D. Steglich (S. 24), N. Hort (S. 27), D. Fritsch (S. 30),U. Kleeberg/Karl-Heiz van Brehm (S. 34), R. Weiße (S. 37),W. Albrecht (S. 41), F. Beckmann (S. 44)

Fotos/Grafiken:Ducati 24R. Reshöft 37, 38, 40C. Geisler 2, 4, 8/9, 21, 22/23, 8/9, 46/4750, 51, 52/53, 62, 63, 78, 79, 80, 81,Context 62, 63, 64, 65, 66, 67,GKSS-Forschungszentrum alle Übrigen

Layout, Lithos & Satz:Context, Geesthacht

Druck: Druckerei Albert Nienstedt GmbH, Hamburg

ISSN 1430 - 7278Gedruckt auf umweltfreundlichem, chlorfrei gebleichtem Papier

Geesthacht, Juni 2007

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