im Dialog - Freudenberg Forschungsdienste SE & Co. KG
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<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Ausgabe 3 / 2004<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de<br />
Numerische Umsetzung kristalliner Mikrostrukturen<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
Seite<br />
Nachruf Prof. Dr. Hempel 2<br />
Kolumne 3<br />
Dr. Hauber 4 / 5<br />
Schädigungsmechanik 6 / 7<br />
PEM-Brennstoffzellen 8 / 9<br />
Markennamen <strong>im</strong> Ausland 10<br />
Erfindungen / Neue Produkte 11<br />
Neue Mitarbeiter bei FFD 12<br />
ffd.<strong>im</strong>dialog@freudenberg.de
Seite 2<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Liebe Geschäftsfreunde,<br />
ich habe die traurige Pflicht, Sie über den Tod unseres ehemaligen Mitarbeiters<br />
Prof. Dr. Hempel zu informieren. Er war auch nach seinem Eintritt in den Ruhestand<br />
als Seminarleiter und Berater für die FFD tätig. Wir sind über seinen plötzlichen<br />
Tod sehr betroffen und werden ihn in dankbarer Erinnerung behalten.<br />
Ihr<br />
Herr Professor Dr.-Ing. Jürgen Hempel verstarb am 20. September 2004<br />
<strong>im</strong> Alter von 67 Jahren plötzlich und völlig unerwartet.<br />
Nach verschiedenen Stationen in der Gummiindustrie<br />
kam er 1977 zu <strong>Freudenberg</strong> und 1986 zu uns in die<br />
<strong>Forschungsdienste</strong>, wo er zuletzt den Bereich Technik und Information leitete.<br />
Herr Dr. Jürgen Hempel hat sich neben seiner engagierten<br />
Arbeit in unserem Hause vor allem um den wissenschaftlichen Nachwuchs in der<br />
Gummiindustrie verdient gemacht.<br />
Neben seiner Vorlesung über Elastomerverarbeitung<br />
an der Universität Hannover hat er vor zwanzig Jahren<br />
ein Seminar über Elastomertechnologie, bekannt als „Hempel-Seminar”<br />
eingeführt, das noch heute rege Teilnahme findet und auch nach<br />
seinem Eintritt in den Ruhestand von ihm geleitet wurde.<br />
Sein Elastomer-Schadensanalyse-Seminar be<strong>im</strong> VDI bietet<br />
vielen Interessenten die Möglichkeit, sich auf diesem Gebiet<br />
wichtige Kenntnisse anzueignen.<br />
Neben seiner fachlichen Qualifikation zeichneten ihn aber besonders menschliche Wärme,<br />
Humor und eine hohe Bildung aus.<br />
Wir verlieren mit ihm einen beliebten und von uns allen geschätzten Kollegen und<br />
Vorgesetzten.<br />
Wir werden uns gerne an ihn erinnern.<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de
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<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Liebe Geschäftsfreunde,<br />
die Bionik, mit der Intention „von der Natur lernen“, findet in den Natur- und<br />
Ingenieurwissenschaften <strong>im</strong>mer mehr Beachtung; so gehen wir heute der Frage<br />
nach, warum „verkratzt und verschmutzt“ eine Echse nicht, aber unser Fußboden?<br />
Leider findet die Bionik noch zu wenig Aufmerksamkeit in der Betriebswirtschaft.<br />
So begreifen viele das Zusammenwirken in einer Firma <strong>im</strong>mernoch rein<br />
mechanisch, mit dem Bild von den ineinander greifenden Zahnrädern vor Augen;<br />
funktioniert so eine Firma? Drehen sich die Rädchen, wenn das Antriebsrad sich<br />
dreht und dann auch noch alle in der richtigen Richtung, so wie geplant und<br />
vorgegeben?<br />
Sich die Firma als Maschine vorzustellen erscheint zunächst logisch, ist<br />
übersichtlich und reduziert die system<strong>im</strong>manente Komplexibilität. Eine Firma ist<br />
aber als „lebendes System“ zu begreifen mit nachstehenden Merkmalen:<br />
1. Ein lebendes System folgt seinen eigenen Zielen<br />
Alle behaupten, das Ziel einer Firma sei in erster Linie, Geld zu verdienen. Die<br />
Mitarbeiter verfolgen aber andere Ziele, wie Macht ausüben, Arbeitsplatz erhalten,<br />
ausreichend Mittel für Familie und Hobby erarbeiten, viel Freizeit haben; und so<br />
handeln sie und damit auch die Firma.<br />
2. Ein lebendes System steuert sich selbst<br />
Eine Firma in der alle nur das tun, was sie tun sollen und alle die offiziellen Regeln<br />
penibel einhalten, ist handlungsunfähig. Das System hält sich selbst z. B. durch<br />
Improvisation am Laufen. So sind in einem Getriebe alle Zahnräder gleich wichtig<br />
und entfernt man eines, so steht das Ganze – in der Firma geht es trotzdem weiter<br />
und manchmal ganz überraschend auf neuen Wegen.<br />
3. Im lebenden System entwickeln sich Strukturen aus sich selbst heraus<br />
In jeder Firma existieren eigene Strukturen, die nicht mit den hierarchischen<br />
Strukturen übereinst<strong>im</strong>men, z. B. die eigentlichen Macht- und Informationsstrukturen;<br />
diese sind von „Oben“ nur bedingt zu steuern.<br />
4. Ein lebendes System verändert sich ständig und reagiert adaptiv auf seine Umwelt<br />
Dies ist die eigentliche Idee, die sich hinter dem Management-Schlagwort von den<br />
lernenden Unternehmen verbirgt; selbstverantwortliches Handeln angepasst an<br />
die Signale des Umfeldes des Marktes, und dies kann sicher keine Maschine.<br />
5. Ein lebendes System verfügt über (s)eine unverwechselbare Identität<br />
Dies ist wohl eine der spannendsten und wichtigsten Eigenschaften des lebenden<br />
Systems. Diese Identität ist nicht zu greifen, kaum zu beschreiben, sie wird unter<br />
dem Begriff Firmenkultur subsumiert. Wie oft sind Manager, die zum Wettbewerb<br />
wechselten, dort gescheitert – oft an der anderen Kultur. Die unverwechselbare<br />
Identität eines Unternehmens kann nicht von oben oder von einzelnen aufoktroyiert<br />
werden, sondern sie kann sich nur <strong>im</strong> Unternehmen selbst entwickeln, sie ist nicht<br />
kurzfristig veränderbar und verfügt in „beiden Richtungen“ über eine hohe Trägheit;<br />
dies macht sich auch bemerkbar, wenn diese „in Bewegung gerät“. Auch wenn<br />
Mitarbeiter ausscheiden oder neue hinzukommen, die Identität verändert sich, wenn<br />
überhaupt, nur langsam.<br />
Diese Beschreibung der Firma als lebendes System sollte nicht zu der irrigen<br />
Annahme führen, dass man alles sich selbst überlassen soll – auch Führung gehört<br />
zu einem lebenden System und ist Teil desselben; aber vielleicht muss sie<br />
manchmal anders verstanden werden.<br />
Ihr<br />
ffd.<strong>im</strong>dialog@freudenberg.de
Seite 4<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Interview Dr. Hauber 60. Geburtstag am 13. September<br />
Der „kleine“ Michael<br />
Das aufke<strong>im</strong>ende Hobby<br />
Red.: Herr Dr. Hauber, herzlichen Glückwunsch zu Ihrem 60. Geburtstag.<br />
Wir freuen uns, dass Sie bereit sind, über Ihr Leben mit uns zu sprechen. Wir würden<br />
gerne wissen, wie es vom „kleinen Michael“ zum „großen Doktor“ der Physik kam?<br />
Dr. Hauber: Ich bin in Thüringen geboren, habe aber bis zu meinem neunten Lebensjahr<br />
in Berlin gewohnt. Dann sind wir nach Stuttgart gezogen. Da ich so richtig berlinerte,<br />
haben meine neuen Klassenkameraden gelacht, als ich kam. Das hatte zur Folge,<br />
dass ich Wert auf Hochdeutsch gelegt habe und nie richtig Schwäbisch lernte. In<br />
dieser Zeit hat sich herausgestellt, dass ich eine mathematische Begabung habe; denn<br />
ich entwickelte schon damals den Ehrgeiz, schwierige mathematische Aufgaben zu<br />
lösen. In der Schule war ich <strong>im</strong>mer der Jüngste. Insofern war ich dann auch schon mit<br />
18 fertig. Andererseits sind die Älteren schon mit Mädchen ausgegangen, als ich sie<br />
noch nicht wahrgenommen habe.<br />
Red.: Und wie sind sie dann zum Studium gekommen, von der Mathematik zur Physik?<br />
Dr. Hauber: Schon als Junge habe ich gerne an Geräten rumgebastelt, habe aus zweien<br />
eins gemacht und Radios repariert, also schon früh eine Leidenschaft für Geräte<br />
offenbart, und wollte daher Physik oder Maschinenbau studieren. In einem Test der<br />
Berufsberatung erreichte ich be<strong>im</strong> 3D-Vorstellungsvermögen nicht die volle Punktzahl,<br />
und man riet mir zur Physik. Interessant ist, dass das Studium der Physik prägend<br />
wirkt hinsichtlich der Neigung zur Genauigkeit und der Art, wie man bei Aufgabenstellungen<br />
vorgeht. Ein Physiker ist offen für Veränderungen und versucht die Ursachen<br />
für die Veränderungen zu ergründen. Ich sehe auch einen besonderen Unterschied<br />
zum Ingenieurstudium. Der Ingenieur weiß, dass er eine typische Aufgabe, wie den<br />
Bau einer Brücke, nicht allein bewältigen kann und lernt früh, andere Personen einzubeziehen.<br />
Ein Physiker hingegen soll zunächst die Aufgaben allein lösen und wird erst<br />
relativ spät zur Teamarbeit geführt.<br />
Red.: Wo haben Sie studiert?<br />
Dr. Hauber: Die ersten zwei Semester in Berlin, dann ging ich an die TH in Stuttgart.<br />
Kurz vor meinem 25. Geburtstag war ich mit meiner Diplomarbeit zum Thema:<br />
„Molekülbewegung in Polymeren, insbesondere in Polyäthylen” fertig. Mein Diplomvater<br />
war Herr Prof. Dr. Pechhold, der durch einen Preis für seine Arbeit über Strukturen<br />
in Polymeren bekannt geworden war. Herrn Prof. Pechhold bin ich dann nach Ulm<br />
gefolgt und habe dort zum Thema: „Zu Gummielastizität und Glasprozess <strong>im</strong> Mäandermodell”<br />
promoviert.<br />
Red.: Wie war Ihre Zusammenarbeit mit Kollegen?<br />
Dr. Hauber: Schon vor dem Abschluss der Promotion war ich der Ansprechpartner für<br />
die Kollegen an der Universität, wenn sie sich ein neues Prüfgerät oder eine neue<br />
Apparatur anschaffen wollten, so dass ich allmählich zuständig für alle Geräteinvestitionen<br />
wurde. Schon damals habe ich bemerkt, dass ich gerne anderen Leuten<br />
helfe, Systeme aufzubauen, Probleme zu lösen oder einfach als Gesprächspartner zur<br />
Verfügung zu stehen. Und erst 20 Jahre später ist mir aufgegangen, dass das ein Wesenszug<br />
eines Dienstleisters ist und dass das Wort <strong>Forschungsdienste</strong> genau auf mich<br />
passt.<br />
Red.: Und wie ist es nach Ihrer Dissertation weiter gegangen?<br />
Dr. Hauber: Meine ersten industriellen Erfahrungen sammelte ich bei der Firma Instron<br />
hier in Deutschland und anschließend in den USA. Schon damals hatte der Wechselkurs<br />
großen Einfluss auf die Wahl des Produktionsstandortes. Der Dollar fiel <strong>im</strong> Jahr<br />
1978 gegenüber der DM rapide und so entschloss sich die Firma Instron, alle Aktivitäten<br />
in die USA zu verlagern. Wir – mittlerweile war ich mit einer Französin verheiratet<br />
und wir hatten eine Tochter – gingen also in die USA. Dort war ich erst als Produktmanager<br />
für rheologische Prüfgeräte tätig, habe dann aber schnell als „Senior Scientist”<br />
weitere Aufgaben in der Entwicklung übernommen. Ziel war es, ein neues Hochdruck-<br />
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kapillar-Rheometer zu entwickeln.<br />
Mir gefiel es ganz gut dort, aber meine Frau drängte es doch wieder zurück nach „old<br />
Europe”, so dass wir nach zweieinhalb Jahren, mittlerweile mit zwei Töchtern, wieder<br />
nach Deutschland zurückkehrten.<br />
Red.: Und jetzt fingen Sie bei <strong>Freudenberg</strong> an?<br />
Dr. Hauber: Ja. 1981 begann ich meine berufliche Laufbahn bei <strong>Freudenberg</strong> <strong>im</strong> damaligen<br />
Zentrallabor bei Herrn Dr. Flocke in der Abteilung Physik als Gruppenleiter<br />
für Geräte- und Methodenentwicklung. Außerdem wurde in diesem Jahr unser Sohn<br />
geboren und unsere Familie war komplett. Im Jahre 1986 übernahm ich dann die Leitung<br />
der Physik <strong>im</strong> mittlerweile in „Zentrale Forschung und Entwicklung” umbenannten<br />
Zentrallabor.<br />
Red.: Für einen Physiker, der doch „alles alleine lösen” will recht viel Personalverantwortung?<br />
Dr. Hauber: Ja. Der Weg dorthin war auch nicht ganz direkt. Bei meinem Einstieg in<br />
die Physik interessierte ich mich zuerst für Sachthemen wie Sensoren und Transistoren,<br />
dann kamen die Verstärker-Module, über die bin ich zu den Geräten und Anlagen<br />
gekommen und irgendwann lernte ich, dass bei großen Projekten die Zusammenarbeit<br />
mit anderen Personen das Wesentliche ist. Ich bin dabei allmählich in die Personalverantwortung<br />
hineingewachsen und nehme sie heute gerne wahr. Hier hilft mir meine<br />
Grundeinstellung, andere Menschen fördern zu wollen. Anfangs musste ich be<strong>im</strong><br />
Umgang mit Mitarbeitern lernen, Ihnen keine Lösungswege vorzugeben, sondern sie<br />
diese allein finden zu lassen, damit sie dann die Umsetzung selbständig durchführen<br />
können. Darüber hinaus lege ich großen Wert darauf, das Problem an dem gerade gearbeitet<br />
wird, auch von der sachlichen Seite her zu verstehen. Nur managen allein ist<br />
nicht mein Ding.<br />
Red.: Das ist ja auch genau das, was wir alle so an Ihnen schätzen: Ihre breite und<br />
dennoch tiefe Kenntnis innerhalb der Physik. Wie schalten Sie denn zu Hause ab, wenn<br />
Sie dem Beruflichen mal entfliehen wollen?<br />
Dr. Hauber: Meine beiden großen Hobbys sind die Fotografie und die Astronomie.<br />
Schon mit neun Jahren bekam ich von meinem Onkel eine Box, die „Agfa Klick”,<br />
damit fing es an. Mit 16 Jahren kaufte ich meine erste gebrauchte Spiegelreflexkamera<br />
und machte Schwarzweißaufnahmen; das Weitere spielte sich dann in meiner Dunkelkammer<br />
ab. Folgerichtig war mein Wahlfach an der Universität auch Optik und Fotografie.<br />
Mein zweites Hobby kann ich auch zum größten Teil nur <strong>im</strong> Dunkeln betreiben,<br />
die Astronomie. Leider, denn nachts Sterne gucken und dann morgens arbeiten,<br />
geht nicht.<br />
Red.: Sie treiben keinen Sport?<br />
Dr. Hauber: Doch. Ich spiele sehr gern Tennis. Obwohl ich da mein Alter merke, weil<br />
die Bälle offensichtlich <strong>im</strong>mer schneller werden. Auch muss ich leider einsehen, dass<br />
man sich ohne Fremdeinwirkung verletzen kann, was mir jetzt be<strong>im</strong> Tennis schon zwei<br />
Mal gelungen ist. Dagegen lobe ich mir meine ausgedehnten Spaziergänge mit unserem<br />
Hund, einem Großen Schweizer Sennenhund.<br />
Red.: Zum Schluss noch eine Frage zu den <strong>Forschungsdienste</strong>n. Was gefällt Ihnen an<br />
den <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong>n und Ihrer Arbeit besonders?<br />
Dr. Hauber: Dass hier ein breites Spektrum an Know-how vertreten und gefordert ist,<br />
und dass wir hier eine Kultur geschaffen haben, in der wir gut miteinander reden können,<br />
uns gegenseitig ergänzen und man das Gefühl hat, Teil vom Ganzen zu sein, und<br />
dass man insbesondere alle Aufgaben gemeinsam lösen kann.<br />
Red.: Herr Dr. Hauber, wir danken für das Gespräch.<br />
Der „große“ Doktor<br />
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<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong>
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Mikro-Makro-Übergänge in der Schädigungsmechanik<br />
Habilitation eines FFD-Mitarbeiters: Dr.-Ing. Herbert Baaser<br />
Dr. Baaser hat sich an der Technischen Universität Darmstadt habilitiert und damit<br />
die Lehrbefugnis für das Fach „Mechanik” erworben.<br />
Herbert Baaser ist in der Abteilung <strong>Co</strong>mputer Aided Engineering (CAE) der <strong>Freudenberg</strong><br />
<strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> seit April 2003 als Berechnungsingenieur und Projektleiter<br />
tätig. Er beschäftigt sich dort schwerpunktmäßig mit der S<strong>im</strong>ulation von faser-/<br />
gewebeverstärkten Elastomerbauteilen und mit der Entwicklung und Implementierung<br />
neuer Materialmodelle.<br />
Er unterrichtete an der Technischen Universität Darmstadt seit dem Wintersemester<br />
2000 / 2001 bis Sommer 2003 „Lineare und Nichtlineare Numerische Methoden<br />
der Mechanik”. Inzwischen bietet er seit dem Wintersemester 2003 / 2004 als<br />
Lehrbeauftragter der FH Bingen dort die Vorlesungen zur „Methode der Finiten<br />
Elemente” und zu „Numerischen Methoden der Mechanik” an. Durch diese Kontakte<br />
sind bereits drei Diplomarbeiten in der CAE durchgeführt worden.<br />
Dr. Baaser hat sich am Institut für Mechanik der TU Darmstadt mit verschiedenen<br />
Aspekten der Schädigung metallischer Werkstoffe und deren <strong>Co</strong>mputer-S<strong>im</strong>ulation<br />
beschäftigt. Seine Habilitation umfasst unterschiedlichste Bereiche der genannten<br />
Thematik, von der mathematisch-mechanischen Darstellung über die numerische<br />
Umsetzung bis hin zur Beschreibung und Modellierung mikroskopischer Details.<br />
Ein wesentlicher Teil dieser Forschungstätigkeit ist in Zusammenarbeit mit<br />
dem Institut für Festkörpermechanik der Universität Kopenhagen in Lyngby, Dänemark,<br />
und dem Institut für Mechanik der TU Bergakademie Freiberg, Sachsen,<br />
entstanden.<br />
Die Habilitationsschrift ist als Zusammenstellung vier englischsprachiger Veröffentlichungen<br />
des Autors aufgebaut, wobei zusätzlich deren wissenschaftlicher<br />
Kontext ausführlich erörtert wird.<br />
Die erste darin vorgestellte Arbeit behandelt und diskutiert eine neue Idee der<br />
algorithmischen Umsetzung und Behandlung von Materialgleichungen zur Beschreibung<br />
von Metall-Schädigung innerhalb der Methode der Finiten Elemente in einem<br />
nicht-lokalen Sinn. „Nicht-lokal” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Materialeigenschaften<br />
in einem Bauteil unter best<strong>im</strong>mten Voraussetzungen jeweils auch<br />
von ihrer entfernteren Nachbarschaft in diesem Körper abhängen können und dies<br />
Auswirkungen auf das Verhalten (hier speziell das Versagen) von Strukturen haben<br />
kann. Die konsequente Weiterentwicklung dieser hier aufgezeigten Idee ist inzwischen<br />
in einer Dissertation ebenfalls am Institut für Mechanik der TU Darmstadt<br />
behandelt worden.<br />
Der zweite dargestellte Artikel zeigt deutlich die theoretischen Grenzen von<br />
Schädigungsmodellen der Festkörpermechanik <strong>im</strong> Sinne eines Verlustes der<br />
Materialstabilität auf.<br />
Wohlwissend, dass solche Modelle seit mehreren Jahren den Einzug in kommerzielle<br />
FEM-Programmsysteme gefunden haben und damit auch industriell eingesetzt<br />
werden, macht dieser Abschnitt deutlich, mit welchen Werkzeugen sich der<br />
Berechnungsingenieur ausrüsten und vertraut machen muss, um nicht – unwissend<br />
oder bewusst – definitiv falsche Ergebnisse der numerischen S<strong>im</strong>ulation zu erhalten<br />
oder gar weiter zu verwenden, üblicherweise ohne es angezeigt zu bekommen.<br />
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Im dritten Abschnitt wird der metallische Schädigungsprozess<br />
aus Sicht einer mikroskopischen Betrachtung näher<br />
beleuchtet und das Wachstum unweigerlich vorhandener<br />
Mikroporen vor einer Rissspitze untersucht. Es ist<br />
bekannt, dass Schädigung oder gar Versagen duktiler metallischer<br />
Werkstoffe wie Stahl, Aluminium oder Kupfer<br />
durch Entstehen, Wachstum und Vereinigung von Mikroporen<br />
hervorgerufen wird. In der Abbildung werden diese<br />
Modellierung einer kristallinen Mikrostruktur mit<br />
Rissspitze und einige Ergebnisse skizziert. Deutlich wird<br />
hier das Phänomen aufgezeigt, dass der wesentliche<br />
Schädigungsprozess in einem Streifen vor der Rissspitze<br />
abläuft, was durch die erhebliche Verformung der modellierten<br />
Poren direkt vor der Rissfront sichtbar wird.<br />
Der vierte Artikel behandelt einen weiteren Aspekt der<br />
kontinuumsmechanischen Beschreibung und numerischen<br />
Umsetzung kristalliner Mikrostrukturen. Man stellt sich<br />
das Auftreten inelastischer Verformungen von Metallen<br />
als Bewegung von Versetzungen und das Abgleiten auf<br />
definierten Gleitebenen der Kristalle vor. Je nach Aufbau<br />
Abb.:<br />
Beschreibung und numerische Umsetzung<br />
kristalliner Mikrostrukturen<br />
und Anordnung der Atome innerhalb eines Kristalls treten unterschiedliche<br />
Gleitebenen auf, die in einer kontinuumsmechanischen Betrachtung einige Längenskalen<br />
größer zu verschiedenen Effekten führen. Für jedes kristalline Material sind<br />
diese Gleitebenen bekannt und können in Materialmodellen jeweils Beachtung finden.<br />
Aus numerischer Sicht führt dieser Zugang zu Lösungsschwierigkeiten, die<br />
einer speziellen Behandlung bedürfen. Anwendungsbereiche dieser aktuell noch<br />
recht zeitintensiven Berechnungen finden sich zukünftig z. B. in der S<strong>im</strong>ulation<br />
von Blechumformvorgängen.<br />
Die gesamte Habilitationsschrift „Anmerkungen zur S<strong>im</strong>ulation von entfestigendem<br />
Materialverhalten” steht unter der URL http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000420/ <strong>im</strong><br />
Web zur Verfügung und kann von dort bezogen und eingesehen werden.<br />
Wir sind umgezogen:<br />
Sie finden die ZID nun in neuen Räumen:<br />
Bau 32, 2. OG, Raum 45 ff.<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de<br />
Seite 7<br />
Ihre Ansprechpartner<br />
zu diesem Thema:<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Dr.- Ing. Herbert Baaser<br />
FFD <strong>Co</strong>mputer Aided Engineering<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 68 82<br />
Fax: 0 62 01 - 88 30 84<br />
herbert.baaser@freudenberg.de
Seite 8<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Dichtungen für PEM-Brennstoffzellen<br />
Abb. 1:<br />
Schematischer Aufbau einer<br />
einzelnen Brennstoffzelle<br />
In einer Polymerelektrolytmembran (PEM) Brennstoffzelle<br />
werden Wasserstoff- und Sauerstoffseite durch eine<br />
protonenleitende, katalysatorbeschichtete Membran voneinander<br />
getrennt (Abb. 1). Zur besseren Verteilung der<br />
Reaktionsgase befindet sich auf jeder Membranseite eine<br />
Gasdiffusionslage (GDL), die auf der Sauerstoffseite zusätzlich<br />
die Aufgabe hat, das be<strong>im</strong> Betrieb der Brennstoffzelle<br />
entstehende Wasser von der Membranoberfläche abzuführen.<br />
Der mehrlagige Verbund aus GDL und Membran<br />
wird als Membranelektrodenanordnung (MEA) bezeichnet.<br />
Für den Betrieb einer Brennstoffzelle ist es nötig, die Reaktionsräume sowohl gegeneinander<br />
als auch gegen die Umgebung abzudichten. Auf diese Weise werden<br />
Wirkungsgradverluste durch Leckage nach außen unterbunden, und eine Zerstörung<br />
der Brennstoffzelle durch die direkte Reaktion des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff<br />
verhindert.<br />
Diese Dichtungsaufgabe kann aus technischer Sicht auf vielfältige Art und Weise<br />
gelöst werden. Lose Flachdichtungen stellen zurzeit noch den Stand der Technik<br />
dar, weil sie sich durch Ausstanzen oder Schneiden herstellen und leicht an verschiedene<br />
Designs anpassen lassen. Sie sind jedoch schwer zu montieren und weisen<br />
eine steile Kraft-Weg-Charakteristik auf (Abb. 2), die in sehr hohen Kräften bei<br />
der Verpressung des Brennstoffzellen-Stapels resultiert, was in Extremfällen zum<br />
Bruch der Bipolarplatten führen kann.<br />
Eine Alternative zu Flachdichtungen ist die Herstellung von Dichtungen auf Trägerfolien,<br />
die zusätzlich mit Klebstoff beschichtet sein können. Diese Variante ist technisch<br />
aufwändiger, lässt sich aber besser montieren. Besonders vorteilhaft ist die<br />
Ausführungsform als profilierte Dichtung mit einer gegenüber der Flachdichtung<br />
verbesserten Kraft-Weg-Charakteristik, die bereits bei geringen Kräften die erforderliche<br />
Dichtigkeit sicherstellt.<br />
Abb. 2:<br />
Vergleich Profilierte Dichtung / Flachdichtung<br />
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Eine Möglichkeit, die Vorteile dieses hochwertigen Designs zu nutzen und gleichzeitig<br />
die Kosten zu reduzieren, ist die direkte Applikation der Dichtung auf die<br />
MEA <strong>im</strong> Spritzgießverfahren. Auf diese Weise entfallen sowohl Kosten für Trägerfilm<br />
und Klebstoff als auch Kosten für die Assemblierung der geträgerten Dichtung.<br />
Zusätzlich ermöglicht der Einsatz des Spritzgießens als großserientaugliches<br />
Verfahren, die in Zukunft geforderten großen Stückzahlen kostengünstig und<br />
reproduzierbar herstellen zu können.<br />
Dabei stellt die Direktintegration der Dichtung <strong>im</strong> Spritzgießverfahren zahlreiche<br />
Anforderungen an die Verfahrenstechnik. So ist es zum Beispiel nötig, die MEA <strong>im</strong><br />
Spritzgießwerkzeug zu fixieren, um sicher zu stellen, dass sich durch das einströmende<br />
Material keine Falten in der MEA bilden oder die Membran verschoben<br />
wird.<br />
Die Imprägnierung des Randbereiches der MEA mit dem Dichtungsmaterial führt<br />
bei der Dichtungsintegration zu einer zuverlässigen Abdichtung gegen den direkten<br />
Gasübertritt („Cross-Over”) und sorgt dafür, dass die<br />
MEA einen festen Verbund mit der Dichtung bildet. Dadurch<br />
kann die MEA mit Dichtung als „Drop-In” Lösung<br />
zwischen den Bipolarplatten eingesetzt werden und ist<br />
mit geringem Aufwand auswechselbar, falls eine Zelle<br />
<strong>im</strong> Brennstoffzellen-Stapel („Stack”) aufgrund eines Defektes<br />
ausgetauscht werden muss. Zusätzlich wird durch<br />
das Umschließen des MEA-Randbereiches einerseits die<br />
Membran vor Austrocknung geschützt, andererseits können<br />
Kühlmedien so nicht an die Membran gelangen und<br />
diese zerstören. Für die Imprägnierung muss der Prozess<br />
so geführt werden, dass der Randbereich zwar durch das<br />
Dichtungsmaterial <strong>im</strong>prägniert wird, aber die eingeschlos-<br />
sene chemisch aktive Fläche frei von Dichtungsmaterial<br />
bleibt. Durch diesen Aspekt werden in Verbindung mit<br />
den geringen Schussgewichten hohe Anforderungen an<br />
die Dosiergenauigkeit der Spritzgießmaschine gestellt.<br />
In Zusammenarbeit mit der FFCCT oHG wurde die Maschinen- und Werkzeugtechnik<br />
für das Spritzgießverfahren angepasst. Durch eine anschließende Opt<strong>im</strong>ierung<br />
der Verfahrensparameter ist es gelungen, die Direktintegration der Dichtung<br />
auf der MEA in einem einstufigen Prozess umzusetzen. Abb. 3 zeigt eine auf diese<br />
Weise abgedichtete MEA.<br />
Die MEAs wurden getestet und liegen bezüglich ihrer Leistung <strong>im</strong> Erwartungsbereich<br />
bisher getesteter MEAs mit losen Dichtungen, wie in Abb. 4 deutlich wird.<br />
Somit konnte die generelle Tauglichkeit dieses Verfahrens unter Beweis gestellt<br />
werden.<br />
Die bisherigen Untersuchungen werden in Zukunft an mehrzelligen „Stacks” fortgesetzt.<br />
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Seite 9<br />
Ihre Ansprechpartner<br />
zu diesem Thema:<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Abb. 3:<br />
MEA mit direktintegrierter Dichtung<br />
Abb. 4:<br />
Leistungskurve: Direktintegrierte Dichtung vs. lose Dichtung<br />
Lars Gerding<br />
FFD Verfahrenstechnik<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 73 60<br />
Fax: 0 62 01 - 88 73 60<br />
lars.gerding@freudenberg.de<br />
Dr. Joach<strong>im</strong> Wolf<br />
FFCCT oHG<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 45 32<br />
Fax: 0 62 01 - 88 45 32<br />
joach<strong>im</strong>.wolf@freudenberg.de
Seite 10<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Markennamen <strong>im</strong> Ausland<br />
- Wie klingt unsere Marke in diesem Land?<br />
- Kann die Marke mühelos ausgesprochen werden?<br />
- Hat die Marke in diesem Land einen sympathischen Klang?<br />
- Bekommt die Marke in diesem Land eine völlig andere,<br />
vielleicht ungewünschte Bedeutung?<br />
- Werden in diesem Land Schriftzeichen benutzt,<br />
in welche die Marke transliteriert werden kann?<br />
- Kann dieses Schriftzeichen variiert werden, so dass es von<br />
den jeweiligen anzusprechenden Verkäuferschichten<br />
verstanden wird?<br />
- Kann mit einer Variation der Schrift gar ein Sympathiebegriff<br />
vermittelt werden, welcher in der Landessprache<br />
leicht verständlich ist und sich dennoch klanglich an die<br />
Ursprungsmarke anlehnt?<br />
Ihr Ansprechpartner<br />
zu diesem Thema:<br />
Joach<strong>im</strong> Horn<br />
Patente & Marken<br />
69465 Weinhe<strong>im</strong><br />
Tel.: 0 62 01 - 80 28 86<br />
Fax: 0 62 01 - 88 30 69<br />
joach<strong>im</strong>.horn@freudenberg.de<br />
Wie verstehen die fremdsprachigen Kunden unsere Marken?<br />
Markennamen klingen nicht nur anders, wenn sie <strong>im</strong> Ausland von Einhe<strong>im</strong>ischen<br />
gesprochen werden, sondern erhalten je nach Landessprache sogar eine völlig andere<br />
Bedeutung. Verschärft wird dieses Problem dann, wenn man es mit oftmals<br />
mehreren landestypischen Schriftarten zu tun hat. Sehr schnell kann dabei eine<br />
Marke nicht nur einen negativen Touch bekommen, sondern <strong>im</strong> schl<strong>im</strong>msten Fall<br />
sogar in ihrer von den Landsleuten verstandenen Bedeutung als lächerlich oder gar<br />
beleidigend eingestuft werden.<br />
Um dieser Gefahr zu begegnen, müssen am besten schon bei Schöpfung einer international<br />
gültigen Marke einige Überlegungen für jedes Land einzeln angestellt werden<br />
(siehe Kasten).<br />
Aus der täglichen Arbeit der Abteilung Patente und Marken<br />
in den <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong>n <strong>KG</strong> sind solche<br />
Probleme und Überlegungen bekannt und fließen bei<br />
den Beratungen standardmäßig ein, wenn Kunden eine<br />
neue, weltweit gültige Marke schaffen oder eine Stammmarke<br />
in ein neues Land ausdehnen möchten. Hilfestellung<br />
zur Beantwortung der zu stellenden Fragen können<br />
zunächst einmal die Geschäftspartner <strong>im</strong> jeweiligen Land<br />
geben. Es ist daher ratsam, diese frühzeitig über deren Meinung<br />
zu einer neuen Marke zu befragen.<br />
Neben dieser ersten, wichtigsten Quelle, verfügt die Abteilung<br />
Patente und Marken <strong>im</strong> nächsten Schritt über lokale<br />
Anwälte in allen Staaten, deren Rat zur Schreibweise<br />
und Wirkung einer neuen Marke <strong>im</strong> jeweiligen Land weitere<br />
und letztendliche Sicherheit bietet, hier nichts falsch zu machen. Beispielsweise<br />
kann bei der arabischen Schrift <strong>im</strong> Iran schon eine kleine Verschiebung des Akzentes<br />
nach links die Bedeutung und Verständlichkeit einer Marke für die Kunden<br />
drastisch verändern. Oftmals wird dann aus bis zu zehn ursprünglichen, durchaus<br />
gültigen Schreibvarianten der Marke letztendlich eine Version ermittelt, die allein<br />
die Fähigkeit hat, sowohl auf die Herkunft der Ware wie auch deren Qualität und<br />
besondere Eigenschaften landesüblich und verständlich hinzuweisen.<br />
Somit ist bei Neugestaltung von Marken nicht nur auf gleich oder ähnlich klingende<br />
Schutzrechte von Wettbewerbern zu achten, sondern ebensoviel Wert muss bereits<br />
in diesem Stadium auf das korrekte Auftreten der Marke <strong>im</strong> Ausland gelegt<br />
werden. Es ist daher unumgänglich, auch diese Thematik möglichst frühzeitig vor<br />
der Einführung des neuen Produktes mit den zur Verfügung stehenden Beratern zu<br />
besprechen.<br />
Anlass für diesen Artikel ist ein Beitrag in zdf-online <strong>im</strong> Internet, wo die Markenstrategie<br />
von <strong>Freudenberg</strong> als besonders beispielhaft herausgestellt wurde:<br />
URL: http://www.zdf.de/ZDFde/inhalt/12/0,1872,20731100,00.html<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de
Vorsicht Erfindung<br />
Czarnowski, Gottfried von, Dinslaken<br />
51 B 66 J – 9/193 11 DE 298 04 749 U1<br />
22 17.03.98 47 06.08.98 43 17.09.98<br />
54 Personenlift zur Straßenüberquerung<br />
71 Czarnowski, Gottfried von, 46535 Dinslaken, DE<br />
51 B 61 B – 3/00<br />
57 1. Personenlift zur Straßenüberquerung, dadurch gekennzeichnet, dass<br />
eine Fahrkabine an einer halbkreisförmig über die Straße gespannten<br />
Tragevorrichtung bewegt wird.<br />
Neue Produkte des Chemietechnikums<br />
Fretax AF 264, Fretax AF 269 und Fretax AF 277 sind Gleitmittel auf wässriger<br />
Basis, die als Einpresshilfe für Gummi-Metallteile verwendet werden. Das Besondere<br />
daran: Die Einpresskräfte, um zum Beispiel einen Gummikörper in Metallteile<br />
einzupressen, werden stark herabgesetzt; die Auspresskräfte steigen dagegen<br />
wie gewünscht nach einiger Zeit so stark an, dass sie die Werte, die ohne Anwenden<br />
von Gleitmitteln auftreten, erreichen oder übertreffen.<br />
Die einzelnen Produkte sind auf die unterschiedlichen Anwendungen abgest<strong>im</strong>mt:<br />
Fretax AF 264 ist höherviskos und somit für Pinselauftrag geeignet<br />
Frezax AF 269 ist niedrigviskos und somit tauchfähig<br />
Fretax AF277 ist ebenfalls tauchfähig und kann in besonderen Fällen auch als<br />
Trennmittel eingesetzt werden.<br />
Muster und weitere Informationen können Sie direkt <strong>im</strong> Chemietechnikum von Bardo<br />
Anselm oder Herrn Rolf Schneider bekommen.<br />
Seite 11<br />
Ihre Ansprechpartner<br />
zu diesem Thema:<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Bardo Anselm<br />
Leiter Chemietechnikum<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 43 78<br />
Fax: 0 62 01 - 88 43 78<br />
bardo.anselm@freudenberg.de<br />
Rolf Schneider<br />
Chemietechnikum<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 29 53<br />
Fax: 0 62 01 - 88 29 53<br />
rolf.schneider@freudenberg.de<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de
Seite 12<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Neue Mitarbeiter bei FFD<br />
Petra Berschin<br />
Diplom-Dokumentarin<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 33 77<br />
Fax: 0 62 01 - 88 44 50<br />
petra.berschin@freudenberg.de<br />
Mark Stiborsky<br />
FFD <strong>Co</strong>mputer Aided Engineering<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 71 75<br />
Fax: 0 62 01 - 88 30 84<br />
mark.stiborsky@freudenberg.de<br />
Liebe Leserinnen und Leser,<br />
hier nun der Name zum bereits vielen von Ihnen bekannten neuen Gesicht bei der<br />
ZID. Ich heiße Petra Berschin, bin soeben 35 geworden und arbeite seit dem 01.07.04<br />
in Teilzeit bei der ZID. Mein Hauptaufgabengebiet ist die Recherche. Für alle diejenigen,<br />
die an dieser Stelle <strong>im</strong>mer Herrn Schreiber angetroffen haben, möchte ich<br />
kurz unser Zeitmodell vorstellen. Herr Schreiber arbeitet <strong>im</strong>mer Mo-Mi und ich<br />
arbeite <strong>im</strong>mer Mi-Fr. So können wir Sie wie bisher „rund um die Uhr“ mit aktuellen<br />
Informationen zu den Bereichen Patente, Literatur, Wirtschaftsdaten, Presse, Unternehmensnachrichten<br />
und Marktdaten versorgen. Mein Werdegang: Nach der Schule<br />
habe ich ein Studium zur Diplom-Dokumentarin in Hannover absolviert. Danach<br />
bin ich direkt nach München zu einem der größten deutschen Wirtschaftsdatenbankanbierter<br />
GBI gegangen und habe dort meine ersten Berufsjahre gemeistert. Aber<br />
da es in Heidelberg noch viel schöner ist als in München, habe ich mich entschlossen<br />
weitere Erfahrungen bei der ONLINE Information Services GmbH zu sammeln.<br />
Zwischendurch ist dann auch mein Herz in Heidelberg verloren gegangen, so<br />
dass ich inzwischen verheiratet bin und 2 Kinder habe. Während meiner Elternzeit<br />
lernte ich dann die ZID kennen. Ich unterstütze die ZID seit Anfang 2001 bereits<br />
bei der Erstellung der Informationsdienste. Ich freue mich sehr auf eine gute Zusammenarbeit<br />
mit Ihnen allen.<br />
Liebe Leserinnen und Leser,<br />
gerne nutze ich die Gelegenheit mich Ihnen an dieser Stelle vorstellen zu können.<br />
Mein Name ist Mark Stiborsky und ich bin seit Anfang August diesen Jahres bei<br />
den <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong>n in der Abteilung CAE tätig. Meine Hauptaufgaben<br />
liegen <strong>im</strong> Bereich der Strömungss<strong>im</strong>ulation.<br />
Ich bin in Donaueschingen aufgewachsen. Mein Studium führte mich dann nach<br />
Karlsruhe an die Technische Hochschule. Dort habe ich in der Fakultät für<br />
Chemieingenieurwesen Verfahrenstechnik mit den Schwerpunkten Wassertechnologie<br />
und mechanische Verfahrenstechnik studiert.<br />
Nach dem Studium habe ich die Gelegenheit zur Promotion genutzt und mich mit<br />
der mechanischen Flüssigkeitsabtrennung durch Differenzdruckfiltration und Zentrifugation<br />
befasst. Dabei ging es insbesondere um die S<strong>im</strong>ulation von Flüssigkeitsströmungen<br />
in Feststoffschüttungen, die in Dekantierzentrifugen entfeuchtet werden.<br />
Daneben war ich an der Entwicklung einer Laborzentrifuge beteiligt und habe<br />
mich zuletzt auch mit der Entwicklung einer Flowsheet-S<strong>im</strong>ulation für Feststoffprozesse<br />
beschäftigt. In meiner Freizeit versuche ich mich als Tänzer und koche<br />
gerne. Daneben bin ich auch für diverse Outdoor-Aktivitäten wie Skifahren, Wandern<br />
oder auch den Lenkdrachenbau und -flug zu begeistern.<br />
Ich bedanke mich für die freundliche Aufnahme hier in Weinhe<strong>im</strong> und freue mich<br />
schon auf vielfältige und interessante Fragestellungen, die mich hier erwarten, und<br />
auf eine gute und erfolgreiche Zusammenarbeit mit Ihnen.<br />
Impressum<br />
Herausgeber: <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong>, D-69465 Weinhe<strong>im</strong><br />
Redaktionsleitung: Dr. Kristina Margarit-Puri<br />
Redaktion: Lars Gerding (lg), Dr. Markus Grass (mg), Maike Kreichgauer (mk), Dr. Andreas Schröder (as),<br />
Ulrike Kast (uk)<br />
Gestaltung: Ehret Design, www.ehretdesign.de<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de