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entdeckt 01/2014

TITEL// Das Forschungsmagazin aus dem HZDR WWW.Hzdr.DE 20 21 lung unserer Anlagen wurden wir durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Dem Säch- sischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst sind wir für die Förderung unserer Studie sehr dankbar.“ Die Wissenschaftler und Techniker des HZDR waren seitdem vor allem für die Entwicklung und Konstruktion der Pulsstrom- Generatoren zuständig. Das größte Problem stellen dabei nicht Kondensatoren oder Spulen, sondern die Hochleis- tungsschalter dar, die den kurzen Stromstoß auslösen. „Ein kompletter Pulsvorgang vom Aufladen der Kondensatoren bis zum Umformen des Werkstücks kann in unserer Anlage im Takt von fünf Sekunden geschehen“, erklärt Herrmannsdör- fer. „Die Schalter werden dabei mit bis zu einigen hundert- tausend Ampere belastet, also Stromstärken, bei denen heutige Pulsstrom-Schalter noch schnell verschleißen", so der Physiker weiter. „Durch die kontinuierliche Entwicklung von Pulsstrom-Generatoren in den vergangenen Jahren sind wir technisch up-to-date. Das kommt natürlich auch unseren täg- lichen Aufgaben beim Betrieb unserer beiden weltweit größten Kondensatorbänke sowie zukünftigen Technologieentwick- lungen, wie Pulsstrom-Anlagen für die Helmholtz-Beamline am Europäischen XFEL in Schleswig-Holstein oder für die radiopharmazeutische Tumortherapie, zugute.“ Derzeit ist ein am HLD entwickelter Pulsstrom-Generator am Fraunhofer IWS in Betrieb und wird dort für die Bearbeitung von gut verformbaren Metallen wie Aluminium und Kupfer ver- wendet. Ein bauähnlicher Generator steht bei Kooperations- partnern in Frankreich am Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers Intenses – hier ist er Teil astrophysikalischer Labor- experimente. Die größte, aus mehreren Modulen bestehende Anlage befindet sich in einem Labor im Erweiterungsbau des HLD. Mit dieser können Stromstärken bis 1,6 Mega-Ampere und Leistungen über zehn Gigawatt für Sekundenbruchteile erzeugt werden. Diese Anlage schafft neue Perspektiven für den industriellen Einsatz und könnte zukünftig auch die elek- tromagnetische Umformung und Verschweißung hochzug- fester Stähle erlauben. fließt, und die Natur der Lorentz-Kraft, die senkrecht zu Mag- netfeld und der Flussrichtung des Stromes wirkt.“ Bei der Magnetpuls-Umformung ist es wichtig, das Magnet- feld möglichst schnell zu ändern, denn: „Der Induktionsstrom und ebenso die kompressive Lorentz-Kraft sind umso stärker, je schneller sich das Magnetfeld ändert, beziehungsweise je höher die elektrische Leitfähigkeit des Metallrohres ist. Stimmt man den Magnetpuls in Höhe und Dauer und damit die Lorentz-Kraft geeignet auf Rohre oder andere Werkstücke ab, so kann man gezielte Verformungen und sogar Verschweißun- gen mehrerer Werkstücke erreichen“, sagt Herrmannsdörfer. Dieses Verfahren eignet sich besonders gut für das Verpacken von kritischen Materialien oder das Verschweißen schwer verbindbarer Metalle. Erfolgreiche Dresdner Kooperation Bekannt ist das Hochfeld-Magnetlabor eigentlich für seine rekordträchtigen Magnetfelder und die meist grundlagenwis- senschaftliche Festkörperforschung seiner Mitarbeiter und Messgäste. Dass hier auch industrietaugliche Apparaturen entwickelt werden, ist weniger bekannt. „Wir sind schon seit einigen Jahren dabei, mit Kollegen des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) Möglichkeiten der elekt- romagnetischen Pulsumformung zu eruieren“, sagt Thomas Herrmannsdörfer. Bereits 2008 begann die Zusammenarbeit der beiden Dresdner Forschungseinrichtungen. „Zur Entwick- Kontakt _Hochfeld-Magnetlabor Dresden am HZDR Dr. Thomas Herrmannsdörfer t.herrmannsdoerfer@hzdr.de

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