Auftakt für das Förderprojekt „SPLASHH – Shaping Plasma Accelerators in Hanseatic City of Hamburg“

TU Hamburg, DESY und das Fraunhofer IAPT wollen gemeinsam die Entwicklung kompakter Teilchenbeschleuniger mittels 3D-Druck voranbringen

25.08.2022

DESY, die Fraunhofer Einrichtung für additive Produktionstechnologien IAPT und die Technische Universität Hamburg erhalten Fördermittel für das Vorhaben „SPLASHH“ im Rahmen der Landesinnovationsförderung der Behörde für Wissenschaft, Forschung, Gleichstellung und Bezirke Hamburg. Unter dem Motto „Shaping Plasma Accelerators in Hanseatic City of Hamburg” haben sich die drei Projektpartner das Ziel gesetzt, gemeinsam die Technologie für die Fertigung kompakter Beschleuniger weiterzuentwickeln. Dabei wird die Verarbeitung und Qualitätssicherung innovativer Kupfer- und Saphirglaswerkstoffe mittels 3D additiver und subtraktiver Fertigung untersucht. Mit einer Kick-off Veranstaltung in den Start-up Labs Bahrenfeld ist das Projekt nun offiziell gestartet und läuft mit einer Fördersumme von 500.000 Euro.

Weiterentwicklung kompakter Laser-Plasmabeschleuniger
Das Projekt zielt darauf ab, zentrale Herausforderungen der neuartigen Laser-Plasmabeschleunigung zu lösen. Diese ist eine innovative Technologie für eine neue Generation von kompakten Teilchenbeschleunigern, die sich grundlegend von herkömmlichen Beschleunigern unterscheiden. Dabei werden Elektronen unter Zuhilfenahme eines starken Laserpulses und einer Plasmawelle aus Wasserstoffgas in einem Saphir-Plättchen über eine Distanz von nur wenigen Zentimetern sehr stark beschleunigt. „Laser-Plasmabeschleuniger können eine zu tausendfach höhere Beschleunigung erreichen als die stärksten Maschinen, die heute im Einsatz sind“, erklärt Andreas R. Maier, Leitender Wissenschaftler bei DESY für die Themen Laser und Sekundärquellen. „Ein weiterer entscheidender Vorteil ist die kostengünstige und kompakte Bauweise. Eines Tages müssen die Nutzer nicht mehr zur Anlage kommen, sondern wir bringen die Anlage zu ihnen,“ fügt er hinzu.

Die neuartige Technologie des Plasmabeschleunigers erfordert jedoch komplett neue Designkonzepte und komplexe, hochpräzise Bauteilgeometrien, um das Plasma zu strukturieren, ähnlich wie auch heutige, moderne Beschleunigermodule bestimmte Formen aufweisen müssen, um Ihre Funktion zu erfüllen. Als Lösung wollen die drei Projektpartner im Rahmen von „SPLASHH“ funktionsoptimierte Bauteile und beteiligte Technologien einsetzen. Mittels pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen entwickelt das Fraunhofer IAPT einen 3D-gedruckten Kupfer-Halter. Die Technische Universität Hamburg steuert über die Methode des selektiv laserinduzierten Ätzens (SLE) strukturierte Saphirglas Kapillaren hinzu. DESY kümmert sich schließlich um die Qualitätssicherung der Bauteile durch seine hochauflösende Synchrotron-Analytik, die es erlaubt, den 3D-Druckprozess und das 3D-Bauteil präzise zu verstehen und zu qualifizieren.

Impulse für den 3D-Druck in der Metropolregion Hamburg setzen
Das Projekt setzt wichtige Impulse für die Metropolregion Hamburg, um die Industrialisierung des 3D-Drucks hin zu einer serienreifen additiven Produktionstechnologie voranzutreiben. Die Technologie des 3D-Drucks erlaubt vielerlei Vorteile wie die Produktion komplexer Form- und Bauteile bei geringem Materialeinsatz. „Wir freuen uns, mit der Umsetzung unseres gemeinsamen Vorhabens anhand eines spannenden Anwendungsfalls den Grundstein für die Weiterentwicklung des 3D-Drucks und auch für die Vernetzung der wissenschaftlichen Einrichtungen und der Industrie in der Metropolregion Hamburg zu legen“, sagt Nadja Kölpin, Industry Relations Managerin, die das Projekt seitens DESY koordiniert.

Für die angestrebte enge Verzahnung von Wissenschaft und Wirtschaft konnte das Projekt bereits im Vorfeld erfolgreich einen Kreis von Hamburger Unternehmen aus Branchen wie der Fertigungstechnik, der Materialherstellung, der Biotechnologie und der Halbleiterindustrie als Unterstützer gewinnen. Diese stehen dem Vorhaben entweder als kompetente Industriepartner mit ihrem Fachwissen zur Seite oder haben bereits konkretes Interesse an den einzelnen Komponenten der Technologie angemeldet.

Text: innovation@desy.de

TUHH - Pressestelle