Herausforderung Kupfer: hohe Leitfähigkeit, schwierige Verarbeitung

Additiv gefertigte Metallbauteile werden in einem Pulverbett hergestellt. Dieses Pulver wird mit einem Laser geschmolzen. So wird Schicht für Schicht das Bauteil oder Produkt aufgebaut. Kupfer ist aufgrund seiner sehr hohen Wärmeleitfähigkeit und der starken Reflektivität allerdings nur schwer additiv zu verarbeiten. „Bei Standardanlagen werden rote Laser eingesetzt. Kupfer reflektiert hier knapp 98 Prozent des eingestrahlten Lichts“, sagt Prof. Dr.-Ing. Katrin Jahns, Professorin für Werkstofftechnik und Fertigungsverfahren für Metalle an der Hochschule Osnabrück und Projektleiterin. „Nur zwei Prozent der Energie gelangen tatsächlich in das Material – und diese wird auch noch rasch abgeführt. Ein gleichmäßiges Aufschmelzen ist so kaum möglich.“ 

Legierungen, die es konventionell (noch) nicht gibt

Im Projekt Cu-VHCF untersuchen die Forschenden Legierungen, die sich mit herkömmlichen Methoden wie Gießen nur schwer oder gar nicht herstellen lassen, weil sie dabei spröde Strukturen bilden. Durch die additive Fertigung könnten diese Legierungen, wie zum Beispiel Kupfer-Chrom-Niob, jedoch erfolgreich verarbeitet werden. „Kupfer-Chrom-Niob-Legierungen versprechen außergewöhnliche mechanische und thermische Eigenschaften. Durch extrem hohe Abkühlgeschwindigkeiten bei der Pulverherstellung und beim späteren 3D-Druck entstehen fein verteilte Chrom-2-Niob-Partikel (Dispersoide), die das Material deutlich fester machen und eine schützende Oxidschicht begünstigen. Damit könnten diese Legierungen die einzigen Kupferwerkstoffe sein, die dauerhaft bei Temperaturen über 500 Grad Celsius eingesetzt werden können“, so die Professorin. Auch die Kriecheigenschaften verbessern sich. Kriechen bezeichnet dauerhafte Verformung eines Materials, wenn es über längere Zeit unter hoher Temperatur oder hoher Belastung steht. Das ist besonders relevant bei Werkstoffen in Flugzeugtriebwerken, Hochspannungsanlagen oder anderen beanspruchten Bauteilen.

Simulation in Aachen, Experiment in Osnabrück

Das Forschungsteam bildet im Projekt die gesamte Prozesskette der additiven Fertigung ab: Die RWTH Aachen berechnet mittels Simulation, welche Phasen sich bei bestimmten Zusammensetzungen und Temperaturen bilden. „Mit dem digitalen Zwilling können wir uns aufwändige Vorversuche ersparen und sehr viel zielgerichteter die Werkstoffchemie und Prozessparameter der neuen Kupferlegierungen anpassen“, so Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Krupp, Leiter des Instituts für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen. Die Hochschule Osnabrück stellt darauf basierend das benötigte Metallpulver her, bereitet es auf und fertigt Bauteile im industriellen 3D-Drucker. Abschließend werden die fertigen Komponenten hinsichtlich ihrer mechanischen und thermischen Eigenschaften analysiert.

Ziel des Projekts ist es, so die Grundlagen für eine spätere industrielle Nutzung dieser Hochleistungs-Kupferlegierungen zu schaffen – etwa für Raketentriebwerke, Hochspannungsleitungen, Wärmeübertrager oder andere Anwendungen, in denen hohe Temperaturen und dauerhafte Belastungen auftreten.

Große Nachfrage und hoher Forschungsbedarf

„Die Nachfrage nach solchen Werkstoffen in der Industrie ist hoch“, sagt Jahns. „Gleichzeitig ist die Herstellung aktuell sehr aufwendig und nur in Spezialanlagen zu realisieren – ein Grund dafür, warum diese Materialien noch nicht serienreif sind. Mit unserer Forschung wollen wir daher zentrale Parameter identifiziert, die eine stabile, reproduzierbare Serienfertigung ermöglichen.“

Hintergrund

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt das Vorhaben mit 408.517 Euro über eine Laufzeit von drei Jahren. Verbunden sind außerdem zwei kooperative Promotionen an den Standorten Osnabrück und Aachen.

Weitere Informationen 

Prof. Dr.-Ing. Katrin Jahns
Werkstofftechnik und Fertigungsverfahren für Metalle
Hochschule Osnabrück
Telefon: +49(0)541 969- 3848
E-Mail: k.jahns@hs-osnabrueck.de

„Als Hochschule sehen wir es als unsere Aufgabe, unternehmerisches Denken zu fördern und Gründungsinteressierte auf ihrem Weg zu begleiten. Gerade die Verbindung von Forschung, Lehre und Praxis schafft ein Umfeld, in dem neue Ideen entstehen und erfolgreich umgesetzt werden können“, sagt Prof. Dr. Bernd Lehmann, Vizepräsident für Forschung, Transfer und wissenschaftliche Qualifizierung der Hochschule Osnabrück.

Beratung, Coaching, Werkstätten und Prototypen-Küche 

Mit verschiedenen Angeboten begleitet die Hochschule Osnabrück Gründungsinteressierte von der ersten Idee bis zur Unternehmensgründung. Eine zentrale Anlaufstelle ist der Bereich „Gründung & Startups“ des Transfer- und Innovationsmanagements der Osnabrücker Hochschulen. Hier erhalten Studierende und Beschäftigte der Osnabrücker Hochschulen unter anderem Beratung zu Gründungsideen, Fördermöglichkeiten, Mentoring in den Gründungsphasen sowie eine breite Vernetzung im Startup-Ökosystem.

Darüber hinaus bietet die Hochschule mit dem StartUp!Lab RISE am Osnabrücker Hafen Gründungsinteressierten die Möglichkeit, ihre ersten Ideen zu entwickeln, Prototypen zu erstellen und erste Geschäftskonzepte zu testen. Neben einem Social Media Studio und Pitch- und Seminarräumen stehen Studierenden und Mitarbeitenden mehrere Werkstätten zur Fertigung sowie eine Prototypen-Küche und ein Biotechnik-Verfahrenslabor zur Verfügung. Das Angebot umfasst außerdem Beratung und Feedback zur Idee, Mentoring, finanzielle Förderprogramme, kostenlose Workshops und Veranstaltungen sowie die Möglichkeit, sich mit anderen Interessierten zu vernetzen. Außerdem bietet die Hochschule potentiellen Gründungsteams nun die Möglichkeit an, gemeinsam in den innovativen Räumlichkeiten am Osnabrücker Hafen zu arbeiten.

Unterstützung für innovative Ideen aus Forschung und Studium

Ergänzt wird das Angebot durch das Projekt „Science X Spirit“ der Osnabrücker Hochschulen, das gezielt wissenschafts- und forschungsbasierte Ausgründungen unterstützt. „Unser Ziel ist es, unsere Forschungstätigkeiten und daraus entstehende Erkenntnisse noch stärker in innovative Gründungen zu überführen und so einen Beitrag zur wirtschaftlichen Entwicklung der Region zu leisten“, so Lehmann.

„Zudem möchten wir die Gründungskultur an der Hochschule noch breiter verankern und zum Beispiel Gründungskompetenzen als festen Bestandteil in die Lehrpläne geeigneter Studiengänge integrieren“, erläutert Prof. Dr. Kathrin Loer, Vizepräsidentin für Studium und Lehre. 

Erfolgreiche Startups aus der Hochschule

Wie erfolgreich dieser Weg sein kann, zeigen zahlreiche Beispiele aus den vergangenen Jahren. So wurde ein Absolvent der Hochschule jüngst vom deutschen Startup-Verband zum Gründungsnewcomer des Jahres gekürt. Sein Startup baut  KI-Agenten, die Apps eigenständig bedienen können. Weitere Absolvent*innen haben sich beispielsweise erfolgreich mit digitalen Lösungen für den regionalen Gemüsehandel oder einer Online-Reiseplattform selbständig gemacht, die mittlerweile weltweit eingesetzt wird. Weitere Gründungsideen aus der Hochschule sind beispielsweise Bausätze für den Elektro-Umbau von Autos, die Verbindung landwirtschaftlicher Betriebe mit dem Energiemarkt oder individualisierbare Tiefkühlgerichte.

Weitere erfolgreiche Gründungsbeispiele sind auf der Seite des Transfer- und Innovationsmanagements zu finden.

Beispiele für weitere Startups aus dem StartUp!Lab RISE sind auf der Webseite des RISE zu finden. 

Hintergrund:
Der Niedersachsen Startup Monitor wird jährlich von Niedersachsen.next und der NBank in Zusammenarbeit mit der Startupdetector GmbH im Auftrag des Niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Verkehr und Bauen veröffentlicht. Der Bericht liefert wichtige Daten und Analysen für politische und wirtschaftliche Strategien im Bundesland. Grundlage sind Daten aus dem Handelsregister und eine Befragung des Startup-Verbands.

Weitere Informationen: 
Jana von Höne
RISE StartUp!Lab
Telefon: 0541 969-5339
E-Mail: j.von-hoene@hs-osnabrueck.de
www.hs-osnabrueck.de/rise

Dr. Frederike Carl
Transfer- und Innovationsmanagement (TIM) – Bereich Gründung und Startups
Telefon: 0541 969-7026
E-Mail: f.carl@hs-osnabrueck.de
www.tim-osnabrueck.de/gruendung

Hier setzt das Forschungsprojekt PA.H|LIFETIME.ai an (gefördert durch die DFG). Mithilfe künstlicher Intelligenz werden Gesundheitsdaten analysiert, um Risikofaktoren frühzeitig zu erkennen. Ziel ist eine maßgeschneiderte Physiotherapie für Musiker*innen – ähnlich wie in der Sportphysiotherapie. Langfristig soll ein internationales Exzellenzzentrum entstehen, das Forschung und Praxis verbindet und eine neue Physiotherapie-Disziplin für darstellende Künstler*innen etabliert.

Weltweit einzigartig

Bereits seit 2007 hat sich an der Hochschule Osnabrück ein interdisziplinärer Forschungsbereich zur Gesundheit darstellender Künstler*innen – Musiker*innen, Sänger*innen und Tänzer*innen – etabliert. Er verbindet Physiotherapie, Musik und Gesundheitsinformatik und gilt heute international als wegweisend. 

Ein besonderer Meilenstein folgte Anfang 2026: Mit Prof. Dr. Bronwen Ackermann wurde erstmals weltweit eine Honorarprofessur für „Performing Arts Physiotherapy“ an der Hochschule Osnabrück eingerichtet. 

Das Exponat „Die Zukunftsmusik der Medizin“

Das Exponat besteht aus einem interaktiven Quiz, welches die Besuchenden dazu einlädt, spielerisch mehr über die Forschung, Gesundheit und den Berufsalltag von darstellenden Künstler*innen zu erfahren.

Dabei werden spannende Vergleiche sichtbar: Während Fußballspieler*innen über ein gesamtes Spiel hinweg durchschnittliche Herzfrequenzen von bis zu 175 Schlägen pro Minute erreichen, liegen Schlagzeuger*innen mit rund 166 Schlägen pro Minute nur knapp darunter. Das verdeutlicht die enormen körperlichen Anforderungen professioneller Musiker*innen.

Ein begleitender Film und zwei Infotafeln mit weiterführenden Informationen ergänzen die Ausstellung. Hier erfährt man zum Beispiel das Konzept des lernenden Gesundheitssystems und erkennt, wie Forschung aus der Praxis entsteht und Erkenntnisse direkt wieder in die Versorgung einfließen. 

Die MS Wissenschaft auf Tour

Das Ausstellungsschiff MS Wissenschaft wird im Auftrag des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) von der Initiative Wissenschaft im Dialog (WiD) realisiert. Mit durchschnittlich rund 80.000 Besuchenden während der fünfmonatigen Tour gilt die MS Wissenschaft als ein besonders erfolgreiches Format der Wissenschaftskommunikation.

2026 ist die MS Wissenschaft vom 7. Mai bis 30. September in Deutschland und Österreich unterwegs – mit Zwischenstopp in Polen. Die interaktive Ausstellung zeigt, wie Forschende mit ihren Ideen und ihrer Arbeit schon heute die Medizin von morgen gestalten. Neben dem Exponat des Forschungsprojekts PA.H|LIFETIME.ai laden weitere zum Mitmachen ein: Besuchende können beispielsweise Medikamente an einem künstlichen Organ testen, ihren Herzschlag mit einer Kamera messen oder virtuell in den Operationssaal der Zukunft eintauchen. Der Eintritt ist kostenlos.

In drei Städten gibt es die Möglichkeit einige der Wissenschaftler*innen direkt aus dem Projekt kennenzulernen:

• Potsdam, 11. Juni: Projektleiter Prof. Dr. Christoff Zalpour
• Köln, 14. Juli: Prof. Dr. Nikolaus Ballenberger
• Mainz, 22. August: Paria Samimisabet 

Sie freuen sich darauf, Fragen zu beantworten und Einblicke in ihre Forschung und Arbeit zu geben. Weitere Informationen zur Tour und den Stationen gibt es auf der Webseite der MS Wissenschaft.

Willkommenskultur für Forschende

„Solche Veranstaltungen sind an anderen Hochschulen in Deutschland bereits etabliert und nun können wir uns ebenfalls dazuzählen“, schildert Aline Poniatowski vom Welcome Center der Hochschule Osnabrück, die die Veranstaltung gemeinsam mit Christine Wolterink aus der Organisationsentwicklung der Universität organisiert hat. „Es war uns wichtig, eine Veranstaltung mit repräsentativem Charakter für unsere Forschenden zu haben – und zugleich eine Willkommenskultur zu schaffen, die den Forschenden das Gefühl gibt, auch außerhalb ihres Forschungsplatzes gesehen und wertgeschätzt zu werden.“

Aline Poniatowski und Christine Wolterink legen viel Wert darauf, die Vernetzung und den Austausch der internationalen Forschenden in Osnabrück von Beginn an zu stärken und so auch den monatlichen Researcher´s Roundtable von Hochschule und Universität noch mehr in den Fokus ihrer Zielgruppe zu rücken. Aber nicht nur das: Auch fehlte bisher eine repräsentative Möglichkeit, nicht nur den Forschenden, sondern auch den betreuenden Professor*innen Anerkennung für ihren Beitrag zur Forschung auszusprechen. All das soll nun im Rahmen der Researcher’s Reception einfacher möglich sein.

Der Versuch ist von Erfolg gekrönt: Rund 40 Teilnehmende wurden an diesem Abend begrüßt und tauschten sich später bei Buffet und Getränken untereinander aus. Aline Poniatowski freut sich über die vielen positiven Rückmeldungen der Teilnehmenden zum Veranstaltungsformat. 

„Wir sind sehr zufrieden mit diesem Ergebnis“, sagt sie nach der Veranstaltung. „Auf dieser Basis können wir uns gut vorstellen, eine solche Veranstaltung regelmäßig abzuhalten. Und wer weiß? Vielleicht etablieren wir damit eine neue Tradition.“

Über das Welcome Center und den Researcher´s Roundtable

Das Welcome Center der Hochschule Osnabrück ist Teil des Centers for International Mobility. Als zentrale Anlaufstelle für internationale Wissenschaftler*innen berät es zu allen Fragestellungen rund um den Aufenthalt sowie zum Karriereweg der HAW-Professur.

Gemeinsam mit der Universität Osnabrück organisiert das Welcome Center zudem den Researcher’s Roundtable, bei dem deutsche wie auch internationale Forschende sich und Osnabrück in entspannter Atmosphäre kennenlernen können. 

Weitere Informationen:

Aline Poniatowski
E-Mail: welcome-center@hs-osnabrueck.de
Telefon: +49 (0) 541 969-7379

Im Zentrum des Vorhabens steht die intelligente Verknüpfung von Elektromobilität und Energieversorgung mit einem sogenannten Vehicle-to-Grid-System (V2G). Dabei werden die Elektrofahrzeuge auf dem Parkplatz der Reederei über die auf dem Gelände installierte Photovoltaikanlage geladen. Frisia betreibt seit März 2025 die erste vollelektrische Personenfähre in der deutschen Nordsee. Sie verbindet Norddeich Mole und die Insel Norderney. Trifft diese im Hafen ein, kehrt sich der Energiefluss um: Dann speisen die Fahrzeugbatterien gemeinsam mit der PV-Anlage Strom in das Ladesystem der Fähre ein. Auf diese Weise werden die Fahrzeuge zu dezentralen Energiespeichern für den Betrieb der Fähre. So kann der Anteil lokal erzeugter erneuerbarer Energie deutlich erhöht und das öffentliche Netz spürbar entlastet werden.

Wissenschaftliche Expertise aus Technik und Nachhaltigkeitsmanagement

Wissenschaftlich geleitet wird das Projekt von Prof. Dr. Hans-Jürgen Pfisterer und Prof. Dr. Kai-Michael Griese von der Hochschule Osnabrück. Pfisterer, Professor für Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt elektrische Antriebs- und Energiewandlungssysteme, bringt seine Expertise in resilienten elektrischen Energieversorgungssystemen und Elektromobilität ein. Griese, Professor fürBetriebswirtschaftslehre, insbesondere Marketingmanagement, verantwortet die betriebswirtschaftliche Perspektive mit Fokus auf Nachhaltigkeitsmanagement, klimaangepasste Geschäftsmodelle und Kreislaufwirtschaft.

„Die bi-direktionale Integration von Elektrofahrzeugen bietet nicht nur eine umweltfreundliche Alternative zur herkömmlichen Mobilität, sondern kann auch wesentlich zur Entlastung des Energieversorgungsnetzes beitragen“, sagt Pfisterer. „Durch die Nutzung von Fahrzeugen als dezentrale Energiespeicher wird der Anteil regenerativer Energie maximiert, das Netz entlastet und die Fahrzeugbatterien in einem ‚Wellness-Betrieb‘ gehalten.“

Die technischen Voraussetzungen sind bereits vielversprechend: Auf dem Gelände der Reederei ist seit 2024 eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 1.700 Kilowattpeak installiert, eine Erweiterung ist geplant. Ergänzt wird sie durch einen stationären elektrischen Speicher auf dem Parkplatz der Reederei, der nun um die Batterien der dort parkenden Elektrofahrzeuge erweitert wird.

Von der Forschung in die Praxis: zukunftsfähige Geschäftsmodelle

„Innovationen wie das bi-direktionale Laden sind essentiell, um zukunftsfähige Mobilitätslösungen zu schaffen“, so Pfisterer. „Das Ziel des Projektes ist es, Erkenntnisse zu gewinnen, die über die anfänglichen Projektergebnisse hinausgehen, und die Grundlage für langfristige, nachhaltige Geschäftsmodelle und Lösungen zur Energieversorgung zu schaffen“, ergänzt Griese.

„Mit diesem Projekt setzen wir ein starkes Zeichen für die nachhaltige Transformation unserer Mobilität“, sagt Olaf Weddermann, Geschäftsführer der Reederei Norden-Frisia. „Die Kombination von E-Fähre und bi-direktionalem Laden für Elektrofahrzeuge ist ein wichtiger weiterer Schritt zur Erreichung einer fossilfreien Zukunft und zur Verringerung der Umweltauswirkungen unserer Transportdienste.“

Hintergrund

Das Projekt wird von der DBU mit 164.894 Euro gefördert und läuft bis Januar 2027. Die Hochschule Osnabrück bringt als forschungsstärkste Hochschule Niedersachsens ihre interdisziplinäre Expertise in Technik, Wirtschaft und Nachhaltigkeit ein. Die Reederei Norden-Frisia, ein traditionsreiches norddeutsches Unternehmen, stellt seit über 140 Jahren Fährverbindungen zu den ostfriesischen Inseln bereit und arbeitet eng mit wissenschaftlichen Einrichtungen zusammen, um neue Lösungen für eine nachhaltige Schifffahrt zu entwickeln.

Weitere Informationen 

Prof. Dr. Kai Michael Griese
Telefon: 0541 969 – 3880
E-Mail: k-m.griese@hs-osnabrueck.de 

Prof. Dr. Hans-Jürgen Pfisterer
Telefon: 0541 969 – 3664
E-Mail: j.pfisterer@hs-osnabrueck.de 

Kleinste Verluste sichtbar machen

In modernen Anwendungen werden Elektromotoren meist nicht direkt aus dem Stromnetz gespeist, sondern über sogenannte Umrichter. Diese wandeln elektrische Energie, etwa aus dem Netz oder aus Batterien, so um, dass Drehzahl und Leistung des Motors flexibel geregelt werden können. Das ermöglicht hohe Effizienz und Anpassungsfähigkeit, bringt aber auch Nebenwirkungen mit sich.

„Durch das Ein- und Ausschalten der Umrichter entstehen elektromagnetische Schwingungen, die zusätzliche Verluste im Motor verursachen – insbesondere bei großen Differenzen zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Spannungspegel“, erklärt der Promovend. Die wirtschaftliche Verringerung dieser Verluste ist bisher kaum erforscht. Genau hier setzt Lukas Gallus seine Forschung an und nimmt dabei Umrichter und Motor als Gesamtsystem in den Blick. 

Untersucht wird, wie stark unterschiedliche Umrichterkonzepte die Verluste und die Wärmeentwicklung in unterschiedlichen Motoren beeinflussen. Erste Abschätzungen zeigen: Auch scheinbar kleine Effekte können relevant sein. „Schon ein halber Prozentpunkt zusätzlicher Verlustleistung kann bei leistungsstarken Motoren mehrere Hundert Watt ausmachen – Energie, die letztlich als Wärme verloren geht und auch abgeführt werden muss“, so Gallus. 

Von der Elektromobilität bis zur Medizintechnik

Relevant ist dieser Verlust in den verschiedensten Bereichen. Etwa in der Elektromobilität: „Weniger Verluste bedeuten mehr Reichweite oder kleinere Batterien bei gleicher Leistung“, sagt der Promovend. Gleichzeitig reduziert eine geringere Wärmeentwicklung den Kühlaufwand und eröffnet neue konstruktive Freiheiten für kompaktere und leistungsdichtere Motoren. „Zum Beispiel in der Medizintechnik: Elektrisches Werkzeug wie es bei Zahnärzt*innen oder in Operationssälen zum Einsatz kommt, muss präzise, leicht und leistungsstark sein. Gleichzeitig darf es während des Einsatzes nicht heiß werden in der Hand.“

Auch in der Industrie oder bei mobilen Anwendungen wie Bahn- oder Spezialantrieben kann eine optimierte Auslegung des Gesamtsystems Energie sparen und Ressourcen schonen. Langfristig trägt die Forschung damit auch zu Klimaschutz, Ressourceneffizienz und technologischer Unabhängigkeit bei. „Auch wenn die einzelnen Effekte klein erscheinen mögen, entfalten sie durch die enorme Verbreitung elektrischer Antriebe eine große Wirkung“, sagt Prof. Dr. Hans-Jürgen Pfisterer, Professor für Elektrische Antriebe an der Hochschule Osnabrück und Betreuer der Promotion. 

Kooperative Promotion

Das Promotionsprojekt entsteht in Kooperation mit der Universität der Bundeswehr München. Während dort der Fokus auf der Leistungselektronik liegt, bringt die Hochschule Osnabrück ihre Expertise in der elektrischen Antriebstechnik und Simulation ein. Die Kombination ermöglicht eine ganzheitliche Betrachtung des Systems.

Dafür sind experimentelle Untersuchungen an Motorprüfständen im Antriebslabor der Hochschule sowie umfangreiche Simulationen geplant. So soll eine allgemeine Bewertungsgrundlagen entwickelt werden: Welche Motoren reagieren besonders empfindlich auf Umrichtereinflüsse wie zusätzliche Oberschwingungsverluste? Wo lohnt sich der Einsatz aufwendigerer Technik – technisch wie wirtschaftlich?

Lukas Gallus, der schon seinen Bachelor und seinen Master an der Hochschule Osnabrück gemacht hat, sagt über seine persönliche Motivation: „Es ist die Freude am Verstehen, wenn man diesen Aha-Moment erlebt“.