Partner im IFE Targetry HUB

Das Freiburger Fraunhofer IAF koordiniert den IFE Targetry HUB. Neben der Expertise im Diamantwachstum bringt das Institut sein Know-how und seine Infrastruktur im Bereich der Mikrostrukturtechnologien in Hinblick auf Oberflächenbehandlungen der sphärischen Targets sowie der Materialcharakterisierung ein. Ziel ist es, den Wissenstransfer im Verbund zu gewährleisten und die Eignung der von den Verbundpartnern gefertigten Targets für die Trägheitsfusion zu testen und zu bewerten. 

Focused Energy koordiniert im IFE Targetry HUB die Forschung und Entwicklung zu Fertigungstechnologien von Wasserstoff (Deuterium-Tritium) gefüllten Polymer-Targets, von denen viele Millionen pro Tag für den Betrieb eines Fusionsreaktors benötigt werden. Die Targetry- ist neben der Laser- und der Reaktor-Technologie eine der drei Säulen für ein funktionales und wirtschaftlich tragfähiges Kraftwerk auf Basis der Laser-Trägheitsfusion.

Diamond Materials verfügt über umfassendes Know-how in der Herstellung hochpräziser Diamant-Targets für die Fusionsforschung. Die geplanten Aktivitäten im IFE Targetry HUB konzentrieren sich zum einen auf die Optimierung der Targets für eine höhere Leistung in Fusionsversuchen. Zum anderen auf die Entwicklung kosteneffizienter Herstellungsverfahren für Fusionstargets, u.a. durch die Optimierung von CVD-Plasmareaktoren.

Das Fraunhofer IFAM mit über 700 Mitarbeitern hat Forschungsschwerpunkte im Bereich Oberflächen, Materialentwicklung und Klebtechnik. Seine Expertise für die Anpassung von Oberflächeneigenschaften durch Atmosphärendruck-Plasmen wird im Projekt zur Targetherstellung genutzt. Ziel ist es, Targets für ein späteres Fusionskraftwerk in großer Anzahl kostengünstig herzustellen. Dazu werden zusammen mit den Projektpartnern geeignete Prozesse und Anlagenkonzepte erarbeitet.

Das Fraunhofer EZRT, ein Bereich des Fraunhofer IIS, ist auf dem Gebiet Angewandte Forschung und Entwicklung von röntgenbasierten Systemen zur zerstörungsfreien Prüfung tätig. Im IFE Targetry HUB widmen wir uns der Charakterisierung von Targets, welche für den Beschuss im Fusionsreaktor verwendet werden. Unsere Eigenentwicklung, das Nano-CT System „ntCT“, möchten wir weiterentwickeln, um die Charakterisierung von Targets auf einen neuen Stand der Technik zu führen.

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT forscht an der Entwicklung hochauflösender, additiv gefertigter Schaumstrukturen mittels Mehrphotonenpolymerisation. Der Fokus liegt auf der Material- und Prozessentwicklung, um präzise, reproduzierbare Strukturen und Schaumtargets zu realisieren, mit denen die Effizienz bei der Trägheitsfusion gesteigert werden soll. Durch den Einsatz fortschrittlicher Lasertechnologien trägt das ILT zur Weiterentwicklung lasergestützter Fertigungsverfahren bei.

Die Firma Herkula ist im Verbundprojekt IFE Targetry HUB an der Entwicklung eines hochmolekularen aliphatischen UV-Reaktivsystems für die Multiphotonenpolymerisation (MPP) beteiligt. Ziel ist die Herstellung von Polymerschaum-Targets für die Fusionsforschung mit optimalen Benetzungseigenschaften. Die Innovation liegt in der Nutzung langkettiger aliphatischer Polymere und einer verbesserten Prozessstabilität zur Qualitätssteigerung.

Kern Microtechnik GmbH wird im IFE Targetry Hub durch Entwicklung eines Polierverfahrens die Qualität von Stanz- und Umformstempeln für die Targetproduktion steigern. Des Weiteren wird Kern Microtechnik als Technologieführer in der hochqualitativen Keramikzerspanung durch die Entwicklung von neuartigen Schleifwerkzeugen die Wirtschaftlichkeit der Fertigung von Keramikkomponenten steigern.

Das Tritiumlabor Karlsruhe (TLK) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist eine Forschungseinrichtung an welcher das Experimentieren mit Tritium im technischen Maßstab möglich ist. Das TLK unterstützt mit seiner über 30 Jährigen Erfahrung und wird einen ersten tritiumkompatiblen Teststand zur Beladung von Targets aufbauen. Zudem werden die experimentellen Möglichkeiten zur Untersuchung des relevanten Phasenraumes von Tritium genutzt.

Die ModuleWorks GmbH ist Weltmarktführer für Softwarekomponenten in der CAM-Technologie. Im Projekt liegt der Fokus auf der softwareseitigen Befähigung zur präziseren Fertigung der Targets mittels Additiver Fertigung unter Ausnutzung der technischen Grenzen der zur Verfügung stehenden Scanner Systemen, optimierter Anlagen Steuerung durch virtuelle Abbildung des Gesamtsystems und dem innovativen Ansatz der CAM-Planung auf prozeduralen Designs.

Ziel ist, Kugelschalen-Targets einer möglichst homogenen Wanddicke mit Hilfe von Methoden der Mikrofluidik herzustellen. Dazu werden Doppelemulsionen erzeugt, die als Template für die Polymerisierung der äußeren Tropfenflüssigkeit dienen. Die homogene Wanddicke wird daraufhin mit Hilfe von elektrischen Kräften eingestellt, durch die der innere und der äußere Tropfen zentriert werden können.

Plasmatreat stellt im ostwestfälischen Steinhagen unter Atmosphärendruck arbeitende Plasmaanlagen auf Düsenbasis zur Reinigung, Aktivierung und Beschichtung von Oberflächen her. Die Firma unterstützt damit Kunden in aller Welt, Herausforderungen im Bereich der Klebstoff- und Lackhaftung zu meistern. Im Projekt wird Plasmatreat eine nanometerskalige äußerst homogene plasmapolymere Schutzschicht für die sphärischen Targets erforschen und abscheiden.

Das Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) beteiligt sich mit Untersuchungen zur umformtechnischen Herstellung der Targets. Mittels numerischer Simulation wird zunächst eine Vorauslegung der Prozesskette durchgeführt. Dazu ist eine detaillierte Materialcharakterisierung der eingesetzten Werkstoffe notwendig. Darauf aufbauend werden am PtU verschiedene Fertigungsrouten für die umformtechnische Herstellung getestet.