Die Kollegen aus der Werkstatt des Institut für Angewandte Physik arbeiten eng mit den Forscherinnen und Forschern des Fachbereichs zusammen. Sie stellen Geräte und Bauteile für Plasmaphysik und Schwerionenbeschleunigung her. Werkstattleiter Sven Reploeg hat uns einen Einblick in den Arbeitsalltag seines Teams und die Herausforderungen gegeben.
Der Knaller kam zum Schluss. Anderthalb Stunden hatte Sven Reploeg, Werkstattleiter des Instituts für angewandte Physik (IAP), mit dem Doktoranden gesprochen. Hatte aufmerksam dessen Skizzen betrachtet und sich von dem jungen Wissenschaftler erläutern lassen, was für ein Gerät dieser in seinen Versuchen zur Plasmaphysik einsetzen wollte. Hatte Tipps zur Konstruktion gegeben, hatte beurteilt, welche Ideen in dem Entwurf machbar waren und welche überarbeitet werden mussten, hatte außerdem erfahren, welche Belastungen das Gerät würde aushalten müssen. Und ganz am Ende des Gesprächs erwähnte der Doktorand fast beiläufig, dass während des Versuchs an einer zentralen Stelle in der Apparatur Temperaturen von weit mehr als 10 000 Grad herrschen sollten.
Dieser nicht ganz unbedeutende Umstand änderte vieles. Denn der Doktorand hatte zwar bedacht, dass ein Gerät bei so hohen Temperaturen gekühlt werden musste – mit Wasser. Aber wo Wasser ist, muss auch abgedichtet werden. „Der Doktorand war davon ausgegangen, dass hierfür ganz normale Gummidichtungen verwendet werden könnten“, sagt Reploeg, „aber bei so hohen Temperaturen wäre jeder Dichtungsring längst verschmort.“ Was tun? Reploeg griff tief in seine Trickkiste und holte ein amerikanisches NPTF-Rohrgewinde heraus. Das Besondere daran ist, dass die Verbindung durch ein kegelförmiges Gewinde hergestellt wird, das „über die Fläche abdichtet“, also ohne Gummi oder andere Dichtmittel auskommt.
Als Leiter der feinmechanischen Werkstatt des IAP organisiert und beaufsichtigt Reploeg deren Betrieb, teilt die Arbeit ein und besorgt das Material, das er, seine vier Mitarbeiter und die zwei Auszubildenden verarbeiten: Auf den zwanzigstel Millimeter genau stellen sie Geräte und Bauteile für Plasmaphysik und Schwerionenbeschleunigung her, sowohl für Experimente auf dem Frankfurter Riedberg als auch für Beschleuniger bei der GSI in Darmstadt und am europäischen Kernforschungszentrum CERN in Genf (Schweiz).
Spannend wie ein Krimi
In der Werkstatt werden Prototypen für die Forschung gebaut, mit industrieller Massenfertigung hat das nichts zu tun. „Meine Arbeit ist total abwechslungsreich und oft spannend wie ein Krimi“, sagt Reploeg. Er liebt Überraschungen und ungeahnte Herausforderungen wie die oben beschriebene. Sein Arbeitsplatz im Physikgebäude auf dem Riedberg-Campus hält sie für ihn immer wieder bereit, seit er hier vor fast 35 Jahren seine Ausbildung zum Industriemechaniker, Fachrichtung Feingerätebau, absolvierte, seit er vor 25 Jahren die Prüfung zum Feinmechanikermeister ablegte, und seit er schließlich im Jahr 2008 die Leitung der IAP-Werkstatt übernahm.
In dieser Funktion achtet er natürlich auch darauf, dass in der IAP-Werkstatt keine unnötigen Materialkosten anfallen. So befindet sich an dem Bauteil, dessen Wasserkühlung ohne Gummidichtungen auskommen muss, eine Spitze, die letztlich aus einer extrem teuren Kupfer-Wolfram-Legierung bestehen soll. Solange aber nicht sichergestellt ist, dass sich alle Teile der Versuchsapparatur wie vorgesehen zusammen setzen lassen, damit der Doktorand sein Experiment aus der Plasmaphysik tatsächlich durchführen kann, stellt Reploeg für die Spitze eine „Probeversion“ aus dem wesentlich preisgünstigeren Material Messing her.
Allerdings steht Reploeg auch bei der „Probeversion“ aus Messing vor der Aufgabe, ein Werkstück mit einem kegelförmig zulaufenden Ende herzustellen. Mit einer klassischen Drehbank ist das nicht zu machen. Dafür braucht man eine digital gesteuerte Drehmaschine, die dafür sorgt, dass der Durchmesser des Werkstücks ganz gleichmäßig kleiner wird, eben wie bei einem Kegel. Und tatsächlich gibt es in der Werkstatt des IAP je eine Dreh- und Fräsmaschine, die „erst“ elf Jahre alt sind und die sich digital ansteuern lassen.
Veralteter Maschinenpark
Aber diese zwei Maschinen stellen dort die große Ausnahme dar, und in den anderen Werkstätten des Fachbereichs Physik ist das nicht anders; der Großteil des Maschinenparks ist deutlich in die Jahre gekommen. Der Aufkleber, den ein Mitarbeiter an einem Geräte angebracht hat, spricht Bände: „Baujahr 1977 H“ – auf einem Kfz-Nummernschild bedeutet der Buchstabe H, dass es sich um einen Oldtimer handelt, „mit dem Unterschied, dass ein Oldtimer mit der Zeit an Wert gewinnt“, kommentiert ein Arbeitskollege sarkastisch, „viele unserer Maschinen besitzen eigentlich nur noch ihren Schrottwert. Wir hoffen halt, dass an den Geräten nichts kaputt geht, weil es kaum Reparaturmöglichkeiten geschweige denn Ersatzteile gibt.“
Weil die Forschungserfolge der Goethe-Universität ja auch auf der Leistungsfähigkeit ihrer Werkstätten fußen, hält Reploeg es für dringend nötig, den Maschinenpark in den Werkstätten zu modernisieren, zum Beispiel durch die Anschaffung einer „echten CNC-Drehmaschine“ mit angetriebenen Werkzeugen. Damit könnte beispielsweise zuerst ein Kegel gedreht werden, der für eine wasserdichte Verbindung ohne Dichtungsgummi nötig ist. Und im nächsten Schritt könnten gerade Flächen für einen Sechskant von dem Werkstück abgefräst werden, ohne dass dafür eine zweite Maschine belegt werden muss.
Das erhöht nicht nur die Kapazität der Werkstatt ganz erheblich, also die Anzahl der Werkstücke, die pro Tag, pro Woche, pro Monat bearbeitet werden können. Es steigert zudem die Attraktivität der IAP-Werkstatt in den Augen potenzieller Mitarbeiter und Auszubildender: „Wenn in den Werkstätten auch weiterhin nichts modernisiert wird, werden sich hier irgendwann nur noch die bewerben, die woanders mangels Motivation oder mangels Fähigkeiten keine Chancen haben“, gibt Reploeg zu bedenken.
Er stellt klar: „Es geht uns nicht darum, in den Werkstätten sämtliche Maschinen durch Neuanschaffungen zu ersetzen. Aber immerhin die, deren aufwändiger und fehleranfälliger Betrieb sich einfach nicht mehr rentiert.“ Reploeg wird auch weiterhin sein Netzwerk aus externen Kooperationspartnern pflegen. An die vergibt er Aufträge, die so speziell sind, dass es sich für eine Universität nicht lohnt, dafür eigens ein Gerät zu kaufen, vom 3D-Edelstahldrucker bis zur Wasserstrahlschneidemaschine für die Werkstückbearbeitung. Für ihn lässt sich die Situation der Werkstätten mit einem städtischen Krankenhaus vergleichen: „Natürlich müssen sie manche Patienten in Spezialkliniken überweisen. Aber sie müssen so viel investieren, dass die Gesundheitsversorgung der Bevölkerung nicht gefährdet ist.“ Stefanie Hense
