Case Studies
DESY bietet Industrieunternehmen vielfältige Möglichkeiten, um Untersuchungen an seiner Röntgenstrahlungsquelle PETRA III durchzuführen.
Unternehmen, die für die eigene Forschung und Entwicklung Synchrotronstrahlung benötigen, etwa um Materialien oder Wirkstoffe auf atomarer Ebene zu untersuchen oder um Herstellungsprozesse zu optimieren, brauchen dafür oft eine Großforschungsanlage, über die sie selbst nicht verfügen. Diesen industriellen Nutzern bietet DESY Zugang zum hochbrillanten Licht von PETRA III.
Einige Erfolgsgeschichten, wie Unternehmen und Akteurinnen und Akteure aus der angewandten Forschung das hochenergetische Röntgenlicht von PETRA III Hinweise zur Entschlüsselung kleinster Strukturen lieferte, finden Sie hier.
Messungen an PETRA III
Life Sciences, Pharma und Biotechnologie
Unternehmen aus den Bereichen der Life Sciences nutzen die Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III mit ihren hochmodernen Strahlführungen, um die Struktur von Proteinen auf molekularer Ebene aufzuklären und so Wirkstoffe zu verbessern oder neu zu entwickeln. Die hierfür verwendeten Messmethoden umfassen Kristallographie, serielle Kristallographie, Kleinwinkelstreuung, Pulverdiffraktometrie und verschiedene bildgebende Verfahren.Strukturelle Informationen in Degrader-Molekülen entdecken
Captor Therapeutics, ein biopharmazeutisches Unternehmen, das sich auf die Entwicklung von Medikamenten zum Abbau von Proteinen gegen Krebs und Autoimmunkrankheiten konzentriert, nutzte DESYs makromolekulare Hochdurchsatz-Kristallographie-Beamline, um präzise kristallographische Daten für ihr strukturbasiertes Medikamentendesign zu erhalten.
Verbesserte Transportwege von mRNA Wirkstoffen
BioNTech hat gemeinsam mit der Universität Mainz an der Beamline P12 des EMBL an PETRA III eine Untersuchung durchgeführt, um mRNA besser in Nanopartikel für Impfstoffe und individualisierte Medikamente zu verpacken.
Synchrotronstrahlung für die Strukturanalyse von Proteinen
Das Biotech-Unternehmen CrystalsFirst hat eine Proteinkristallographie an der Beamline P11 der Röntgenstrahlungsquelle PETRA III durchgeführt, um zu untersuchen, wie 87 verschiedene Fragmente an eine Kinase binden.
Charakterisierung der Strukturen höherer Ordnung von Biosimilars
SARomics Biostructures AB validiert die Strukturen höherer Ordnung von Biosimilars, also Nachahmerprodukten von Biopharmazeutika. An PETRA III wurde mithilfe der Synchrotron-basierten Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) ein Vergleich von Biosimilars durchgeführt.
Bauindustrie
Neue Materialien und ein tieferes Verständnis bestehender Materialien ebnen den Weg, um eine nachhaltige Zukunft zu gestalten. Es gibt eine Vielzahl von Analysemethoden, von denen Unternehmen der Bauindustrie durch Messungen am Synchrotron profitieren können. So wurden z.B. mit Hilfe der Pulverdiffraktion und der Paarverteilungsfunktion Erkenntnisse generiert, wie aus Biomassenasche verbesserter Zement gewonnen werden kann.Struktureigenschaften von wärmebehandelter Steinwolle als Dämmstoff
Rockwool und DTI haben eine Dämmlösung aus Steinwolle für die Bauindustrie an PETRA III näher charakterisiert, um einen besseren Dämmschutz zu bieten und Gebäudebrände zu verhindern.
Umwandlung von Biomasse-Asche in umweltfreundlichen Zement
Renotech OY aus Finnland wandelt Biomasse-Asche in umweltfreundlichen Zement um, der im Bauwesen und als Brandschutzmaterial verwendet werden kann. Um die chemischen Prozess besser zu verstehen, wurde eine Messung an der Beamline P02.1 bei PETRA III durchgeführt.
Wechselwirkungen von Wasserstoff bei Duplexstahl
An der schwedischen materialwissenschaftlichen Beamline P21.2 der Röntgenstrahlungsquelle PETRA III wurde versucht, die Auswirkungen von Wasserstoff auf die mikrostrukturelle Verschlechterung von rostfreiem Duplexstahl zu verstehen.
Phasenumwandlungen in metallischen Werkstoffen
Das Verständnis von Phasenumwandlungen in metallischen Werkstoffen ist sowohl für Hersteller von Werkstoffen als auch für Endverbraucher beim Schweißen oder im Betrieb wichtig. An PETRA III wurde in-situ ein Experiment zur Beobachtung der Kinematik von in nichtrostenden Duplexstählen durchgeführt.
Landwirtschaft und Lebensmittelindustrie
Ist es möglich, den Nährwert von Lebensmitteln zu erhöhen? Durch verschiedene Untersuchungen wie z.B. zur Porenstruktur in Gemüse, zu den Temperatureinflüssen auf Lebensmittel oder zur Identifizierung von toxischen Spurenelementen in Reiskörnern liefern Analysen an der Synchrontronstrahlungsquelle PETRA III Erkenntnisse für industrie und angwandte Forschung im Bereich Landwirtschaft und Nahrungsmittelindustrie.Umweltfreundlichere Technologien für nachhaltige Verpackungen
Yangi AB hat mit dem Dänischen Technologischen Institut (DTI) zusammengearbeitet, um eine umweltfreundliche Trockenformungstechnologie für nachhaltige Verpackungen auf Zellulosebasis zu entwickeln. Dazu wurde die PETRA III-Beamline P03 genutzt.
Charakterisierung von PE-Folien in der Verpackungstechnologie
Dünnfilme aus Polyethylen sind eine Schlüsselkomponente der Verpackungstechnologie von Tetra Pak®. Um die Morphologie der Polyethylen (PE)-Folien mit hochbrillanter Synchrotron-Röntgenstrahlung zu untersuchen, hat Tetra Pak® bei PETRA III Messungen durchgeführt.
Stabilere Papierverpackungen in variablen Umgebungen
Der schwedische Zellstoff- und Papierhersteller BillerudKörsnas untersucht das feuchtigkeitsbedingte mechanische Versagen von Papier. Bei PETRA III wurden dazu Synchrotron-Röntgenstreuexperimente durchgeführt, um den sogenannten mechano-sorptiven Kriechmechanismus (MSC) in situ zu beobachten.
Chemische Mühle liefert grünen Pflanzendünger
Röntgenuntersuchungen an PETRA III haben es ermöglicht, ein rein mechanisches Verfahren zur Herstellung von Stickstoff und Calcium Dünger zu optimieren. Beteiligt waren das Ruđer Bošković Institut (IRB) in Zagreb, die Lehigh University in Bethlehem, der Düngemittelkonzern ICL, die Universität Zagreb und DESY.
Automobilindustrie
Ob für mehr Sicherheit oder eine höhere Effizienz durch Gewichtsreduktion: In der Automobilindustrie ist es wichtig, die Materialien, die für die Herstellung effizienter Fahrzeuge benötigt werden, umfassend zu untersuchen. Genau dabei hilft die Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III bei DESY mit ihren hochbrillanten Röntgenstrahlen. Die Methoden reichen von Pulverdiffraktometrie bis Röntgenfluoreszenzmikroskopie. Untersucht werden können z.B. das Verhalten eines Materials unter mechanischer Last oder die Bestandteile von Batterien für die neue Ära der Elektromobilität.Schweißen von Hochleistungselektronik mit grünem Laser
Eine Zusammenarbeit zwischen TRUMPF, Fraunhofer ILT, DESY und Hereon liefert bislang detailreichste Einblicke in Laserschweißprozesse dank PETRA III, die eine nachhaltigere Fertigung von Hochleistungselektroniken durch grüne Laser belegt.
Umweltfreundliche Lager aus neuartigem Stahl
Scatterin AB und Ovako AB haben sich zusammengetan, um mit dem brillanten Synchrotronlicht von PETRA III die Mikrostruktur von Stahl zu untersuchen, um kompaktere und leichtere Lager herzustellen.
Spannungszustände in hochfestem Stahl erkennen
Das schwedische Stahlunternehmen SSAB Europe und Swerim AB haben hochauflösende Röntgenbeugungsmessungen (XRD) an der schwedischen Materialwissenschaftlichen Beamline P21 an PETRA III durchgeführt, um Materialversagen und induzierte Brüche von Edelstahl zu untersuchen.
Phasenumwandlungen in metallischen Werkstoffen
Das Verständnis von Phasenumwandlungen in metallischen Werkstoffen ist sowohl für Hersteller von Werkstoffen als auch für Endverbraucher beim Schweißen oder im Betrieb wichtig. An PETRA III wurde in-situ ein Experiment zur Beobachtung der Kinematik von in nichtrostenden Duplexstählen durchgeführt.
Elektrochemische Eigenschaften von Strukturbatterien
Strukturbatterien könnten eine Lösung für das Gewichtsproblem von Lithium-Ionen-Batterien sein, indem Kohlenstofffasern als Strukturkomponenten und als Kathodenmaterial dienen. Mit einer Kombination aus Atomsonden-Tomographie und harter Röntgen-Photoelektronenspektroskopie wurde die Verteilung und der chemische Zustand der Stickstoffatome untersucht.
Luft- und Raumfahrttechnik
Im Bereich Luft- und Raumfahrttechnik sowie Flugzeugbau sind Erkenntnisse für bessere und sichere Produkte gefragt. Egal ob es um leichtere Materialien geht, eine höhere Treibstoffeffizienz oder eine bessere Haltbarkeit von Oberflächenbeschichtungen: Synchrotron-basierte Analysemethoden wie die Röntgenabsorptionsspektroskopie, Röntgenfluoreszenzmikroskopie oder Röntgendiffraktometrie können neue Einsichten liefern und dabei auch Materialien unter Belastung untersuchen und Strukturschäden frühzeitig erkennen lassen.Rissbildung durch Dehnungsalterung in Legierungen verstehen
Die Universität Malmö und GKN Aerospace führten in-situ Beugungs- und Tomographiestudien an Superlegierungen auf Nickelbasis durch. Die Ergebnisse werden für die Entwicklung der Werkstoffe für die nächste Generation von Triebwerken genutzt.
Reinraumkleidung gegen infektiöse Tröpfchen
Die OHB System AG hat die Schutzwirkung von Reinraumkleidung aus der Satellitenproduktion für den potenziellen Gebrauch im medizinischen Bereich untersucht. Hintergrund war der weltweite Mangel an geeigneter Schutzkleidung für Medizin-, Pflege- und Betreuungspersonal zu Beginn der Corona-Pandemie.
Energiewirtschaft
Die Untersuchung und das Verständnis von neuen Materialien und Systemen für Solarzellen, Brennstoffzellen und Batterien sind mit der Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III möglich. Die Helligkeit und hohe Brillanz der Röntgenstrahlung bieten weit bessere Möglichkeiten als andere Arten von Röntgenstrahlungsquellen und ermöglichen Einblicke in die physikalischen Eigenschaften der in der Energiewirtschaft verwendeten Materialien.Defekte in Mikrochips zerstörungsfrei mit Ptychographie lokalisieren
Mit dem ptychographischen Nanoanalytik-Mikroskop PtyNAMi an der Beamline P06 wurden hochauflösende Bilder eines Mikrochips erzeugt. Die Synchrotronstrahlung von PETRA III macht die Fehlercharakterisierung in der Mikroelektronik besonders zuverlässig, da Mikrochips zerstörungsfrei mit kohärenter Röntgenstrahlung untersucht werden können.
Untersuchung von Materialien für wasserspaltende Photokathoden
SajTOM Light Future beobachtete Unterschiede in der lokalen Struktur und dem Oxidationszustand von Halbleitermaterialien, die als hocheffiziente Photokathoden für die Erzeugung von grünem Wasserstoff eingesetzt werden sollen.
Einblick in das Innenleben von AAA-Batterien
Batterien auf Lithiumbasis können aufgrund ihrer hohen spezifischen Energiedichte leichter und kleiner gebaut werden als andere Arten. Um Mechanismen wie Degradation, Kapazitätsverlust oder Ladegeschwindigkeit besser zu verstehen, wurde ein nicht-invasives 3D-Bildgebungsverfahren durchgeführt, das die chemische Zusammensetzung im Mikrometermaßstab zeigt.
Elektrochemische Eigenschaften von Strukturbatterien
Strukturbatterien könnten eine Lösung für das Gewichtsproblem von Lithium-Ionen-Batterien sein, indem Kohlenstofffasern als Strukturkomponenten und als Kathodenmaterial dienen. Mit einer Kombination aus Atomsonden-Tomographie und harter Röntgen-Photoelektronenspektroskopie wurde die Verteilung und der chemische Zustand der Stickstoffatome untersucht.
Materialwissenschaften
Die Materialwissenschaften versuchen Antworten auf die Frage zu geben, wie die Bearbeitung eines Materials seine physischen Eigenschaften beeinflussen. Analytische Methoden an der Synchrotronstrahlungsquelle PETRA III ermöglichen einzigartige Einblicke in die Struktur von Materialien und liefern Anhaltspunkte, um die Leistungsfähigkeit von Produkten, die Produktivität und die Qualität zu verbessern. Zu den für die industrielle Forschung nützlichen Techniken gehören die (tomographische) Bildgebung, die Klein- und Weitwinkelröntgenstreuung sowie verschiedene Spektroskopietechniken. Das Helmholtz-Zentrum Hereon und die Königliche Technische Hochschule Stockholm betreiben beide eine Strahlführung an PETRA III und bringen weitere Expertise für industrielle Forschungsvorhaben.Eigenspannung in großen Wälzlagern zerstörungsfrei überprüfen
Der schwedische Konzern Svenska Kullagerfabriken (SKF) hat zerstörungsfrei Eigenspannungen in großen Wälzlagern an PETRA III vermessen. Dadurch kann der Wärmebehandlungsprozess in der Herstellung der Wälzlager optimiert und die Qualität und Lebensdauer der Lager verbessert werden.
Struktureigenschaften von wärmebehandelter Steinwolle als Dämmstoff
Rockwool und DTI haben eine Dämmlösung aus Steinwolle für die Bauindustrie an PETRA III näher charakterisiert, um einen besseren Dämmschutz zu bieten und Gebäudebrände zu verhindern.
Abfallströme für nachhaltige Materialien
Die schottische Firma CelluComp hat ein neues Material auf Cellulosebasis, das aus der Extraktion von Nanocellulose Fasern von Zuckerrüben gewonnen wurde, an PETRA III untersucht, um die mechanischen Eigenschaften des erneuerbaren Materials zu verstehen.
Umweltfreundlichere Technologien für nachhaltige Verpackungen
Yangi AB hat mit dem Dänischen Technologischen Institut (DTI) zusammengearbeitet, um eine umweltfreundliche Trockenformungstechnologie für nachhaltige Verpackungen auf Zellulosebasis zu entwickeln. Dazu wurde die PETRA III-Beamline P03 genutzt.
Schweißen von Hochleistungselektronik mit grünem Laser
Eine Zusammenarbeit zwischen TRUMPF, Fraunhofer ILT, DESY und Hereon liefert bislang detailreichste Einblicke in Laserschweißprozesse dank PETRA III, die eine nachhaltigere Fertigung von Hochleistungselektroniken durch grüne Laser belegt.
Umweltfreundliche Lager aus neuartigem Stahl
Scatterin AB und Ovako AB haben sich zusammengetan, um mit dem brillanten Synchrotronlicht von PETRA III die Mikrostruktur von Stahl zu untersuchen, um kompaktere und leichtere Lager herzustellen.
Stabilere Papierverpackungen in variablen Umgebungen
Der schwedische Zellstoff- und Papierhersteller BillerudKörsnas untersucht das feuchtigkeitsbedingte mechanische Versagen von Papier. Bei PETRA III wurden dazu Synchrotron-Röntgenstreuexperimente durchgeführt, um den sogenannten mechano-sorptiven Kriechmechanismus (MSC) in situ zu beobachten.
Charakterisierung von PE-Folien in der Verpackungstechnologie
Dünnfilme aus Polyethylen sind eine Schlüsselkomponente der Verpackungstechnologie von Tetra Pak®. Um die Morphologie der Polyethylen (PE)-Folien mit hochbrillanter Synchrotron-Röntgenstrahlung zu untersuchen, hat Tetra Pak® bei PETRA III Messungen durchgeführt.
Umwandlung von Biomasse-Asche in umweltfreundlichen Zement
Renotech OY aus Finnland wandelt Biomasse-Asche in umweltfreundlichen Zement um, der im Bauwesen und als Brandschutzmaterial verwendet werden kann. Um die chemischen Prozess besser zu verstehen, wurde eine Messung an der Beamline P02.1 bei PETRA III durchgeführt.
Spannungszustände in hochfestem Stahl erkennen
Das schwedische Stahlunternehmen SSAB Europe und Swerim AB haben hochauflösende Röntgenbeugungsmessungen (XRD) an der schwedischen Materialwissenschaftlichen Beamline P21 an PETRA III durchgeführt, um Materialversagen und induzierte Brüche von Edelstahl zu untersuchen.
Wechselwirkungen von Wasserstoff bei Duplexstahl
An der schwedischen materialwissenschaftlichen Beamline P21.2 der Röntgenstrahlungsquelle PETRA III wurde versucht, die Auswirkungen von Wasserstoff auf die mikrostrukturelle Verschlechterung von rostfreiem Duplexstahl zu verstehen.
Phasenumwandlungen in metallischen Werkstoffen
Das Verständnis von Phasenumwandlungen in metallischen Werkstoffen ist sowohl für Hersteller von Werkstoffen als auch für Endverbraucher beim Schweißen oder im Betrieb wichtig. An PETRA III wurde in-situ ein Experiment zur Beobachtung der Kinematik von in nichtrostenden Duplexstählen durchgeführt.
Reinraumkleidung gegen infektiöse Tröpfchen
Die OHB System AG hat in einer Studie die Schutzwirkung von Reinraumkleidung untersucht, welche in der Satellitenproduktion vor potenziell infektiösen Tröpfchen schützen soll. An der Synchrotronlichtquelle PETRA III unterstützte das Helmholtz-Zentrum hereon mit hochauflösenden Daten in 3D.
Chemie und Kunststoffe
Effizientere Reaktionen und die Reduktion von potenziell gefährlichen Substanzen beschäftigen die chemische Industrie. Ein wichtiger Gegenstand der Forschung ist vor allem die Katalyse. Jedoch erschweren heterogene und sensible Proben die Versuche und lassen viele Fragen nach grundlegenden chemischen und physikalischen Mechanismen unbeantwortet. PETRA III bietet über Methoden der Röntgenbeugung und Röntgenspektroskopie die Möglichkeit, in operando Versuchsaufbauten zu benutzen. In neuen Studien wurden röntgentomographischen Methoden mit Röntgenfluoreszenz-Messungen kombiniert, um einzigartige Einblicke in Katalysatorpartikel zu gewinnen.Untersuchung von Katalysatoren
Haldor Topsøe, ein internationales Chemieunternehmen, das sich auf die Entwicklung und Herstellung von Katalysatoren für die Chemie-, Düngemittel- und Erdölindustrie spezialisiert hat, untersuchte die Struktur von Katalysatoren und die Wechselwirkung zwischen ihren Bestandteilen, um Vorprodukte zu verbessern.
Untersuchung von Materialien für wasserspaltende Photokathoden
SajTOM Light Future beobachtete Unterschiede in der lokalen Struktur und dem Oxidationszustand von Halbleitermaterialien, die als hocheffiziente Photokathoden für die Erzeugung von grünem Wasserstoff eingesetzt werden sollen.
Spezifizierung von Zink- und Kupferverbindungen in Abfall
Die Zinkkonzentration in Verbrennungsrückständen ist umweltschädlich. Mithilfe von Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) an PETRA III konnte das Water Research Centre (WRC) Abfälle besser zu charakterisieren.
Einblick in die Kristallstruktur von Katalysatoren
Das polnische Chemieunternehmen FAMAR in Dankowice stellt chemische Katalysatoren für industrielle Prozesse her. Um die Kristallstruktur dieser neuartigen Materialien zu verstehen, wurde eine hochauflösende Röntgenbeugung (XRD) an der Beamline P02 bei DESY durchgeführt.
Charakterisierung von PE-Folien in der Verpackungstechnologie
Dünne Folien aus Polyethylen sind eine Schlüsselkomponente der Verpackungstechnologie von Tetra Pak®. Um die Morphologie der Polyethylen (PE)-Folien mit hochbrillanter Synchrotron-Röntgenstrahlung zu untersuchen, hat Tetra Pak® bei PETRA III Messungen durchgeführt.
Chemische Mühle liefert grünen Pflanzendünger
Röntgenuntersuchungen an PETRA III haben es ermöglicht, ein rein mechanisches Verfahren zur Herstellung von Stickstoff und Calcium Dünger zu optimieren. Beteiligt waren das Ruđer Bošković Institut (IRB) in Zagreb, die Lehigh University in Bethlehem, der Düngemittelkonzern ICL, die Universität Zagreb und DESY.
Services
Wie erhalte ich mit meinem Unternehmen Zugang zu DESYs Röntenstrahlungsquelle PETRA III? Wie kann ich als industrieller Nutzer flexibel und direkt Strahlzeit sichern? Die Abteilung Innovation und Technologiestransfer (ITT) hilft Ihnen weiter und entwickelt je nach Problemstellung maßgeschneiderte, individuelle Dienstleistungen.
Weitere Cases
Weitere Cases von und mit DESY finden Sie auf der Website der Maxess Industry Arena (auf Englisch). Die Plattform des schwedischen Synchrotrons MAX IV vereint Erfolgsbeispiele der industriellen Nutzung europäischer Großforschungsanlagen in einem zentralen Ökosystem.
Mehr erfahren
Ihr Kontakt zu PETRA III
Sie interessierten sich für Strahlzeit an PETRA III? Bitte wenden Sie sich an Oliver Wendt, Manager Innovationsdienstleistungen im Business Development Office.