Bis zur Grenze des Machbaren

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Erst mussten sich die Ingenieure und die Physiker finden. Doch dann baute die Firma Daetwyler die Undulatoren für den Freie-Elektronen-Röntgenlaser SwissFEL des Paul Scherrer Instituts PSI so präzise, wie es eben ging: Auf den Zehntel einer Haaresbreite genau.
Das Hauptquartier der Daetwyler-Gruppe liegt neben dem Flugplatz Bleienbach nahe Langenthal. Von hier aus leiten Peter Daetwyler und sein Sohn Ralph, der vergangenes Jahr die Verantwortung übernommen hat, ihr Familienunternehmen mit etwas über 400 Mitarbeitenden und neun Standorten bis in die USA und China. Die Zeiten sind hart, der starke Franken macht die ausländische Konkurrenz billig, sodass Daetwyler vorletztes Jahr 60 Personen entlassen musste.
Peter und Ralph Daetwyler sowie ihr Projektingenieur Christian Nussbaum sitzen im Chefbüro, vor ihnen liegen die vorbereiteten Mappen mit Visitenkarten und Firmenbroschüren für den Besuch des Journalisten. Zeit ist hier knapp; fast scheint einem, als spüre man den Druck des Weltmarkts im Raum schweben. Doch wenn die Männer von ihrer Zusammenarbeit mit dem PSI erzählen, beginnen sie zu strahlen. Das ist ein Projekt, das gut geklappt hat!, beginnt Peter Daetwyler.

50 Kilometer weiter nordöstlich sitzen Hans Braun, Projektleiter des SwissFEL, und Thomas Schmidt, Chef der Undulatoren-Entwicklung, in einem engen Büro am PSI. Für den Besuch stellen sie ein Modell der Undulatoren, die sie zusammen mit Daetwyler produziert haben, auf den Tisch. Braun und Schmidt sind ein eingespieltes Team; sie korrigieren sich gegenseitig, flachsen sich gut gelaunt an und erinnern beim Kaffeemachen ein wenig an zerstreute Wissenschaftler: Brauchst du Kapseln?, fragt Braun. Nein, antwortet Schmidt aus der Küche und kommt wieder. Aber Tassen. Als sie nach kurzer Suche unbenutzte Tassen gefunden haben, geht Schmidt wieder in die Küche, kehrt nochmals zurück und fragt: Ach ja – Milch und Zucker?
Physiker und Ingenieure
Die Kooperation des PSI mit der Firma Daetwyler, die Hochpräzisionsmaschinen für die Druckindustrie herstellt, begann nicht ohne Skepsis. Sie erforderte das Zusammenkommen zweier Welten: jener der Physiker und jener der Ingenieure. Hier die Grundlagenforscher mit ihren Experimenten, dort die Praktiker, die für den Markt produzieren.
Die Geschichte der beiden Partner begann im Mai 2009, als das PSI mehrere Dutzend Firmen zu sich einlud. Das PSI hatte gerade den Bau eines 740 Meter langen und 275 Millionen Franken teuren Röntgenlasers namens SwissFEL beschlossen und suchte nach Produzenten für die Komponenten. Besonders heikel war die Suche nach einem Hersteller für die Undulatoren. In diesen Geräten werden Elektronen von 1060 aufgereihten Magneten hinund hergejagt und so dazu gebracht, das gewünschte Röntgenlicht zu erzeugen. Doch das funktioniert nur, wenn die Bauteile auf wenige tausendstel Millimeter genau montiert sind.
Das PSI hätte damit eine Firma in Japan, wo einer von weltweit zwei vergleichbaren Röntgenlasern steht, beauftragen können. Doch wir wollten Knowhow in der Schweiz produzieren, sagt PSI-Projektleiter Hans Braun. Daetwyler gehörte an jenem Firmentag im Jahr 2009 nicht zu den Unternehmen, die das PSI im Auge hatte. Doch bei René Hartmann, CEO von Daetwyler, war der Ehrgeiz geweckt. Ohne ihn wäre die Kooperation nicht zustande gekommen, sagt Hans Braun heute. Hartmann, der seine Dissertation am PSI verfasst hatte, überzeugte Braun und sein Team, dass Daetwyler die 20 Tonnen schweren Undulatoren mit der nötigen Präzision fertigen könne.
Doch auch im Daetwyler-Hauptquartier selbst musste Hartmann für die Kooperation werben. Normalerweise produzieren wir Maschinen, die nach einem Monat schmutzig sind, sagt Projektingenieur Nussbaum, der seine Ausbildung am Tech im nahen Burgdorf absolviert hat. Diese sterile Welt der Wissenschaft war uns fremd.
Aluminium statt Titan

René Hartmann erwies sich als ein guter Redner. Er riss uns mit, sodass wir zum Schluss doch daran glaubten, erzählt Nussbaum. Peter Daetwyler stellte einige der besten Leute ab, die sich nun alle zwei Wochen mit den PSI-Forschern trafen. Das brauchte Mut, sagt SwissFEL-Projektleiter Hans Braun rückblickend. Anfangs basierte die Kooperation auf einem Handschlag; die Finanzierung war nicht einmal für den Prototyp der Undulatoren gesichert. Aber für uns war es eine Möglichkeit, in einen neuen Bereich vorzudringen, erklärt Peter Daetwyler seine damalige Risikobereitschaft. Erst im Dezember 2011 konnten das PSI und die Daetwyler AG den Vertrag für den Prototypen unterzeichnen. Das Geld dafür stammte aus einem Konjunkturpaket, das der Bund für die Exportwirtschaft beschlossen hatte.
Trotzdem mussten sich Physiker und Ingenieure erst aufeinander einstellen. Daetwyler-Projektingenieur Christian Nussbaum grinst, als er von einem der ersten Treffen mit den PSI-Physikern erzählt: Wir fragten: ‹Wie genau muss die Anlage sein?› Sie antworteten: ‹Naja, nicht auf den Nanometer genau› und lachten. Dann wurden sie ernst: ‹Aber auf den Mikrometer geht schon, oder?›
Die Daetwyler-Ingenieure erklärten den Physikern, dass die Genauigkeit, die sie wünschten, nicht machbar sei.
Auch bei der Materialauswahl mussten sie die Physiker erden. Einmal wollten sie die Magnetführungen aus Titan machen, erzählt Nussbaum. Als sie unsere Offerte sahen, fragten sie schnell, ob Aluminium auch in Ordnung sei.
Trotzdem merkte man bei Daetwyler schnell, dass es sich bei den Undulatoren-Entwicklern des PSI nicht um Fantasten handelte; deren Leiter Thomas Schmidt war zuvor schon am Bau der PSI-Forschungsanlage SLS beteiligt gewesen. Handkehrum lernten auch die Daetwyler-Ingenieure dazu, weil die PSI-Physiker sie bis an die Grenze ihres Könnens trieben. Bei Daetwyler weiss man, dass man Teile bereits vor der Montage bemalen muss, weil ein Anstrich danach ein Gerät verziehen kann. Weil auch Temperaturschwankungen ein Material dehnen oder schrumpfen lassen, war die Daetwyler-Montagehalle konstant mit 24 Grad beheizt. Doch für die Undulatoren, fanden die Ingenieure heraus, musste die Temperatur nicht nur in der Mitte der Halle, sondern auch oben und unten exakt gleich sein. Also baute Daetwyler eine Bodenheizung ein. Damit kann die Firma heute auch Geräte für andere Kunden präziser montieren als zuvor.
Feier mit Bundesrat
Als 2013 der Prototyp der Undulatoren montiert war, organisierte Peter Daetwyler eine gemeinsame Feier in der Montagehalle. Sogar sein Freund Bundesrat Johann Schneider-Ammann schaute vorbei. Inzwischen war die Finanzierung der zwölf restlichen Undulatoren gesichert. Die Produktion konnte anlaufen. Das Vertrauen zwischen den Physikern und Ingenieuren war inzwischen so gewachsen, dass das PSI die Abnahmekontrolle der Undulatoren Christian Nussbaum von Daetwyler überliess. Transportiert wurden die Geräte in einem LKW-Container mit Luftkissenfederung und Heizung – und bei Nacht, weil der Lastwagen dann langsam fahren konnte. Thomas Schmidt vom PSI begleitete elf der zwölf Fahrten. Nicht, weil er musste, sondern weil er dabei sein wollte.
Im Sommer 2016 wurde der letzte Undulator angeliefert, kurz vor Weihnachten wurde der SwissFEL offiziell eingeweiht. Doch die Zusammenarbeit zwischen Daetwyler und dem PSI ist nicht beendet. Für die zweite Strahllinie des grossen Röntgenlasers sind sechzehn Undulatoren eines neu konzipierten Modells notwendig. Das Spiel geht wieder von vorne los: Die Daetwyler-Ingenieure werden den PSI-Physikern erklären, was machbar ist und was nicht. Bereits im Sommer soll mit dem Bau des nächsten Prototyps begonnen werden.
Dank der neuen Kompetenz hat Daetwyler bereits weitere Kundschaft aus der Wissenschaft gewonnen, zum Beispiel das Helmholtz-Zentrum Berlin. Oft kamen diese Aufträge dank der Empfehlung des PSI zustande. Bei Daetwyler habe man immer nach der besten Lösung gesucht, anstatt auf die Kosten zu schielen, betonen Hans Braun und Thomas Schmidt. Ein Geschäft wie jedes andere, erklärt Peter Daetwyler, sei dieser Auftrag nicht gewesen. Das war eine Investition in unsere Zukunft. Wir haben unseren Horizont erweitert.
Text: Joel Bedetti

5232 — Das Magazin des Paul Scherrer Instituts

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