Praktikum bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)

Vom 13.10.2025 bis zum 24.10.2025

Im Zeitraum vom 13.10.2025 bis zum 24.10.2025 absolvierten wir ein zweiwöchiges Praktikum bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin. Ziel unseres Aufenthalts war es, einen möglichst umfassenden Einblick in die materialwissenschaftliche Forschung zu erhalten und sowohl praktische als auch theoretische Erfahrungen in unterschiedlichen Fachbereichen zu sammeln. Da wir uns besonders für naturwissenschaftliche und technische Fragestellungen interessieren, bot uns dieses Praktikum die Möglichkeit, moderne Analyseverfahren, Werkstoffprüfung, Legierungsherstellung sowie aktuelle Entwicklungen im Bereich der Laborautomatisierung kennenzulernen. Neben dem Hauptstandort in der Straße „Unter den Eichen“ besuchten wir auch den Außenstandort in Berlin-Adlershof, wo ein großer Teil der experimentellen Forschung stattfindet. Unser Anspruch war es dabei nicht nur, zuzuschauen, sondern aktiv mitzuarbeiten und die wissenschaftlichen Hintergründe der einzelnen Verfahren zu verstehen.

Unser Praktikum begann am Montag am Hauptstandort. Nach einer Einführung in die Struktur der Einrichtung und deren Aufgabenbereiche wurden wir in die Abteilung 5, Fachbereich 5.2, geführt. Dort beschäftigten wir uns mit der mechanischen Prüfung von Keramikproben. Nach der Norm DIN EN 843-1:2006 bestimmten wir die Biegefestigkeit mittels Vierpunktbiegung. Bei diesem Verfahren wird eine Probe auf zwei äußere Auflagepunkte gelegt und durch zwei weitere, innen liegende Punkte belastet. Dadurch entsteht ein definierter Bereich mit konstantem Biegemoment, was eine besonders präzise Bestimmung der Biegefestigkeit ermöglicht. Nach der Durchführung des Versuchs werteten wir die gemessenen Daten aus und berechneten eigenständig die resultierende Biegefestigkeit. Dabei wurde uns deutlich, wie wichtig standardisierte Prüfverfahren sind, um vergleichbare und reproduzierbare Ergebnisse zu gewährleisten. Zum Abschluss des Tages erhielten wir einen Vortrag über die Aufgaben der BAM, ihre historische Entwicklung sowie die verschiedenen Berufsfelder innerhalb der Einrichtung.

Am darauffolgenden Tag wurden wir nach einer ausführlichen Sicherheitsunterweisung in praktische Laborarbeiten eingeführt. Wir evakuierten eine Glasampulle mit einer Metallprobe und versiegelten diese unter Vakuum. Dabei lernten wir, wie empfindlich viele Materialien auf Sauerstoff oder Feuchtigkeit reagieren und weshalb kontrollierte Atmosphären in der Forschung unverzichtbar sind. Anschließend erhielten wir einen Einblick in die Arbeit eines weiteren Fachbereichs, in dem mithilfe von Computersimulationen und künstlicher Intelligenz Materialeigenschaften wie beispielsweise Korrosionsanfälligkeit prognostiziert werden. Besonders interessant war, dass digitale Modelle reale Experimente nicht ersetzen, sondern sinnvoll ergänzen und vorbereiten können. Diese Verbindung aus experimenteller Forschung und moderner Datenanalyse verdeutlichte, wie interdisziplinär die Materialwissenschaft inzwischen arbeitet.

Ein besonderer Schwerpunkt lag auf der Herstellung eigener Legierungen. Wir produzierten zwei Kupfer-Eisen-Legierungen mit unterschiedlichen Massenanteilen (90 % Eisen / 10 % Kupfer sowie 95 % Eisen / 5 % Kupfer bei jeweils 40 g Gesamtmasse). Die Berechnung der benötigten Stoffmengen erfolgte unter Berücksichtigung der molaren Massen der jeweiligen Elemente, da die exakte stoffliche Zusammensetzung entscheidend für die späteren Materialeigenschaften ist. Im Vakuumlichtbogenofen wurden die Metalle unter kontrollierten Bedingungen aufgeschmolzen. Durch das Vakuum wird verhindert, dass unerwünschte Oxidationsreaktionen stattfinden und Verunreinigungen entstehen. Anschließend zogen wir aus dem geschmolzenen Material Stäbe, die als Proben dienten. Dieser Prozess machte deutlich, wie präzise und kontrolliert metallische Werkstoffe hergestellt werden müssen, um definierte Eigenschaften zu erzielen.

Am Außenstandort in Berlin-Adlershof nahmen wir an einem ganztägigen Kurs zur Laborautomatisierung teil. Dort wurde der offene Kommunikationsstandard SiLA2 (Standardization in Laboratory Automation) vorgestellt, der eine einheitliche Vernetzung und Steuerung von Laborgeräten ermöglicht. Ziel dieses Standards ist es, Geräte unterschiedlicher Hersteller kompatibel zu machen und automatisierte Versuchsabläufe zu vereinfachen. Wir lernten, wie ein entsprechender Server eingerichtet wird, wie Geräte eingebunden werden und wie man automatisierte Prozesse programmiert. Diese praktische Erfahrung zeigte uns deutlich, wie stark Digitalisierung und Automatisierung die zukünftige Forschung prägen werden.

Ein weiterer Einblick erfolgte im Bereich der Rasterkraftmikroskopie. Dieses Verfahren erlaubt es, Oberflächen im Nanometerbereich zu analysieren. Eine extrem feine Spitze tastet die Oberfläche zeilenweise ab und misst selbst kleinste Höhenunterschiede. Dadurch können dreidimensionale Oberflächenprofile erstellt werden. Wir untersuchten eine Aluminiumprobe und werteten die entstandenen Daten aus. Dabei wurde deutlich, wie wichtig detaillierte Oberflächenanalysen beispielsweise für die Bewertung von Verschleiß oder Beschichtungen sind.

In der zweiten Woche beschäftigten wir uns intensiv mit modernen materialanalytischen Verfahren wie der Röntgen-Photoelektronen Spektroskopie (XPS), dem Rasterelektronenmikroskop (REM/SEM) sowie der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDS). Die XPS basiert auf dem photoelektrischen Effekt. Eine Probe wird mit Röntgenstrahlung bestrahlt, wodurch Elektronen aus den obersten Atomschichten herausgelöst werden. Misst man deren kinetische Energie, kann man auf die jeweilige Bindungsenergie schließen. Diese ist elementspezifisch und ermöglicht Aussagen über die chemische Zusammensetzung sowie über Oxidationszustände. Da nur die obersten Nanometer der Oberfläche analysiert werden, eignet sich das Verfahren besonders zur Untersuchung von Korrosionsschichten oder dünnen Beschichtungen.

Das Rasterelektronenmikroskop arbeitet mit einem fokussierten Elektronenstrahl, der über die Probe geführt wird. Durch die Wechselwirkungen zwischen Elektronen und Material entstehen Signale, aus denen hochauflösende Bilder erzeugt werden. Dadurch lassen sich selbst sehr feine Strukturen sichtbar machen, die mit einem Lichtmikroskop nicht erkennbar wären. Ergänzend dazu analysiert die EDS die charakteristische Röntgenstrahlung, die bei der Anregung der Atome entsteht. So kann die elementare Zusammensetzung eines Materials bestimmt werden. Zunächst erarbeiteten wir die theoretischen Grundlagen dieser Verfahren und verglichen unsere Ergebnisse. Anschließend erhielten wir die Möglichkeit, die Geräte zu öffnen und deren Aufbau aus nächster Nähe zu betrachten, was unser Verständnis deutlich vertiefte.

Ein weiteres Highlight war die Besichtigung eines Teilchenbeschleunigers am Außenstandort. Da dieser zu diesem Zeitpunkt außer Betrieb war, konnten wir ihn sogar von innen betrachten. Uns wurde erklärt, wie geladene Teilchen durch elektrische Felder beschleunigt werden und wie solche Anlagen für materialanalytische Untersuchungen genutzt werden. Besonders interessant waren auch die Einblicke in die technische Entwicklung der Anlage, da dort noch Geräte aus unterschiedlichen Modernisierungsphasen vorhanden sind.

Darüber hinaus unterstützten wir bei der Automatisierung eines Labors und halfen beim Aufbau von Roboterarmen. In einem nahezu vollständig automatisierten Labor konnten wir beobachten, wie selbstständig Legierungen hergestellt und anschließend auf ihre Beständigkeit geprüft wurden. Diese Kombination aus Robotik, künstlicher Intelligenz und klassischer Materialwissenschaft zeigte eindrucksvoll, wie sich die Forschung in den kommenden Jahren weiterentwickeln könnte.

Zusammenfassend war das Praktikum bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung eine äußerst bereichernde Erfahrung. Wir konnten nicht nur theoretisches Wissen vertiefen, sondern auch eigenständig praktische Tätigkeiten ausführen und hochmoderne Forschungseinrichtungen kennenlernen. Besonders beeindruckend war die Verbindung aus traditioneller Werkstoffprüfung, hochentwickelter Oberflächenanalytik, computergestützten Simulationen und fortschreitender Laborautomatisierung. Zudem erlebten wir eine offene und respektvolle Arbeitsatmosphäre, in der wir uns jederzeit ernst genommen fühlten. Das Praktikum hat unser Interesse an naturwissenschaftlich-technischen Studien- und Berufsfeldern weiter gestärkt und wird uns nachhaltig in Erinnerung bleiben.