Der UN-Gap-Test ist ein genormter Test zur Bestimmung der Stoßempfindlichkeit und der Detonationsfähigkeit energetischer Stoffe, Chemikalien oder Gefahrgütern unter Einschluss: Der Stoff befindet sich dazu in einem Stahlrohr und wird durch eine bekannte Sprengladung angesprengt und (ggf.) zur Umsetzung gebracht. Wenn sich der Stoff zersetzt, entstehen Gase. Unter Einschluss steigt der Druck im Inneren bei Zersetzung extrem schnell an. Je nach Art der Reaktion und Auswirkungen auf das Stahlrohr kann auf eine Detonation oder eine weniger intensive Umsetzung geschlossen werden.
Der Standard-Gap-Test erfordert ein hohes Probenvolumen, was ihn aufwendig und teuer macht. Vorgelagerte Screeningverfahren könnten den Aufwand reduzieren und Wege aufzeigen, Gap-Tests langfristig durch kleinskalige Verfahren, also Laborprüfmethoden, bei denen energetische Stoffe in sehr geringen Mengen untersucht werden, abzulösen. Hieran forscht das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe im Auftrag des Verbands der Chemischen Industrie (VCI).
Das Fraunhofer ICT unterstützt damit die Industrie in dem Bemühen, Ergänzungen oder gar einen adäquaten Ersatz für den UN-Gap-Test zu finden. Dadurch sollen mit deutlich geringeren Probenvolumina als bislang vergleichbar belastbare Aussagen zur Stoßempfindlichkeit und Detonationsfähigkeit pharmakologisch hochaktiver Substanzen möglich werden, die Tests also schneller und kostengünstiger werden.
Claudius Zimmermann, Leiter der Arbeitsgruppe Innenballistik und Detonik am Fraunhofer ICT, sagt dazu: »Grundsätzlich gibt‘s mit dem Trauzl-Test bereits ein vorgelagertes Screening-Verfahren. Dieser ist aber noch nicht vollständig verstanden und liefert mitunter inkonsistente Ergebnisse. Wir möchten den Trauzl-Test deutlich besser verstehen, seine Grenzen und Ergebnisse präzisieren und unter anderem mit diesem Hintergrund ein neu entwickeltes Verfahren vorlegen.«
In diesem Thema kommt eine zentrale Expertise des Fraunhofer ICT zum Tragen: langjährige Erfahrung im Umgang mit Explosivstoffen sowie messtechnische und numerische Kompetenzen. Das Institut wurde ursprünglich als wehrtechnische Forschungseinrichtung gegründet und hat sein Profil Mitte der 1990er-Jahre um zivile Themen ergänzt.
Aufgrund dieser Historie ist das Fraunhofer ICT die ideale Forschungsumgebung, um kleinskalige Ergänzungen und mögliche Nachfolger des UN-Gap-Tests für zivile und für militärische Anwendungen zu entwickeln. Diese könnten unter anderem dazu beitragen, die hohen Entwicklungskosten neuer pharmakologischer Substanzen durch frühere, schnellere und kostengünstigere Screeningverfahren zu reduzieren. Denn Pharmaka enthalten in der Regel Stickstoffverbindungen, von denen grundsätzlich ein Explosionsrisiko ausgeht, welches experimentell zu quantifizieren ist.
Als ein frühes konkretes Ergebnis wurde gemeinsam mit dem Verband der Chemischen Industrie (VCI) und der Firma Sobbe ein neuer REACH-konformer Standardzünder gemäß UN Manual for Test and Criteria (MTC) für den deutschen Markt definiert, damit im Labor moderne, kommerziell verfügbare Sprengkapseln verwendet werden können, deren Zündladung exakt kalibriert ist und dem European Standard Detonator gemäß UN MTC entsprechen.
Neben dem klar wirtschaftlich getriebenen Ansatz zur Reduktion der Entwicklungskosten rechnet das Fraunhofer ICT auf wissenschaftlicher Ebene damit, durch diesen Forschungsansatz Kenntnisse über Prozesse bei Stoßeinwirkungen und Detonationen hochaktiver Chemikalien zu vertiefen und die Sicherheit in der Handhabung deutlich zu erhöhen.
Die Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Deutschland ist eine der führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. Im Innovationsprozess spielt sie eine zentrale Rolle – mit Forschungsschwerpunkten in zukunftsrelevanten Schlüsseltechnologien und dem Transfer von Forschungsergebnissen in die Industrie zur Stärkung unseres Wirtschaftsstandorts und zum Wohle unserer Gesellschaft. Seit ihrer Gründung als gemeinnütziger Verein im Jahr 1949 nimmt sie eine einzigartige Position im Wissenschafts- und Innovationssystem ein.
Mehr als 30 000 Mitarbeitende an 74 Instituten und selbstständigen Forschungseinrichtungen in Deutschland erarbeiten das jährliche Finanzvolumen von 3,6 Mrd. €. Davon entfallen 3,2 Mrd. € auf das zentrale Geschäftsmodell von Fraunhofer, die Vertragsforschung. Im Vergleich zu anderen öffentlichen Forschungseinrichtungen bildet die institutionelle Förderung durch Bund und Länder mit maximal einem Drittel lediglich das Fundament des Kernbereichs Vertragsforschung. Sie ist die Basis für wegweisende Vorlaufforschung, die in den kommenden Jahren für Wirtschaft und Gesellschaft von Bedeutung sein wird.
Das entscheidende Alleinstellungsmerkmal ist der hohe Anteil an Wirtschaftserträgen. Er garantiert die enge Zusammenarbeit mit Wirtschaft und Industrie sowie die stetige Marktorientierung der Fraunhofer-Forschung. Bei der Vertragsforschung wirbt Fraunhofer mindestens zwei Drittel im Wettbewerb ein, aus Aufträgen der freien Wirtschaft sowie durch öffentliche Projektfinanzierung. Im Jahr 2025 beliefen sich allein die Wirtschaftserträge auf 966 Mio. €.
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