Pioniere der Leichtbauwelt – Markus Kaden: „Wir verleihen Composite-Bauteilen ein längeres Leben.“

Pioniere der Leichtbauwelt – Markus Kaden: „Wir verleihen Composite-Bauteilen ein längeres Leben.“

Die Nutzungsdauer jedes Produkts ist ein wichtiger Baustein bei der Lebenszyklusanalyse (LCA), der Gesambetrachtung der CO2-Emissionen. Wie aber lassen sich Strukturbauteile aus Faserverbundkunststoffen möglichst kostengünstig reparieren, um ihre Lebensdauer bei gleichbleibender Sicherheit zu verlängern?  Dazu hatte Markus Kaden eine Idee und gründete zusammen mit Marvin Schneider das Unternehmen msquare. Im Interview erzählt Markus Kaden, welchen Beitrag die Flexin Heat Technologie zu Leichtbau, Klimaschutz und Nachhaltigkeit leisten kann – und warum er sich auf das Abenteuer Unternehmensgründung eingelassen hat.

Bild oben: Die Gründer Markus Kaden (links) und Marvin Schneider(Quelle: msquare)

Vor vier Jahren fragte sich Markus Kaden – damals beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR e.V.) in Stuttgart – wie man in kurzer Zeit eine hohe Temperatur auf eine Composite-Oberfläche aufbringen könnte. Seine Idee der Flexin Heat Technologie wurde 2017 zum Patent angemeldet und bildete die Basis für die Gründung der msquare GmbH. Das induktive, konturgenaue Aufheizen von Flächen schafft die Voraussetzung zum einfachen Reparieren von Strukturen aus Composites. Mit dieser Technologie lässt sich die Lebensdauer von Leichtbauteilen verlängern. Und sie eröffnet neue Möglichkeiten des Formens und Fügens für Faserverbundkunststoffe.

Im Leichtbau sind branchen- und werkstoffübergreifende Impulse und neue Inspirationen für kreative, technologische Lösungen äußerst wertvoll. In der Serie „Pioniere der Leichtbauwelt“ kommen deshalb Gründer und Start-ups zu Wort. Hier haben sie die Möglichkeit, ihre Technologie, ihre Ideen und Visionen vorzustellen. Wenn sich dabei neue Partnerschaften über Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg ergeben, so konnte Leichtbau(welt) einmal mehr eine „Win-Win“-Situation schaffen.

Leichtbauwelt: Welche Leichtbau-Innovation, welches Projekt oder Forschungsergebnis hat Sie in der letzten Zeit besonders fasziniert?

Markus Kaden: Das war eindeutig der erste großflächige Einsatz kohlefaserverstärkter Hochleistungsthermoplaste in der Luftfahrt: Die Druckkalotte des A320 aus CF-PEEK – eine beeindruckende Entwicklung.

Leichtbauwelt: Warum können Sie sich für den Leichtbau begeistern?

Markus Kaden: Der Leichtbau steht für Herausforderung bei der Materialauswahl, für Hochperformance, für Auslegung einer Struktur am Limit und ja, auch für die Möglichkeit, Konstruktionen zu realisieren, die ohne Leichtbau nicht möglich wären. Den größten Nutzen des Leichtbaus sehe ich derzeit in der Windkraft – sie wäre ohne diese Technologie in dieser Dimension nicht möglich. Vorangetrieben werden Entwicklungen im Leichtbau vor allem durch die Luftfahrt. Dort gibt es viele unterschiedliche Einsatzgebiete, Fertigungstechnologien und auch Fördermöglichkeiten.

Leichtbauwelt: Das Produkt von msquare sind flächige Heizelemente. Was hat das mit Leichtbau zu tun?

Markus Kaden: Im Leichtbau geht es darum, durch leichte, aber trotzdem steife, feste Strukturen einen Mehrwert zu liefern. Dieser drückt sich häufig in einem geringeren Energbiebedarf durch ein reduziertes Gewicht aus. Wichtig und am einleuchtendsten ist dieser Zusammenhang in der Mobilität.
Doch um wirklich nachhaltigen Leichtbau zu betreiben, darf nicht nur die Nutzung einer Struktur berücksichtigt werden, sondern man muss auch die Fertigung und vor allem die Lebensdauer betrachten. Unser Unternehmen msquare steht im Leichtbau deshalb für energieeffiziente Fertigungsprozesse sowie für das Verlängern der Lebensdauer dieser Strukturen durch innovative Reparaturverfahren.

Leichtbauwelt: Nun ist die Reparatur von Faserverbundkunststoffe bisher aber alles andere als einfach und kostengünstig. Ist so die Idee zu Ihrem Produkt FlexIn Heat entstanden?

Markus Kaden: Ja, wir haben damals an einem Reparaturverfahren für faserverstärkte Hochleistungsthermoplaste (CF-PEEK) geforscht. Bis dato gab es keine geeignete Möglichkeit, mobil und gezielt Temperaturen von über 300°C zu erzeugen. Bestehende Technologien erreichten nur etwa 200°C  – beispielsweise Heizmatten – oder waren zu unpräzise wie beispielsweise Infrarot-Strahler.

Leichtbauwelt: Und was machen die flexiblen Heizmatten anders? 

Markus Kaden: Wir verwenden Induktion zum Erwärmen. Ähnlich dem Induktionskochen können wir so gezielt und direkt Strukturen oder Werkzeuge erwärmen. Durch diese neue Technologie der induktiven Erwärmung in einer flexiblen Heizmatte können auch neue energieeffiziente Fertigungs- und Reparaturverfahren entwickelt werden.
Und weil wir bei unserer Technologie zwischen die Wärmequelle von dem zu erwärmenden Medium trennen, erreichen wir außerdem deutlich höhere Temperaturen, die für moderne Hochleistungsthermoplaste wie Polyamid, PEEK, LMPAEK PPS und ähnliche für die Reparatur oder den Fertigungsprozess notwendig sind. Außerdem können wir eine Dämmung direkt auf dem zu erwärmenden Medium integrieren, so dass weniger Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Dadurch können wir das Material gezielt, schneller und effizienter erwärmen.

Wie repariert man Composites mit der FlexIn Heat Technologie?

Prinzipskizees des Heizaufbaus (Quelle: msquare)

Das induktive Funktionsprinzip bei FlexIn Heat ist einfach und energieeffizient: Durch das auf die Schadstellen zugeschnittene Blech wird nur der Teil des Bauteils erwärmt, der eine Beschädigung aufweist. Folglich wird auch nur dort Hitze erzeugt, wo sie benötigt wird.

  1. Schadhafte Stelle schäfften.
  2. Reparaturpatch mithilfe einer Klebefolie auf der Beschädigung fixieren.
  3. Dünnes Blech oder Metallmesh konturnah zurechtschneiden und auf die Schadstelle auflegen.
  4. Die FlexIn Heat Induktionsmatte, eine flexible Silikonmatte mit innenliegendem Trägergewebe auflegen.
  5. Vakuum anlegen. Dadurch wird die Luft aus den Kanälen am Rand der Heizmatte abgesaugt, die sich eng an die Compositeoberfläche presst.
  6. Spannung anlegen: Durch die induzierten Wirbelströme erwärmt sich das Blech – der Suszeptor Das Vakuum sorgt für den richtigen Anpressdruck.

Leichtbauwelt: Sie haben das Unternehmen zusammen mit Ihrem Partner Marvin Schneider gegründet. Wie ergänzen Sie sich im Gründerteam?

Markus Kaden: Obwohl wir beide Ingenieure sind, haben wir uns die Aufgabenfelder prima aufgeteilt. Jeder von uns hat sich in einen neuen Bereich eingearbeitet – der eine Vertrieb, der andere Controlling und Finanzen. Und wir haben beide den notwendigen Biss in der Kommunikation sei es Kunde, Projektpartner oder Steuerberater. Ein großes Plus ist, dass jeder von uns für die gesamte Firma sprechen kann, da wir beide das technische Verständnis und die Marktkenntnis haben.

Leichtbauwelt: Wofür steht der Name Ihres Unternehmens: „msquare“?

Markus Kaden: Zum einen für unsere Vornamen als Gründer: Marvin und Markus. Der Begriff Square transportiert die Bedeutung „Fläche“, denn wir produzieren flächige Heizelemente. Und das „M“ symbolisiert außerdem den Draht im induktiven Heizelement, der sich optisch auch im Logo wiederfindet.

Leichtbauwelt: Ihr Unternehmen ist eine Ausgründung aus dem DLR. Was war der entscheidende Impuls, vom Forscher zum Gründer zu werden?

Markus Kaden: 2018 hatten wir den ersten Prototypen fertig, der POC (Proof of Concept) war erfolgreich. Die ersten Kunden gaben uns ein sehr gutes Feedback, und als Gründerteam hatten wir eine umfangreiche Liste potentieller Kunden. Deshalb wollten wir sehen, wie aus dieser Idee ein Produkt wird, das dem Kunden einen Mehrwert liefert und sich auf dem Markt durchsetzt. Dabei wollten wir aber selbst entscheiden, wann, was und warum. Der „point of no return“ war letztlich die Unterschrift beim Notar unter den Gesellschaftervertrag zusammen mit den Investoren.

„400°C erreichbare Temperatur und Energieeinsparungen in der Größenordnung von 50 Prozent sind gute Argumente für unsere Technologie.“

Leichtbauwelt: Warum glauben Sie, dass der Mehrwert Ihrer Heizmatten groß genug ist, damit sich das Produkt am Markt durchsetzen kann?

Markus Kaden: Dafür gibt es zwei entscheidende Gründe, die jeweils einen Anwendungsbereich betreffen: Bei der mobilen Reparatur von Faserverbundkunststoffen erreichen wir deutlich höhere Temperaturen. Bisher waren hier etwa 200 °C möglich, mit FlexIn Heat sind es bis zu 400 °C. Und in der Fertigung können wir durch unsere Technologie der induktiven Erwärmung etwa 50 Prozent Energie einsparen.

Leichtbauwelt: Welche weiteren Entwicklungen planen Sie?

Markus Kaden: Wir planen, weitere Bereiche der industriellen Erwärmung zu erschließen, um auch da das energieeinsparende Potential der induktiven Erwärmung zu nutzen. Beispiele finden sich im Lebensmittelbereich oder der Kunststoffverarbeitung, im Spritzguss.
Eine erste Anwendung gab es bereits in der Lebensmittelindustrie. Dort wird zum Beheizen der Rösttrommel aktuell oft noch eine Gasflamme genutzt, die sehr ineffizient ist, oder Wasserdampf, der eine wartungsintensive Infrastruktur benötigt. Durch das direkte Anbringen von Induktionsspulen an der Metalltrommel konnten in ersten Demonstrationen bereits Energieeinsparungen von über 50% realisiert werden.

In einem Video zeigt msquare den Einsatz der flexiblen Heizmatten.

Leichtbauwelt: Welche Grenzen sind Ihrer Idee gesetzt? Wann macht der Einsatz einer flexiblen Heizmatte keinen Sinn?

Markus Kaden: Die Energiedichte ist zwar geringer als beim Induktionskochen, dennoch wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, welches bei sehr sensiblen Sensoren in der Nähe zu Fehlern führen kann. Höhere Energiedichten, als die bisher eingesetzten, müssen noch evaluiert werden, aktuell ist an dieser Grenze die Eigenerwärmung der Induktionsspule noch etwas zu groß.

Leichtbauwelt: Gab es bei Ihren bisherigen Projekten auch besonders schwierige Herausforderungen?

Markus Kaden: Ja natürlich. Eine stetige Herausforderung ist die Skalierung. Denn was darf ein m2 Heizfläche kosten? Hier sind die Kosteneinsparungen je beheizter Fläche besonders wichtig für den Markterfolg des Produkts.
In der Heizanwendung sind vor allem komplexe Strukturen jedes Mal eine ganz besondere Herausforderung.

Leichtbau ist für mich persönlich …
~… viele neue Fertigungsprozesse, bei denen eine genaue und präzise Temperaturführung eine entscheidende Rolle spielen wird 😉 .

Die größte Herausforderung im Leichtbau ist, …
~… gleichbleibende messbare Qualität, hohe Stückzahl sowie die Reduzierung der Kosten.

Die wichtigste Trend im Leichtbau ist aktuell…
~… vom Duromer zum Thermoplast.“

Leichtbau und Mobilität …
~… ist, wenn es richtig eingesetzt wird, eine gewinnbringende Verbindung, Stichwörter: Hybride Strukturen, intelligente Fügeverfahren, Vor allem bei der Herstellung Blick auf das Thema Sustainability!

Leichtbau ist ein Schlüssel für den Klimaschutz, weil …
~… mit der Windkraft ein sehr großer Beitrag dazu geleistet wird.

Das Interview für Leichtbauwelt ist mir wichtig, …
~… um so der Fachwelt unsere Technologie und deren Nutzen sowie ihre Vorteile näher zu bringen. Denn Leichtbauwelt ist eine branchenweite Plattform, um sich zu informieren, auszutauschen und auf dem Laufenden zu bleiben..

Die Informationsplattform Leichtbauwelt bietet Inspiration für Fortschritt. Sie ist ein „Place2B“, weil, …
~… es immer interessante Artikel zu lesen gibt.

Leichtbauwelt: Wo sehen Sie ihre Idee mittelfristig?

Markus Kaden: Wir wollen erreichen, dass sich unsere Technologie Flexin Heat mittelfristig als etabliertes Heizverfahren für unterschiedliche industrielle Heizprozesse durchgesetzt hat. Ein Ingenieur sollte uns kennen, bevor er einen neuen Heizprozess auslegt. Wir wollen als Unternehmen wachsen, zum „Mittelständler“ werden, der diese Technologie und deren Produkte anbietet und stetig weiterentwickelt.

Leichtbauwelt: An welchen Hindernissen sind Sie in den ersten Gründungsjahren gewachsen? Gab es dabei ein besonderes Ereignis, eine wichtige Phase?

Markus Kaden: Für uns als Ingenieure war vor allem das Controlling/ die Finanzen eine Herausforderung, obwohl wir täglich mit Zahlen umgehen. Aber es ist eine andere Hausnummer, ein Unternehmen zu koordinieren. Und die Gespräche mit dem Steuerberater waren am Anfang eine große Herausforderung. So hatte der eine oder andere Mitarbeiter zu Beginn ein anderes Gehalt als geplant. Und wir haben auch von den Zulieferern die eine oder andere Mahnung erhalten. Auch im Bereich Vertrieb mussten wir dazulernen: Nicht jedes Projekt oder jede Anfrage, die sich für einen Ingenieur spannend anhört, kann auch kostendeckend sein.

„Die richtige Idee sind nur 20 Prozent des Erfolgsgeheimnisses für ein Start-up.“

Leichtbauwelt: Welche Tipps würden Sie angehenden GründerInnen geben wollen?

Markus Kaden: Die richtige Idee oder Technologie sind nur 20% eines Unternehmens. Die anderen 80% verteilen sich auf:

  • Kenne Deine Kunden!  – Was brauchen sie wirklich und sind bereit, dafür zu zahlen?
  • Kenne Deine Finanzen! – Ein guter Steuerberater ist sehr hilfreich.
  • Achtet von Anfang an auf klare interne Kommunikation und eine realistische Projektplanung.
  • Gründet wenn möglich nicht alleine 😉

Hinzu kommt, dass die Produktentwicklung an sich schon eine breite Themenpalette beinhaltet, die viel Engagement erfordert und auch Zeit bindet.

Leichtbauwelt: Gibt es im „Leichtbau-Alltag“ noch Herausforderungen für Sie?

Markus Kaden: Ein aktuelles Thema ist auf jeden Fall die Rohstoffsicherheit. Für uns relevant sind beispielsweise Silikon oder Mikrochips, unsere Kunden sind auf die verfügbaren Marktmengen an Epoxidharz und Fasern angewiesen.

Leichtbauwelt: Der Klimaschutz nimmt in allen Industriebereichen einen zunehmend größeren Raum ein. Welchen Beitrag können Ihre Produkte dazu leisten? Wird dieser Beitrag von den Anwendern gesehen oder gar geschätzt?

Markus Kaden: Die Themen Energiebedarf und Nachhaltigkeit spielen in den Diskussionen eine zunehmend wichtige Rolle. Bei beiden kann msquare mit seiner Technologie und den Produkten punkten: wir unterstützen energieeffiziente Fertigungsprozesse, reduzieren Behelfsmaterialien und bieten neue Reparaturmöglichkeiten zur Verlängerung der Lebensdauer von teuren Strukturbauteilen.
Dennoch ist für viele Kunden das Thema Energieeffizienz in der Umsetzung noch nicht so präsent, dass dafür auch etwas mehr Geld ausgegeben wird.

Leichtbauwelt: Lassen Sie uns ein bisschen träumen: Wenn Sie einen Wunsch für den Leichtbau oder Ihr Unternehmen frei hätten, was würden Sie sich wünschen?

Markus Kaden: Wenn Flugtaxis ein Erfolg werden, so wird dies dem Leichtbau nochmals einen Schub geben. Hier will msquare vorn dabei sein, wenn es darum geht, für diese neuen Strukturen sowohl Heiztechnologien für die Fertigung zu liefern als auch neue Reparaturkonzepte zu erarbeiten und dafür die richtigen Produkte bereit zu stellen.


Kontakt zu Markus Kaden: E-Mail

 

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