Begründung der Wahl eines Verhandlungsverfahrens ohne Teilnahmewettbewerb gemäß § 14 Abs. 4 Nr. 2b VgV.
First-of-Series Cryoinsert für das SIS18
Vorgesehenes Unternehmen: Institut für Luft- und Kältetechnik (ILK), Dresden
1. Beschreibung des Beschaffungsgegenstands
Gegenstand des Auftrags ist die Weiterentwicklung und Fertigung eines Funktionsmusters (First-of-Series, FoS) eines Cryoinserts für den Einsatz in den Kollimatoren des Schwerionensynchrotrons SIS18 der GSI.
Durch die Integration kryogener Oberflächen in die bestehenden Kollimatoren des SIS18 soll das lokale Saugvermögen am Ort von Strahlverlusten erhöht und damit die Vakuumbedingungen bei hohen Schwerionenintensitäten stabilisiert werden. Ziel ist die Erhöhung der im SIS18 erreichbaren Schwerionenintensitäten für den zukünftigen FAIR-Betrieb.
Bei dem Cryoinsert handelt es sich um kein Standardbauteil. Für die Entwicklung und Fertigung müssen Anforderungen aus Tieftemperaturphysik, UHV-Technik, Sonderkammerbau, thermischer Auslegung sowie Mess-, Steuer- und Regelungstechnik miteinander verbunden werden. Zusätzlich sind geeignete Kaltkopfsysteme zur Erzeugung kryogener Temperaturen zu integrieren und die unterschiedlichen Einbausituationen, inklusive Teilchenstrahlung im SIS18 zu berücksichtigen.
Der Auftrag umfasst insbesondere die Ableitung der Fertigungszeichnungen aus dem bereits durch ILK optimierten 3D-Modell, die Festlegung der erforderlichen Fertigungs- und Montagetoleranzen, die Entwicklung von Tieftemperatur-Messtechnik einschließlich Messelektronik und Steuerung für Kaltkopf-Kompressoren, die Berücksichtigung der vorgesehenen Einbausituationen sowie die Fertigung und Montage des Funktionsmusters.
2. Alleinstellungsbegründende technische Aspekte
Der entscheidende alleinstellungsbegründende Aspekt ist, dass der Auftrag unmittelbar auf einer bereits bei ILK erfolgten Entwicklung, Fertigung, Erprobung und Optimierung des Cryoinserts-Prototyps aufbaut.
Der ursprüngliche Prototyp wurde gemeinsam mit ILK entwickelt und durch ILK gefertigt. Nach umfangreichen Labortests bei GSI wurde dieser in das SIS18 eingebaut und im Rahmen von Maschinenexperimenten unter realen Strahlbedingungen getestet und vermessen. Die positiven Ergebnisse führten zur Entscheidung, weitere Kollimatoren mit Cryoinserts auszurüsten.
Auf Grundlage der Erfahrungen aus Konstruktion, Fertigung und Erprobung wurde im Rahmen des vorausgegangenen Auftrags 4500236819 gemeinsam mit ILK das 3D-Modell des Cryoinserts weiterentwickelt und optimiert. Damit wurde bereits eine wesentliche Entwicklungsstufe erreicht, auf der das nun zu fertigende Funktionsmuster unmittelbar aufbauen soll.
Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des aktuellen Auftrags ist die Entwicklung einer geeigneten Mess- und Steuertechnik für die Cryoinsert. Für die Überwachung der kryogenen Betriebsbedingungen müssen geeignete Temperatursensoren eingesetzt werden. Dabei besteht die besondere Randbedingung, dass die Sensoren im Betrieb bei tiefen Temperaturen eine ausreichende Genauigkeit aufweisen, gleichzeitig aber beim erforderlichen Ausheizen der Vakuumbauteile Temperaturen von bis zu 300 °C ausgesetzt sein können. Die Messtechnik muss daher so ausgewählt und integriert werden, dass sie die hohen Ausheiztemperaturen ohne Beschädigung übersteht.
Im Rahmen des vorausgegangenen Auftrags wurde zur Auswahl von geeigneten Sensoren bereits eine umfangreiche Marktanalyse durchgeführt. Dabei wurden geeignete und am Markt verfügbare Komponenten hinsichtlich ihrer Eignung für die Kombination aus Tieftemperaturbetrieb, UHV-Anwendung und hohen Ausheiztemperaturen untersucht.
Die Ergebnisse dieser Marktanalyse sind Bestandteil des bereits bei ILK aufgebauten projektspezifischen Wissens und fließen unmittelbar in die nun vorgesehene Entwicklung und Fertigung der Messelektronik ein. Damit geht der Leistungsumfang über die Auswahl von Sensoren hinaus.
3. Alternativlosigkeit und Folgen eines Anbieterwechsels
Grundsätzlich existieren am Markt Unternehmen mit Kompetenzen in einzelnen oder mehreren der benötigten Bereiche, insbesondere UHV-Technik, Sonderkammerbau, Kryotechnik oder Messtechnik. Im Rahmen der Marktrecherche wurden unter anderem Pfeiffer Vacuum, Göttingen, VA-TEC, NTG, Reuter, VACOM sowie ergänzend Leybold betrachtet. Diese Anbieter verfügen jeweils über relevante Teilkompetenzen; ein Anbieter, der den konkreten Entwicklungsstand des Cryoinserts unmittelbar fortführen kann, wurde jedoch nicht identifiziert. So verfügt beispielsweise Pfeiffer Vacuum über umfangreiche Kompetenzen im Bereich kundenspezifischer Vakuumkammern und Vakuumsysteme einschließlich Auslegung und Konstruktion. Aus vergangenen Projekten ist dieser Anbieter bekannt, es wurde eine Serie Kryokollimatoren (build-to-print) gefertigt sowie ein Kaltkopf-gekühlter Test-Kryostat entwickelt und gebaut. Ein Unternehmen mit der notwendigen Kombination an Kompetenzen konnte nicht identifiziert werden.
Entscheidend ist nicht die allgemeine Verfügbarkeit der Einzelkompetenzen, sondern die Fähigkeit, unmittelbar auf dem bereits erreichten Entwicklungsstand des konkreten Cryoinserts aufzubauen. Ein potentieller alternativer Anbieter, welcher über die erforderliche Kombination an Kompetenzen verfügen sollte, müsste sich zunächst in die Entwicklungshistorie, die Ergebnisse der Prototypenfertigung und der Labor- und Maschinenexperimente sowie die daraus abgeleiteten konstruktiven Optimierungen einarbeiten. Er könnte somit nicht lediglich das vorhandene 3D-Modell übernehmen und fertigen. Ein wesentlicher Teil des erforderlichen Entwicklungs- und Erfahrungswissens ist nicht allein in den CAD-Daten enthalten, sondern wurde durch die bisherige Konstruktion, Fertigung, Erprobung und Marktanalyse aufgebaut, also das projektspezifische Erfahrungswissen.
Dies betrifft insbesondere auch die Messtechnik. Die bereits durchgeführte Marktanalyse zu geeigneten Tieftemperatursensoren und Messkomponenten müsste von einem neuen Anbieter nachvollzogen bzw. erneut