Funktionalisierte Materialien & Bauteile

Im Anwendungsbereich funktionalisierte Materialien & Bauteile betreiben wir Forschung und Entwicklung und bieten Dienstleistung und Untersuchungen von der Charakterisierung metallischer, anorganisch-nicht­metallischer und polymerer Werkstoffe über die Ermittlung der Festigkeit von Bauteilen oder Baugruppen bis hin zur virtuellen Simulation Berechnung von Bauteileigenschaften an. Einen weiteren Schwerpunkt bilden Umweltsimulationen kombiniert mit Schwingprüfungen.

Ihre Ansprechpartner
Prof. Dr. rer. nat. Tom Lahmer Leiter Forschergruppe Charakterisierung und Funktionalisierung von Werkstoffen und Bauteilen +49 (3643) 564170 tom.lahmer@mfpa.de
Dr.-Ing. Michael Berndt Abteilungsleiter Werkstoff-, Verfahrens- und Bauteilentwicklung & Leiter der Zertifizierungsstelle +49 (3643) 564186 michael.berndt@mfpa.de
Dr.-Ingenieurin Susanne Kleemann Wissenschaftliche Mitarbeiterin +49 (3643) 564195 susanne.kleemann@mfpa.de

Funktionalisierte Materialien & Werkstoffe

Höhere Leistungsstärke und die zunehmende Forderung nach mehr und mehr Funktionalität stellen die größte Herausforderung in der derzeitigen Materialentwicklung dar. Kosteneffiziente Anwendungslösungen werden dabei immer dann erzielt, wenn eine Integration von Funktionen direkt in den Werkstoff oder eine Modifikation der Oberfläche zur Eigenschaftsverbesserung der Bauteile realisiert wird.

Wir entwickeln funktionalisierte Materialien und Werkstoffe und erarbeiten deren technologische Herstellungsprozesse. Durch diese Materialien und Werkstoffe werden neuartige Eigenschaftskombinationen erzielt, die letztlich zu neuen bzw. verbesserten Material-, Verfahrens- und Bauteilentwicklungen führen. Die von uns entwickelten neuartiger Beschichtungs- und Bearbeitungsverfahren verbessern bereits heute in vielen Anwendungen die Funktionalitäten der Bauteile und Oberflächen.

Bauteilentwicklung & Eigenschaftsprüfung

Die Anforderungen an Bauteile steigen unaufhörlich. Dabei müssen die Bauteile immer mehr Funktionen übernehmen und dabei sollen aber auch die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit steigen. Daraus ergeben sich immer komplexere und umfangreichere Aufgabenstellung an die Forschung und Entwicklung sowie die Prüfung und Überwachung der Bauteile.

Wir entwickeln gemeinsam mit unseren Partnern hochleistungsfähige Bauteile und integrieren dabei häufig neuartige Werkstoffe mit verbesserten Eigenschaften für eine höhere Bauteilperformance. Zudem stehen wir für qualifizierte Untersuchungen und umfassende Analysen von Bauteilen und Werkstücken. Unsere Labor bieten zahlreiche chemische, mineralogische und physikalische Prüfmethoden und Versuchsstände zur Bearbeitung komplexer Prüfaufträge. Bei vielen dieser Methoden sind wir ein akkreditiertes Prüflabor.

Bauteilentwicklung

Hochleistungseigenschaften von Werkstoffen stehen bei uns im kausalen Zusammenhang mit außergewöhnlicher Performance und einer langen, zuverlässigen Nutzungsdauer von Bauteilen. Unsere Entwicklungsarbeit steht in direkter Verbindung mit der Erschließung und dem Einsatz von neuartigen oder verbesserten Werkstoffen für Bauteile einer neuen Genration für Hochleistungsanwendungen.

Bauteilfestigkeit

Bauteile und Baugruppen sollen während der Nutzungsdauer nicht versagen. Die auftretenden Beanspruchungen müssen deshalb unterhalb der ertragbaren Beanspruchung liegen. Um dies zu sichern, werden Beanspruchungsanalysen sowie Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit und zur Rissausbreitung durchgeführt. Zum Einsatz kommt servohydraulische Prüftechnik für Werkstoff- und Bauteilversuche sowie aktuelle Hard- und Software.

Innendruckschwellversuche

Die Arbeitsgruppe führt mit servohydraulischen Prüfständen Innendruckschwellprüfungen an Proben und Bauteilen durch. Darüber hinaus wurde ein Prüfverfahren mit kombiniertem Innen- und Außendruck entwickelt, mit dem Werkstoffproben bei beliebigen R-Werten geprüft werden können. Es werden Betriebs- und Dauerfestigkeiten ermittelt und Festigkeitsnachweise für die Bauteile erstellt.

Dipl.-Ing. Andreas Kleemann Wissenschaftlicher Mitarbeiter +49 (3643) 564405 andreas.kleemann@mfpa.de
Schicht- und Materialeigenschaften

Das Prüfzentrum Schicht- und Materialeigenschaften als Außenstelle der MFPA Weimar am Institut für Werkstofftechnik der TU Ilmenau führt umfassende Untersuchungen zur Materialanalytik und zu Schadensfällen durch. Schwerpunkte bilden dabei funktionelle Beschichtungen und Schichtsysteme. Vorrangig werden festkörperphysikalische und -chemische Untersuchungsmethoden sowie Verfahren der Werkstoffprüfung und Materialographie eingesetzt.

Kontakt

Dr. rer. nat. Gerd Teichert Wissenschaftlicher Mitarbeiter +49 (3677) 694929 gerd.teichert@mfpa.de
Kunststoff- und Hybridbauteile

Die Arbeitsgruppe führt Untersuchungen an Proben und Bauteilen aus Kunststoffen oder an Hybridbauteilen durch. Schwerpunkte bilden mechanisch-technologische Prüfungen, Alterungsprüfungen und Schadensanalysen. Verlegetechniken von Rohren können getestet werden. Weiterhin wird der Einbau von Kunststoffkomponenten in Deponien oder Konstruktionen des Hoch- und Tiefbaues überwacht.

Modellierung, Simulation & Monitoring

Die Aufgabe von Ingenieuren ist die Entwicklung und Erstellung technischer Systeme und Prozesse mit denen vorgegebene Nutzungsanforderungen erreicht werden. Für die Entwicklung technischer Systeme werden heute in allen Ingenieurdisziplinen Prognosemodelle erstellt, mit denen das Verhalten der zu entwerfenden technischen Systeme und Prozesse durch Computersimulationen vorhergesagt werden kann. Die Validierung und Kalibrierung der Prognosemodelle erfolgt durch Experimente an Prototypenmodellen oder durch die Beobachtung realer Systeme und deren Abgleich mit den Simulationsergebnis-sen.

Unsere Möglichkeiten zur Modellierung und Simulation ergänzen die material- und bauteiltechnischen Prüfungen. Schwerpunkte sind: Versuchsdesign, statistische Versuchsplanung und Parameteridentifikation. Wir führen numerische Simulationen (Finite Elemente Methode (FEM)) und Untersuchungen im Bereich des Bauteilverhaltens, der Bauteilfestigkeit und Optimierung von Bauteilen von der statischen und dynamischen Mechanik über (in)stationäre Wärmeleitung bis hin zur Strömungsmechanik durch.

Mechanische Simulationen
  • Statische und dynamische Bauteilfestigkeitsuntersuchungen 
  • Betriebsfestigkeitsuntersuchungen 
  • Zeit- und Dauerfestigkeitsbewertungen, Lebensdauerberechnungen 
  • Bruchmechanische Simulationen 
  • Mehrskalige Simulationen
Thermische Simulationen
  • Stationäre Temperaturfeldberechnung 
  • Instationäre Wärmeübertragung 
  • Bauphysikalische Untersuchungen und Optimierungen 
  • Ermittlung bauphysikalischer Bauteilkennwerte
Multiphysikalischen Simulationen

In multiphysikalischen Simulationen werden alle oben aufgeführte Simulationsfelder gekoppelt betrachtet. Dabei bietet die Arbeitsgruppe auch Teilleistungen und Hilfestellungen im Bereich der mathematischen und numerischen Modellierung, Modellparametrisierung, Lösung des numerischen Modells sowie der Auswertung und Darstellung (Postprocessing) der Ergebnisse an. Dabei werden alle Teilgebiete der Ingenieurwissenschaften (Bauindustrie, Automotive, Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Medizintechnik usw.) und das gesamte Werkstoffspektrum von Metallen, Halbleitern, anorganisch nichtmetallischen Werkstoffen (Glas, Keramik, ..) bis hin zu organischen Werkstoffen (Holz, Kunststoffe) abgedeckt.

Umweltsimulation & Materialbeständigkeit

Für eine lange Beständigkeit müssen Bauteilen explizit angepasst an deren Einsatzbedingungen konstruiert werden. Die verwendeten Werkstoffe sind ebenfalls an die Umgebungsbedingungen anzupassen. Vorhersagen zur Beständigkeit können in der Regel nur nach umfangreichen Tests dieser Bauteile unter realen Nutzungsbedingungen erfolgen.

In unserem umfangreich ausgestatteten Umweltsimulationszentrum können wir unterschiedlichste klimatische Umwelt- und Korrosionsprüfungen sowie Lebensdaueruntersuchungen durchführen.

Umweltsimulation

Das Schwingprüflabor ist spezialisiert auf kombinierte Umweltsimulationen mit den Prüfgrößen Temperatur, schwellender Innendruck, Klima, Schwingbelastung und atmosphärischer Über- und Unterdruck. Weiterhin werden Schocktests, Brandtests und Durchflussmessungen angeboten. Die Arbeitsgruppe Materialbeständigkeit ergänzt die Palette der Prüfleistungen in der Umweltsimulation mit Suntest (UV, Feuchte, Wärme) und Schadgasprüfungen mit Einzel- und Mischgasen (SO2, H2S, Cl, NOx, NH4).

Laufende Projekte

Laufende Projekte im Themenfeld Funktionalierte Materialien & Bauteile

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde ein multifunktionales Vitalüberwachungssystem auf polymerfaseroptischer Basis entwickelt. Das System besteht aus einer textilbasierten leichten Konstruktion in Form von Sitz- oder Matratzenauflagen mit integrierten faseroptischen Sensoren.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Michael Kuhne

Partner/innen
Institut für Holztechnologie Dresden gGmbH

Sächsisches Textilforschungsinstitut e. V., Chemnitz

Laufzeit
Aug 2016 - Nov 2018

Kurzfassung
Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde ein multifunktionales Vitalüberwachungssystem auf polymerfaseroptischer Basis entwickelt. Das System besteht aus einer textilbasierten leichten Konstruktion in Form von Sitz- oder Matratzenauflagen mit integrierten faseroptischen Sensoren. Dabei werden Polymere Lichtleitfasern (POF) als sensitives Element eingesetzt, die preiswert verfügbar sind. Das Messprinzip beruht auf einer einfachen Messung der veränderlichen Intensität des in die Faser eingekoppelten Lichts.

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Entwicklung von Demonstratoren zur Simulation von Verformungen und Rissbildungen an Mauerwerken im Labor- und Technikumsmaßstab auf der Basis realer Schadensverläufe für die anwendungsnahe Verifizierung von Modelldaten. Im Forschungsvorhaben wird ein Verfahren zur Prognose von stofflich und bauklimatisch bedingten Schadensverläufen im Zeitraffer entwickelt und daraus Simulationsmodelle abgeleitet.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dipl.-Ingenieurin Heike Dreuse

Partner/innen
fokus GmbH Leipzig
Ingenieurbüro Trabert + Partner, Geisa

Laufzeit
Sep 2019 - Feb 2022

Kurzfassung
Entwicklung von Demonstratoren zur Simulation von Verformungen und Rissbildungen an Mauerwerken im Labor- und Technikumsmaßstab auf der Basis realer Schadensverläufe für die anwendungsnahe Verifizierung von Modelldaten.
Im Forschungsvorhaben wird ein Verfahren zur Prognose von stofflich und bauklimatisch bedingten Schadensverläufen im Zeitraffer entwickelt und daraus Simulationsmodelle abgeleitet. Prozesse, die in der Realität über Zeiträume von Jahren bis Jahrzehnten ablaufen, sollen im Zeitraffer im Labormaßstab simuliert werden. Diese Modelle sollen auf Schadensbilder angewendet werden, bei denen es zu Rissen und Deformationen kommt, welche bewertet und der weitere Verlauf prognostiziert werden müssen. Die Ergebnisse sollen für zukünftige Modellierungen und Vorhersagemodelle genutzt werden. Für die Projektpartner stehen Daten für die Produktentwicklungen (Software) zu Verfügung.

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Das laufende ZIM-Kooperationsprojekt hat die Zielstellung, photokatalytische Systeme zur Raumluftreinigung hinsichtlich der desinfizierenden Wirkung auf mikrobielle Raumluftbelastungen, wie Viren, Bakterien und Pilzsporen, zu entwickeln. Kern der Entwicklung ist dabei die sinnvolle Verknüpfung der Photokata-lyse mittels sogenannter UV-A und UV-C solid state Lichtquellen mit einer mathematischen Modellierung des strömungs- und lichttechnischen Verhaltens der zu entwickelnden Systeme.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Prof. Dr. rer. nat. Tom Lahmer

Partner/innen
Lynatox GmbH, Ohrdruf

Laufzeit
Jan 2021 - Dez 2022

Kurzfassung
Das laufende ZIM-Kooperationsprojekt hat die Zielstellung, photokatalytische Systeme zur Raumluftreinigung hinsichtlich der desinfizierenden Wirkung auf mikrobielle Raumluftbelastungen, wie Viren, Bakterien und Pilzsporen, zu entwickeln. Kern der Entwicklung ist dabei die sinnvolle Verknüpfung der Photokata-lyse mittels sogenannter UV-A und UV-C solid state Lichtquellen mit einer mathematischen Modellierung des strömungs- und lichttechnischen Verhaltens der zu entwickelnden Systeme. Diese Kombination erlaubt eine zielgenaue Konzeption sowie einen virtuellen Entwurf und erspart somit zeitaufwendige und kosten-intensive trial-and-error Versuche. Schlussendlich können am Ende des Projektes neue Produkte auf den Markt gebracht werden, die eine wesentliche Verbesserung für die Raumlufthygiene garantieren und damit die Grundlage schaffen, Räume, auch in Zeiten von Pandemien wie der aktuellen Corona-Krise, intensiv zu nutzen. Die prinzipielle Wirksamkeit des Verfahrens wurde durch Vorversuche und vorangegangene Forschungsvorhaben (NaPro, ZIM AIF, Photodetox ZIM AIF) bestätigt. Somit ist dieses Projekt die ergebnisbasierte Weiterführung dieses Forschungsfelds und soll die bisherigen Entwicklungen in das beschriebene System einfließen lassen.

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Teilprojekt MFPA : Laborative Entwicklung und analytische Untersuchungen zum Phosphor-Verwertungsverfahren innerhalb der DreiSATS - Konzeption - Phase 1 In dem Teil der Phosphor (P) - Rückgewinnung innerhalb der DreiSATS-Konzeption wollen die Projektpartner eine prototypische Versuchs- und Demonstratoranlage zur Verwertung von Klärschlammaschen nach dem pontes pabuli - Verfahren konzipieren, errichten und daran systematische Versuche und Untersuchungen durchführen. Die MFPA ist dabei Entwicklungspartner und wird die Versuche analytisch begleiten.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Karlsruhe

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Frank Hauser

Partner/innen
Veolia Klärschlammverwertung Deutschland GmbH, Markranstädt
pontes pabuli GmbH, Leipzig
Carbotechnik GmbH, Geretsried
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme lKTS, Dresden
Lufttechnik Crimmitschau GmbH, Crimmitschau

Laufzeit
Jul 2020 - Jun 2023

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA : Laborative Entwicklung und analytische Untersuchungen zum Phosphor-Verwertungsverfahren innerhalb der DreiSATS - Konzeption - Phase 1
In dem Teil der Phosphor (P) - Rückgewinnung innerhalb der DreiSATS-Konzeption wollen die Projektpartner eine prototypische Versuchs- und Demonstratoranlage zur Verwertung von Klärschlammaschen nach dem pontes pabuli - Verfahren konzipieren, errichten und daran systematische Versuche und Untersuchungen durchführen. Die MFPA ist dabei Entwicklungspartner und wird die Versuche analytisch begleiten. lm Teilprojekt der MFPA steht die laborative Entwicklung und Untersuchung von Teilprozessschritten des P-Verwertungsverfahrens im Vordergrund. Ziel dabei ist, eine Basis für die Konzeption und den anschließenden Betrieb der Versuchsanlage zu legen. Durch um-fangreiche Laboruntersuchungen soll eine Parametermatrix entwickelt werden, die für unterschiedliche Einsatzstoffe und Rezepturen kausale Zusammenhänge der Einflussgrößen auf den Prozess bzw. die Produktqualität und entsprechend die
erforderliche Prozessführung aufzeigt. Weiterhin steht für die MFPA im Teilprojekt die Evaluierung und analytische Untersuchung von Einsatz-, Zwischen- und Endprodukten sowie der Reaktionsabläufe als Aufgabe. Ziel ist dabei die analytische Begleitung der Entwicklung des P-Verwertungsverfahren und die wissenschaftlich-technische Bewertung der Analysen.

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Teilprojekt MFPA : Entwicklung von Gipsschaumbaustoffen mit gezielt eingestellten Eigenschaften für die Verfüllung von mehrdimensionalen textilen Strukturen sowie deren Erprobung im Labormaßstab Im Teilvorhaben der MFPA werden Schaumgipsrezepturen für die Verfüllung von textilen Hüllstrukturen entwickelt. Die neuartigen Verbundbaustoffe werden als modulare Wand-und Deckenelemente mit unterschiedlichen Funktionen eingesetzt.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dipl.-Ingenieurin Heike Dreuse

Partner/innen
Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V. (TITV), Greiz
Textilausrüstung Pfand GmbH, Lengenfeld
V.E.P. Baumaschinen GmbH, Plauen
HSP architekten ingenieure, Zwickau

Laufzeit
Jan 2021 - Mär 2023

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA : Entwicklung von Gipsschaumbaustoffen mit gezielt eingestellten Eigenschaften für die Verfüllung von mehrdimensionalen textilen Strukturen sowie deren Erprobung im Labormaßstab

Im Teilvorhaben der MFPA werden Schaumgipsrezepturen für die Verfüllung von textilen Hüllstrukturen entwickelt. Die neuartigen Verbundbaustoffe werden als modulare Wand-und Deckenelemente mit unterschiedlichen Funktionen eingesetzt. Sie sollen neben einer gestalterischen Funktion auch zur
Verbesserung von Brand- und Schallschutz sowie zur Akustikverbesserung beitragen. Die MFPA übernimmt die Rezepturentwicklung in Abhängigkeit der gewünschten Ausführung als Decken oder Wandelemente. Im Labormaßstab wird ein Baukastensystem entwickelt, in dem variable Rezepturzusammensetzungen zum Einsatz kommen. Die Demonstratoren werden ebenfalls im Labormaßstab mit den Schaumgipsrezepturen verfüllt und ggf. werden die Rezepturen modifiziert. An allen Schaumgipsmischungen werden die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften bestimmt. Es werden Möglichkeiten zur sor-tenreinen Trennung der Verbundkonstruktionen eruiert und untersucht. An den Probekörpern der Schaumgipsrezepturen werden Untersuchungen zum Austrocknungsverhalten mit verschiedenen Methoden (Feuchtesensoren, TDR-Messtechnik, hf-Sonden) durchgeführt.

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Teilprojekt MFPA: Entwicklung eines Werkstoffsystems für Absorberplatten und eines Systems für Fugenmörtel zur Erzielung der angestrebten Schwächungs- und Abschirmeigenschaften auf der Basis werkstoffphysikalischer Betrachtungen und Werkstoffcharakterisierung Ziel des Projektes ist ein neues Abschirmsystem auf der Basis einer neuen Gene-ration von Absorberplatten, welche die gleichzeitige Schwächung hochfrequenter, elektromagnetischer Felder als auch ionisierender Strahlung (Röntgen- und Gammastrahlung) gestattet. Die zu entwickelnden Absorberplatten sind ein Verbundwerkstoff aus Beton und ferri- bzw.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
ZIM-Kooperationsprojekte

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Gerd Teichert

Partner/innen
OBB Beton und Bau GmbH, Rudolstadt
Makosa Maler Korrosionschutz und Sanierungsgesellschaft mbH, Saalfeld/Saale

Laufzeit
Sep 2019 - Aug 2021

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA: Entwicklung eines Werkstoffsystems für Absorberplatten und eines Systems für Fugenmörtel zur Erzielung der angestrebten Schwächungs- und Abschirmeigenschaften auf der Basis werkstoffphysikalischer Betrachtungen und Werkstoffcharakterisierung

Ziel des Projektes ist ein neues Abschirmsystem auf der Basis einer neuen Gene-ration von Absorberplatten, welche die gleichzeitige Schwächung hochfrequenter, elektromagnetischer Felder als auch ionisierender Strahlung (Röntgen- und Gammastrahlung) gestattet. Die zu entwickelnden Absorberplatten sind ein Verbundwerkstoff aus Beton und ferri- bzw. ferromagnetischen Zuschlagstoffen. Der Einsatz weiterer Zuschlagstoffe zur Verbesserung der Zielkennwerte ist zu prüfen. Zur Realisierung der notwendigen physikalischen Effekte sollen primär industrielle Abfallprodukte (z. B. Eisenhüttenschlacken) eingesetzt werden. Die Entwicklung der Werkstoffsysteme für Absorberplatten und Fugenmaterial erfolgt auf der Basis werkstoffphysikalischer Betrachtungen der Wechselwirkung Strahlung/Materie sowie umfassender Werkstoffanalytik und Werkstoffcharakterisierung.

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Teilprojekt: Erforschung eines Schmelzbeschleunigers für die Anwendung in der Glasschmelze Die Glasherstellung ist ein energieintensiver Schmelzprozess. Im Verbundvorhaben sollen Komponenten zur Herstellung von Schmelzbeschleunigern ausgewählt und deren Einsatzmöglichkeiten in Kombination mit Glasgemengebestandteilen erforscht werden.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung
„Innovationen für die Energiewende“

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr.-Ingenieurin Marie-Christin Langenhorst

Partner/innen
Telux Glasproducts & Components GmbH
Mineralmühle Leun, Rau GmbH & Co. KG

Laufzeit
Jan 2021 - Feb 2024

Kurzfassung
Teilprojekt: Erforschung eines Schmelzbeschleunigers für die Anwendung in der Glasschmelze

Die Glasherstellung ist ein energieintensiver Schmelzprozess. Im Verbundvorhaben sollen Komponenten zur Herstellung von Schmelzbeschleunigern ausgewählt und deren Einsatzmöglichkeiten in Kombination mit Glasgemengebestandteilen erforscht werden. Der Schmelzbeschleuniger soll schwerpunktmäßig auf das Einsatzgebiet der Herstellung von Alkali-Kalk-Gläsern abgestimmt werden. Während der Glasschmelze erfolgt der Einsatz der Beschleuniger vor allem bis zum Erreichen der Rauschmelze. Der Einsatz soll sowohl als Zusatz zu Gemengen aus Glasrohstoffen möglich sein als auch über zusätzliche Dosierung zu speziellen Glasgemengen. Nach bisherigem Kenntnisstand werden Zugaben von 5 bis 15 M.-% Schmelzbeschleuniger, bezogen auf das Glasgemenge, erforderlich. Der Schmelzbeschleuniger ist als Komponentenkombination anzusehen. Er besteht aus Ausgangsstoffen, die nach dem Schmelzprozess im Glasgemenge eingebunden sind. Deshalb dürfen sie die chemische Zusammensetzung des Endproduktes Glas nicht oder nur geringfügig beeinflussen. Für die Herstellung sind speziell ausgewählte und aufbereitete Ausgangsstoffe (Calciumsilicate und –aluminate) vorgesehen. Bestandteil der Herstellung sind weiterhin Granulier-, Misch-, Homogenisierungs- und Agglomerationsprozesse sowie Vorlagerungen zur Funktionalisierung des Beschleunigers. Bereits während der Vorlagerung vor dem Einsatz in der Schmelzwanne soll eine Aktivierung von Gemengebestandteilen (Reaktionen mit Soda, Reaktionen mit Quarzsandoberflächen) erfolgen. Erwartet werden bis 15 % Energieeinsparung für den gesamten Glasschmelzprozess. Weitere Effekte sind höhere Durchsatzmengen bei gleicher Schmelzwannengeometrie, geringere Staubfreisetzungen und eine verringerte Freisetzung von CO2 und flüchtiger Alkalien.

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Talsperren sind wichtige Infrastruktur-Bauten, die einer kontinuierlichen Überwachung und Instandhaltung bedürfen, um Flutkatastrophen durch Deichbrüche zu verhindern. Dazu ist neben der Überwachung von makroskopischen Parametern als indirekte Indikatoren für den Bauwerkszustand, eine regelmäßige umfangreiche Überprüfung mindestens alle 10 Jahre üblich.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms
Zentrales Innnovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Prof. Dr. rer. nat. Tom Lahmer

Partner/innen
Christian-Albrechts Universität Kiel
K-UTEC AG, Sondershausen
IPG Instandsetzungsplanungs GmbH, Ergolding

Laufzeit
Mär 2019 - Okt 2021

Kurzfassung
Talsperren sind wichtige Infrastruktur-Bauten, die einer kontinuierlichen Überwachung und Instandhaltung bedürfen, um Flutkatastrophen durch Deichbrüche zu verhindern. Dazu ist neben der Überwachung von makroskopischen Parametern als indirekte Indikatoren für den Bauwerkszustand, eine regelmäßige umfangreiche Überprüfung mindestens alle 10 Jahre üblich. Bei diesen Untersuchungen können mit den zur Verfügung stehenden Prüfverfahren innere Schadstellen nicht aufgelöst werden. Daher plant das Projektkonsortium die Entwicklung eines mobil einsetzbaren seismischen Untersuchungsverfahrens für Betonbauwerke mit einer hydromechanischen Interaktion auf Basis der vollen Welleninversion hochfrequen-ter seismischer Wellen mit simulationsgestützter Quasi-Echtzeit-3D-Rekonstruktion zur Lokalisierung von geschädigten Betonstrukturen. Mit diesem sollen größere Bereiche von bzw. die komplette Staumauer in wenigen Tagen mit einer Auflösung von 2 dm untersucht und dabei das komplette Bauwerksvolumen erfasst werden können. In Folge können bedarfsgerecht Sanierungsmaßnahmen abgeleitet werden, um Stauanlagen zu erhalten, bei denen ein Neubau in der Regel nicht möglich ist.

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Projektgegenstand ist die Entwicklung eines überwiegend auf Holz/Holzwerkstoffen basierten mehrlagigen Wand bzw. Deckenelements mit integrierter hocheffizienter Flächenheiz- bzw.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms
Zentrales Innnovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Stefan Helbig

Partner/innen
Institut für Holztechnologie Dresden gGmbH, Dresden
WEM GmbH Flächenheizung und –kühlung, Urmitz
UdiDämmsysteme GmbH, Chemnitz

Laufzeit
Jan 2020 - Jun 2022

Kurzfassung
Projektgegenstand ist die Entwicklung eines überwiegend auf Holz/Holzwerkstoffen basierten mehrlagigen Wand bzw. Deckenelements mit integrierter hocheffizienter Flächenheiz- bzw. -kühlfunktion. Durch das Element sollen hohe Heiz-/ Kühlleistungen bei einer geringen Spreizung der Vorlauftemperatur realisiert werden. Der Lösungsansatz ist, die geringe Wärmeleitfähigkeit des Holzmaterials durch Einbau wärmeverteilender Komponenten auszugleichen und die Elemente dadurch wärmetechnisch zu optimieren. Das geringe Flächen-gewicht ermöglicht es, großflächige Elemente herzustellen, die rationell mit ge-ringen Arbeitsaufwand verlegbar sind. Hierbei sollen einerseits wieder abnehmbare Deckschichten und andererseits fertig vorgeputzte Deckschichten entwickelt und optimiert werden. Für den Einsatz des Elementes auf der Innenseite von Außenwänden wird das Element rückseitig mit einer komprimierbaren Holzfaserdämmung versehen, wodurch das Element zusätzlich die Funktion einer lnnendämmung besitzt. Im Projekt soll das hygrothermische Verhalten der Elemente mit rückseitiger Dämmung auf Mauerwerk untersucht und durch gezielte Einstellung des Diffusionswiderstands der Deckschichten optimiert werden.

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Teilprojekt MFPA: Entwicklung von Methoden und Verfahren zur Charakterisierung des neuen Bauteils (Lehmfassadenplatte) und Bausystems (Lehmfassadensystem) für die Auslegung eines reproduzierbaren Herstellungsverfahrens Lehm ist ressourcenschonend und ökologisch nachhaltig, weshalb er als Baustoff zunehmend interessanter wird. Im Freien ist die abrasive Verwitterung sehr ausgeprägt, was in einer geringen Langzeitstabilität resultiert.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
ZIM-Kooperationsprojekte

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dipl.-Ing. Christoph Liebrich

Partner/innen
Grünewald Planen.Bauen.Leben, Scheden
Oberland Fassadensysteme GmbH, Schwanstetten
Alten Ziegelei GmbH & Co. KG, Dassel

Laufzeit
Apr 2021 - Sep 2023

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA: Entwicklung von Methoden und Verfahren zur Charakterisierung des
neuen Bauteils (Lehmfassadenplatte) und Bausystems (Lehmfassadensystem) für die Auslegung eines reproduzierbaren Herstellungsverfahrens

Lehm ist ressourcenschonend und ökologisch nachhaltig, weshalb er als Baustoff zunehmend interessanter wird. Im Freien ist die abrasive Verwitterung sehr ausgeprägt, was in einer geringen Langzeitstabilität resultiert. Ziel ist daher die Entwicklung eines neuartigen lehmbasierten Wandsystems mit hoher Witterungsbeständigkeit, das derzeitige Nachteile verfügbarer Lehmbauteile kompensiert. Dieses soll erstmals als lehmbasierte Außenfassade eingesetzt werden können und sich durch eine besonders hohe Lebensdauer von bis zu 10 Jahren auszeichnen. Ermöglicht wird dies durch die Entwicklung einer neuartigen Lehm- und Tonmischungsrezeptur mit möglichst geringer Rissbildung und Wasserdurchlässigkeit sowie hoher Festigkeit. Zur Herstellung eines tragfähigen Wandsystems werden ein nachhaltiges Vakuum-Messverfahren für die Lehmplatten und eine gewichtsoptimierte Trägerkonstruktion zur Aufnahme der Lehmplatten entwickelt. Darüber hinaus wird eine atmungsaktive Lasur zum Schutz der Lehm-Außenwand entwickelt und dazu optimierte Harzformulierungen und Auf-tragungsverfahren erforscht.

→ Projektsteckbrief


Gipsgebundene Mauerwerkssysteme sind innerhalb der historischen Bausubstanz deutlich stärker verbreitet als bis vor wenigen Jahren angenommen. Die für bauliche Instandsetzungen oft eingesetzten Mörtel mit hydraulischen oder latent hydraulischen Bindemitteln bildeten im Kontakt mit gipshaltigem Material (Mörtel bzw.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
ZIM-Kooperationsprojekte

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dipl.-Ing. Thomas Grützner

Partner/innen
Stadt Waltershausen

Laufzeit
Sep 2020 - Aug 2022

Kurzfassung
Gipsgebundene Mauerwerkssysteme sind innerhalb der historischen Bausubstanz deutlich stärker verbreitet als bis vor wenigen Jahren angenommen. Die für bauliche Instandsetzungen oft eingesetzten Mörtel mit hydraulischen oder latent hydraulischen Bindemitteln bildeten im Kontakt mit gipshaltigem Material (Mörtel bzw. Stein) und Feuchteeinwirkungen Treibmineralien, die zu extremen Bauteilschäden bis hin zur vollständigen Zerstörung eines Bauwerkes führten. Das Forschungsprojekt geht daher von dem Ansatz aus, keine Materialien zu entwickeln, bei denen Unverträglichkeiten zu gipshaltigem Bestand vermieden werden, sondern die Möglichkeiten zu erforschen, Kontakt- und Reaktionszonen zueinander unverträglicher Materialien durch Entkopplung zu verhindern, bei gleichzeitiger Anbindung und Ausbildung eines Mauerwerkssystems aus Bestands- und Instandsetzungsbereichen. Die Validierung der im Labor- und Demonstratormaßstab entwickelten Systeme und Technologien soll im Rahmen des Projektes an zumindest einem Bauwerk mit geeigneten Anwendungsfällen und Instandsetzungsbedarf erfolgen.

→ Projektsteckbrief


Ein kontinuierliches Herstellungsverfahren für Schaumgips und die Umsetzung in ein Gerätesystem, das aus Modulen besteht wird entwickelt. Die Module über-nehmen folgende Funktionen: Modul 1: Kontinuierliche Erzeugung eines Bindemittelleimes aus Gips und Wasser unter Zusatz von Fließmitteln, Verzögerern und ggf.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
ZIM-Kooperationsprojekte

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dipl.-Ingenieurin Heike Dreuse

Partner/innen
V.E.P. Baumaschinen GmbH, Plauen

Laufzeit
Nov 2019 - Jul 2022

Kurzfassung
Ein kontinuierliches Herstellungsverfahren für Schaumgips und die Umsetzung in ein Gerätesystem, das aus Modulen besteht wird entwickelt. Die Module über-nehmen folgende Funktionen:
Modul 1: Kontinuierliche Erzeugung eines Bindemittelleimes aus Gips und Wasser unter Zusatz von Fließmitteln, Verzögerern und ggf. Luftporenbildnern
Modul 2: Schaumgenerator zur kontinuierlichen Erzeugung eines Tensidschaumes mit variierbarer Schaumdichte
Modul 3: Expansionsturbomischer zur kontinuierlichen Vermischung von Tensidschaum und Bindemittelleim aus den Modulen 1 und 2
Modul 4: Förderpumpe zum Transport des frischen Schaumgipses zur Verarbeitungsstelle, Steuer- und Regeleinheit zur Vernetzung der Module 1 bis 4 im Gerätesystem

Die einzelnen Module sollen einzeln steuerbar sein und über eine zentrale Steuer-einheit als Gerätesystem vernetzt werden.

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Verbundvorhaben: Automatisierte Echtzeit-Hyperspektral-Bildgebung und -analyse für die Erkennung betonschädlicher Bestandteile in Gesteinskörnungen unter Verwendung Neuronaler Netzwerkarchitekturen Ziel des Teilvorhabens ist die Schaffung einer umfangreichen Datenbasis zur Erfassung einer Vielzahl von betonschädlichen Gesteinskörnungen bezüglich der mineralogischen, petrografischen, bildanalytischen und spektralen Kennwerte sowie dem Schadenspotential. Die Innovation des Teilvorhabens besteht in einem neuartigen Ansatz zur Bewertung von Gesteinskörnungen anhand spektraler und bildanalytischer Kennwerte und deren Zusammenhang mit den nach Norm ermittelten Schadenspotentialen.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Computer-Aided Photonics – Ganzheitliche Systemlösungen aus photonischen Verfahren und digitaler Informationsverarbeitung

Projektträger/in
VDI Technologiezentrum GmbH

Projektleiter/in
Dr.-Ingenieurin Elske Linß

Partner/innen
GFE Präzisionstechmk Schmalkalden GmbH
Universalbeton Heringen GmbH & Co. KG
Steinbeis Qualitätsicherung und Bildverarbeitung GmbH
Technische Universität Ilmenau, Fachgebiet Qualitätssicherung und industrielle Bildverarbeitung

Laufzeit
Sep 2020 - Dez 2022

Kurzfassung
Verbundvorhaben: Automatisierte Echtzeit-Hyperspektral-Bildgebung und -analyse für die Erkennung betonschädlicher Bestandteile in Gesteinskörnungen unter Verwendung Neuronaler Netzwerkarchitekturen

Ziel des Teilvorhabens ist die Schaffung einer umfangreichen Datenbasis zur Erfassung einer Vielzahl von betonschädlichen Gesteinskörnungen bezüglich der mineralogischen, petrografischen, bildanalytischen und spektralen Kennwerte sowie dem Schadenspotential. Die Innovation des Teilvorhabens besteht in einem neuartigen Ansatz zur Bewertung von Gesteinskörnungen anhand spektraler und bildanalytischer Kennwerte und deren Zusammenhang mit den nach Norm ermittelten Schadenspotentialen. Innovativ ist auch die parallele Durchführung der üblichen genormten Performance-Tests im Nebelkammerversuch und eines alternativen an der MFPA derzeit erforschten Schnell-Prüfverfahrens bezüglich des AKR-Potentials. Dadurch können Korrelationen zwischen dem Vorhandensein von bestimmten Gesteinskörnungen und dem AKR-Potential ermittelt werden. Bezüglich weiterer schädlicher Bestandteile, wie Pyrit oder Markasit sollen ebenfalls betontechnische Untersuchungen durchgeführt werden, um die Menge an maximal möglichen Bestandteilen im Beton zu ermitteln, bei dem noch keine Schädigungen zu verzeichnen sind.

→ Projektsteckbrief


Unser Dienstleistungsworkflow

Wir sehen uns als Enabler zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung mit anwendungsorientierten Forschungsschwerpunkten.