Nachhaltiges Bauen & Baustoffe

Im Bereich nachhaltiges Bauen & Baustoffe arbeiten wir an neuen Lösungen für Baustoffe und Bauprodukte sowie an umweltschonenden und effizienten Verfahren zu deren Herstellung. Dabei steht bei uns die ganzheitliche Betrachtung und Bewertung der komplexen Zusammenhänge entlang der gesamten Entwicklungs- und Verwertungskette im Mittelpunkt unser Forschungs- und Entwicklungstätigkeit. Durch unsere vielschichtigen Analysemöglichkeiten und unsere jahrelange Erfahrung und Kompetenz im Bereich Baustoff- und Bauwerküberwachung realisieren wir zudem Prüfungs- und Überwachungsaufgaben nach höchstem Standard.

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Dipl.-Ing. Alexander Freyburg +49 (3643) 564323 alexander.freyburg@mfpa.de
Dipl.-Ing. Christoph Liebrich +49 (3643) 564116 christoph.liebrich@mfpa.de

Ressourcenschonung im Bau

Der Bausektor gehört zu den ressourcenintensivsten Wirtschaftssektoren, in dem große Mengen an Material und Energie verbraucht werden und bei der Herstellung von Produkten große Mengen an Schadstoffen produziert werden.

Im Jahr 2013 wurden alleine in Deutschland 543 Millionen Tonnen an mineralischen Baustoffen eingesetzt. Der Gesamtbestand an Bauwerken stellt ein wichtiges Rohstofflager dar, welches nach einer primären Nutzungsphase wieder in sekundäre Verwendungen bzw. in Recyclingprozesse zurückgeführt werden muss. Die dabei zu bewältigenden Mengen an Bauabfällen ist imens. Die Umstellung der bisher durch Performanceanforderungen für die primäre Nutzungsphase definierten Prozesse zur Planung und Fertigung von Bauwerken auf ein nachhaltiges lebensdauerbegleitendes Vorgehen, stellt vollkommen neue Anforderungen für ein nachhaltiges Ressourcenmanagement im Bausektor und den damit verbundenen Rohstoff- und Werkstoffindustrien.


Wir erarbeiten nachhaltige Lösungen zur Rückgewinnung und Aufbereitung von Baustoffen. Dadurch werden natürliche Rohstoffressourcen geschont und Alternativen für zu kritische Roh- und Baustoffe angeboten. Auch die Entwicklung energieeffizienter Herstellungsprozesse steht bei uns im Fokus.

Rezyklate & Ersatzbaustoffe

Häufig bestehen zu wenige Einsatzmöglichkeiten für Ersatzbaustoffe (Rezyklate), da sich diese zumeist in der Qualität von den natürlichen Rohstoffen bzw. primär erzeugten Baustoffen unterscheiden und damit die gesetzlich und normativ geregelten Baustoff- und Bauteilqualitäten teilweise nicht erfüllen. Alternative Bemessungskonzepte für Bauwerke auf der Grundlage von Recyklat- oder Sekundärbaustoffen fehlen noch weitgehend.

Wir entwickeln qualitativ hochwertige Ersatzbaustoffe und die effizienten Prozesse zu deren Herstellung. Mit umfangreichen und hochspezialisierten Analyse- und Prüfverfahren und unserem Know-how optimieren wir dabei die Produkte und Prozesse für die Anwendung, so dass sie den höchsten Anforderungen an Qualität und Gleichmäßigkeit entsprechen.

Intelligente (funktionalisierte) Baustoffe & Bauteile

An Baustoffe der Zukunft werden immer höhere Anforderungen gestellt. Neben Mehrfeldanforderungen zu Tragfähigkeit, Dämm- und Feuchteiegenschaften müssen Baustoffe und Bauteile zunehmend mit weiteren Funktionen ausgestattet werden. Schon heute gibt es immer mehr intelligente Baustoffe, die Energie erzeugen oder helfen, sie einzusparen. Oder Baustoffe, die Schadstoffe aus der Luft für eine gesündere Wohnumgebung unschädlich machen. Durch die Integration intelligenter Sensorelemente können Bau- und Konstruktionsteile kontinuierlich überwacht, so eine sichere Nutzungsdauer verlängert und notwendige Wartungsarbeiten frühzeitig erkannt und geplant werden.

Wir entwickeln neue Generationen von Baustoffe und Bauteile mit neuartigen oder verbesserten Funktionen und Eigenschaften. Zusätzlich arbeiten wir an Lösungen, um unterschiedliche Sensoren in Bau- und Konstruktionsteilen zur Überwachung zu integrieren.

Prüfung & Überwachung

Baustoffe sind sehr komplexe Systeme mit vielschichtiger Wechselwirkung, an die höchste Ansprüche in der Anwendung als Bauteil oder Bauwerk gestellt werden. Bei der Entwicklung neuartiger Baustoffe und Bauteile bedarf es neben wissenschaftlich-technischer Expertise einer umfangreichen analytischen Aufklärung der Eigenschaften, des Einsatzverhaltens und der Anwendungswirkung. Ebenso können auftretende Schadensfälle nur durch zielgerichtete Analytik in Kombination mit fachlicher Bewertung aufgeklärt werden.

Mit modernster Analyse- und Prüftechnik und standardisierter Baustoffprüfung gehen wir den Zusammenhängen zwischen Baustoffeigenschaften, Anwendungsverhalten und Schadensszenarien auf den Grund.

Laufende Projekte

Laufende Projekte im Themenfeld Nachhaltiges Bauen und Baustoffe

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.-Ing. 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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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.-Ing. 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.

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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.

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Ein kontinuierliches Herstellungsverfahren für Schaumgips und die Umsetzung in ein Gerätesystem, das aus Modulen besteht wird entwickelt. Die Module übernehmen 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.-Ing. 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 übernehmen 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 Steuereinheit 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.-Ing. 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. Parallel werden auch die üblichen genormten Performance-Tests im Nebelkammerversuch sowie ein alternatives an der MFPA derzeit erforschten Schnell-Prüfverfahrens bezüglich des AKR-Potentials durchgeführt. 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.

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Teilprojekt MFPA: Entwicklung des faseroptischen Messverfahrens und des dehnungsbasierten Bewertungskonzeptes zur Validierung der Sensordaten Das Kleben von tragenden Konstruktionen mit Strukturklebstoffen im Ingenieurbau eröffnet neue konstruktive Möglichkeiten und ist die Schlüsseltechnologie für das Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe. Die Herstellung qualitativer und dauerhafter Klebverbindungen ist technologisch anspruchsvoll.

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

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Martin Ganß

Partner/innen
Advanced Optics Solutions GmbH (AOS), Dresden
VERROTEC GmbH, Mainz

Laufzeit
Jan 2019 - Jun 2021

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA: Entwicklung des faseroptischen Messverfahrens und des dehnungsbasierten Bewertungskonzeptes zur Validierung der Sensordaten

Das Kleben von tragenden Konstruktionen mit Strukturklebstoffen im Ingenieurbau eröffnet neue konstruktive Möglichkeiten und ist die Schlüsseltechnologie für das Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe. Die Herstellung qualitativer und dauerhafter Klebverbindungen ist technologisch anspruchsvoll. Klebungen unterliegen Alterungsprozessen, die insbesondere im Bereich des Glas- und Stahlbaus, wo eine hohe Sicherheitsrelevanz vorausgesetzt wird, eine adäquate Überwachung und Kontrolle unerlässlich machen. Im Projekt streben die Verbundpartner die Entwicklung eines neuartigen faseroptischen Messverfahrens an, welches die Zustandserfassung- und -überwachung von Klebverbindungen im konstruktiven Ingenieurbau ermöglichen soll. Die Umsetzung der faseroptischen Messmethodik in den industriellen Maßstab erfordert die Erarbeitung von Monitoringkonzepten und Applikationstechniken, die Entwicklung von sehr dünnen Sensorfasern, sowie die Entwicklung eines faseroptischen Messsystems mit DSS, welches ein sowohl qualitatives als auch quantitatives Prozess-und Langzeitmonitoring unter Berücksichtigung der Spezifika der in Klebfugen eingebetteten Sensoren bezüglich Datenaufnahme, -auswertung und -verarbeitung beachtet.

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Ziel des Projektes ist der Aufbau eines Tomographielabors mit der erstmaligen Kombination eines Ultraschall- und eines Mikrowellen-Messsystems. Beide Multikanal-Messsysteme sollen tomographische Abbildungen in Reflexion und Transmission realisieren und damit universell einsetzbar sein.

Fördermittelgeber/in
Freistaat Thüringen aus Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft
Richtlinie zur Förderung der Forschung (FOR-Richtlinie)

Projektträger/in
Thüringer Aufbaubank

Projektleiter/in
Dipl.-Ing. Martin Schickert

Partner/innen

Laufzeit
Dez 2018 - Aug 2021

Kurzfassung
Ziel des Projektes ist der Aufbau eines Tomographielabors mit der erstmaligen Kombination eines Ultraschall- und eines Mikrowellen-Messsystems. Beide Multikanal-Messsysteme sollen tomographische Abbildungen in Reflexion und Transmission realisieren und damit universell einsetzbar sein. Durch die Kombination der spezifischen Empfindlichkeiten von elastischen und elektromagnetischen Wellen
wird eine erweiterte, räumlich und zeitlich hochaufgelöste Materialcharakterisierung und Zustandsanalyse von Produkten aus heterogenen Materialien über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg ermöglicht.

→ Projektsteckbrief


Das Verbundprojekt hat zum Ziel, ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem es möglich ist, Betonelemente herzustellen. Die Besonderheit dieser Elemente besteht darin, dass über den Querschnitt sowohl lastabtragende bzw.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
VDI Technologiezentrum GmbH

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Sandro Weisheit

Partner/innen
Phase 10 Ingenieur- und Planungsgesellschaft mbH, Freiberg
Emil Leonhardt GmbH & Co. KG, Chemnitz
Eviro Elektromaschinenbau & Metall GmbH Eibenstock, Eibenstock

Laufzeit
Jan 2019 - Dez 2020

Kurzfassung
Das Verbundprojekt hat zum Ziel, ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem es möglich ist, Betonelemente herzustellen. Die Besonderheit dieser Elemente besteht darin, dass über den Querschnitt sowohl lastabtragende bzw. wärmespeichernde als auch wärme- bzw. schalldämmende Eigenschaften erzeugt werden sollen. Obwohl im Endprodukt die zuvor erwähnten Eigenschaften voneinander getrennt sind, soll die Herstellung der Elemente in einem Fertigungsgang aus einer Frischbetonmischung möglich sein. In dem neuartigen Lösungsansatz soll eine Separierung unterschiedlich dichter Körnungen in flüssigen Medien ausgenutzt werden. Das Medium ist hier einefließfähige Bindemittelmatrix, welche sowohl ein kontrolliertes Aufschwimmen leichter Körnungen als auch ein bewusstes Absinken schwerer Gesteinskörnungen erlaubt. Das Absinken bzw. Aufschwimmen der unterschiedlichen Körnungen wird durch eine gezielte Verdichtung des Betons nach dem Befüllen der Schalung unterstützt.

→ Projektsteckbrief


Die Zusammensetzungen von Bindemittelsystemen in Baustoffen werden immer komplexer, um den steigenden Anforderungen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit und Funktionalität gerecht zu werden. Für die Erforschung der mechanischen Eigenschaften dieser funktionalisierten Bindemittel in Abhängigkeit von Zusammensetzung, Temperatur und Feuchte sind effiziente Untersuchungsmethoden erforderlich.

Fördermittelgeber/in
Freistaat Thüringen aus Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft
Richtlinie zur Förderung der Forschung (FOR-Richtlinie)

Projektträger/in
Thüringer Aufbaubank

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Luise Göbel

Partner/innen

Laufzeit
Jan 2020 - Jun 2022

Kurzfassung
Die Zusammensetzungen von Bindemittelsystemen in Baustoffen werden immer komplexer, um den steigenden Anforderungen hinsichtlich der Dauerhaftigkeit und Funktionalität gerecht zu werden. Für die Erforschung der mechanischen Eigenschaften dieser funktionalisierten Bindemittel in Abhängigkeit von Zusammensetzung, Temperatur und Feuchte sind effiziente Untersuchungsmethoden erforderlich. Ziel des Vorhabens ist der Aufbau eines Labors, dessen Grundbausteine dynamisch-mechanische Messsysteme sind.
Für die Erstellung von Prognosemodellen werden damit wichtige Materialparameter generiert.

→ Projektsteckbrief


Ziel des geplanten Kooperationsvorhabens ist es, statisch-konstruktive und bauphysikalische Grundlagen für die Bemessung und Nachweisführung von Strohballenmauerwerk zu erarbeiten. Um dies zu erreichen, ist es unerlässlich, eine Klassifizierung der lastabtragenden Strohballen bezüglich ihrer statisch konstruktiven Eigenschaften vorzunehmen.

Fördermittelgeber/in
Freistaat Thüringen aus EU-Mitteln des EFRE und Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Infrastruktur und Landwirtschaft (TMIL), Förderung der Zusammenarbeit in der Land-, Forst- und Ernährungswirtschaft (LFE)

Projektträger/in
Thüringer Aufbaubank

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Stefan Helbig

Partner/innen
Bauhaus-Universität Weimar, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau
Hoppe Arcitur, Weimar
KeHo Agrarhandel GmbH, Niedertopfstedt
Agrargemeinschaft "Gebirge" e.G., Kleinkröbitz

Laufzeit
Sep 2021 - Feb 2024

Kurzfassung
Ziel des geplanten Kooperationsvorhabens ist es, statisch-konstruktive und bauphysikalische Grundlagen für die Bemessung und Nachweisführung von Strohballenmauerwerk zu erarbeiten. Um dies zu erreichen, ist es unerlässlich, eine Klassifizierung der lastabtragenden Strohballen bezüglich ihrer statisch konstruktiven Eigenschaften vorzunehmen. Ausgangspunkt für eine Klassifizierung sollen vorkonditionierte Strohballen sein, denen definierte Festigkeits- und Formänderungsparameter zugeordnet werden können. Die Konditionierung soll über gezielte Vorbeanspruchungen der Strohballen und einer damit verbundenen Verdichtung und Vorwegnahme zeitabhängiger Formänderungsanteile realisiert werden. Durch die gezielten Vorbeanspruchungen sollen in den Strohballen Ei-genspannungszustände (Vorspannungen) erzeugt werden, die eine Klassifizierung des Wandbaustoffs unabhängig von den Eigenschaften des Ausgangsmaterials ermöglichen.

→ Projektsteckbrief


Das Projektziel besteht in der Entwicklung von neuen Baustoffen und Bauteilen mit reduziertem Calciumsulfatbindemittelanteil auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen und mineralischen Sekundärrohstoffen. Diese Stoffe sollen den Ausgangspunkt für neue Kompositmaterialien, wie beispielsweise Wandelemente auf Basis von Gips-Holz-Gemischen, Gips-Hanfhäcksel-Gemischen oder Gips-Papier-Gemischen, darstellen.

Fördermittelgeber/in
Freistaat Thüringen aus Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft

Projektträger/in
Thüringer Aufbaubank

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Luise Göbel

Partner/innen
F.A. Finger – Institut für Baustoffkunde Bauhaus-Universität Weimar
Hochschule Nordhausen
Institut für Angewandte Bauforschung Weimar GmbH

Laufzeit
Mai 2020 - Sep 2023

Kurzfassung
Das Projektziel besteht in der Entwicklung von neuen Baustoffen und Bauteilen mit reduziertem Calciumsulfatbindemittelanteil auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen und mineralischen Sekundärrohstoffen. Diese Stoffe sollen den Ausgangspunkt für neue Kompositmaterialien, wie beispielsweise Wandelemente auf Basis von Gips-Holz-Gemischen, Gips-Hanfhäcksel-Gemischen oder Gips-Papier-Gemischen, darstellen. Zusätzlich kann der Einsatz von mineralischen Sekundärrohstoffen zur Substitution von Gips bei gleichzeitiger Einsparung von Deponieraum beitragen. Die Entwicklung der neuen Materialsysteme erfolgt sowohl unter der Durchführung einer umfassenden experimentellen Charakterisierung als auch auf Basis von semi-analytischen Prognosemodellen, die das Materialverhalten computergestützt abschätzen können.


Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Feuchte-Monitorings in Estrichen vom Beginn der Herstellung bis zur Belegreife. Zuerst wird die erforderliche Porenstruktur der Sensorkeramik unter Anwendung theoretischer Zusammenhänge zwischen Porenvolumen-Verteilung und Feuchtespeicherfunktion definiert um die gewünschte Sensitivität der Porenkeramik für Calciumsulfat-Estriche zu erreichen.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)

Projektträger/in
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF); Forschungsgemeinschaft der Gipsindustrie e.V

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Stefan Helbig

Partner/innen
Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme iKTS, Dresden

Laufzeit
Dez 2019 - Mai 2022

Kurzfassung
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Feuchte-Monitorings in Estrichen vom Beginn der Herstellung bis zur Belegreife. Zuerst wird die erforderliche Porenstruktur der Sensorkeramik unter Anwendung theoretischer Zusammenhänge zwischen Porenvolumen-Verteilung und Feuchtespeicherfunktion definiert um die gewünschte Sensitivität der Porenkeramik für Calciumsulfat-Estriche zu erreichen. Danach wird die Keramik nach den theoretischen Vorgaben für deren Porosität (von nm bis m) entwickelt und für mehrere Keramikarten mehrere Chargen mit definierter Porenverteilung gefertigt. Die Wechselwirkung der Keramik mit flüssigem Estrich wird untersucht. Mit einer geeigneten Porenkeramik wird ein Demonstrator aufgebaut und getestet. Als angestrebtes Ergebnis liegt nach dem Vorhaben eine Sensorkeramik mit definierter Porosität und Feuchtespeicherung vor, die für Hersteller von Sensoraufbauten als sensitives Material für Monitoring-Systeme in Calciumsulfat-Estrichen dienen kann. Diese Keramik soll ohne aufwändige zusätzliche Kalibrierung den Trocknungsfortschritt hinreichend genau bestimmen und den Richtwert der Belegreife anzeigen können. Durch Monitoring mit eingebetteten Sensoren sollen zukünftig Bauschäden und wirtschaftliche Schäden durch Bauzeitverzug vermieden werden und Probleme während der frühen Phase der Trocknung rechtzeitig erkannt und abgestellt werden.

→ Projektsteckbrief


Moderne Ziegel weisen komplexe Materialmischungen mit verschiedensten Zusatzstoffen und einen innovativen Produktionsprozess auf. In der Aufbereitung werden die Rohstoffkomponenten zerkleinert, gemischt und eine geeignete Plastizität für die Formgebung eingestellt.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)

Projektträger/in
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF); Forschungsgemeinschaft der Ziegelindustrie e.V.

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Ralf Wagner

Partner/innen
Institut für Ziegelforschung Essen e.V.

Laufzeit
Nov 2019 - Dez 2022

Kurzfassung
Moderne Ziegel weisen komplexe Materialmischungen mit verschiedensten Zusatzstoffen und einen innovativen Produktionsprozess auf. In der Aufbereitung werden die Rohstoffkomponenten zerkleinert, gemischt und eine geeignete Plastizität für die Formgebung eingestellt. In allen Bereichen der Aufbereitung spielt Wasser eine bedeutende Rolle, besonders für den Tonaufschluss und der Plastizitätsregulierung. Derzeitig ist eine kontinuierliche Feuchtebestimmung mit den vorhandenen Messverfahren nicht möglich. Ziel des beantragten Projektes ist es, eine onlinefähige Feuchtemessung für die Ziegelproduktion zu ermöglichen, um die Feuchte in den Ausgangsmaterialien kontinuierlich und dichteunabhängig zu erfassen. Dadurch werden eine gleichmäßige Plastizität am Extruder und eine texturarme Formgebung möglich, wodurch Ausschuss durch Bruch reduziert und Trocknungsenergie eingespart wird. Den kmU (keramische Industrie, Messtechnikhersteller) kommt nahezu der alleinige Nutzen dieses Projektes zu. Auf Basis dielektrischer Mess-methoden soll das Feuchtemessgerät für die inhomogenen Ausgangsmaterialien entwickelt werden. Dafür werden Sensoren für ein Mehrparameterverfahren erarbeitet, die die spektralen Eigenschaften der Permittivität ausnutzen. Eine breitbandige Bestimmung der Permittivität definiert die Frequenzbereiche, indem die physikalischen Einflussgrößen Dichte und Feuchte ihre größte Sensitivität unabhängig voneinander aufweisen. Auf Grundlage dieser Ergebnisse und der Definition der speziellen Anforderungen der Ziegelindustrie, sollen geeignete Sensoren mit Hilfe simulativer Werkzeuge designet werden. Es sind Auswertealgorithmen für das Mehrparameterverfahren zu erarbeiten. Zusammen mit einer Mikrowellenelektronik werden Sensor und Auswertealgorithmus in einem Laboraufbau realisiert und erprobt. Es werden Kalibrierungen erstellt und die erarbeiteten Anforderungen an das Messsystem überprüft. Ein Demonstrator erprobt die kontinuierliche, onlinefähige Feuchtemessung Vor Ort.

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Bei der Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) reagieren unterschiedliche Formen der Kieselsäure aus den Gesteinskörnungen mit Alkalien, welche zunächst vor allem mit dem Zement eingetragen werden. Da durch das Ausbringen von Streusalz auch Alkalien von außen in den Beton eingebracht werden können, sind vor allem Bauwerke des Betonstraßenbaus von der AKR betroffen.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektträger/in
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF)

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Sandro Weisheit

Partner/innen
Forschungsgemeinschaft Mineralische Rohstoffe e.V. – FG MIRO

Laufzeit
Jul 2019 - Jun 2022

Kurzfassung
Bei der Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) reagieren unterschiedliche Formen der Kieselsäure aus den Gesteinskörnungen mit Alkalien, welche zunächst vor allem mit dem Zement eingetragen werden. Da durch das Ausbringen von Streusalz auch Alkalien von außen in den Beton eingebracht werden können, sind vor allem Bauwerke des Betonstraßenbaus von der AKR betroffen. Neben Bauwerken des Wasserbaus und des Ingenieurhochbaus sind insbesondere auch Start- und Landebahnen von Flugplätzen von einer betonschädigenden AKR betroffen. Ergebnisse aus verschiedenen deutschen und europäischen Projekten zeigen deutlich, dass es bei der Einstufung von Gesteinskörnungen mit Hilfe des 60°C-Betonversuches zum Teil zu Diskrepanzen gegenüber dem Referenzverfahren aus Deutschland (40°C-Nebelkammerlagerung) kommt. Ein Bewertungshintergrund des zeitlich verkürzten 60°C-Betonversuches, welcher nicht auf die gesteinsspezifischen Besonderheiten im gesamtdeutschen Raum abgestimmt ist, kann sich wirtschaftlich immens auf die Kies- und Sandindustrie negativ auswirken. Aus diesem Grund sollen die derzeitig gültigen Bewertungskriterien durch eine Erweiterung der Datenbasis angepasst werden. Für die KMU der Gesteinsindustrie ist eine Prüfmethode, mit welcher nach bereits wenigen Tagen Prüfzeit eine Aussage zur Alkalibeständigkeit Ihrer Gesteinskörnungen zielsicher getroffen werden kann, von enormer wirtschaftlicher Bedeutung.

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Die intermittierende Mikrowellentrocknung kann derzeit als einziges alternatives Verfahren die rein auf fossilen Brennstoffen basierende konvektive Trocknung in der Ziegelindustrie ablösen und zu einer Verkürzung der Trocknungsdauer bei gleichzeitiger energetischer Optimierung des Prozesses beitragen. Der im Vergleich zur konvektiven Trocknung um ein Vielfaches effizientere Energieeintrag ermöglicht sehr hohe Verdampfungsgeschwindigkeiten und bedarf daher einer gut optimierten Regelung.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektträger/in
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF)

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Ralf Wagner

Partner/innen
Institut für Ziegelforschung Essen e.V.
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik

Laufzeit
Jan 2020 - Dez 2022

Kurzfassung
Die intermittierende Mikrowellentrocknung kann derzeit als einziges alternatives Verfahren die rein auf fossilen Brennstoffen basierende konvektive Trocknung in der Ziegelindustrie ablösen und zu einer Verkürzung der Trocknungsdauer bei gleichzeitiger energetischer Optimierung des Prozesses beitragen. Der im Vergleich zur konvektiven Trocknung um ein Vielfaches effizientere Energieeintrag ermöglicht sehr hohe Verdampfungsgeschwindigkeiten und bedarf daher einer gut optimierten Regelung. Andernfalls würden die hohen Dampfdrücke zur Zerstörung der Ziegelrohlinge führen. Die Prozessteuerung muss auf den zeitlich veränderlichen und beiderseitig gekoppelten Temperatur- und Feuchtigkeitsprofilen im Inneren der Ziegel basieren. Bisher existieren aber keine belastbaren Daten an Hand derer dies realisierbar ist. Ziel des Projektes ist es, auf Grundlage der Materialeigenschaften und experimentbasierter Berechnungsmodelle die intermittierende Mikrowellentrocknung so weit zu entwickeln, dass sie als Verfahrensschritt für die Ziegelindustrie und somit als ein alternatives Trocknungsverfahren zur Verfügung steht. Zur Beschreibung des Trocknungsprozesses sollen elektrodynamische und thermodynamische Modelle formuliert und miteinander gekoppelt werden. Für die Modellformulierung und deren Validierung werden Experimente in einem absatzweise betriebenen Mikrowellentrockner stattfinden. Außerdem ist eine vollständige Charakterisierung sowohl der Ziegelrohlinge wie auch der fertig getrockneten Produkte vorgesehen.

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Im Projekt sollen Erkennungsroutinen und Algorithmen für eine zuverlässige Unterscheidung von verschiedenen Ziegelarten (z.B.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektträger/in
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. (AiF)

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Elske Linß

Partner/innen
Institut für Ziegelforschung Essen e.V.

Laufzeit
Dez 2021 - Nov 2023

Kurzfassung
Im Projekt sollen Erkennungsroutinen und Algorithmen für eine zuverlässige Unterscheidung von verschiedenen Ziegelarten (z.B. Hochloch-, Vormauer-, Dachziegel, hoch- und niedriggebrannte Ziegel) auf Basis optischer Merkmale entwickelt werden. Anhand von Bildanalyse und hyperspektraler Bildinformationen wird unter Anwendung maschineller Lernverfahren und neuronaler Netz-
werkstrukturen eine Algorithmik zur Unterscheidung unterschiedliche Ziegelarten entwickelt. Dies erfolgt an anwenderorientierten Proben, die innerhalb einer Datenbank stofflich, bildanalytisch und spektral erfasst werden. Die zu entwickelnde Erkennungsroutine sollen sich auf Ziegelpartikel mit einer Partikelgröße von 2 bis 8 mm beziehen. Ein Hauptaugenmerk liegt auf der Aussortierung von Störstoffen. Ziel des Projektes ist die Entwicklung der geräte-,software- und erkennungstechnischen Grundlagen für ein optisches Erken-
nungsverfahren im Labormaßstab. Dadurch wird Basiswissen für die Entwicklung neuer Sortierverfahren geschaffen sowie auch für neue Verwertungswege und verbesserte Recyclingbaustoffe. Von den geplanten Forschungsergebnissen können perspektivisch in KMUs der Ziegelindustrie, der Baustoffrecyclingindustrie und Hersteller von Sortiermaschinen profitieren. Weiterhin werden Kreislauffähigkeit und Nachhaltigkeit bei der Beschaffung, Verwendung und Behandlung von Rohstoffen gefördert.

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Im Teilvorhaben der MFPA soll der Einfluss der RC-Gipsbindemittelzugabe auf die Additivwirkungen im Putzgipsbinder und im Gipsputzmörtel mittels spezieller Analysetechniken untersucht und der Mechanismus der zugrundeliegenden Einflussnahme verstanden werden. Ziel ist, die Additive so auszuwählen und miteinander zu kombinieren, dass die geforderten Eigenschaften des Putzmörtels erreicht werden können.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Saskia Nowak

Partner/innen
CASEA GmbH

Laufzeit
Jan 2022 - Dez 2023

Kurzfassung
Im Teilvorhaben der MFPA soll der Einfluss der RC-Gipsbindemittelzugabe auf die Additivwirkungen im Putzgipsbinder und im Gipsputzmörtel mittels spezieller Analysetechniken untersucht und der Mechanismus der zugrundeliegenden Einflussnahme verstanden werden. Ziel ist, die Additive so auszuwählen und miteinander zu kombinieren, dass die geforderten Eigenschaften des Putzmörtels erreicht werden können. Darüber hinaus werden Stoffflüsse hinsichtlich ihrer Veränderung gegenüber marktüblichem Gipsputz analysiert und ökologisch betrachtet. Es soll gezeigt werden, dass sich der zusätzliche Aufwand der Aufbereitung zum Recyclinggips gegenüber der erhaltenen Rohstoffeinsparung amortisiert. Die positiven Aspekte der RC-Gips-Nutzung sollen quantitativ und qualitativ dargestellt werden können und so zu einer breiteren Akzeptanz des nachhaltigeren Bauproduktes beitragen.

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Es wird eine Methode zur Ermittlung des Wassergehaltes an rezyklierten Ge-steinskörnungen mittels NIR / SWIR entwickelt, was zukünftig wichtig für die Bestimmung der Kernfeuchte von Rezyklaten sein wird. Bezüglich der am besten geeigneten Aufnahmevariante für die Partikel werden vergleichende Untersuchungen zur Freifall- und Aufbandaufnahme und zur Vereinzelungstechnik vorgenommen, so dass Bewertungskriterien abgleitet werden können.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Innovation Strukturwandel
RUBIN – Regionale unternehmerische Bündnisse für Innovation

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Elske Linß

Partner/innen
Steinbeis GmbH, Ilmenau; TU Ilmenau; Fraunhofer IOF, Jena; 3plusplus GmbH, Suhl; AIM Micro Systems GmbH, Triptis; InfraTec GmbH, Dresden; LUCAS instruments GmbH, Jena; Vision & Control GmbH, Suhl; Zentrum für Bild- und Signalverarbeitung e.V., Ilmenau; ams Sensors Germany GmbH, Jena; Sielaff Software und Service GmbH & Co. KG, Ilmenau; TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH, Ilmenau

Laufzeit
Apr 2022 - Mär 2025

Kurzfassung
Es wird eine Methode zur Ermittlung des Wassergehaltes an rezyklierten Ge-steinskörnungen mittels NIR / SWIR entwickelt, was zukünftig wichtig für die Bestimmung der Kernfeuchte von Rezyklaten sein wird. Bezüglich der am besten geeigneten Aufnahmevariante für die Partikel werden vergleichende Untersuchungen zur Freifall- und Aufbandaufnahme und zur Vereinzelungstechnik vorgenommen, so dass Bewertungskriterien abgleitet werden können. Zusätzlich sollen auch Grundlagenuntersuchungen zur Erkennung von Feinkorn im Größenbereich zwischen 1-4 mm durchgeführt werden. Alle anderen Untersuchungen werden an Partikeln der Größe 4-16 mm durchgeführt. Anhand von hyperspektralen Bildaufnahmen werden verschiedene Erkennungsroutinen des maschinellen Lernens (ML), des Deep Learnings (DL) sowie auch Kombinationen aus Verfahren des maschinellen Lernens (ML) und tiefen neuronalen Netzwerken (DL) getestet und gegenübergestellt. Die gewonnenen Ergebnisse werden den mit klassischen Erkennungsverfahren berechneten verglichen. Weiterhin wird untersucht, ob aus den spektralen und den 3D-Bildinformationen stoffliche Eigenschaften, wie E-Modul usw. ableitbar sind.

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Ziel des Projektes ist es, durch ein mikrostrukturbasiertes Design einen „Romanbeton“ mit individuellen Materialpass herzustellen. Der sogenannte Romanbeton soll durch die Wiederverwertung von Mauerwerksbruch in Form von Ziegelmehl und Ziegelgesteinskörnung hergestellt werden.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung „Förderaufruf
Ressouceneffizienz im Kontext der Energiewende“

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Anne Tretau

Partner/innen
VDZ Technology gGmbH, Düsseldorf
Polysecure GmbH, Freiburg
TBR GmbH, Teltow
informbeton GmbH, Schwepnitz

Laufzeit
Jun 2022 - Mai 2025

Kurzfassung
Ziel des Projektes ist es, durch ein mikrostrukturbasiertes Design einen „Romanbeton“ mit individuellen Materialpass herzustellen. Der sogenannte Romanbeton soll durch die Wiederverwertung von Mauerwerksbruch in Form von Ziegelmehl und Ziegelgesteinskörnung hergestellt werden. Die Entwicklung soll auf rezyklierten Ziegelvarietäten basieren, die durch eine hyperspektrale Sortierung sehr viel effizienter und stoffspezifisch verwertet werden könnten. Durch das neuartige Sortier-verfahren wird erstmalig die Trennung zwischen niedriggebranntem, reaktiven Ziegelmehl und hochgebrannter, nicht reaktiver Ziegelgesteinskörnung möglich. Durch das mikrostrukturbasierte Design werden die Eigenschaften gezielt nutzt, um einen nachhaltigen und nachverfolgbaren Romanbeton herzustellen. In der Energieforschung sind der Ressourceneinsatz des Massenbaustoffs Beton und der damit verbundene Primärenergieeinsatz untrennbar. Der kritische und weltweit stark nachgefragte Rohstoff Sand sowie die zukünftig nicht ausreichenden Betonzusatzstoffe Steinkohlenflugasche und Hüttensandmehl werden durch Ziegelmaterialien substituiert. Für die Herstellung von Romanbetonen ergeben sich ein geringerer Gesamtenergieverbrauch im Vergleich zu Primärbaustoffen und damit eine Minderung der Treibhausgasemissionen. Der Einsatz von Markern ermöglicht erstmals die physikalische Korrelation zwischen Baumaterialien und einem in einer Datenbank hinterlegten digitalen Zwilling bzw. „Material Passport". Der Innovationsgrad ist durch die Sektorenkopplung und die Digitalisierung im Bereich der Ressourceneffizienz hoch. Im Fokus steht die Integration der multimodalen Bildgebung in Verfahren der Wertstoffverwertung zur Weiterentwicklung der Kreislaufwirtschaft. Die Digitalisierung wird durch den Einsatz innovativer Verfahren der hyperspektralen Bildverarbeitung und der künstlichen Intelligenz in Sortierverfahren vorangetrieben.

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Das Kooperationsprojekt hat die Zielstellung, die extrusionsbasierte additive Fertigung von Materialien wie Metallen und Keramiken sowie Materialverbünde, sogenannte Multimaterialien, sichtbar zu beschleunigen und den sonst üblichen Trial-and-Error Aufwand durch Methoden der künstlichen Intelligenz stark zu reduzieren. Dafür wird in dem Projekt ein Mapping erarbeitet, welches Material, Ausgangsgeometrie sowie Prozessparameter mit den Produkteigenschaften verknüpft.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
ZIM-Kooperationsprojekte

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Katja Nicolai

Partner/innen
XERION Berlin Laboratories GmbH

Laufzeit
Jul 2022 - Jun 2024

Kurzfassung
Das Kooperationsprojekt hat die Zielstellung, die extrusionsbasierte additive Fertigung von Materialien wie Metallen und Keramiken sowie Materialverbünde, sogenannte Multimaterialien, sichtbar zu beschleunigen und den sonst üblichen Trial-and-Error Aufwand durch Methoden der künstlichen Intelligenz stark zu reduzieren. Dafür wird in dem Projekt ein Mapping erarbeitet, welches Material, Ausgangsgeometrie sowie Prozessparameter mit den Produkteigenschaften verknüpft. Unter den Prozessparametern sind Einstellungen der Extrusion sowie der thermischen Nachbehandlung (Entbindern und Sintern) zu listen. Funktionale Abhängigkeiten sind speziell bei neuer Materialwahl nicht immer klar und müssen über ein intensives Fertigungs- und Analyseprogramm erarbeitet werden, welches ein Kernthema dieses Projektes ist. Die verfolgten Extrusionsverfahren, Fused Deposition Modelling (FDM) und Composite Extrusion Modelling (CEM) sind innovative Verfahren auf dem Markt und versprechen im Vergleich zu laser-basierten additiven Fertigungsverfahren deutlich geringere Investitionskosten, eine höhere Materialflexibilität sowie die Chance, Materialverbünde in einem Prozessschritt zu erstellen.

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Eine Zielstellung im Verbundvorhaben ist die Entwicklung einer Familie von adaptiv anpassbaren Dissipationselementen, welche mittels gezielt aktivierten Reibungsef-fekten Bewegungsenergie dissipieren und damit mechanische Schwingungen dämpfen. in diesem Teilvorhaben werden numerische Modelle zur Simulation dieser Reibelemente entwickelt.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Prof. Dr.-Ing. habil. Carsten Könke

Partner/innen
Bauhaus-Universität Weimar
Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg
Richard Bergner Holding GmbH & Co. KG, Schwabach
Context AG, München
KET Karosserie Entwicklung Thurner GmbH, München
Bertrandt Ingenieurbüro GmbH, München

Laufzeit
Dez 2021 - Nov 2024

Kurzfassung
Eine Zielstellung im Verbundvorhaben ist die Entwicklung einer Familie von adaptiv anpassbaren Dissipationselementen, welche mittels gezielt aktivierten Reibungsef-fekten Bewegungsenergie dissipieren und damit mechanische Schwingungen dämpfen. in diesem Teilvorhaben werden numerische Modelle zur Simulation dieser Reibelemente entwickelt. Ein erster Schritt bildet dabei die Formulierung eines generischen Materialmodells. Dieses soll in der Lage sein, beliebige Hysteresefunktionen für die Bestimmung der Reibungsdämpfung abzubilden und so eine quantitative Prognose der Energiedissipation in schwingenden Strukturen ermöglichen. Zu-sätzlich zur Entwicklung der Materialgesetze werden geeignete Elementformulierungen für die numerische Modellierung der Fügestellen erarbeitet. Die Ergebnisse der neuen Materialmodelle sowie der entwickelten physischen Prototypen (aus anderen Teilvorhaben) werden kombiniert und in ein konkretes Strukturmodell implementiert, das in einer Finite-Elemente-Umgebung angewendet werden kann. Die Energiedissipation soll dabei in zwei bzw. drei Raumrichtungen unabhängig voneinander und von anderen Materialeigenschaften (wie z.B. der Steifigkeit) steuerbar sein. Um das Potential der entwickelten Technologie voll auszuschöpfen, wird zusätzlich ein Optimierungsalgorithmus entwickelt, der die günstigsten Positionen der dissipativen Verbindungselemente im Hinblick auf maximale Energiedissipation ermittelt. Dies erfolgt in einem mehrstufigen geschachtelten Optimierungsverfahren, in dem zwischen Optimierungsschritten zur Gewichtsreduktion und Optimierungsschritten zur Schwingungsreduktion iterativ gewechselt wird.

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Das Bündnis RENAT.BAU betrachtet das Bauen erstmals konsequent und über gesamte Stoffströme, Lebenszyklen und Wertschöpfungsketten.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Prof. Dr.-Ing. habil. Carsten Könke

Partner/innen
Institut für Angewandte Bauforschung gGmbH, Weimar
Bauhaus-Universität Weimar, F.A. Finger-Institut für Baustoffe

Laufzeit
Dez 2021 - Nov 2024

Kurzfassung
Das Bündnis RENAT.BAU betrachtet das Bauen erstmals konsequent und über gesamte Stoffströme, Lebenszyklen und Wertschöpfungsketten. Im Strategieprojekt steht als übergreifendes Ziel die Untersetzung und Fortschreibung der übergeordneten Entwicklungsstrategie für das Bündnis, die Entwicklung einer Umsetzungsstrategie für den RENAT.BAU-Förderverein und das
RENAT.BAU –Kompetenzzentrum, die Ableitung einer Aus- und Weiterbildungsstrategie sowie die Entwicklung einer Kommunikationsstrategie. Durch das Verbundvorhaben erfolgen eine bündnisübergreifende Formung der Innovationsstrategie und ein lnnovationscoaching zur kontinuierlichen Evaluierung und Schärfung der Strategieschwerpunkte und Lösungsansätze/Projekte in den In-novationsfeldern durch bündnisübergreifende Recherchen (wie Literaturrecherchen, Patentrecherchen. wirtschaftliche Recherchen zum Innovationsfeld, Marktbeobachtungen, Recherchen zur gesellschaftlichen Akzeptanz) sowie Monitoring der Bündnisaktivitäten und Bewertung der erzielten Effekte.

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Teilprojekt MFPA: Spezielle Analytik und systematische Untersuchungen zur Additivwirkung in recyclinggipsbasierten Systemen sowie spezielle Betrachtungen ökologisch induzierter Innovationspotentiale von RC-Gipsputzen Im Teilvorhaben der MFPA soll der Einfluss der RC-Gipsbindemittelzugabe auf die Additivwirkungen im Putzgipsbinder und im Gipsputzmörtel mittels spezieller Analysetechniken untersucht und der Mechanismus der zugrundeliegenden Einflussnahme verstanden werden. Ziel ist, die Additive so auszuwählen und miteinander zu kombinieren, dass die geforderten Eigenschaften des Putzmörtels erreicht werden können.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Saskia Nowak

Partner/innen
CASEA GmbH, Ellrich

Laufzeit
Jan 2022 - Dez 2023

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA:
Spezielle Analytik und systematische Untersuchungen zur Additivwirkung in recyclinggipsbasierten Systemen sowie spezielle Betrachtungen ökologisch induzierter Innovationspotentiale von RC-Gipsputzen

Im Teilvorhaben der MFPA soll der Einfluss der RC-Gipsbindemittelzugabe auf die Additivwirkungen im Putzgipsbinder und im Gipsputzmörtel mittels spezieller Analysetechniken untersucht und der Mechanismus der zugrundeliegenden Einflussnahme verstanden werden. Ziel ist, die Additive so auszuwählen und miteinander zu kombinieren, dass die geforderten Eigenschaften des Putzmörtels erreicht werden können. Darüber hinaus werden Stoffflüsse hinsichtlich ihrer Veränderung gegenüber marktüblichem Gipsputz analysiert und ökologisch betrachtet. Es soll gezeigt werden, dass sich der zusätzliche Aufwand der Aufbereitung zum Recyclinggips gegenüber der erhaltenen Rohstoffeinsparung amortisiert. Die positiven Aspekte der RC-Gips-Nutzung sollen quantitativ und qualitativ dargestellt werden können und so zu einer breiteren Akzeptanz des nach-haltigeren Bauproduktes beitragen.

→ Projektsteckbrief


Unser Dienstleistungsworkflow

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