Interne Förderung von Wissens- und Technologietransfer

Institut für Technische Optik

Asphärischen und Freiformoptiken haben einen immer größer werdenden Anteil an optischen Systemen im Consumer-, Industrie- und Forschungsbereich. Ihre Herstellung setzt die Vermessung ihrer Form im Fertigungsprozess voraus. Hier stellt der Stand der Technik an verfügbaren Messmethoden in Bezug auf Messzeit und  Messgenauigkeit ein Problem dar, mit typischen Messzeiten von vielen Minuten.

In diesem Projekt wird ein Demonstrator für ein neuartiges Messverfahren entwickelt, das es erstmals ermöglichen wird, diese optischen Flächen in einer vollflächigen Messung in einer einzigen Kamerabelichtungszeit zu vermessen. Gleichzeitig erlaubt das Verfahren, sehr unterschiedliche Prüflinge ohne weitere Kompensationselemente zu vermessen. Anwendung wird das neue Verfahren zum Beispiel in der Optikindustrie bei der 100%-Prüfung von optischen Komponenten aber auch in dynamischen Messaufgaben wie der Augenheilkunde finden.

Institut für Physikalische Chemie

Mineralplastikschäume beruhen auf der Komplex-artigen Vernetzung von deprotonierten Polyacrylsäure-Gruppen mit Ca²⁺ und sollen zukünftig als nicht-brennbare und recyclebare Dämmstoffe eingesetzt werden. Das direkte Zusammengeben der drei Hauptkomponenten Polyacrylsäure, Ca²⁺ und Base führt zu einem nicht-schäumbaren Gel, sodass entweder Ca²⁺ oder die Base erst nach dem Schäumen hinzugegeben werden kann. Die Schwierigkeit der Synthese besteht darin, die letzte Komponente homogen im Schaum zu verteilen, ohne dabei den Schaum selbst wieder zu zerstören. Zudem werden die physikalischen und morphologischen Eigenschaften der festen Schäume untersucht und eine erste Hochskalierung der Synthese unternommen.

Institut für Biochemie und Technische Biochemie

Enzyme können heute als Biokatalysatoren in vielen technischen Synthesen bei der Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen und Feinchemikalien eingesetzt werden. Zu diesem Durchbruch trugen vor allem zwei Entwicklungen bei: die kostengünstige Bereitstellung durch rekombinante Herstellung (Molekularbiologie) und die Anpassung an die Syntheseherausforderungen durch gerichtete Evolution (Enzyme Engineering). Kennzeichen dieser sogenannten Biotransformationen sind ihre hohe Selektivität, die Vermeidung von Schutzgruppen und ihre Funktion bereits unter Umgebungstemperatur. Dadurch lassen sich Synthesen zur Herstellung komplexer Verbindungen erheblich vereinfachen.

Nach wie vor ist es eine Herausforderung, das Reaktionsspektrum von Enzymen über die natürliche, physiologische Reaktion hinaus zu erweitern und damit das Portfolio an Biokatalysatoren zu vergrößern. Um in diese Terra incognita vorzustoßen, bietet sich der gezielte Austausch von den in Enzymen natürlich vorkommenden Metallen, wie zum Beispiel Eisen, mit in chemischen Katalysatoren bewährten Metallen (Co, Rh, Zn, etc.) an. Durch eine Kooperation von Anorganischer Chemie und Biotechnologie wollen wir diesen Raum gezielt erschließen. Es ist sehr gut vorstellbar, dass mit dieser Strategie nicht nur überlegene Biohybrid-Katalysatoren entwickelt werden, sondern auch noch nicht bekannte Reaktionen entdecken werden können.

3. Physikalisches Institut

Im Wissenstransferprojekt „Quantensensorische Elemente für die Materialprüfung“ überführt das 3. Physikalische Institut seine Expertise in Magnetsensorik basierend auf Quanteneffekten in Anwendungsbereiche außerhalb der Physiklabore. Die auf Kristalldefekten in Diamanten basierte Sensortechnologie bietet hierbei höchste Sensitivität und Lokalisierung und kann ebenso für die Messung der Magnetfeldrichtung genutzt werden.

Das Projekt untersucht die Adaption der Sensoren auf Anwendungen im Bereich der Materialprüfung. Hierbei liefert der im Wissenstransferprojekt entwickelte Demonstrator in Zusammenarbeit mit der Materialprüfungsanstalt wichtige Einblicke, wie Quantensensoren durch gezielte Entwicklung für den Anwender Vorteile bieten, bestehende Systeme erweitern und neue Möglichkeiten eröffnen können. Der erfolgreiche Test in der Bauwerkprüfung ist ein erster Schritt zur praktischen Anwendung von modernster Quantensensorik.

Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung

Adaptive und intelligente Beschattungssysteme können die Wärmebelastung und den operativen Energieverbrauch in Gebäuden reduzieren. Der derzeitige Ansatz zur Entwicklung solcher Systeme beruht auf dem Einsatz zahlreicher Sensoren und Aktoren, was zu hohen Baukosten, hohem Wartungsaufwand und oft zu mangelnder Langlebigkeit und Robustheit führt. Intelligente Materialien und Strukturen, die ihre Form passiv als Reaktion auf äußere Reize verändern, bieten eine zuverlässige und effektive Alternative.

Wir haben ein Konzept für ein intelligentes selbstbeschattendes Fassadensystem entwickelt, das auf der parallelen Entwicklung von zellulosegefüllten Biokomposit-Filamentmaterialien und der Fused Filament Fabrication (FFF) von formverändernden, auf Feuchtigkeit reagierenden Beschattungselementen beruht. Ziel des Projekts ist der Bau eines funktionalen Demonstrators eines selbstbeschattenden Fassadensystems, das das Gebäude passiv und adaptiv vor hohen Wärmebelastungen, die typischerweise während der Mittagszeit in den Sommermonaten auftritt, beschatten soll. Der Demonstrator dient als Prototyp, um den Betrieb des Systems als Teil einer Gebäudefassade zu testen und abzustimmen.

Institut für Strahlwerkzeuge

Moderne Laserbearbeitungsverfahren besitzen eine hohe Dynamik, die das das Abtragen mit ultrakurzen Laserpulsen mit einer Verfahrensgeschwindigkeit von über 10 m/s ermöglicht. Das stellt die Planung der Bearbeitung vor neue Herausforderungen, da konventionelle Algorithmen die Vorteile der Laserbearbeitung nicht berücksichtigen. Am Institut für Strahlwerkzeuge wurde ein Verfahren des geregelten Laserabtrags mit adaptiver Bahnplanung entwickelt. Im Projekt „Adaptive Bahnplanung für den Laservolumenabtrag“ wird nun, basierend auf diesem Verfahren, der Vorteil der innovativen Planungsalgorithmen demonstriert. Damit kann die Bearbeitungszeit mehr als halbiert werden.

[Foto: IFSW]

Institut für Konstruktion und Fertigung in der Feinwerktechnik

Das Projekt befasst sich mit einem neuartigen elektromagnetischen Aktor für viele Anwendungsbereiche im Maschinenbau, der Fahrzeugtechnik und der Automatisierungstechnik. Er kann mit einer Kombinatorik aus hoher Kraft und großem Hub bei gleichzeitiger Geräuschminimierung sowohl als Hub- als auch als Haftmagnet Einsatz finden. Der Aktor besitzt einen beweglichen aktiven Kern, der eine einstellbare Kraft-Weg-Kennlinie aufweist. Dabei sorgt bei vertretbarer elektrischer Energieeinbringung der aktive Kern für ein entsprechend hohes Kraftniveau zu Beginn des Hubes und für eine hohe geräuschgedämpfte Maximalkraft am Ende des Hubes.

[Foto: IKFF]

Institut für Elektrische Energiewandlung & Institut für Fördertechnik und Logistik

In dem disziplin- und institutsübergreifenden Wissenstransferprojekt „Berührungslose Energieübertragung im Umfeld der industriellen Intralogistik“ arbeiten das Institut für elektrische Energiewandlung und das Institut für Fördertechnik und Logistik gemeinsam an einem kontaktlosen Energieübertragungs- und Kommunikationssystem. Das System dient zur Versorgung von fahrerlosen Kleinsttransportsystemen ("Kisten-FTS"). Durch das modular aufgebaute Energieübertragungssystem kann die elektrische Energie lokal und bedarfsgerecht eingeschränkt auf das fahrende Transportsystem übertragen werden. Dieses Verfahren gewährleistet eine effiziente und nachhaltige Energieversorgung mobiler Produktionsmittel auf der Fertigungsfläche und unterstützt damit den Wandel zur Industrie 4.0.

[Foto: Marco Zimmer]

Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen & Institut für Fasertechnologie

Gebäude-Verschattungen sind aufgrund des zunehmenden Einsatzes von Glasfassaden von zentraler Bedeutung für nachhaltiges, ressourcenschonendes Bauen. Die Funktionalität herkömmlicher Sonnenschutzsysteme beruht jedoch meist auf planaren Starrkörpern, die über lineare Achsen mechanisch verbunden sind. Dies führt besonders auf nicht-planaren Flächen zu hoher mechanischer Komplexität und Wartungsintensität. Das Ziel der Projekts ist es, adaptive Verschattungen für nicht planare Fassaden zu entwickeln, deren Verschattung von außen mit den aktuell am Markt verfügbaren Systemen nicht möglich ist.

Im beantragten Projekt sollen für adaptive Fassadenverschattungen pneumatische Aktuatoren entwickelt werden, die an das Verschattungsbauteil und dessen Herstellungsprozess angepasst sind. Darüber hinaus sollen in das Bauteil Sensoren integriert werden, die es ermöglichen, den aktuellen geometrischen Zustand der Bauteile zu erfassen und die Aktuierung über eine Zielgeometrie zu steuern.

[Foto: ITKE/ITFT]

Institut für Raumkonstruktionen und Grundlagen des Entwerfens

Design-Build – auch Selbstbau oder 1zu1 genannt – als Lehrkonzept findet als Ansatz in der Architekturlehre immer weitere Verbreitung. Im Rahmen des Projekts sollen mittels der inter- und transdisziplinären Analyse die Erfolgsfaktoren und Lernprozesse identifiziert werden, die den Verlauf und die Gestaltung der Design-Build-Projekte in ihrer Wirkung und Nachhaltigkeit beeinflussen. Die Ergebnisse werden in einer „Lernenden Plattform als flexibles Transfer Tool“ festgehalten und stets mit neuen Erkenntnissen weiterentwickelt.

[Foto: Attila Acs]

Institut für Flugzeugbau

Aufgrund ihres hervorragenden Leichtbaupotenzials finden faserverstärkte Kunststoffe (FVK) aktuell eine immer größere Verbreitung in vielen technischen Anwendungsfeldern weltweit. Die Entsorgung durch Deponierung ist aufgrund des Anteils an organischem Material in der Kunststoff-Matrix innerhalb der EU nicht zulässig. Dadurch ergibt sich akuter Handlungsbedarf zur Entwicklung neuer, innovativer Recyclingkonzepte für diesen Werkstoff.

Das Projekt zielt darauf ab, die Grundlagen für ein technisch einfaches und effizientes Recyclingverfahren für alle Typen von faserverstärkten Kunststoffbauteilen zu entwickeln. Dabei sollen zerkleinerte faserverstärkte Kunststoffkomponenten in einem bereits in der Anwendung befindlichen Pressverfahren wieder zu hochwertigen 2nd-Life-Bauteilen verarbeitet werden, ohne dass eine aufwändige Entfernung der Matrix von der Faser notwendig ist. Durch sinnvolle Wahl der Fragmentgrößen und deren lastpfadgerechter Ausrichtung im Bauteil kann dabei eine höhere Festigkeit als bei anderen Recyclingverfahren erwartet werden.

[Foto: Gerd Falk]