Repository for natural sciences and technology

This repository provides free access to scientific publications from the fields of natural sciences and technology (open access). All authors may use RENATE free of charge to publish their research findings from natural sciences and technology, regardless their institutional affiliation. The publications deposited in this repository are permanently freely accessible and citable. The repository is operated by Technische Informationsbibliothek (TIB).
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    QSens: Mensch-Maschine-Schnittstelle basierend auf Quantensensoren (QHMI) - E
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-05-10) Wehrse, Eckhard; Fuchs, Tino
    Datei-Upload durch TIB
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    PsychoKat - Bewältigung psychosozialer Lagen in Krisen und Katastrophen; Teilvorhaben "Psychosoziale Notfallversorgung in Hilfsorganisationen"
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-08) Saltzmann, Carolin; Giesemann, Sina; Horváth, Sarah; Günther, Paula Sophie; Aurich, Imanuel
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    KI-Prozessoren mit nichtflüchtigen Speichern für quantisierte Synapsen von neuronalen Netzen - Pilot-Inno LODRIC
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-06) Fey, Dietmar
    Das übergeordnete Ziel des Projekts bestand in der Entwicklung einer Entwurfsmethodik für energiesparsame digitale KI-Chips, die mit eingebetteten nichtflüchtigen Speicherelementen ausgestattet sind. Diese Methodik sollte anschließend prototypisch anhand drei konkreter Anwendungsfälle (Use-Cases) validiert werden. Das Projekt knüpft direkt an die Hauptinnovation des Vorgängerprojekts „LO3-ML“ aus dem Sprunginnovationswettbewerb „Energieeffizientes KI-System“ an. Dessen zentrale Errungenschaften – namentlich die Entwicklung von datenflussorientierten Rechnerarchitekturen in Kombination mit einem verteilten, nicht-flüchtigen Gewichtsspeicher und der Nutzung stark quantisierter (ternärer) Gewichte – sollten aufgegriffen und methodisch systematisch weiterentwickelt werden. Aus diesem Gesamtziel wurden zwei konkrete Teilziele abgeleitet: Entwicklung eines Entwicklungsframeworks: Es sollte ein Framework geschaffen werden, das unter Nutzung eines Baukastens aus konfigurierbaren Hardware-Bausteinen und verschiedenen Optimierungsalgorithmen automatisch eine möglichst energieeffiziente Rechnerarchitektur für eine gegebene KI-Anwendung generiert. Prototypische Umsetzung einer optimierten Architektur: Basierend auf den Methoden des Entwicklungsframeworks sollte ein realer Chip (ASIC) entworfen und gefertigt werden. Dieser Prototyp musste in der Lage sein, drei unterschiedliche Applikationen zu bedienen: die Analyse von EKG-Daten, prädiktive Instandhaltung und Radarsignalverarbeitung.
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    Radialverdichter im flexiblen Betrieb; Vorhaben Nr. 1443: Aerodynamische und akustische Untersuchung der Interaktion zwischen Laufrad, Diffusor und Spiralgehäuse in auslegungsfernen Betriebspunkten an einem repräsentativen Radialverdichter
    (2025-11-06) Stemmermann, Julian; Reymond, Loïc; Geilich, Marius
    Im Projekt wurde das aerodynamische und akustische Verhalten eines industriellen Radialverdichters untersucht. Der Fokus lag dabei auf den Wechselwirkungen von Laufrad, Diffusor und Spiralgehäuse. Am Prüfstand der RWTH Aachen wurden drei Konfigurationen mit identischem Vorleitrad und Laufrad, jedoch unterschiedlichen Statorkomponenten getestet. Der Einbau eines beschaufelten Diffusors hat zwar Druckverhältnis und Wirkungsgrad erhöht, aber den stabilen Betriebsbereich durch verstärkte Strömungsablösungen eingeschränkt. Die Stromaufwirkung eines neu gestalteten Spiralgehäuse verbesserte die Diffusorabströmung leicht und führte zu einer moderaten Wirkungsgradsteigerung. Untersuchungen zu Instabilitäten in der Nähe der Pumpgrenzen verdeutlichten, dass der beschaufelte Diffusor Mild Surge unterdrückt, jedoch Rotating Stall begünstigt. Das neue Spiralgehäuse hat hingegen nur einen geringen Einfluss auf diese Instabilitäten. Akustische Messungen ergaben deutlich höhere Schallemissionen mit dem beschaufelten Diffusor infolge der zusätzlichen Interaktionen. Das neue Spiralgehäuse erhöhte den Schallleistungspegel geringfügig aufgrund des größeren Spiralquerschnitts und einer geringeren Umfangsinhomogenität im Diffusor. Numerische Untersuchungen zeigten Schwächen in der Simulation der Wechselwirkung von Laufrad und Diffusor sowie von Ablösungen im Diffusor, was die Notwendigkeit der stetigen Weiterentwicklung der numerischen Methoden unterstreicht.
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    Weiterentwicklung numerischer Methoden zur Freisetzungs- und Dosisberechnung für hochdynamische SEWD auf Kernbrennstofftransporte
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-10) Becker, Anna-Lena; Gerber, Ole
    As part of the consideration of possible risk scenarios for the transport of nuclear fuels, this project investigates the possible release of radioactive substances as a result of the impact of anti-tank weapons on transport and storage containers. To this end, numerical investigations are being carried out into the highly dynamic processes triggered by such impacts. In particular, the focus is on the escape of gases loaded with radioactive particles as a free jet through a small hole in the damaged container. In the previous research project „Experimentelle Untersuchungen eines diskontinuierlichen Freistrahls infolge Hohlladungseinwirkung“ (Experimental investigations of a discontinuous free jet due to shaped charge impact) /GRS 23/, essential experimental data for the characterization of a transient particle-loaded free jet were obtained. Based on these experimental principles, a numerical model for the simulation of the free jet and its relevant influencing variables is developed using computational fluid dynamics. A large number of simulations are carried out under different initial and boundary conditions as well as under variation of relevant parameters. The simulation results are evaluated in detail in order to quantify the influence of various parameters and to derive possible consequences. In addition, an analysis of the knowledge gained is carried out with regard to an application for optimizing the evaluation of nuclear fuel transports. Overall, this report shows that simulations on this topic can be carried out in a comprehensible and reproducible manner. Methods and models are presented that can be used in future to solve dispersion issues more quickly and in a more targeted manner. In addition, the effects of parameter variations and the effect of a canopy located in the dispersion area are classified.
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    Bewertung besonderer Belastungszustände von Brennelementen und Komponenten
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-10) Simbruner, Kai; Nicol, Johannes; Lawless, Kai; Grelle, Tobias; Rowold, Florian
    Im Rahmen des Eigenforschungsvorhabens wurde eine umfassende strukturmechanische Analyse von Brennelementen, Brennstäben sowie Transport- und Lagerbehältern für Kernbrennstoffe unter Berücksichtigung vielfältiger realer Belastungsszenarien durchgeführt. Das zentrale Ziel bestand darin, das mechanische Verhalten und die Belastungsgrenzen dieser Komponenten bei Zwischenlagerung und anschließenden Handhabungsvorgängen zu bestimmen. Besonderes Augenmerk galt dabei Ereignissen wie einem Behälteraufprall aus 30 cm Höhe, die mittels Finite-Elemente-Methoden (FEM) modelliert und simuliert wurden. Im methodischen Ansatz wurden für sämtliche relevante Behälterkomponenten spezifische Randbedingungen und Parameter abgeleitet, um die Wirkungen von normalen Transportprozessen sowie von außergewöhnlichen Vorfällen (wie Unfällen oder Stürzen) umfassend abzubilden. Ein Schwerpunkt lag auf der Entwicklung und Validierung von Rechenmodellen, welche die komplexen geometrischen Strukturen, Materialeigenschaften und Interaktionsmechanismen im System realitätsnah erfassen. Die Modelle wurden iterativ optimiert und anhand von experimentellen Daten sowie Literaturwerten verifiziert. Die Simulationsergebnisse liefern belastbare Daten für die sicherheitstechnische Bewertung und schließen erste Wissenslücken bezüglich der Belastungszustände von Brennelementen nach verlängerter Zwischenlagerung. Insbesondere wurden kritische Lastfälle identifiziert, die als Grundlage für zukünftige Untersuchungen dienen können. Die Arbeit trägt somit entscheidend zur wissenschaftlichen Nachvollziehbarkeit und Dokumentation bei. Abschließend zeigt die Studie, dass die entwickelten Methoden und Modelle eine sorgfältige Bewertung der mechanischen Integrität von Brennstäben, Brennelementen und Behältersystemen in Zwischenlagern ermöglichen. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, verschiedene Lastszenarien und die komplexe Systeminteraktion in die Sicherheitsbewertung einzubeziehen und bieten eine belastbare Grundlage für weiterführende Forschung im Bereich der Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente.
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    Plant³ - Strategien für die hochwertige Veredlung von pflanzenbasierten Rohstoffen in Nordostdeutschland - BioÖkoSim - Konzeption und Implementierung eines digitalen Planspiels für die strategische Entwicklung der Bioökonomie; TP 2: Konzeption und Modellierung der räumlichen und haptischen Einbettung des Planspiels in die Praxis im Programm "WIR! - Wandel durch Innovation in der Region" des Bundesministeriums für Bildung und Forschung
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-10-31) Abriel; Blank, W.
    Der Teilbericht dokumentiert die Entwicklung und prototypische Umsetzung eines digitalen Planspiels zur Bioökonomie sowie die räumliche Testumgebung im Innovationszentrum Z4/BioTechnikum Greifswald. Ziel war die praxisnahe Vermittlung bioökonomischer Entscheidungsprozesse durch ein interaktives Planspiel und die Integration in physische Lernumgebungen. Die Arbeiten umfassten Konzeption, Modellierung, Softwareentwicklung und einen Test-Gaming-Room. Der Bericht beschreibt Ergebnisse, Transferpotenziale und Verwertungsplanung sowie den Beitrag zum Plant³-Innovationsbündnis.
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    Verbundvorhaben FastTrack - Von der Architektur zum qualifizierten digitalen Chip für Raumfahrt-Anwendungen; Teilprojekt Evaluation der Raumfahrttauglichkeit
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-10-20) Bischoff, Ole
    Das Verbundprojekt FastTrack - Von der Architektur zum qualifizierten digitalen Chip für Raumfahrt-Anwendungen befasst sich damit neue innovative Wege der Entwicklung raumfahrttauglicher digitaler Chips in Europa aufzuzeigen und dies am Beispiel eines konfigurierbaren Prozessordesigns unter Einbeziehung gemischter Kritikalität in einem System-on-Chip zu realisieren, das als Plattform sowohl für extrem rechenleistungskritische On-Board Anwendungen als auch für sicherheitskritische Prozesse konkurrenzfähig ist. Das Teilprojekt Evaluation der Raumfahrttauglichkeit von DSI zielt auf die Evaluation der Raumfahrttauglichkeit des FastTrack Ansatzes. Die Arbeiten vom Verbundprojekt wurden in zwei Abschnitte unterteilt: Phase 1a (Grundständiges Design und seine Demonstration) sowie Phase 1b (Design-Phase und Herstellen eines Testchips). Die Aufgaben von DSI sind innerhalb dieser Phasen wie folgt aufgeteilt. In Phase 1a erfolgt die Erstellung einer Systemspezifikation unter Berücksichtigung der raumfahrtspezifischen Anwendungsprofile (AP1000). Entwicklung und Beistellung von raumfahrtspezifischen Schnittstellen IP-Cores (AP5100) sowie Teststrukturen IP-Cores für den Strahlungstest. Entwicklung/Beschaffung und Test von Komponenten für ein FPGA Testboard sowie Testumgebung (AP6000). Validierung der Mikroarchitektur in einer FPGA Umgebung (AP7000). In Phase 1b unterstützte DSI die ASIP Design-Verifikation (AP9100). Design eines Test-Boards für funktionale Tests sowie Leistungscharakterisierung des Prozessors (AP11000). Strahlungscharakterisierung von Prozessor und Halbleiter-Technologie (AP12100). Mit dem Ziel der Evaluation der Raumfahrttauglichkeit des FastTrack Ansatzes wurden innovative Teststrukturen, Testmethoden und Testinfrastrukturen seitens DSI entwickelt. Sowohl das bestehende Portfolio für Strahlungstests, als auch die eigenen Produkte im Bereich der Satellitenkomponenten profitieren von diesen effizienteren und zuverlässigeren Testverfahren.