Forschungsberichte Pflichtabgabe (BMFTR, BMWE…)

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Abschlussbericht Master 360 - Multisensorsystem zur Automation von Helikoptern und zur sicheren Integration von UAS in den Luftverkehr mit 360° Abdeckung
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-28) Paintner, Rafael; Lüken, Thomas; Peinecke, Niklas
Die Zielsetzung im Projekt "Master 360 - Multisensorsystem zur Automation von Helikoptern und zur sicheren Integration von UAS in den Luftverkehr mit 360° Abdeckung" war die sichere Integration von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV) und Lufttaxis (UAM) in das Luftverkehrstransportsystem. Das umfasst Technologieentwicklungen und -demonstrationen für miniaturisierte Informationsaustausch und Erkennungstechnologien für andere nichtkooperative Luftverkehrsteilnehmer (DAA). Parallel wurde ein System zum automatischen Starten und Landen für Helikopter implementiert und demonstriert. Seitens des DLRs wurde ein Bahnplanungsalgorithmus sowie eine Sensordatenfusion designt und implementiert. Der Bahnplanungsalgorithmus berücksichtigt die von der Sensordatenfusion bereitgestellte Hinderniskulisse, die kinematischen Randbedingungen des Luftfahrzeugs und die Sensorabdeckung. Nutzung der Algorithmen ermöglicht die Planung von Anflug und Landung bzw. von Start und Abflug. Werden während des Fluges neue Hindernisse detektiert, werden diese erfasst und die geplante Bahn wird ggf. angepasst. Das Bahnplanungssystem wurde in den Simulatoren von DLR und von Airbus Helicopters integriert und getestet. Final wurde der Bahnplanungsalgorithmus auf dem Pioneer Lab, einem von Airbus Helicopters bereitgestellten Flugversuchsträger, integriert und in mehreren Iterationen getestet. Ferner wurden im Rahmen von Hardware-in-the-Loop-Simulationen erfolgreich Multi-Intruder-Simulationen validiert. Für das UTM-System wurden auf Basis erweiterter Simulationen konkrete Radar-Reichweiten und Sensoranforderungen definiert sowie wirksame Ausweichstrategien abgeleitet, die jedoch eine multidirektionale Sensorabdeckung und präzisere regulatorische Well-Clear-Definitionen erfordern. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern eine verifizierte Grundlage für die Standardisierung zukünftiger DAA-Systeme und unterstützen die Harmonisierung europäischer U-Space-Konzepte, wobei weitere praxisnahe Tests und regulatorische Anpassungen notwendig sind. Durch die in Master360 durchgeführten Arbeiten konnten die Fähigkeiten des DLR, vor allem im Bereich Bahnplanung und Detect and Avoid weiter ausgebaut werden. Zudem konnten die entwickelten Algorithmen auf einer seriennahen Maschine demonstriert werden.
air-Kon Matrizen: aufblasbar, individuell geformt, ressourcenschonend - Konfektionierbare Hohlkammer-Matrizen für die Herstellung von Leichtbaufundamenten
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-26) Vogler, Falko; Becker, Janina; Birkemeyer, Leon; Pfeffer, Karsten; Schmidt, Thilo; Albert, Andrej; Clauß, Felix; Forman, Patrick; König, Timothy; Mark, Peter; Klemt-Albert, Katharina
Beton gehört zu den meistverwendeten Baustoffen im Bauwesen. Aufgrund seiner weitgehend freien Formbarkeit kann er vielseitig in Tragstrukturen eingesetzt werden. Die Betonherstellung ist jedoch mit einem hohen Primärenergiebedarf und erheblichen prozessbedingten CO₂-Emissionen infolge der Zementproduktion verbunden. Ein Ansatz zur Ressourcenschonung ist es Beton nur dort einzusetzen, wo er für die Tragfähigkeit oder die Gebrauchstauglichkeit eines Bauwerks zwingend erforderlich ist. Ein effizienter Ansatz zur Reduktion des Materialeinsatzes in Plattentragwerken ist der Einsatz von Verdrängungskörpern. Dieses Prinzip ist bei Deckenelementen bereits etabliert. Das Forschungsprojekt verfolgt das Ziel, maßkonfektionierte, aufblasbare Hohlkörper für Fundamentplatten zu entwickeln, um Beton in gering beanspruchten Bereichen gezielt zu verdrängen. Damit soll die bestehende Hohlkörpertechnologie auf den Bereich der Fundamentplatten übertragen werden. Der Forschungsansatz betrachtet die Hohlkörpertechnologie entlang der gesamten Prozesskette – von der Planung über die Fertigung bis zum Einbau auf der Baustelle. Diese Prozesskette wurde als digitale Prozesskette in einem BIM-Modell abgebildet und entlang der gesamten Prozesskette verschiedene Schnittstellen zum BIM-Modell geschaffen. Zur Formoptimierung der Hohlkörper wurden numerische Simulationen und genetische Optimierungsverfahren eingesetzt, um bei vorgegebenen Biege- und Querkraftbeanspruchungen das verbleibende Betonvolumen zu minimieren. Eine darauf aufbauende, beanspruchungsgerechte Platzierung der Hohlkörper ermöglicht eine weiterführende Optimierung der Plattentopologie. Zur experimentellen Validierung der numerischen Optimierungsergebnisse wurden großformatige Bauteilversuche durchgeführt, bei denen die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonbalken ohne Querkraftbewehrung mit integrierten, genetisch optimierten Hohlkörper untersucht wurden. Dabei kamen Hohlkörper mit einer lokalen Volumenverdrängung von 10% bis 40% zum Einsatz. Die Fertigung der textilen Hohlkörper erforderte die Überführung der dreidimensionalen Geometrien in zweidimensionale Schnittmuster. Hierfür wurden unterschiedliche UV-Mapping-Verfahren sowie ein gaußscher Krümmungsalgorithmus zur automatisierten Abwicklung der Formen verwendet. Aus den Untersuchungen wurde ein Hohlkörperkatalog abgeleitet, der für unterschiedliche Kombinationen von Biegemomenten und Querkräften jeweils die optimale Hohlkörpergeometrie zur Minimierung des Betonvolumens bei gleichzeitiger Einhaltung der Tragfähigkeitsanforderungen enthält. Die topologische Optimierung ermöglichte eine beanspruchungsangepasste Hohlkörperverteilung unterschiedlicher Hohlkörperformen, die gegenüber gleichförmigen Hohlkörperformen ein höheres Einsparpotential aufweist. Entlang der gesamten Prozesskette konnten digitale Schnittstellen erfolgreich in das BIM-Modell integriert werden. Dadurch wurde eine durchgängige Nachverfolgbarkeit der Hohlkörper vom Entwurf bis zur Montage gewährleistet. Die geschaffenen Schnittstellen ermöglichen eine CAM-gesteuerte Fertigung der verschiedenen Hohlkörperformen. Über einen QR-Code werden die digitalen Modellinformationen direkt in den realen Herstellungs- und Montageprozess übertragen. Für die Installation auf der Baustelle wurde zudem eine Augmented Reality-gestützte Montageanleitung entwickelt und in Usability-Tests evaluiert. Diese zeigte gegenüber konventionellen 2D-Anleitungen Vorteile hinsichtlich Effizienz und Präzision. Das Forschungsprojekt konnte die prinzipielle Anwendbarkeit maßkonfektionierter, aufblasbarer Hohlkörper für Fundamentplatten erfolgreich nachweisen und damit eine Grundlage für weiterführende Entwicklungsarbeiten schaffen. Das Potenzial zur Reduktion des Materialeinsatzes und der CO₂-Emissionen wurde quantitative belegt. Für eine marktfähige Umsetzung sind weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich, insbesondere im Hinblick auf bauaufsichtliche Zulassungen. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden eine solide wissenschaftliche Grundlage für die Weiterentwicklung der Hohlkörpertechnologie und leisten einen Beitrag für eine nachhaltige und ressourceneffiziente Bauweise.
AI-TEST-FIELD - Versuchsumgebung zur industrietauglichen Entwicklung semantischer Umgebungswahrnehmung
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-28) Müter, Matthias; Tauber, Alexander
Verwertung eines in vitro Systems zum toxikologischen und metabolischen Screening von Pharmaka bei Patienten mit Fettleber (SteatoTox-2) - Teilvorhaben Primacyt, Validierung und Verstetigung des SteatoTox Kultursystems
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-12) Ullrich, Anett; Krimmling, Tanja; Schuldt, Jennifer; Runge, Dieter
Die Zahl der nicht-alkoholbedingten Fettlebererkrankungen (Steatose; NAFLD - Non alcoholic fatty liver disease) in Industriestaaten ist in den letzten Jahren stark angestiegen. Steatose kann die Empfindlichkeit der Leber für toxische Wirkungen von Medikamenten und Fremdstoffen erhöhen. Im vorangegangenen Erstprojekt wurde ein in vitro System mit steatotischen (und als Kontrolle nicht steatotischen) menschlichen Hepatozyten entwickelt und prävalidiert, mit welchem Vorhersagen getroffen werden können, ob und ggf. um welchen Faktor die Suszeptibilität der steatotischen gegenüber der normalen Leber erhöht ist. Dabei diente das serumfreie Langzeitkultursystem primärer Hepatozyten der PRIMACYT GmbH als wichtige Grundlage zur Etablierung des steatotischen Kultursystems mit primären Hepatozyten. Die Verfettung der Hepatozyten erfolgte über mehrere Tage mit 558 μM freien Fettsäuren (FFA) unter gleichzeitiger Erhaltung lebender Zellen im Medium 3D-HMM. Diese steatotischen Hepatozyten in vitro sollen insofern mit der in vivo Situation möglichst vergleichbar sein, dass sie Veränderungen der Suszeptibilität der menschlichen Fettleber gegenüber Chemikalien korrekt wiedergeben. Nach der Verfettung über 5 d erfolgte die Substanzapplikation über 48 h mit Fortsetzung der bisherigen Kulturbedingungen. Die Verfettung erfolgte unter Gabe von 4 % BSA im Medium, da die meisten Substanzen eine hohe Plasmaproteinbindung (PPB) aufweisen und 4 % BSA die mittlere Albuminkonzentration des Blutes (35-55 g/L) widerspiegelt. Zur Bestimmung der Vitalität bzw. Substanztoxizität wurde der quantitative ATP-Test (Promega Cell Titer Glo) verwendet. Die Auswertung umfasste die Rohdaten der ATP-Assays, basierend auf diesen wurden die prozentualen Veränderungen der einzelnen Konzentrationen im Vergleich zur Lösungsmittelkontrolle jeweils für normale und verfettete Hepatozyten berechnet. Aus den Rohdaten wurden die EC50-Werte für die Substanzen berechnet und somit die Konzentrationen, die zu einer 50 %igen Toxizität in den entsprechenden Zellkulturen führten, angegeben. Basierend auf dem bei Primacyt entwickelten Hepatozyten-3D-Sphäroidmodell wurden neben der 2D-Kultur schließlich auch Versuche zur Verfettung und Toxizitätsbestimmung in 3D-Kultur durchgeführt, um Unterschiede in der Suszeptibilität zwischen 2D/3D zu untersuchen. In 3D ist außerdem eine länger andauernde Verfettung möglich. In 3D-Kulturen begann die Verfettung nach vollständigem Abschluss der Sphäroidbildung. Zur umfassenden Detektion der Toxizität einer Substanz war es außerdem wichtig, im ausgewählten Konzentrationsbereich mehrere Konzentrationen engmaschig zu applizieren, da der Einfluss der Verfettung nur bei wenigen Konzentrationen detektierbar war. Die genannten Kulturbedingungen wurden zur Verfettung von kryokonservierten humanen Hepatozyten mit anschließender Bestimmung der EC50-Konzentration für mehrere Arzneistoffe eingesetzt. Ein Schwerpunkt in diesem Projekt sollte auf dem Einsatz von primären Hepatozyten von NASH- bzw. NAFLDPatienten liegen. Die weltweite Verfügbarkeit dieser Zellen, welche auch plattierbar sein müssen, erwies sich als überaus gering. Es konnte schließlich nur mit zwei Lots gearbeitet werden, wobei die Informationen zum Donorhintergrund wenig umfangreich in Bezug auf die Fettleber waren. Bei der Auswahl der getesteten Wirkstoffe orientierte sich Primacyt, wie bereits im Erstprojekt, v. a. an der Häufigkeit der ärztlichen Verschreibung und damit Verwendung innerhalb der Bevölkerung. Es wurde die Zytotoxizität von Diclofenac, Ibuprofen und Metformin in Hepatozyten von zwei NASH-Donoren sowie in in vitro steatotischen und nicht steatotischen Hepatozyten vergleichend bestimmt. Die Applikation von Diclofenac in Hepatozyten von Fettleberpatienten deutete auf eine leichte Erhöhung des EC50-Wertes hin (Anstieg von 2,6 mM auf bis zu 4,4 mM). Ibuprofen zeigte in den NASHHepatozyten keine deutlich abweichende Toxizität im Vergleich zu normalen bzw. in vitro verfetteten Hepatozyten. Die drei Kulturen zur Toxizitätsbestimmung von MFO in Leberzellen von Fettleberpatienten wiesen im Durchschnitt eine höhere EC50-Konzentration (2,8-6,4 mM) im Vergleich zu den normalen bzw. verfetteten Hepatozyten (1-4mM) auf. Es war somit eine höhere Substanzkonzentration zum Erreichen eines toxischen Effekts erforderlich. Die 3D-Sphäroidkulturen wurden nach vollständiger Sphäroidbildung identisch zu den 2D-Kulturen mit 558 μM FFA über 5 d verfettet. Bei den NASH-Donoren erfolgte ebenfalls übereinstimmend zur 2D-Kultur keine Verfettung mit FFA, da hier von einer entsprechenden Vorbelastung ausgegangen wurde. Für Diclofenac wurden ähnliche EC50- Werte in normalen sowie NASH-Hepatozyten festgestellt. Die EC50-Werte der NASH-Zellen nach Behandlung mit Metformin wiesen eine höhere Schwankungsbreite als die der normalen Hepatozyten auf (1,8-5,8 mM). Zur Untersuchung der allgemeinen Substanztoxizität sind die 3D-Kulturen durchaus gut geeignet und haben die wichtigen Vorteile, dass zum einen deutlich weniger Zellen für die Experimente benötigt werden als bei 2D-Kulturen und diese Zellen zum anderen deutlich länger kultivierbar sind. Für angzeitkulturversuche in 2D 96well Platten erwiesen sich humane Hepatozyten aufgrund ihrer begrenzten Kultivierbarkeit von ca. 2 Wochen meist als stark limitierend. Zur Identifikation wichtiger NAFLD-Gensignaturen wurden normale humane Hepatozyten in 2D und 3D in vitro über 5 d verfettet, zu mehreren Schlüsselzeitpunkten wurden die Zellen geerntet und die RNA isoliert. Die real-time PCR-Analytik (durchgeführt bei einem Projektpartner) auf wichtige Gene der Fettsäuresynthese sowie der Fibrose zeigte einen starken Anstieg der Expression von CPT1A und FASN durch FFA. Die Expression der Procollagene Col1a2 und Col1a3 erhöhte sich in 2D-Kultur sehr stark und stieg in der Regenerationsphase weiter an, welches eher auf einen Effekt der langen Kulturdauer hinweist. Das entwickelte Zellkultursystem wurde auch als toxikologisches Readout eingesetzt, um festzustellen, ob dieses System auch zur Identifikation von Substanzen, die eine Fettleber begünstigen, geeignet ist. Es wurden nichttoxische Dosen Tetrazyklin und Dexamethason an normalen Hepatozyten für fünf bzw. acht Tage appliziert, um anschließend zelluläre Veränderungen mikroskopisch zu detektieren. Im Zuge dessen wurde erfolgreich die Bodipy-Färbung als Alternative zur Oil Red O Färbung zum Nachweis intrazellulärer Lipidvesikel etabliert und angewendet. Die Ergebnisse machten die großen Schwierigkeiten in der Langzeitkultur (bis zu 15 Tage) der normalen Hepatozyten unter FFA-Behandlung deutlich. Vor allem die Zellmorphologie des Donors BHuf16087 verschlechterte sich bereits ab Tag 5 deutlich. Auch durch die Formaldehydfixierung und mehrere Waschschritte im Rahmen der Färbung wurden die Kultur stark beeinträchtigt und einige Zellen lösten sich ab. Diese Umstände erschwerten die ohnehin sehr subjektive Auswertung der Bodipy-Färbungen nochmals. Die Unterschiede zur Lösungsmittelkontrolle 0,1 % DMSO bei Behandlung mit 0,5 mM Tetrazyklin über 5 d bzw. 8 d waren sehr gering bzw. zeigten z. T. eine stärkere Färbung von Lipidvesikeln in der Lösungsmittelkontrolle. Die Applikation von Dexamethason (DEX) zeigte nur eine minimale und kaum erkennbare Färbung der Lipidvesikel im Vergleich zur nahezu ungefärbten Lösungsmittelkontrolle 0,2 % DMSO. Bei Fixierung nach 8-tägiger Substanzapplikation war die DMSO-Kontrolle ungewöhnlich stark positiv und die DEX-Kulturen zeigten eine geringere Färbung. Im dritten Teil dieses Projektes sollten Wirkstoffe aus der präklinischen und klinischen Forschung auf ihr Potential zur NAFLD Therapie untersucht werden, wobei der Effekt v.a. bildgebend mittels Bodipy-Färbung an in vitro verfetteten Hepatozyten erfasst wurde. Die Substanz Obeticholsäure zeigte im Tiermodell eine Reduktion der Insulinresistenz und der hepatischen Steatose. Normale Hepatozyten wurden fünf Tage mit FFA verfettet und anschließend über drei/sechs/neun Tage mit Obeticholsäure behandelt. Die Bodipy-Färbungen der normalen Hepatozyten zeigten keinen deutlichen Rückgang der Lipidvesikel nach Substanzgabe. Meist führte auch bereits 0,1 % DMSO als Lösungsmittelkontrolle zu weniger Lipidvesikeln in den Zellen. Zum Teil auch aufgrund der langen Kulturdauer von bis zu 15 d wiesen die Kulturen eine unterschiedliche Konfluenz zwischen den Bedingungen auf, welches die Beurteilung zusätzlich erschwerte. Die Zellen des NASH-Donors H1249 wiesen zu Beginn der Behandlung keine Lipidvesikel auf, so dass somit auch die Beurteilung eines Rückgangs des intrazellulären Fettes nicht möglich war. Die in vitro Gabe von FFA regte die Bildung von Lipidvesikeln an, die anschließende Applikation von 12,5 μM OCA über 6 d führte zu einem Rückgang der Lipidvesikel in den Zellen und somit zu einer weniger starken Bodipy-Färbung. Die hier zusammengefassten Ergebnisse bestätigen (in geringem Umfang) eine leicht erhöhte Suszeptibilität steatotischer Hepatozytenkulturen im Vergleich zu unbehandelten Kulturen. Es wurden erfolgreich zwei Langzeitkultursysteme (2D, 3D) entwickelt, bei denen humane Hepatozyten in einen steatotischen Zustand versetzt werden und anschließend zur Untersuchung der Arzneimittelsuszeptibilität verwendet werden können. Die Suszeptibilität gegenüber Wirkstoffen in 3D-Kultur war höher als in 2D-Kultur, wodurch die Sphäroidkultur ein höheres Potential als die 2D-Kultur in der Weiterentwicklung und zukünftigem Einsatz der in vitro Systeme hat. In Sphäroidkultur ist außerdem eine deutlich längere Exposition der Zellen gegenüber steatotischen Bedingungen wahrscheinlich möglich. Für weiterführende Arbeiten im Rahmen der Fragestellungen sind auf jeden Fall mehrere Lots mit Hepatozyten von NASH-Donoren erforderlich. Tiefergehende Untersuchungen scheiterten bereits in diesem Projekt an der weltweit sehr geringen Verfügbarkeit plattierbarer Leberzellen von NASH-Patienten. Diese ist sehr wahrscheinlich in der schlechten Isolierbarkeit vitaler Zellen aus NASH-Lebern bedingt. Bei der Entwicklung von NAFLD zu NASH werden auch hepatische Sternzellen und Kupfferzellen aktiviert. Daher ist es zur Verbesserung des Systems erforderlich, das bestehende System um diese zwei Leberzelltypen zu erweitern und die hier generierten Daten mit dem komplexeren Leberzellmodell zu vergleichen. Das entwickelte 2D- und 3DTestsystem zur Untersuchung der Suszeptibilität steatotischer Hepatozyten gegenüber Wirkstoffen hat einen sehr hohen Nutzen für Arbeiten im Rahmen der Arzneimittelentwicklung und kann bereits helfen, unterschiedliche Empfindlichkeiten zu detektieren. Dennoch sind weitere Forschungen, z. B. in Bezug auf die Genexpression der steatotischen Zellen im Vergleich zu NAFLD-Patienten und die weitere Komplexierung mit nichtparenchymalen Leberzellen nötig.
KMU-innovativ - KMUi-BÖ03: PISUM - Starter-Co-Kultur für die Erbsenfermentation, um Alternativen zu Milchprodukten nachhaltig, sensorisch und nutritiv herzustellen; TP A
(2025-11-25) Kellermann, Ricarda
Das PISUM-Projekt zielte darauf ab, Milchsäurebakterien aus Erbsenmaterial zu isolieren, diese zu charakterisieren und für die Entwicklung von Joghurtalternativen auf Erbsen- und Favabohnenbasis anzupassen. Es wird angenommen, dass Milchsäurebakterien, deren natürliche Umgebung diese Hülsenfrüchte sind, besonders gut deren spezifische Herausforderungen bewältigen können. Hierfür wurden verschiedene Erbsenmaterialien gesammelt, Mikroorganismen daraus isoliert und charakterisiert. Insgesamt konnten 13 Milchsäurebakterienstämme isoliert, genetisch bestimmt und hinsichtlich ihrer physiologischen Eigenschaften untersucht werden. Besonders XXX erwies sich als vielversprechend: Der Stamm XXX Molekularbiologische Analysen zeigten zudem, dass sich sein Stoffwechsel je nach XXX in Richtung XXX steuern lässt, was für die gezielte Prozessführung in der Fermentation von Bedeutung ist. Ergänzend wurden Stämme aus der Stammsammlung der TU Berlin untersucht. Besonders XXX) zeichnete sich durch eine schnelle Ansäuerung und den Abbau von XXX aus. In Kombination mit XXX und teilweise auch mit XXX konnten Co-Kulturen gebildet werden, die sowohl technologisch stabile Fermentationen ermöglichten als auch sensorische Vorteile gegenüber kommerziellen Referenzen zeigten. Probefermentationen mit diesen Mischungen führten zu Erbsenjoghurtprototypen mit verbesserter XXX. In einem finalen Geschmackstest wurde die Kultur aus XXX einer kommerziellen Referenz bevorzugt. Sie erzeugte ein XXX, weniger intensives Aroma und übertraf damit die Vergleichskulturen. Backslopping-Experimente bestätigten die mikrobielle Stabilität der ausgewählten Kulturen über mehrere Generationen hinweg, und Skalierungstests bis 400 Milliliter zeigten keine Einschränkungen für eine industrielle Umsetzung. Auch die XXX der Starterkultur erwies sich in initialen Tests zur XXX als unproblematisch. Ein Patent für die Nutzung der Stämme XXX wurde eingereicht, die zudem XXX. Ein Folgeprojekt mit dem Ziel, diese Kulturen für die industrielle Anwendung nutzbar zu machen und Parameter wie XXX unter diesen Bedingungen zu optimieren, wurde bewilligt. Insgesamt konnte das Projekt zeigen, dass die Kombination aus XXX eine leistungsstarke, robuste und sensorisch vorteilhafte Starterkultur für fermentierte Erbsenprodukte darstellt. Damit ist ein entscheidender Schritt zur Entwicklung industriell einsetzbarer Joghurtalternativen auf Basis von Hülsenfrüchten gelungen, die eine gesteigerte Konsumentenakzeptanz haben.
Innovationsraum BaMS-TANGPON - Entwicklung eines plastikfreien, biologisch abbaubaren Tampons aus Meeresalgen - Umsetzungsphase
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-25) Schiller, Ines; Schichan, Melanie; Malchow, Stefanie
Ziel des Projekts "TangPon" war die Entwicklung eines plastikfreien, vollständig algenbasierten Tampons, der gesundheitliche und ökologische Vorteile vereint. Untersucht wurden technische Machbarkeit, Produktsicherheit und Umweltverträglichkeit. Das Projekt fördert so die Etablierung von Algen als nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Materialien und unterstützt den Wandel hin zu einer biobasierten Wirtschaft. Im Fokus standen die Auswahl und Verarbeitung geeigneter Algenrohstoffe, die Entwicklung funktionaler Algenfasern, die Optimierung von Faserherstellung und Tamponkern sowie die Übertragung der Laborergebnisse in den Pilotmaßstab. Die Produktsicherheit wurde durch toxikologische, mikrobiologische und physikalische Analysen sowie eine risikobasierte Bewertung sichergestellt. Eine Lebenszyklusanalyse bewertete die Umweltauswirkungen, Anwendungstests mit Proband:innen ergänzten die technische Entwicklung. Es gelang, einen Tampon aus Algenfasern zu entwickeln, der regulatorische Anforderungen erfüllt und in Anwendungstests positive Effekte auf die Menstruationsgesundheit zeigte. Die gezielte Steuerung von Material- und Prozessparametern ermöglichte leistungsfähige, funktionale Algenfasern; die Absorptionsleistung übertraf die von Baumwolle und Viskose, wodurch Material eingespart wird. Toxikologische und mikrobiologische Analysen zeigten keine Risiken, im Gegenteil: Es wurden positive Effekte auf das vaginale Mikrobiom festgestellt. Die Lebenszyklusanalyse offenbarte Lücken in den verfügbaren Umweltdaten, sodass die tatsächlichen ökologischen Auswirkungen weiter untersucht werden müssen. Die wirtschaftliche Verwertung und das Up-Scaling der Produktion sind realistisch, erste Muster weiterer algenbasierter Produkte wurden bereits entwickelt. Das Projekt zeigt, dass algenbasierte Tampons eine sichere, nachhaltige und gesundheitlich vorteilhafte Alternative darstellen und industriell gefertigt werden können.
IBÖM-07: CELLZERO Meat - Innovative Lösungen zur Zellbasierten, Gentechnik- und Antibiotika-freien Erzeugung von hochwertigem tierischem Protein
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024) Schnäckel, Wolfram; Warmuth, Sandra
Datei-Upload durch TIB
Verbundprojekt "Digitale Dienstleistungen als Erfolgsfaktor für die Wertschöpfung der Zukunft" (DL2030)
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-06-01) Bräker, Julia; Hottum, Peter; Wilga, Matthäus
Projekt USOS - Chatbot-basierte Unterstützung der Selbstorganisation im Studium
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-28) Hillmann, Stefan
SEDOS: Die Bedeutung der Sektorintegration im Rahmen der Energiewende in Deutschland - Modellierung mit einem nationalen Open Source ReferenzEnergieSystem
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-09) Fahl, Ulrich; Bailey, Isela; Blesl, Markus; Islam, Anik; Ortlieb, Felicitas; Tsoutsoulopoulos, Dimitris; Winkler, Jonas; Haas, Sabine; Huyskens, Hendrik; Cußmann, Ilka; Gils, Hans Christian; Gardian, Hedda; Miorelli, Fabia; Hasselwander, Samuel; Hoyer-Klick, Carsten; Arellano Ruiz, Eugenio Salvador; Wulff, Niklas; Jochem, Patrick; Behrens, Johannes; Müller, Gian; Schöb, Thomas; Weinand, Jann Michael; Slednev, Viktor; Ardone, Armin
Dr*AI*ve - KI-basierte Fahrerzustandserkennung im Kontext von Übergabesituationen des (teil-) autonomen Fahrens: Entwicklung eines Audio-Video-basierten Fahrerassistenzsystems zur Detektion und Prognose sicherheitskritischer "Driver Readiness"
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-11-28) Kopaczka, Marcin; Wong, Michael L.
Datei-Upload durch TIB
Entwicklung einer hochpräzisen Linear-Magnetisieranlage für die Beschreibung von magnetischen Maßstäben - ELM2
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-28) Knoll, Heiko; Rivera, Sebastian
Ziel von ELM2 war die Entwicklung eines neuartigen Konzeptes für Magnetisieranlagen, das es ermöglicht, die Magnetisierung von linearen Maßverkörperungen bis zu einer Länge von 5 Metern am Stück für unterschiedliche Anwendungen hochgenau und effizient durchzuführen. Basierend auf den mittels Simulationen optimierten Komponenten wurde eine Magnetisieranlage (LMP5000) als Demonstrator aufgebaut und erfolgreich in Betrieb genommen. Mit dieser Anlage ist es möglich, 5m lange magnetische Maßverkörperungen am Stück herzustellen und deren magnetische Eigenschaften sowie deren Oberfläche zu bewerten. Diese Kombination aus Magnetisieren und Charakterisieren ermöglicht eine effiziente Fertigung derartiger Maßverkörperungen, da Prozess- und/oder Materialprobleme schnell erkannt und korrigiert werden können. Durch die optimierte Schreibstrategie für die Impuls-Magnetisierung (Impulsauslösung durch Trigger-Signal während der Fahrt, d.h. kein Start/Stopp-Betrieb) konnte die Effizienz weiter erhöht werden. Der im Rahmen des Projektes erarbeitete Induktivschreibkopf ermöglicht das magnetische Codieren von Inkrementalspuren und Pseudorandomcodespuren in einfacher und zuverlässiger Art und Weise, da dafür nur die Programmierung der Stromsignalquelle angepasst werden muss und keine angepasste Hardware (Wechseleinheit) erforderlich ist. Der Nachweis der Anlagengenauigkeit erfolgte mittels Referenzmessung durch externe Laser-Interferometer-Messungen in den relevanten Raumrichtungen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Anlagenkonzept die erforderlichen Anforderungen erfüllt. Mit den Schreibversuchen zum Nachweis der Genauigkeit mit der LMP5000 wurden Genauigkeiten von kleiner 10 μm/m über eine Länge von 5m erreicht.
Physics for Food - Strategieentwicklung II, INP
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-28) Sawade, Hans
Ziel des Projektes war die Begleitung des Gesamtvorhabens im Sinne einer strategischen Geschäftsführung unter Fortführung und Weiterentwicklung des strategiegeleiteten und partizipativen Ansatzes des WIR!-Bündnisses „Physics for Food“. Dazu wurden unterschiedliche Instrumente entwickelt und Maßnahmen etabliert (Projektberichte, Statusseminare, Strategieworkshops, Bündnisversammlungen, Beiratssitzungen, Marktbeobachtung, Kunden-Nutzen-Analysen, usw.). Mit einer übergeordneten und bündnisübergreifenden Sicht hat das Leitprojekt „Strategieentwicklung II“ im Wesentlichen den Verwertungsplan des Gesamtprojektes „Physics for Food“ fortgeschrieben.
Flexible Produktion elektrochemischer Zellen (HyInnoCells) - E
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-07) Bender, Klaus
Das Verbundforschungsprojekt HyInnoCells (Förderkennzeichen 03ZU1115JE) zielte auf die Entwicklung innovativer poröser Transportstrukturen (Gas Diffusion Layers, GDL) für die PEM-Elektrolyse zur effizienten Erzeugung von grünem Wasserstoff. Im Zentrum standen neuartige, mittels Streckmetalltechnologie erzeugte dreidimensionale Titan- und Edelstahlstrukturen, die sowohl mechanisch als auch elektrochemisch optimiert werden sollten. Die Bender GmbH verantwortete hierbei wesentliche Schritte der Werkstoffidentifikation, Prototypfertigung, Formgebungsprozesse, Werkzeugentwicklung sowie die Untersuchung der Skalierbarkeit industrieller Produktionsprozesse. Zur Ermittlung geeigneter Substrate wurden verschiedene metallische Werkstoffe hinsichtlich Korrosionsstabilität, Kontaktwiderstand und Verarbeitbarkeit bewertet. Aufgrund der extrem korrosiven Bedingungen in PEM-Systemen erwies sich Titan Grade 1 als einzig dauerhaft beständiger Werkstoff; kostengünstigere Edelstahlvarianten (z. B. 1.4404/316L) erfüllten trotz Beschichtungsansätzen die Anforderungen nicht . Anschließend wurden mittels Streckmetallverfahren feinporige Strukturen in unterschiedlichen Maschengeometrien produziert. Die Werkzeuge wurden hierfür vollständig neu konstruiert und aus Hartmetall gefertigt, was die Standzeiten gegenüber HSS-Stählen von 10.000 auf über 1.000.000 Hübe erhöhte (Faktor 100) . Die elektrochemische Bewertung erfolgte über anisotrope Vierpunkt-Messungen des spezifischen Flächenwiderstands. Dabei zeigte sich, dass stets beide Richtungen (SWD/LWD) unabhängig voneinander charakterisiert werden müssen. Optimale Ergebnisse erzielte ein Titan-Gitter mit einer 4-mm-Teilung (LWD): 1,55 mΩ/m² (LWD) und 3,14 mΩ/m² (SWD) bei ca. 18 % Kontaktierungsfläche . Kleinere Teilungen (2,5 mm) führten aufgrund des sogenannten Flat-Spot-Effekts zu einer verbesserten Stromübertragung (22 % Kontaktierungsfläche) und reduzierten Widerständen. Nachfolgende Analysen zur mechanischen Federsteifigkeit bestätigten, dass kleinere Maschengeometrien ein steiferes, für die PEM-Kontaktierung vorteilhaftes Federverhalten erzeugen. Im Projekt wurden zudem mehrlagige GDL-Aufbauten untersucht, bei denen durch kreuzlagiges Verschweißen der Maschen optimale Kontaktpunkte und homogenere Kraftverteilungen erreicht wurden. Abschließend erfolgte die Entwicklung eines industriell skalierbaren Herstellverfahrens. Eine kontinuierliche Linie aus Abwickler, Streck- und Schneideeinheit, Walz-/Kalibriersektion und automatisiertem Stacker ermöglicht bereits 375.000 Gitter pro Jahr; durch parallel geschaltete Maschinenverbünde ist eine Steigerung auf rund 890.000 bis 980.000 Gitter pro Jahr realisierbar . Die im Projekt erzielten Ergebnisse wurden mittlerweile in eine neue Produktionshalle überführt, in der acht Mitarbeitende die optimierten Gitterstrukturen in Serie fertigen. HyInnoCells demonstriert damit erstmals die erfolgreiche Übertragung feinporiger Streckmetalltechnologie in die PEM-Elektrolyse, zeigt klare material- und prozessseitige Optimierungspotenziale auf und legt die Grundlage für eine skalierbare, kosten- und wirkungsgradoptimierte Herstellung metallischer GDL-Strukturen im industriellen Maßstab.
Objekterkennung und Vektorisierungs-Software für die Routenplanung
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-27) Koschel, Alan
Das Projekt zielte darauf ab, eine automatisierte Routenplanung und Erfassung für den Transport von Großraum- und Schwertransporte zu entwickeln. Hierbei sollten intelligente Technologien kombiniert werden, die potenzielle Hindernisse automatisiert erkennen und für eine Schleppkurvensimulation in 3D aufbereiten. Dabei werden die dafür benötigten Daten durch ein Messfahrzeug, ausgestattet mit optischen Messsystemen, eingefahren. Durch diese Technologien können potenzielle Kollisionen zwischen Straßeninfrastruktur und Transportfahrzeug automatisch erkannt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden zwei Module entwickelt: "SmartObstacle" und "SmartVec": - SmartObstacle: Dies ist ein Softwaremodul, das auf Deep-Learning-Algorithmen basiert und relevante Objekte für die Routenbewertung, wie z.B. Asphalt, Straßenschilder und Bäume, automatisch erkennt und klassifiziert. Ein zentraler Teil davon ist die semantische Segmentierung, die RGB-Pixel mit Objektklassen wie Vegetation, Bordstein oder Gebäude anreichert, die Auskunft darüber geben, um was für ein Objekt es sich handelt. Die Technologie basiert auf einem Deep Learning Ansatz, welcher die Objekte in den Bildern erkennt und diese in die dazugehörige Punktwolke projiziert. - SmartVec: Dieses Modul wandelt die semantisch angereicherte Punktwolke in ein Format um, welches durch eine 2D- und 3D-Konstruktionssoftware genutzt wird. Die Innovation liegt in der Vektorisierung von 3D-Punktwolken in das OBJ-Dateiformat. Die Vektorisierten Objekte und die Straßenoberfläche können dann für die Kollisionskontrolle in einer dreidimensionalen Simulation genutzt werden. Das Projekt konnte signifikante Fortschritte erzielen: Eine annotierte Punktwolke ermöglichte die Ableitung der Straßenoberfläche bei minimaler Informationsdichte, jedoch ausreichend für die Vektorisierung und Simulation eines Fahrzeugs auf der modellierten Straße. Hierbei kann die Punktwolke in einem CAD-Konstruktionsprogramm geladen werden und durch die bereits vorhandenen Meshingalgorithmen vermascht werden. Objekte wurden gekonnt separiert und zu geschlossenen Einheiten mit konvexen Hüllen geformt, wodurch sie in einer 3D-Simulation zur Kollisionsdetektion mit der Infrastruktur verwendet werden können.
PASCAL - Proaktiver Smart Controller für Ampelanlagen
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-10-30) Huschke, Michael; Borstell, Hagen; Trebeljahr, Mark; Stober, Sebastian; Schmidt, Johann; Müller, Andreas; Klemme, Jan
Das Verbundprojekt PASCAL (Proaktiver Smart Controller für Ampelanlagen) entwickelte von Mai 2022 bis April 2025 ein KI-basiertes Assistenzsystem zur Optimierung urbaner Verkehrsflüsse. Unter Federführung von Thorsis Technologies GmbH in Kooperation mit dem Artificial Intelligence Lab (AIL) und dem Digitalen Anwendungszentrum Mobilität, Logistik und Industrie (DAZ) der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg wurde auf Basis von V2X-Daten aus dem Magdeburger Testfeld ein proaktiver Controller konzipiert, der zukünftige Verkehrssituationen prognostiziert und Ampelschaltzyklen anpasst, um Staus zu minimieren, Wartezeiten zu verkürzen und CO₂-Emissionen zu reduzieren. Die Projektinhalte umfassten Analyse und Konzeption, Simulation von Verkehrsflüssen mit SUMO und Emissionsmodellen, Entwicklung von KI-Methoden (z. B. Graph-Neural-Networks, Reinforcement Learning und Interpretierbarkeitsverfahren), Anwendungsprototypen, Testfeldintegration sowie Feldtests und Optimierung. Wesentliche Ergebnisse sind eine simulationsbasierte Trainings- und Evaluationsumgebung für synthetische Daten, der Traffic Density Estimator (TDE) mit Präzision bei unvollständigen Daten und der Ampelschaltzyklenoptimierer (TLPO), der in Evaluationsmetriken wie Fahrtzeiten, Wartezeiten und Emissionen etablierte Baselines (z. B. Max-Pressure) übertrifft – selbst auf ungesehenen, realitätsnahen Szenarien. Der Prototyp integriert sich in V2X-Infrastrukturen, berücksichtigt Datenschutz und Erklärbarkeit und ist ab 5–10 % OBU-Dichte einsetzbar. Die Ergebnisse fördern nachhaltige Mobilität und bilden eine Basis für den nationalen Datenraum Mobilität sowie Folgeprojekte.
Abschlussbericht 5GSync
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-27) Wenning, Sophie; Dogan-Kinali, Attila
Verbundvorhaben: H2Giga_QT4.2: Fertigung und Robotik; Teilvorhaben: Komplexe Robotermontagesysteme für Elektrolyseure
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-28) Ebert, Benedikt
Die zentrale Zielsetzung des Projekts FertiRob war die Entwicklung technischer Lösungen zur Automatisierung der Produktionsprozesse bei der Fertigung und Montage von Stacks und Elektrolyseuren für die Wasserstoffproduktion. Um eine effiziente und flexible Anwendbarkeit zu ermöglichen und eine einfache Skalierbarkeit zu garantieren, sollte ein modulares Automatisierungssystem entstehen. Es sollten Lösungen für technische Fragestellungen im Rahmen der Montage entwickelt werden, beispielsweise die Teilebereitstellung, den Transport und die Handhabung von kleinen und großen Bauteilen, eine automatische durchgängige Qualitätsprüfung sowie das automatische Verschrauben und Verkabeln. Zusätzlich sollte der hohe manuelle Aufwand für die Anlagenplanung durch automatische Konfiguration und digitale Zwillinge reduziert werden, sodass Produktionsanlagen für Elektrolyseure schneller geplant und in Betrieb genommen werden können. Zu diesem Zweck wurden im Projekt der digitale Produktzwilling und der digitale Anlagenzwilling aufgebaut sowie die virtuelle Inbetriebnahme erprobt. Das Ziel des Teilvorhabens bestand in der Entwicklung von Montagesystemen für Demonstrationsanlagen zur H2-Produktion. Diese sollten aus physischen Systemen sowie virtuellen Anteilen bestehen. Die Prozesse sollten teilweise vollautomatisch und teilweise teilautomatisch unter dem Gesichtspunkt der Mensch-Roboter-Kollaboration durchgeführt werden. Zudem sollten fahrerlose Transportsysteme zum Einsatz kommen.
WeSKAL - Verbesserte Bewertung der Schwingfestigkeit geschweißter maritimer Tragstrukturen mittels skalierbarer Schwingfestigkeitsuntersuchungen; Schlussbericht im Rahmen des Verbundvorhabens: SMATRA - Verbesserte Bewertung der Schwingfestigkeit geschweißter maritimer Tragstrukturen unter Anwendung lokaler Nachweiskonzepte
(2025-11) Isay, Sascha Maurice; Song, Shi; Grimm, Jan-Hendrik; Braun, Moritz
Das Verbundvorhaben SMATRA zielte darauf ab, die Schwingfestigkeitsbewertung geschweißter maritimer Tragstrukturen durch die Anwendung lokaler Nachweiskonzepte zu verbessern und bestehende Unsicherheiten in der Bemessung zu reduzieren. Ausgangspunkt war die Erkenntnis, dass herkömmliche Verfahren wie das Nenn- und Strukturspannungskonzept komplexe Beanspruchungszustände großer Offshore- und Schiffstrukturen unzureichend abbilden, was zu überdimensionierten Konstruktionen, konservativen Sicherheitsreserven und hohen Kosten führt, ohne eine proportionale Steigerung der Betriebssicherheit zu erzielen. Im Teilprojekt WeSKAL wurde ein integriertes Nachweiskonzept entwickelt, das Rissinitiierung und Rissausbreitung konsistent verknüpft. Dazu wurden experimentelle Untersuchungen an Kleinproben, skalierten Rohrknoten und großmaßstäblichen Struktursegmenten durchgeführt, unter Einsatz moderner Messtechnik wie digitaler Bildkorrelation und Laser-Triangulation. Die Ergebnisse zeigten, dass nachbehandelte und geometrisch optimierte Schweißnähte im Mittel eine um bis zu 40 % höhere ertragbare Spannungsamplitude aufweisen. Numerische Simulationen und bruchmechanische Modelle bestätigten die experimentellen Befunde und zeigten, dass das effektive Kerbspannungskonzept eine höhere Vorhersagegenauigkeit als das Strukturspannungskonzept bietet. Die Abweichung gegenüber experimentellen Lebensdauern konnte um 44 % reduziert werden. Die Berücksichtigung realer Nahtgeometrien mittels 3D-Laser-Triangulation und Reverse-Engineering verbesserte die Zuverlässigkeit der Prognosen weiterhin. Großversuche an fast realmaßstäblichen Doppel-Y-Knoten bestätigten die Skalierbarkeit der Ergebnisse. In Zusammenarbeit mit Ramboll wurde eine softwarebasierte Bewertungsumgebung entwickelt, die die neuen Methoden in der industriellen Praxis anwendbar macht.
Abschlussbericht SO 293 - AleutBio: Aleutian biodiversity studies
(Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-06-20) Brandt, A.; Kaiser, S.; Bonk, F.; Kelch, A.; Preikschardt, M.; Knauber, H.; Aktogan, D.; Auel, H.; Di Franco, D.
Ziel des Projekts war eine umfassende biogeographische Untersuchung benthischer Organismen im Kurilen-Kamtschatka-Graben (KKT) und Aleuten-Graben (AT). Diese Tiefsee-Region im nordwestlichen Pazifik gilt als Schlüsselgebiet zur Erforschung der abyssalen Fauna, war bisher jedoch nur punktuell beprobt. Das Projekt sollte systematisch Artenzusammensetzung und biogeographische Muster erfassen und mit Daten aus früheren Expeditionen (u.a. SoJaBio, KuramBio I/II, SokhoBio) sowie historischen russischen Tiefseeproben vergleichen. Aufgrund geopolitischer Einschränkungen wurde der Fokus vom westlichen KKT auf den östlichen AT in der US-amerikanischen AWZ verlegt. Das zentrale Ziel blieb erhalten: die Analyse biogeographischer Veränderungen zwischen Nordpazifik, Beringmeer und Arktis im Kontext des Klimawandels. Untersucht wurden folgende Hypothesen: 1. Die hadale Umwelt im östlichen AT ist ebenso artenreich wie im KKT. 2. Sedimentbewohnende Arten mit Brutpflege sind von der Tiefsee isoliert, pelagische Larven dagegen durch Strömungen verteilt. 3. Die Kamtschatka-Straße fungiert als Migrationsbarriere und -korridor zwischen AT, Beringmeer und Arktis. Datei-Upload durch TIB

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