Forschungsberichte Pflichtabgabe (BMFTR, BMWE…)

Permanent URI for this collectionhttps://oa.tib.eu/renate/handle/123456789/17709

Browse

Recent Submissions

Now showing 1 - 20 of 6232
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    Reduzierung der CO2-Emissionen bei der kommunalen Abwasserreinigung - Vergleich verschiedener Verfahren zur Deammonifikation
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-12) Lackner, Susanne; Green, Michal; Tarre, Sheldon
    Conventional wastewater treatment plants (WWTPs) are energy intensive and are responsible for the emissions of more than 27 Mtonnes of CO2 year-1 in Europe alone. About 25 % of the total energy consumption in wastewater treatment is spent on removal of inorganic nitrogen compounds. Partial nitritation and anammox (PN/A) for nitrogen removal in mainstream municipal wastewater (MWW) instead of the conventional nitrification/denitrification processes has the potential for significant energy savings and lowering of the CO2-footprint of WWTPs. While PN/A is a proven technology for MWW side-stream treatment, the technology has not been effectively applied to the much larger market of MWW mainstream treatment due to the high COD/N ratio of MWW, lower temperatures, and low and fluctuating ammonium concentrations. The objective of this 3-year research project was the investigation of two different process strategies to overcome the limitations of the PN/A process for application in mainstream MWW treatment. On the Israeli side, the chosen process strategy employed ion exchange to selectively remove and concentrate ammonium from mainstream wastewater. After passing mainstream wastewater through an ion exchange column containing zeolite to remove ammonium (absorption cycle), the ion exchange column was regenerated using a brine regenerant solution. The ammonium rich brine was “bioregenerated” in a hypersaline (4 % salinity; 40g/kg) PN/A reactor where ammonium was converted to nitrogen gas by the activity of halophilic ammonia oxidizing bacteria (AOB) and anammox bacteria. This allowed for the brine regenerant solution to be continuously recycled for ion exchange regeneration. The PN/A reactor first treated recirculating brine from the ion exchange column for 48 cycles of ammonium absorption and bioregeneration with minimal brine blowdown. The concentration of the various cations in the regenerant solution were stable except for calcium that reached very high values upwards of 3,000 mg/L as Ca2+ and finally caused PN/A reactor failure due to mineral precipitation. The build-up of high concentrations of calcium in the brine regenerant was addressed in two ways: 1) 20 % regenerant replacement per cycle, and 2) precipitation of CaCO3 via the addition of sodium carbonate. Both methods were applied to 30 absorption and bioregeneration cycles each and shown to be effective in keeping calcium concentrations from accumulating in the regenerant allowing for stable PN/A reactor operation. N2O emissions from the ion exchange – bioregeneration process were investigated in PN/A reactors under hypersaline conditions with and without organic addition. Results show that N2O emissions in fixed bed and suspended hypersaline PN/A reactors without organic addition ranged from 0.08 % to 1.0 % and 0.09 % to 1.5 % of ammonium removed, respectively. Bulk ammonium and nitrite concentration were shown to be the main controlling factors for N2O emissions. The addition of acetate to both fixed bed and suspended hypersaline PN/A reactors reduced N2O emissions by 52.5 % and 72.4 %, respectively while deammonification was not significantly affected. A preliminary techno-economic analysis of the ion exchange – bioregeneration process for deammonification of mainstream wastewater showed that is competitive with other biological nutrient removal BNR systems available on the market. On the German side, PN/A was also successfully implemented and operated stably in a membrane aerated biofilm reactor (MABR) configuration. The experimental work focuses mainly on two aspects, 1) optimizing the aeration regime and 2) investigating the impact of the C/N ratio on PN/A performance. For both aspects, the associated N2O emissions were also closely monitored. Additionally, a mathematical model was used to gain further insights into the dynamics of the MABR PN/A under varying oxygen partial pressures and C/N ratios. Reactor 2 operation over more than 1000 days revealed that a key factor for successful nitrogen removal was the oxygen partial pressure, with a pO2 of 5-10 % showing the best results. Controlling the pO2 effectively suppressed of NOB activity and enhanced anammox activity, resulting in high and stable total TN removal of up to 80 %. Limiting oxygen supply through Intermittent aeration was not able to deliver these results at a pO2 of 21 %. N₂O emissions were also effectively minimized at 5 % pO₂ by aligning oxygen availability with microbial demands and avoiding pathways that favor N₂O production. Experimental as well as modelling data underlined, that maintaining optimal C/N ratios was also key for process stability. Very low C/N ratios (0-0.4) supported efficient PN/A with minimal N₂O emissions, while C/N ratios of 0.5-1.7 required fine-tuned aeration to mitigate incomplete denitrification and associated emissions. Additionally, the model also predicted that a biofilm thickness of approximately 1000-1500 µm balances microbial activity zones most effectively, allowing stable nitrogen removal while minimizing N₂O accumulation within the biofilm. Both PN/A technologies were also evaluated using a full scale WWTP scenario for economic and CO2-footpring comparison. The application of the PN/A process led to significant energy and GHG emission savings. The MABR showed a slightly better results due to the more efficient oxygen transfer efficiency. The IX-PN/A system was competitive for upgrading smaller scale WWTPs. Overall, both technologies underline the high potential of PN/A for nitrogen removal. Datei-Upload durch TIB
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    VaLaT - Variantenflexible Laminationsprozesse im Technikumsmaßstab
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-28) Dröder, Klaus; Schwieger, Jonas
    Eine wettbewerbsfähige Batteriezellproduktion ist ein wesentliches Kriterium für den Erfolg der Elektromobilität am Standort Deutschland. Zum Aufbau dieser sind eine hochgradig produktive und effiziente Produktion eine wesentliche Voraussetzung. Die hohen Anforderungen an die Produktivität der Fertigungsprozesse bestehen auch im Kontext der Zellfertigung und fokussieren sich hier insbesondere auf den Bereich der Herstellung der Elektroden-Separator-Verbunde (ESV). Die Grundlage der Produktivitätssteigerung ist dabei zumeist die Reduktion der notwendigen diskreten Handhabungsschritte durch Nutzung von Bahnmaterial. Eine weitere Möglichkeit stellt die Herstellung von vorassemblierten ESV durch Lamination des Separators auf eine oder beide Elektroden dar, die ein hohes Effizienzsteigerungspotenzial darstellt. Ein weiterer Vorteil der Lamination ist neben der Reduktion der notwendigen Handhabungsschritte, dass die mechanische Stabilität der entstandenen Zwischenprodukte verbessert und die Gefahr der Kontamination verringert wird. In der Battery LabFactory Braunschweig (BLB) wurden vor Projektbeginn bereits Laminate im Labormaßstab hergestellt und charakterisiert. Darauf aufbauende Vorhaben nutzten und nutzen diese Vorarbeiten und entwickeln optimierte Stapelverfahren. Darüber hinaus wurde ein hohes Interesse der Industrie und der Forschungslandschaft an dem Teilprozess der Lamination erkannt, der bislang nicht umfassend Einzug in die Produktionslandschaft in Europa genommen hat. Dies motiviert die im Rahmen dieses Vorhabens getätigte Beschaffung einer durchsatzfähigen Laminationsanlage im Technikumsmaßstab zur Erweiterung der Pilotinfrastruktur der BLB.
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    Sachbericht zum Teilvorhaben "Kompaktes Kühlsystem" im Rahmen des Verbundprojekts RECONNAITRE (QuNET+)
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-12-15) Schaile, Sebastian
    Supraleitende Nanodraht-Single-Photon-Detektoren (SNSPDs) sind essenziell für die Quantenkommunikation, insbesondere Quantum-Key-Distribution (QKD), erfordern jedoch Betriebstemperaturen unter 2,8 K. Bisherige Kühlsysteme sind groß, komplex und kostenintensiv, was ihre industrielle Nutzung und den Aufbau großflächiger QKD-Netze erschwert. Im Rahmen des Teilvorhabens wurde ein kompaktes, komplexitätsreduziertes und vollautomatisiertes Kühlsystem entwickelt, das in ein 19"-Rack integriert werden kann. Die Lösung vereint Kaltkopf, Kompressor, Vakuumtechnik und Steuerung in einem System mit nur 10 HE und ermöglicht eine einfache Nutzung außerhalb von Laborinfrastrukturen.
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    Maßgeschneiderte Quantenoptimierung zur Planung und Steuerung industrieller Fertigung; Akronym: TAQO-PAM; Teilvorhaben: Hybride Quantenalgorithmen für die Optimierung industrieller Matrixproduktion
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-12-15) Niedermeier, Christoph; Safi, Hila; Wintersperger, Karen; Götz, Jürgen
    Das Ziel des Projekts bestand darin zu untersuchen, ob die derzeit verfügbaren Quantencomputer für die Lösung industrieller Optimierungsprobleme geeignet sind.
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    Direktbearbeitung von Zahnersatz aus hochfester Keramik durch Wasserstrahlfräsen - "dentalJET"
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-14) Ur Rehman, Riaz; Schüler, Manuel; Ridder, Dominik; Figge, David
    Ziel des Projekts »dentalJET« war die Entwicklung eines Verfahrens zur Direktbearbeitung von endgesinterten Zirkonoxid-Dentalkeramiken mittels Wasserstrahlfräsen. Hierdurch sollten eine Verkürzung der Prozesskette, die Reduktion von Nachbearbeitungsschritten sowie eine Verbesserung der Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität erzielt werden. Das Projekt umfasste die Entwicklung des Bearbeitungsverfahrens, die softwaretechnische Werkzeugbahnplanung, die Konstruktion eines geeigneten Maschinensystems sowie die Bewertung verschiedener Keramikmaterialien. Die konventionelle Herstellung von keramischem Zahnersatz erfolgt überwiegend durch Schleif- und Fräsprozesse an teilgesinterten Werkstoffen, die anschließend in einem Hochtemperaturprozess endgesintert werden. Dabei treten Maßänderungen auf, die vor der Bearbeitung kompensiert werden müssen. Kritischer sind jedoch die mit dem Sinterschwund einhergehenden Spannungen, welche für die prozesssichere Herstellung von filigranen Strukturen oder mehrgliedrigen Brücken herausfordernd sind. Zudem steigen Prozessrisiken und Qualitätsverluste insbesondere bei jüngsten Trends hin zu hoch transluzenten Keramikgenerationen. Die direkte Bearbeitung im Endzustand würde diese Prozessketten verkürzen, wirtschaftlich war dies bisher jedoch aufgrund der Härte und Sprödigkeit der Materialien sowie der begrenzten Werkzeugstandzeit nicht realisierbar. Das Wasserstrahlfräsen bietet hier ein mechanisch kontaktfreies Strahlverfahren mit geringer thermischer und mechanischer Belastung der Werkstoffoberfläche. Der Materialabtrag erfolgt durch kinetische Wechselwirkung eines abrasiven Hochgeschwindigkeitswasserstrahls.
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    Datenschutz durch statistische Analyse und Adaptive Anonymisierung von personenbezogenen Daten für KMU (DA3KMU)
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-12-15) Aichroth, Patrick; Sachse, Stefan
    Unternehmensdaten bieten ein enormes Potenzial für Datenanalysen, KI-Training und andere Mehrwerte. In der Praxis bestehen jedoch oft Bedenken hinsichtlich der Weitergabe sensibler Informationen oder es greifen datenschutzrechtliche Einschränkungen. Privacy Enhancing Technologies (PET) können dieses Dilemma zumindest teilweise auflösen, sind aber häufig für den Einsatz in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) zu komplex oder nicht anpassbar genug. Im Projekt „Datenschutz durch statistische Analyse und Adaptive Anonymisierung von personenbezogenen Daten für KMU (DA3KMU)“ sollte eine teilautomatisierte und benutzerfreundliche Freeware entwickelt werden, mit der KMU personenbezogene Daten adaptiv und bedarfsgerecht anonymisieren oder pseudonymisieren können. Die Software sollte den Nutzern ermöglichen, einen "Basischeck" ihrer Daten durchzuführen und diese datenschutzkonform bereitzustellen, ohne dass tiefgreifende IT-Kenntnisse erforderlich sind. Gleichzeitig sollte die Nützlichkeit der Daten für Analysen weitgehend bewahrt bleiben. Um verschiedene praxisrelevante Anforderungen abzudecken, sollte die Software exemplarisch für zwei Anwendungsfälle (Use Cases) entwickelt werden, erstens für Logdaten für die SIEM-Analyse und zweitens für Gesundheitsdaten bzw. annotierte Befunde.
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    Verbundprojekt Secur-e-Health - SFC: Smart Fracture Care - sichere Verwendung von Gesundheitsdaten in der innovativen Traumaversorgung; Akronym: Secur-e-Health - SFC; Teil des ITEA Projekts Secur-e-Health der Forschungsstelle Stryker Trauma GmbH
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-12-15) Schwanbeck, Ralf
    Das Projekt „Secur-e-Health – Samrt Fracture Care“ bildet den deutschen Teil des internationalen ITEA-Projekts Secur-e-Health und verfolgt das Ziel, die Versorgung von Traumapatienten durch digitale Technologien sicherer und effizienter zu gestalten. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung einer integrierten Plattform, die den gesamten Behandlungspfad – von der präoperativen Risikoanalyse über die Operation bis zur Rehabilitation – digital unterstützt und dabei höchste Datenschutz- und Sicherheitsstandards erfüllt. Zu Beginn wurden historische Patientendaten analysiert, um Risikofaktoren wie verzögerte Heilung besser vorherzusagen. Darauf aufbauend entstand ein klinischer Patientenpfad, der kritische Parameter identifiziert und die Versorgung optimiert. Für die operative Phase wurde ein Computer-Assisted Surgery (CAS)-System entwickelt, das mithilfe eines Privacy-by-Design-Ansatzes sensible Daten ausschließlich lokal verarbeitet. Das System erstellt aus 2D-Röntgenbildern ein 3D-Modell der Fraktur und unterstützt die präzise Rekonstruktion während der OP. Sicherheitsmechanismen wie Zwei-Faktor-Authentifizierung und Integration von Kelvin-Zero-Sicherheitskarten gewährleisten den Schutz der Daten. Nach der Operation wird ein Implantatpass generiert, der über die Patienten-App verfügbar ist und Folgeeingriffe erleichtert. Die Nachsorge wird durch ein innovatives Wearable-System unterstützt, das Bewegungsdaten wie Druck, EMG und IMU erfasst. Diese Daten werden verschlüsselt übertragen und in einer Python-Umgebung analysiert, um den Rehabilitationsfortschritt zu bewerten und personalisierte Therapieempfehlungen zu ermöglichen. Die Patienten-App bietet Echtzeit-Feedback, etwa zur Belastungssteuerung, und stärkt die aktive Einbindung des Patienten in den Heilungsprozess. Zentrale Plattform für die Datenintegration ist die myoncare-App, die Kommunikation zwischen Patienten und Fachpersonal ermöglicht und PROM-Daten (Patient-Reported Outcome Measures) in Echtzeit bereitstellt. Die Plattform erfüllt internationale Standards (MDR IIa, FDA, ISO 13485, ISO 27001) und hostet alle Daten DSGVO-konform auf deutschen Servern. Über eine REST-API werden Daten aus dem OFFIS-KIS-System sicher übertragen, ergänzt durch ID-Matching und Token-basierte Authentifizierung. Das Projekt demonstrierte erfolgreich die Integration aller Komponenten in einem sicheren, interoperablen System. Es schafft die Grundlage für eine personalisierte, datengestützte Versorgung von Frakturpatienten und leistet einen wichtigen Beitrag zur Digitalisierung der Traumabehandlung. Mit der Kombination aus OP-Assistenz, sicherer Datenverarbeitung und KI-gestützter Rehabilitation eröffnet Secur-e-Health neue Perspektiven für die klinische Praxis und die Verbesserung von Heilungsverläufen.
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    Verbundprojekt SpeicherCity - Modelle zur Systemintegration von Aquiferspeichern in Städten; Akzeptanz und Transfer (Teilprojekt 8)
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-12-15) Bayer, Peter; Noethen, Maximilian; Meyer, Laura; Bott, Christoph
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    Verbundprojekt: Agile Produktionssysteme und modulare Produktbaukästen für elektrische Traktionsmotoren (AgiloDrive2); Teilvorhaben: Baukastensysteme für Spann- und Greifprozesse im Kontext der agilen Produktion elektrischer Traktionsmotoren
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-09-11) Gerstle, Stefan
    Die erfolgreiche Produktion bei unsicheren Stückzahlentwicklungen erfordert neben hoher Anlagenflexibilität und schnellen Variantenwechseln einen skalierten Hochlauf mit reproduzierbarer Qualität über vollständige Prozessketten. Vor diesem Hintergrund entwickelte SCHUNK im Rahmen von AgiloDrive2 einen modularen Baukasten für Greif- und Spannsysteme, der hersteller- und prozessübergreifende Hardware- und Software-Schnittstellen, automatische Rüstbarkeit und digitale Zwillinge integriert. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern wurde ein multidisziplinärer Ansatz verfolgt, der die agile Rekonfiguration entlang unterschiedlicher Werkstück- und Werkzeugvarianten ermöglicht und Umrüst- sowie Stillstandszeiten signifikant reduziert. Nach Abschluss des Vorhabens konnte SCHUNK das gewonnene Know-how unmittelbar in Pilotlinien und neue Kundenprojekte überführen und so die direkte Anwendung sichern. Die Projektzusammenarbeit stärkte bestehende Partnerschaften und schuf die Basis für künftige Kooperationen. Mittelfristig erlaubt der Baukasten die Erweiterung des Produktportfolios hin zu standardisierten, skalierbaren Greif- und Spannlösungen bis hin zu Turnkey-Modulen für die Elektromotorenfertigung. Die Ergebnisse sind auf weitere Branchen mit hohen Anforderungen an Handhabung und Spannung übertragbar, etwa Medizintechnik und Logistik. Langfristig trägt die Standardisierung und Modularisierung zu Effizienz-, Qualitäts- und Time-to-Market-Vorteilen bei und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit des Automobil- und Maschinenbaustandorts Deutschland im internationalen Vergleich.
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    DE4LoRa - Universales hochintegriertes 800-Hybrid-Antriebssystem mit ganzheitlich optimierter Ökologie und Ökonomie - Teilvorhaben: Entwicklung und Montage des Getriebes
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-12-31) Zettl, Matthias; Moser, Klaus
    Im Forschungsprojekt Doppel-E-Antrieb for Long-Range (DE4LoRa) entwickelte das Konsortium bestehend aus acht Industrieunternehmen und vier Forschungsinstituten der TU Darmstadt ein universelles hochintegriertes 800V-Hybrid- Antriebssystem mit ganzheitlich optimierter Ökologie und Ökonomie. ISAR Getriebetechnik hat die Getriebeeinheit berechnet, konstruiert und montiert sowie grunderprobt. Datei-Upload durch TIB
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    IBZT-01: PepTight - Lasst die Biologie ran - Peptide umgarnen entscheidende Rohstoffe: die "natürliche" Trennung von Lanthaniden (Teilprojekt B)
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-11-30) Kumke, Michael U.; Glebe, Ulrich; Möller, Heiko M.; Marlina, Dini; Müllers, Yannic; Perevedentseva, Yulia
    Das Forschungsvorhaben wurde in Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (Institut für Ressourcenökologie) durchgeführt. Im Rahmen des Projekts wurde zunächst ein Bindungsmotiv aus dem Protein Calmodulin thermodynamisch untersucht. Das entsprechende Peptid zeigte eine etwas geringere Affinität zum Lanthanid Europium (Eu³⁺) als das vollständige Protein. Die spektroskopische Charakterisierung offenbarte eine flexiblere Peptidstruktur, wodurch die Metallkoordination weniger definiert erfolgte. Ein damit verbundenes Ergebnis war die Optimierung der Datenauswertung für komplexe Systeme. Zudem gelang die Kopplung eines Peptids an ein Polymer und dessen Immobilisierung an ein Harz. Mit diesem Material konnten bereits knapp 90 % der Lanthanide aus Wasser zurückgewonnen werden. Auf dieser Grundlage, an der alle Projektgruppen beteiligt waren, entstand eine gemeinsame Publikation, die derzeit zur Veröffentlichung eingereicht ist. Probleme bei der Identifikation geeigneter Peptidsequenzen mittels Phage-Display wurden innovativ gelöst. Dabei wurden verschiedene Strategien verfolgt: Zum einen wurde anstelle des klassischen Phage-Display ein zellbasiertes Display-System eingesetzt, das Peptidsequenzen intrazellulär präsentiert. Zum anderen wurden Phagenbibliotheken gezielt modifiziert, um die Bindungseigenschaften der Peptide zu optimieren. Mehrere Kandidatensequenzen konnten erfolgreich selektiert und hinsichtlich ihrer Lanthanid-Bindungseigenschaften charakterisiert werden. Besonders hervorzuheben ist ein Peptid, das durch Metallbindung präzipitiert und dadurch ein hohes Innovationspotenzial für die Behandlung lanthanidhaltiger Abwässer bietet. Da die verfügbare Datengrundlage für lanthanidbindende Peptidsequenzen während des Projektzeitraums zu gering für den Einsatz von maschinellem Lernen war, wurde ein alternativer Algorithmus zur theoretischen Strukturoptimierung entwickelt. Dieser ermöglicht die systematische Untersuchung einer Vielzahl potenzieller Sequenzen. In der Endphase des Projekts identifizierte der Algorithmus ein Peptid mit signifikant höherer Affinität als die zuvor untersuchte EF-Hand-Domäne des Calmodulins. Parallel dazu wurden die Arbeiten auf Peptidmotive aus den kürzlich entdeckten bakteriellen Lanmodulinen ausgeweitet. Auch hier zeigte sich, dass die isolierten Peptide ohne den Proteinkontext deutlich an Affinität zu Lanthanidionen verlieren. In der Endphase des Projekts gelang es allerdings, dies durch Peptidzyklisierung fast vollständig zu kompensieren. Die entwickelten Zyklopeptide stellen eine neue Generation von Lanthanidbindern dar, die großes Potential für Anwendungen in der zirkularen Ökonomie, aber auch in der spektroskopischen und strukturbiologischen Forschung besitzen.
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    Verbundprojekt: MICROCARD - Entwicklung einer Continuous Benchmarking Plattform für HPC-Anwendungen
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-12-13) Auweter, Axel; Mittenzwey, Nico
    Datei-Upload durch TIB
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    KI-basierte Analyse von Schienenprüfdaten zur Fehlerdetektion, Fehlerbewertung und Optimierung der Instandhaltungsplanung (AIFRI)
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-08-31) Selch, Maximilian; Simroth, Axel; Heckel, Thomas; Casperson, Ralf; Zhang, Tianyun; Friedrich, Alexander; Olm, Georg; Hartmann, Timo; Vrana, Johannes; Kanzler, Daniel; Engel, Peter; Tenczynski, Lukasz; Fieber, Mike
    Das Schienennetz in Deutschland ist in vielen Teilen hoch ausgelastet und gilt auf einigen Korridoren bereits als überlastet. Zusätzlich zu den daraus ohnehin resultierenden Verschleißerscheinungen kann es bei Schienen zu frühzeitigen Ausfällen kommen, wenn sich aus kleinen initialen Schäden große Defekte entwickeln. Dies kann durch zielgerichtete Instandhaltungsmaßnahmen verhindert werden. Dazu ist es erforderlich, den Zustand der Schienen effizient und zuverlässig zu überprüfen. Neben der Überwachung der Gleisgeometrie und der Fahrdrahtmessung wird daher auch die Schiene hinsichtlich ihrer Materialbeschaffenheit auf Unregelmäßigkeiten geprüft. Um das jährliche Volumen von knapp 90000 zu inspizierenden Gleis-Kilometern in der Schienenprüfung zu bewältigen, kommen spezielle Prüfzüge zum Einsatz. An diesen Zügen sind Ultraschall- und Wirbelstromsensoren installiert. Die hierbei aufgezeichneten Sensordaten dienen als Grundlage der Untersuchung auf Schädigungen der Gleise. Der Prozess der Datenauswertung in der Schienenprüfung läuft jedoch derzeit nur in Teilen automatisiert ab. Die aufgenommenen Prüfdaten werden überwiegend manuell gesichtet. Bei einer nachgelagerten Handprüfung am betreffenden Schienenabschnitt stellen sich oftmals in den Daten vermutete Defekte als unbegründet heraus. Vor dem Hintergrund einer angespannten Personalsituation in der Auswertung von Schienenprüfdaten und einer großen Anzahl an falsch positiv erkannten Defekten muss nach effizienteren Lösungen im Auswertungsprozess der Daten gesucht werden. So kann auch langfristig die Schienenprüfung in der geforderten Qualität und Zuverlässigkeit durchgeführt werden. Um diese Situation zu verbessern, wurde im Zeitraum von Dezember 2021 bis Mai 2025 das Projekt AIFRI durchgeführt. Hier wurde eine Methode entwickelt, mit der Schienenprüfdaten mittels künstlicher Intelligenz ausgewertet und Schienenfehler detektiert und bewertet werden können. Des Weiteren wurde ein Konzept zur Optimierung der Instandhaltungsplanung erstellt. Gleichzeitig wurden verschiedene Datenbanken, Protokolle und Speicherorte entlang des Prüf- und Auswerteprozesses in einem zentralen Asset Management System zusammengeführt. Abschließend wurde das gesamte Verfahren erprobt. Zur effizienteren Verarbeitung der sehr großen Datenmenge an Prüfdaten wurde eine automatisierte Auswertung durch ein KI-Verfahren mit einem bidirektionales Long Short-Term Memory (LSTM)-Netzwerk entwickelt. Damit werden in den Prüfdaten auffällige Muster identifiziert, Defekte erkannt und klassifiziert. Anschließend kann sich die manuelle Sichtung der Daten bei der Deutsche Bahn InfraGO AG (DB InfraGO) auf diese vormarkierten Stellen im Datensatz beschränken. Entscheidend für die Entwicklung von KI-Algorithmen ist ein hinreichend großer und ausbalancierter Trainingsdatensatz. Dazu wurden einerseits von der DB InfraGO reale Schienenprüfdaten bereitgestellt, die auf drei ausgewählten Strecken aufgenommen wurden. Da hierbei allerdings nicht alle möglichen Defekttypen in den verschiedenen Ausprägungen vorliegen, müssen zusätzlich simulierte Daten erzeugt werden. Hierzu wurden Verfahren entwickelt, um synthetische Daten zu berechnen, wie sie von den Ultraschall- und Wirbelstromprüfköpfen beim Überfahren eines vorgegebenen Schienenfehlers ausgegeben würden. Auf diese Weise können die entsprechenden Prüfdaten zu vielen verschiedenen Defekttypen in jeder möglichen Lage und Orientierung innerhalb der Schiene und mit vorgegebener Länge und Tiefe generiert werden. Durch Analysen mittels der statistischen Methode der Probability of Detection (POD) wurde zudem die Detektionsgenauigkeit, d.h. ab welcher Größe ein Defekt zuverlässig festgestellt werden kann, untersucht. Diese Prüfgenauigkeit wird zum einen aus der inhärenten Güte des eingesetzten Sensorsystems und zum anderen aus der durch die KI verstärken Qualität der Auswertung der Daten bestimmt. Für zwei Planungsprozesse wurde ein Konzept für einen effizienteren Einsatz der Ressourcen entwickelt. Dazu wurden jeweils mathematische Optimierungsmodelle formuliert und Softwarelösungen implementiert. Somit werden die verantwortlichen Planer sowohl in der Disposition der Schienenprüfzüge als auch bei der Terminierung von Instandhaltungsmaßnahmen zur Behebung von Defekten unterstützt.
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    PROJEKT: AI-NET-PROTECT-TUD - "Bereitstellung automatisierter Resilienz und sicherer Netze auf vertrauenswürdigen Geräten für kritische Infrastrukturen und Unternehmen (TUD)"
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-12-24) Köpsell, Stefan; Bagheri, Ghazal; Franzoso, Dawid; Wagner, Amelie; Walther, Paul
    Das Verbundprojekt AI-NET-PROTECT entwickelte Konzepte, Architekturen und Methoden für automatisierten Netzbetrieb und sichere Netze auf vertrauenswürdigen Geräten für kritische Infrastrukturen und Unternehmen. Der Fokus des Teilvorhabens der Technischen Universität Dresden lag hierbei auf der Integration von Sicherheitsprimitiven der physikalischen Schicht in die Gesamtarchitektur. Durch die Entwicklung von durch Maschinelles Lernen (ML) unterstützte Methoden für Kryptografie-Funktionen basierend auf den Kanaleigenschaften von Funkkanälen sowie deren Evaluation hinsichtlich praktischer Sicherheit, wurden effiziente und quantensichere kryptografische Grundfunktionen für kritische Infrastrukturen bereitgestellt. Im Rahmen der Projektdurchführung wurden dazu generelle ML-Architekturen zur Umsetzung der Schlüsselgenerierung analysiert, mögliche Angriffe beschrieben und ausgewählte Verfahren im Rahmen eines Demonstrators umgesetzt. Datei-Upload durch TIB
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    AcE - Grundlegende Untersuchungen zur Immobilisierung von Actiniden mittels Einbau in endlagerrelevante Festphasen
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024)
    Datei-Upload durch TIB
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    DE4LoRa - Universales hochintegriertes 800 V-Hybrid-Antriebssystem mit ganzheitlich optimierter Ökologie und Ökonomie
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-12-23) Kappes, Aaron; Clauer, Max; Deusinger, Björn; Frei, Steffen; Khani, Milad; Langhammer, Felix; Noone, Patrick; Stenger, Erik
    Im Projekt DE4LoRa arbeiteten acht Industriepartnern sowie vier Instituten der TU Darmstadt zusammen, um ein prototypisches Antriebskonzept mit einem hocheffizienten elektrischen Antriebsstrang zu entwickeln, der mit einem methanbasierten Verbrennungsmotor anstelle einer großen und schweren Batterie große Reichweiten erzielen kann. Im Mittelpunkt steht Anforderungen eines durchschnittlichen Autofahrers mit einem möglichst geringen CO2-Fußabdruck zu erfüllen. Der Antriebsstrang wurde daher für ein C-Segment-Fahrzeug optimiert und kann 100 km rein elektrisch zurücklegen. Um den geforderten hohen Wirkungsgrad zu erreichen, werden zwei elektrische Maschinen mit jeweils zwei Gängen statt einer großen eingesetzt. Dieser ermöglicht einen Downsizing-Effekt, durch den häufiger genutzten Teillasten effizienter werden. Darüber hinaus wurde ein hocheffizienter SiC-Doppel-Wechselrichter und ein nicht galvanisch getrenntes On-Board-Ladegerät entwickelt. Anstatt die Batteriekapazität für selten benötigte Langstreckenfahrten zu erhöhen, enthält der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor auf Methanbasis. Methan ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad, eine sauberere Verbrennung, und eine hoher Leistungsdichte pro Kohlenstoff. Im Rahmen des Projekts wurden alle Komponenten entwickelt, aufgebaut und getestet. Innerhalb der Laufzeit der öffentlichen Förderung konnten alle Komponenten zu einem Prototypfahrzeug zusammengebaut werden. Es konnte gezeigt werden, dass der Antrieb nach detaillierten Simulationen hoch effizient ist und potentiell auch im Range-Extender-Betrieb ökonomisch attraktive CO2-neutral betrieben werden kann. Validierungen im Prototypenfahrzeug stehen noch aus. Datei-Upload durch TIB
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,
    5G-TELK-NF - MBP - Fokus AP 4.2: automatisches und landebahnunabhängiges Start- und Landesystem für UAV - Beitrag mb+Partner
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-12-30) Binnebesel, Jan; Krieg, Patrick; Mehnen, Jan
    Datei-Upload durch TIB
  • Thumbnail Image
    Item type: Item ,