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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    Verbundprojekt ANITA - Autonome Innovation im Terminalablauf Automatisiertes Fahren von LKW im realen Logistikbetrieb
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2023-06-28) Jacquemart-Purson, Amélie; Haas, Christian T.; Schöder, Dustin; Kluge, Nils; Gebauer, Oliver; Harsandi, Veronika; Jürgens, Stefan; Kuttenreich, Fabian; Lippert, Lars; Strauss, Peter; Troberg, Sonja; Wölfel, Christiane; Wulf, Leonie; Schubert, Patric; Lau, Marius; Fritz, Michael; Gemmerich, Anne-Marie; Wünsch, Thomas; Pröse, Jens; Thomsen, Mikkel; Bugge, Bjørn; Lüpges, Iris
    Das Projekt ANITA (Autonome Innovation im Terminalablauf) war eine Kooperation zwischen der MAN Truck & Bus SE, der Deutschen Bahn AG, der Hochschule Fresenius und Götting KG. Das Ziel war einen autonomen LKW im Logistikprozess von der DB Intermodal Services (DBIS) und von Deutsche Umschlaggesellschaft Schiene-Straße mbH (DUSS) in Ulm zu integrieren. Das Projekt startete Mitte 2020 und endete im September 2023. Es handelt sich hier um den gemeinschaftlichen Projekt-Abschlussbericht. Die Ziele von ANITA waren vielfältig: - Integration eines autonomen LKWs im Terminalprozess unter realen Bedingungen: das autonome Fahrzeug sollte Missionen übernehmen, um Container zwischen dem Container-Depot von DB Intermodal Services und dem DUSS-Terminal in Ulm-Dornstadt zu überführen. Die Messfahrten und Pilotphase des Projekts wurden unter normalen Betriebsbedingungen durchgeführt. - Entwicklung eines autonomen LKWs für die Anforderungen des ANITA-Projekts: Das Gelände von DBIS und DUSS stellte einige Herausforderungen für ein autonomes Fahrzeug dar. Im Laufe des Projekts sind Lösungen dafür entwickelt worden. - Entwicklung eines Kommunikationssystems um den LKW, das Depot und das Terminal miteinander zu verbinden. Dieses Kommunikationssystem sollte sicherstellen, dass die für die Mission notwendigen Nachrichten bei allen Beteiligten des Logistikprozesses ankommt. - Analyse der Systemperformance und der möglichen Erweiterung auf andere Terminals. - Automatisierung des Ab-/Aufsattelns mit einem automatisieren Fahrzeug. Datei-Upload durch TIB
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    CirCulTex - Verbundvorhaben: Zirkuläre urbane Anbausysteme mit wiederverwertbaren Textil-Pflanzsubstraten; Teilprojekt: Kultivierungsversuche, biologische Reinigung und Anbausysteme
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-07-16) Winkler, Bastian
    Im deutsch-indischen Verbundvorhaben 'CirCulTex' wurde ein wiederverwendbares Textilsubstrat inklusive drei Reinigungsverfahren für hydroponsiche, aquaponische und terrabioponische Anbausysteme zu entwickelt. Die Kultivierungsversuche an vier Standorten in zwei Ländern zeigen, dass die Erträge von neun getesteten Gemüse- und Kräuterarten das gleiche Niveau erreichen wie auf Steinwolle und Kokossusbtrat. Zuästzlich wurden die drei Anbauverfahren an das neue Substrat angepasst und die Reinigungsverfahren in den Produktionsprozess integriert. Durch das wiederverwendbare Textilsubstrat kann die Ressourcennutzungseffizienz erdloser Anbauverfahren weiter gesteigert werden. Das wiederverwendbare Textilsubstrat wird im Anschluss an das Projekt durch die Unternehmenspartner vermarktet.
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    WIR! - RENAT.BAU - Ressourcenmanagement für nachhaltiges Bauen; Verbundprojekt: Prioritäres Vorhaben1 - Strategieprojekt
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025) Leydolph, Barbara
    Das Projekt „Strategie“ im Bündnis „RENAT.BAU - Ressourcenmanagement für nachhaltiges Bauen“ wurde im Rahmen des WIR!-Programms des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Das Bündnis zielt auf eine tiefgreifende strukturelle Transformation der Bauwirtschaft in der Bündnisregion mit dem wissenschaftlich-technischen Schwerpunkt Mitteithüringen ab, wobei das Strategieprojekt die Grundlagen dafür schafft. Die Transformation basiert auf der Entwicklung nachhaltiger Technologien, Materialien, Bildungs- und Verwertungsstrategien sowie einer umfassenden Neuausrichtung der baustoffspezifischen Stoffströme. Ziel war die Etablierung von Nachhaltigkeit als Standard in der Bauindustrie, wobei RENAT.BAU sowohl als Entwicklungsplattform als auch als regionaler Strukturwandelmotor agiert. Datei-Upload durch TIB
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    Verbundprojekt: Zukunftsszenarien für den Verbraucherschutz auf Basis von Qualitäts- und Sicherheitsinformationen von Lebensmitteln, innovativen Messmethoden und KI - Zukunftslabor 2030; Teilprojekt E
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-07-15) Schmidt, Heinar; Schlosser, Johannes; Brzezinski-Hofmann, Katja; Korthals Altes, Vincent
    Die Universität Bayreuth war einer von insgesamt neun Partnern im Verbundprojekt „Zukunftslabor 2030“, Laufzeit 15. Oktober 2021 - 14. Mai 2025, das im Rahmen der Digitalisierungsstrategie des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft gefördert wurde. Gesamtziel war, Grundlagen für eine kontinuierliche Prognose der Lebensmittelqualität und -sicherheit zu entwickeln, und somit Lebensmittelverschwendung vorzubeugen. Konkret sollten im Projekt mit Hilfe innovativer und etablierter analytischer Verfahren Daten erzeugt und unter Einsatz von KI ausgewertet und zu einem Digitalen Zwilling (DZ) des Lebensmittels verarbeitet werden. Auf Basis von innovativen Technologien der Lieferkettenüberwachung und von Messdaten z.B. von spektroskopischen Schnellmethoden soll der DZ dann vor Ort Vorhersagen zum Ist-Zustand des Lebensmittels in Echtzeit liefern. Die Machbarkeit dieser Herangehensweise wurde am Modell von leicht verderblichem Schweinehackfleisch geprüft, dessen Veränderungen bei gekühlter Lagerung untersucht wurde. Im Projekt hat die Universität Bayreuth am Lehrstuhl für Bioanalytik und Lebensmittelanalytik spektroskopische Schnellmethoden (Fluoreszenz, VIS/NIR und Raman) zum produktbegleitenden Qualitätsmonitoring eingesetzt und die Forschungsstelle für Deutsches und Europäisches Lebensmittelrecht (FLMR) Zukunftsszenarien für die Anwendung des DZ entwickelt und rechtlich bewertet.
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    Entwicklung eines neuartigen, generativ gefertigten Dornhalterwerkzeugs für die bindenahtfreie Extrusion von Kunststoffen
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025) Leuchtenberger, Lisa
    Zur Herstellung von Rohren, Schläuchen und Vorformlingen beim Blasformen haben sich verschiedene Werkzeugtypen wie Wendelverteiler-, Siebkorb-, Pinolen- und Dornhalterwerkzeuge etabliert. Vor allem letztere zeichnen sich durch ihre gute Schmelzeverteilung und geringe Schererwärmung aus und sind nahezu betriebspunktunabhängig einsetzbar. Damit sind Dornhalterwerkzeuge bei der Verarbeitung von thermisch empfindlichen Materialien (z.B. Polyvinylchlorid (PVC)) unerlässlich. Nachteilig ist dagegen die Entstehung von Bindenähten, die optische und mechanische Schwachstellen im Produkt darstellen. Weitere Werkzeugkonzepte, wie der Wendelverteiler, sind dagegen aufgrund hoher Verweilzeiten für die Verarbeitung von thermisch empfindlichen Materialien ungeeignet. Dieses Vorhaben befasste sich daher am Beispiel der Rohrextrusion mit der Reduzierung des Bindenahteinflusses auf die Extrudateigenschaften. Ziel des Forschungsvorhabens war daher die Erhöhung der Schmelzehomogenität in Dornhalterwerkzeugen bzw. die Reduzierung von Bindenahteffekten auf die mechanische Extrudatfestigkeit. Zunächst wurden neuartige Stege konzipiert, die in ihrem Design an statische Mischelemente angelehnt sind und Querströmungen bzw. Strömungsumlagerungen erzeugen. Mit Hilfe von Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulationen wurden die Stege hinsichtlich der resultierenden Bindenahtausprägung, Druckverluste, thermischen Homogenität und Verweilzeit bewertet. Die Bewertung basiert auf Bewertungskennzahlen, die teils der Literatur entnommen und teils bei Bedarf in diesem Vorhaben entwickelt wurden. Anhand der Simulationsergebnisse konnten zudem erste Steggestaltungshinweise abgeleitet werden. Vier neuartige Stegdesigns wurden mittels Selectivem Laser Melting (SLM) gefertigt und praktisch erprobt. Bei der Herstellung von Rohrproben unter Verwendung der neuartigen Stegdesigns erfolgte eine Analyse des Betriebsverhaltens. Anschließend wurden die Rohrproben mikroskopischen Analysen sowie mechanischen Ringsteifigkeits- und Berstprüfungen unterzogen. Hierbei hat sich gezeigt, dass mit Hilfe der neuartigen Stege das Zusammenfließen der Schmelzeströme hinter den Stegen dahingehend angepasst werden konnte, sodass sich der mechanische Einfluss aufgrund von Bindenähten auf das Endprodukt reduziert. So steigt die Innendruckbelastbarkeit um bis zu 40 % an. Mit der verbesserten Innendruckbelastbarkeit gehen allerdings höhere Druckverluste und damit steigender Energiebedarf bei der Herstellung einher. Der Druckverlust nimmt um bis zu 27 % zu. Durch die erhöhte Innendruckbelastbarkeit können jedoch zukünftig die Rohrwanddicken ohne Einbußen der mechanischen Festigkeit reduziert und damit Material eingespart werden. Dies wiederum verringert die Energiekosten des Aufschmelzvorgangs. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht. Datei-Upload durch TIB
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    DIGIBAUEN - System zur digitalen CAD-Modellerfassung und Zustandsdokumentation von Bauprojekten
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-06-30) Zhou, Yiming; Willms, Marc; Osman, Ahmad; Kunz, Albrecht
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    Entwicklung eines adaptiven Luftkühlrings zur Massedurchsatzsteigerung bei der Blasfolienextrusion
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2020-07-15) Kraus, Lars
    Zur Steigerung der Kühlleistung in der Blasfolienextrusion haben sich Luftführungseinheiten (LFE) etabliert, welche in starrer oder flexibler Bauweise ausgeführt sind. Starre Systeme sind jedoch nur für eine prozesspunktabhängige Foliengeometrie optimiert, sodass bei einer Produktänderung die Produktion aufgrund des Austausches einer entsprechenden Luftführungseinheit unterbrochen werden muss, was zu teuren Anlagenstillständen führt. Daher sollte in diesem Forschungsvorhaben eine adaptive als auch flexible Luftführungseinheit entwickelt werden, welche gleichzeitig eine signifikante Steigerung des Massedurchsatzes in der Blasfolienextrusion ermöglicht. Mit einer mehrfach weiterentwickelten flexiblen Luftführungseinheit war es letztlich möglich, den Venturi-Effekt prozesspunktunabhängig durch eine im laufenden Betrieb an die Foliengeometrie anpassbare luftführende Membran hervorzurufen. Die Verstellung der Membran erfolgte dabei mit Hilfe von Irisblenden. Durch die Ausbildung des Venturi-Effektes waren Massedurchsatzsteigerungen im Vergleich zum konventionellen Blasfolienprozess für verschiedene Polyolefine (PE-LD, PE-LLD, PE-HD und PP) im Mittel um ca. 30% möglich. Je nach Prozesspunkt konnte eine Steigerung von bis zu 60 % erzielt werden. Durch den Einsatz der LFE kommt es allerdings zu einer Zunahme der Foliendickenschwankung von ca. 3-4 %. Verursacht werden diese Schwankungen durch einen Faltenwurf der Membran, welcher zu einer inhomogenen Abkühlung führt. Während die Luftführungseinheit die Foliendickenschwankung negativ beeinflusst, wirkt sich deren Einsatz jedoch positiv auf die mechanischen Folieneigenschaften aus. So kommt es zu einer Erhöhung der Bruchspannungen von ca. 5 % und zu einer Erhöhung der Schrumpfeigenschaften um ca. 10 %. Dieser Anstieg lässt sich durch einen höheren Orientierungsgrad der Molekülketten erklären, der durch eine frühzeitige Öffnung der Folienblase innerhalb der LFE eingeleitet wird. Die stärkeren Molekülorientierungen reduzieren zudem die Reißdehnung der erzeugten Blasfolie um ca. 5 %. Die optischen Folieneigenschaften, wie die Transparenz, bleiben unabhängig des Einsatzes der Luftführungseinheit konstant. Lediglich die Folientrübung erhöht sich in einem geringen Maß von ca. 3 %, da es zu einer Nachkristallisation innerhalb der Kühlstrecke kommt. Für einen möglichen Einsatz des entwickelten Systems in der Industrie war es zudem wichtig, mögliche Regelstrategien für eine automatisierte Einstellung der LFE in Abhängigkeit der Prozessparameter zu entwickeln. Eine mit den erhobenen Versuchsdaten entwickelte analytische Prozessmodellierung zeigte dabei keinen ausreichenden Zusammenhang zwischen den Prozessparametern und der Einstellung der Luftführungseinheit, weshalb auf eine Modellierung mittels Fuzzy-Logik zurückgegriffen wurde, auf deren Grundlage eine sehr genaue Regelung ermöglicht wurde. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht. Datei-Upload durch TIB
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    Verfahren zur lokalen aktiven Kühlung im Thermoformen für eine verbesserte Wanddickenverteilung der resultierenden Formteile
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2021-12-02) Hopmann, Christian
    Zur Anpassung der Wanddickenverteilung wurde der Einsatz einer aktiven lokalen Folienkühlung im Thermoformen an rotationssymmetrischen Becherformteilen erprobt. Das lokale Abkühlen der Folie zielt darauf ab, die Verstreckwiderstände der Folie so zu beeinflussen, dass die sonst inhomogene Wanddickenverteilung der Formteile vergleichmäßigt wird. Die Kühlstempel, die den klassischen Vorstreckstempel ersetzen, sind mittels Kohlenstoffdioxid (CO2) gekühlt. Es wurden Kühlstempeltemperaturen von 10 °C bzw. 20 °C gewählt. Die gekühlten Stempel entziehen der Folie lokal Wärme, sodass gekühlte Bereich der Folie weniger verstreckt werden als Bereiche, die eine höhere Folientemperatur beim Umformvorgang aufweisen. Da die Temperaturausgleichsvorgänge in der Folie langsamer ablaufen als die Umformung, müssen Kontaktzeiten zwischen Folie und Kühlstempel bis zum Einsetzen der Formluft vorgesehen werden. Die verlängerten Kontaktzeiten ermöglichen es, die Folie über der gesamten Foliendicke zu kühlen. Numerische Simulationen sowie praktische Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Anpassung der Wanddickenverteilung durch den Einsatz der lokalen Kühlung möglich ist. Die Ausprägung der resultierenden Wanddickenverteilung kann besonders durch die Kühlstempelgeometrie sowie die Kontaktzeit zwischen Folie und Kühlstempel beeinflusst werden. Durch die Änderung des Kühlstempelradius können unterschiedliche Formteilbereiche in ihrer Dicke angepasst werden. Bei der Durchführung der Versuche konnte bei Verwendung eines Becherformteils mit 60 mm Durchmesser, einer Tiefe von 40 mm sowie einer Entformungsschräge von 4° die Wanddickenverteilung mit einem Kühlstempeldurchmesser von 30 mm homogenisiert werden. In Abhängigkeit weiterer Prozesseinstellungen wie Kontaktzeiten oder einem Stempelüberstand, der die Kontaktzeit weiter erhöht, ist die Wanddickenverteilung weiter in ihrer lokalen Ausprägung einstellbar. Eine globale Änderung der Wanddickenverteilung wird jedoch hauptsächlich über die Änderung des Kühlstempelradius erzeugt. Eine Übertragung der Erkenntnisse auf weitere Geometrien ist möglich. Allerdings muss bei großen Formteilen mit großen Formflächen der Foliendurchhang berücksichtig werden, da dieser sonst Einfluss auf die Kontaktbedingungen zwischen Folie und Stempel aufweist und die Kühlleistung durch einen größeren Abstand der beiden Kontaktpartner reduziert. Insgesamt zeigen sowohl die Simulationen als auch die Experimente, dass die Wanddickenverteilung der Formteile durch die aktive Kühlung beeinflussbar ist. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht. Datei-Upload durch TIB
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    Implementierung und Kalibrierung eines orthotropen Versagenskriteriums für PET in die integrative Simulation des zweistufigen Streckblasprozesses
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025) Hopmann, Christian
    Im zweistufigen Streckblasprozess werden etwa 70 % der Produktionskosten von Kunststoffflaschen für das zu verarbeitende Material aufgewendet. Daher sind die Unternehmen der Streckblasbranche bestrebt, die Gesamtkosten zur Flaschenherstellung über einen reduzierten Materialeinsatz zu senken. Der Schlüsselfaktor liegt in der Auslegung des Preforms und der Bestimmung der dazugehörigen Verarbeitungseinstellungen. Die Preformund Prozessauslegung wird in der Industrie zunehmend durch Simulationswerkzeuge unterstützt, sodass Entwicklungszeiten und -kosten reduziert werden können. Für die effiziente Auslegung der Preforms bis in den Grenzbereich der Materialien sind Kenntnisse des Materialverhaltens bis zum Materialversagen notwendig. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war daher die Kalibrierung und Implementierung eines Versagenskriteriums in die integrative Simulation des zweistufigen Streckblasprozesses zur Vorhersage eines möglichen Materialversagens bei der Verarbeitung leichter Preforms. Die Basis für die Vorhersage möglichen Materialversagens bildet ein Materialmodell, welches bis zum Bereich des Versagens kalibriert wurde. Dazu wurde ein Membran-Inflations-Rheometer modifiziert, sodass dehnrheologischen Materialdaten von Polyethylenterephthalat-Folien (PET) unter biaxialer Dehnung mit variierenden Verstreckgeschwindigkeiten in einem weiten Temperaturbereich bis zum Materialversagen ermittelt werden können. Mit diesen Messdaten wurde ein temperatur- und dehnratenabhängiges Yeoh-Modell zur Beschreibung des Materialverhaltens für die Umformsimulation kalibriert. Das Versagensmodell ist temperaturund dehnratenabhängig und beschreibt die Dehnung und Spannung im Versagenszustand. Als Materialversagen wurde der sogenannte Weißbruch definiert, d. h. die bei hoch verstreckten teilkristallinen Kunststoffen auftretende Weißfärbung. Weiterhin wurde auch das Materialversagen beschrieben, bei dem ein Bruch des Materials auftritt. Das Versagensmodell wurde mit den mittels Membran-Inflations-Rheometer ermittelten Materialdaten kalibriert. Die Validierung erfolgt qualitativ im Streckblasprozess. Im kalibrierten Bereich des Materialmodells kann die Prozesssimulation den Streckblasprozess sehr gut abbilden und sowohl Weißbruch als auch Materialbruch vorhersagen. Damit bietet die Simulation ein wichtiges Werkzeug für die Auslegung leichter Preforms bei extremen Verstreckgraden knapp unterhalb der Versagensgrenze. Das Ergebnis des Forschnungsvorhabens sind ein Maximaldehnungs- und Maximalspannungsversagenskriterium für PET im Streckblasprozess und deren Bewertung. Neben diesem direkten Ergebnis wurde ein Erkenntnisgewinn im Bereich der hohen Verstreckung von PET angestrebt, der dazu genutzt werden kann, bei sehr leichten Preforms weiter Material einzusparen. Datei-Upload durch TIB