Forschungsdatenbank: Projekte

Im Projekt EMV-Wind wird eine Open-Source-Software entwickelt, welche die Hochfrequenzeffekte infolge schnellschaltender moderner Umrichter und die damit einhergehenden EMV-Effekte im Antriebsstrang von Windenergieanlagen analysiert und prognostiziert. Dafür werden Umrichter, Zuleitungskabel und Generator umfassend untersucht, Berechnungs- und Simulationsmodelle entwickelt und an Prüfständen getestet. Die Software soll dazu beitragen, EMV-relevante Fragestellungen bereits in der frühen Entwicklungsphase zu adressieren, um die Betriebssicherheit sowie die Lebensdauer der Anlagen zu verbessern.

Projektleitung an der H-BRS

Im DFG-geförderten Forschungsverbund "CytoTransport" werden Expertisen in Biomedizin, computergestützter Modellierung, Strukturbiologie, Chemie und Materialwissenschaften vereint, um zelluläre Transportmechanismen in Gesundheit und Krankheit zu erforschen. Hierzu arbeiten 9 Arbeitsgruppen aus zwei Hochschulforschungsschwerpunkten zusammen, vertreten durch die beiden Forschungsinstitute IFGA und TREE. Ein übergeordnetes Ziel ist dabei, überlappende Interessen und Expertisen der Institute langfristig zu bündeln.

Projektleitung an der H-BRS

The potential of handheld, non-destructive devices to detect ivory from Proboscidea is developing rapidly, but many research gaps remain. The elemental and structural composition of ivory provides insights into the animals' environments and living conditions, as well as their origin, all of which are highly relevant to forensic science, conservation, and provenance research. The aim of the research project is to use handheld XRF, Raman spectroscopy, and LIBS to generate new knowledge about the correlation between the origin of samples and the material composition of ivory, thereby validating the possibility of widespread use of the method by relevant authorities or museums. For this purpose, literature from the last decade was reviewed, with particular emphasis on X-ray fluorescence (XRF) and Raman spectroscopy was reviewed. Research conducted with handheld Raman spectroscopy relies on spectral bonds and focuses on species identification and age determination, whereas studies using handheld XRF analyze elemental composition and cover a broader range of topics, including distinguishing ivory from fake ivory, identifying carved ivory, detecting elemental differences in length and in cross-section, and assessing sexual dimorphism. Despite the use of XRF and Raman spectroscopy, a complementary method, LIBS, is increasingly used to link information, verify validity, and make clear statements about a sample's authenticity.

Die Promotion von JULIANE KARNEBOGE betrachtet, wie sich Verpackungskunststoffe aus Polyolefinen im Laufe der Lebensdauer verändern. Abgesehen von klassischen Alterungsparametern wie chemischen Einflüssen durch UV-Strahlung, Wärmeeinbringung und Medienkontakt, soll auch der Alterungsprozess von Rezyklaten verstanden werden. Alterung führt bei Kunststoffen zu einer Verschlechterung der Materialeigenschaften, welche insbesondere im Verpackungssektor essentiell für Sicherheit und Funktion sind. Bei virgin Kunststoffen und Rezyklaten werden in natürlicher und zeitraffender Alterung entstehende Effekte verglichen und die Langlebigkeit der recycelten Werkstoffe untersucht. Durch die Analyse und Korrelation der Materialeigenschaften in dieser Arbeit soll zukünftiger Versuchsaufwand minimiert werden, um so perspektivisch den Verbrauch an neuem Kunststoff zu reduzieren und die Nutzung von Rezyklaten zu erhöhen.

Das Extrusionsblasformen ist eines der wirtschaftlichsten Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Kunststoffhohlkörper, wie z.B. Flaschen, Kanister oder Kraftstofftanks. Nach der Herstellung kommt es bedingt durch die Abkühlung unter Formzwang zu Schwindung und Verzug der Bauteile. Diese unerwünschten Abweichungen von der Idealgeometrie stellen für die Blasformbranche nach wie vor ein großes Problem dar. In Kooperation mit der Dr. Reinold Hagen Stiftung beschäftigt sich Doktorand PATRICK MICHELS mit der simulativen Vorhersage der Materialschwindung und des damit verbundenen Bauteilverzugs. Schwerpunkt des Promotionsvorhabens bildet die Identifikation und Kalibrierung eines geeigneten Materialgesetzes zur Beschreibung des komplexen zeit-, temperatur- und prozessabhängigen Materialverhaltens der eingesetzten Polymerwerkstoffe. Die verbesserten Modelle zur Schwindungs- und Verzugsanalyse sollen dann in den Standard CAE-Workflow blasgeformter Kunststoffhohlkörper integriert werden.

PolySpeC: BioPolymere als industrielle Rohstoffe bzw. Produkte – Spezifikation und Qualitätssicherung via Spektroskopie und Chemometrie

Projektleitung an der H-BRS

Das Promotionsprojekt von DANIEL GROTENBURG untersucht, wie sich große Kunststoffverpackungen – vor allem aus Polyethylen – im Laufe der Zeit verändern und wie sich ihre Lebensdauer besser vorhersagen lässt. Dafür werden beschleunigte Alterungstests und Computersimulationen kombiniert, um chemische Einflüsse wie UV-Strahlung und Wärme sowie innere Spannungen aus der Produktion zu analysieren. Ziel ist es, Alterungsprozesse genau zu verstehen, Produkte langlebiger zu machen und so Kunststoffabfälle zu reduzieren.

Kunststoffe sind als Verpackungsmaterial in vielen Branchen weit verbreitet und lassen sich mit Extrusionsblasformen besonders günstig herstellen. Dabei kommt es jedoch oft zu Schwankungen in der Wandstärke – vor allem, wenn Recyclingmaterial eingesetzt wird. Um trotzdem robuste und ressourcenschonende Produkte zu entwickeln, müssen Form und Wandstärken gezielt optimiert werden. Ziel der Promotion von ALEXANDER BUSCH ist es, ein leichtes, stabiles Produkt zu schaffen, das auch bei Materialschwankungen zuverlässig funktioniert.

Das Forschungsvorhaben von PHILIPP BICKEL untersucht physikalische Phänomene und messtechnische Möglichkeiten zur nichtinvasiven Alterungsbestimmung von Leistungshalbleitermodulen, mit Fokus auf thermisch bedingte Delaminationen und Risse von Lotverbindungen in Leistungshalbleiter-Modulen, die häufige Ausfallursachen darstellen. Es werden innovative Ansätze erforscht, wie die Nutzung der piezoelektrischen Eigenschaften von SiC- und GaN-Halbleitern als Aktuatoren und Sensoren sowie die Analyse von Streuparametern (S-Parametern), um Alterungserscheinungen zu detektieren. Ziel ist es, durch Simulationen und Labortests die Eignung dieser Methoden zu evaluieren und eine ingenieurwissenschaftliche Grundlage für präzisere Lebensdauervorhersagen in der Leistungselektronik zu schaffen.

Qualitativ hochwertiges Wasser stellt eine der meist verwendeten Ressourcen in der Industrie, der Landwirtschaft und in privaten Haushalten dar. Die Aufbereitung von Roh- und Abwässern zu den gewünschten Wasserqualitäten (z.B. Trink- vs. Reinstwasser) erfordert jedoch eine Vielzahl an Prozessschritten, um potentiell gesundheitsgefährdende Wasserinhaltsstoffe abzubauen. Verbreitet kommen dabei Oxidationsprozesse zum Einsatz (z.B. mittels elektrolytischer Ozonung), die jedoch auch mit der Entstehung von kritischen Desinfektionsnebenprodukten einhergehen können. Daher entwickelt und charakterisiert Doktorand PHILIPP GILLEMOT instrumentell-analytische Methoden, um die im Rahmen der Wasseraufbereitung entstehenden, oxidierenden Stoffe differenziert zu erfassen. Diese Werkzeuge sollen zur Beurteilung dienen, inwieweit die reduktive Aufarbeitung von kontaminierten Wässern als effiziente Alternative zur oxidativen Wasseraufbereitung eingesetzt werden kann, um kritische Wasserinhaltsstoffe unschädlich zu machen.