Forschungsdatenbank: Projekte

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 JULIAN 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

Im Projekt PVCharge untersucht ein Konsortium aus zwei Forschungseinrichtungen und drei Industrieunternehmen, wie sich Synergien zwischen industriellen Photovoltaikanlagen und Elektrofahrzeugen besser nutzen lassen. Im Fokus stehen dabei größere PV-Anlagen, wie sie z. B. über oder in der Nähe von Supermarkt- oder Firmenparkplätzen errichtet werden können. Das Projekt verfolgt drei Kernziele: Die Verringerung von Energiewandlungsverlusten beim Laden von Elektrofahrzeugen mit PV-Strom, um erneuerbare Energien effizienter zu nutzen Die Steigerung des PV-Anteils in der Fahrzeugbatterie durch PV-abhängige Sollwertvorgaben beim Aufladen, um den fossil erzeugten Anteil des Netzstroms durch lokal erzeugten PV-Strom zu ersetzen Die Einbindung der Fahrzeugbatterien für netzstabilisierende Dienstleistungen Das direkte Laden von Elektrofahrzeugen (E-Kfz) an einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) bietet sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile. In Zeiten steigender Energiekosten und zunehmenden Umwelt­bewusstseins gewinnt die Nutzung erneuerbarer Energien immer mehr an Bedeutung. Die Kombination von E-Kfz und PV-Anlage ermöglicht es, den erzeugten Solarstrom direkt und effizient für das Laden der Fahrzeuge zu nutzen. Aktuelle Technologien setzen auf eine AC-Kopplung von PV-Anlagen und Ladesäulen.

SimBench Sektor ist ein Verbundvorhaben im 7. Energieforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz. In SimBench Sektor soll auf die Ergebnisse des Forschungsprojekts SimBench methodisch aufbauend ein Datensatz entwickelt werden, welcher die realistische Abbildung deutscher Strom-, Gas- und Wärmenetze ermöglicht. Innovative Anwendungsfälle im Bereich der Quartiersentwicklung, der Umgestaltung der Gasnetze für Wasserstoff oder gar spartenübergreifender Simulationen machen die Entwicklung von Gas- und Wärmenetzkomponenten als Teil eines Benchmark-Datensatzes sinnvoll und notwendig. Insbesondere zukünftige Untersuchungen zu gekoppelten Infrastrukturen im Rahmen der Energiewende und ihrer Digitalisierung fordern konsistente Testnetze in allen Sektoren.

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.

Biopolymere gewinnen zunehmend an Bedeutung in vielen medizinischen und industriellen Anwendungen. Die Verwendung von Rohstoffen wie Lignin als Basis für industrielle Anwendungen erfordert analytische Methoden zur Charakterisierung ihrer Eigenschaften wie Reinheit, Zusammensetzung und Molekulargewicht. Diese Eigenschaften schwanken teilweise deutlich und müssen daher laufend überprüft werden. Doktorand RENE BURGER entwickelt analytische Methoden, welche diese Informationen durch die Kombination von molekülspektroskopischen Techniken wie der Infrarot- und der Kernresonanzspektroskopie mit multivariater Datenanalyse und Modellierung zugänglich macht. Diese neuen Methoden stellen schnelle und ressourcenschonende Alternativen zu konventionellen instrumentellen und nasschemischen Techniken dar.