Forschungsdatenbank: Projekte

Doktorandin Cassandra Moers erforscht Aluminium-Dickdrähte, die in einer Vielzahl von elektronischen Komponenten verarbeitet sind, beispielsweise in Sensoren und Steuergeräten von Transportmitteln. Solche elektronischen Komponenten gewinnen im Rahmen der E-Mobilität und des "unterstützenden und autonomen Fahrens" zunehmend an Bedeutung. Im täglichen Einsatz werden die Aluminium-Dickdrähte mechanischen, thermischen und elektrischen Belastungen ausgesetzt und können mit der Zeit versagen, was zu einem Komplettausfall des Bauteils führen kann. Deshalb untersucht und bewertet Doktorandin Cassandra Moers die Zuverlässigkeit der Drahtmaterialien und simuliert deren Einsatzverhalten. Die Aluminium-Dickdrähte, die sie untersucht, haben Durchmesser von unter einem halben Millimeter, was etwa zehnmal so dick wie ein menschliches Haar ist.

Im Betrieb eines eBikes entstehen Vibrationen und Geräusche, z.B. durch die Funktionsweise der Antriebseinheit oder auch durch das Zusammenspiel von Fahrer und Rad. Aufgrund von dynamischen Effekten erfolgt dabei eine Anregung entlang einzelner Strukturen bis auf Systemebene. An freien Oberflächen kommt es zudem zu einer Schallabstrahlung an die Umgebung. Da die Entwicklung von eBikes aktuell stark forciert wird und Geräusch-/Vibrationsthemen besser verstanden werden sollen, wird im Rahmen der Promotion von KEVIN STEINBACH ein computergestütztes Modell der Antriebseinheit unter diesem Aspekt entwickelt. Mit dem Simulationsmodell soll dann das so genannte NVH-Verhalten (Noise Vibration Harshness) der Antriebseinheit abgebildet und vorhergesagt werden können. Dies würde Optimierungsmaßnahmen bereits am virtuellen Prototypen ermöglichen und – im Sinne einer ressourcenschonenden Entwicklung – zeitaufwendige Versuchsmuster reduzieren.

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 Forschungsvorhaben von MARIO BEDRUNKA vereint Physik und künstliche Intelligenz, indem neuronale Netze direkt in die Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) integriert werden – einem etablierten Verfahren zur Simulation komplexer Strömungen. Ein zentrales Ergebnis ist das im Rahmen der Promotion entwickelte Python-Framework "Lettuce". Dieses nutzt PyTorch zur GPU-Beschleunigung von Simulationen und ermöglicht die nahtlose Einbindung von Machine-Learning-Algorithmen.

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.

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.

Im DATIpilot Innovationssprints „KI-Methodik zur Optimierung von Konstruktions-Design-of-Experiments“ (KIMODE) verfolgen die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg und die GKN Driveline das Ziel, KI-gestützte Konstruktions-Design-of-Experiments am Beispiel des Designprozesses von unterschiedlichen Gelenk-Fallstudien zu evaluieren und wirtschaftlich umzusetzen. Das Projekt wird erruieren, wie der Ansatz sich auf ähnliche Produktdesignprozesse erweitern lässt.

Projektleitung an der H-BRS

"Im Rahmen des GridCloud-Projekts werden fortschrittliche Technologien des digitalen Zwillings entwickelt, um das Netzmanagement in Österreich, Deutschland und der Türkei zu optimieren und so den Grundstein für ein widerstandsfähiges und effizientes Energienetz zu legen, das auf breiter Basis eingesetzt werden kann."

Projektleitung an der H-BRS

Das GREATER-Projekt zielt darauf ab, Ruanda bei der Energiewende zu unterstützen, die für ein nachhaltiges soziales und wirtschaftliches Wachstum des Landes erforderlich ist. Um die Energielücke zu schließen und der ruandischen Bevölkerung einen gleichberechtigten Zugang zur Elektrizität zu ermöglichen, ist eine umfassende Nutzung erneuerbarer Energiequellen geplant. Gemäß den Regierungsstrategien für die Energieentwicklung wird die netzunabhängige, dezentrale Energieerzeugung eine Schlüsselrolle spielen, was sowohl die Ausbildung einer neuen Generation qualifizierter Fachkräfte als auch die weitestgehende Verbreitung eines grünen Bewusstseins in der nationalen Gemeinschaft erfordert.

Projektleitung an der H-BRS

OpenSKIZZE: Open Source Entwicklungstools für Stadtentwicklung: Klimafolgenanpassung mit kooperativen KI-gestützten Entscheidungsprozessen. OpenSKIZZE soll als Open-Source KI-Assistent die Erkenntnisse aus Klimamodellen in konkrete Bauprojekte überführen. Dieses System soll alle Stakeholder frühzeitig in den Prozess einbinden und sie über die Auswirkungen ihrer Entscheidungen auf das lokal-städtische Klima aufklären.

Projektleitung an der H-BRS