Dieses Forschungsvorhaben soll grundlegend dazu beitragen, die Potentiale für die Umwelt in einem Industrie 4.0-Umfeld auszuschöpfen. Die digitale Transformation der industriellen Produktion (Industrie 4.0) eröffnet ganz neue Möglichkeiten auch für den Umweltbereich. Prozesse aller Art werden vertikal und horizontal miteinander verknüpft sein. Im Zusammenspiel mit einem hohen Digitalisierungsgrad wird es möglich, Materialströme detailliert zu erfassen, Rohstoffe hocheffizient einzusetzen und ganz neue, vollautomatisierte Wege beim Recycling oder einer hochwertigen Verwertung zu gehen. Zudem werden digitalisierte Produktgedächtnisse in Zukunft zum Standard gehören: Umweltinformationen über Produktion und Produkt könnten dann mit hoher Detailschärfe in Echtzeit allen Prozessbeteiligten einschließlich Verbrauchern, Recyclern, Entsorgern, u.a. zur Verfügung gestellt werden. Mit Fokus auf Industriebetriebe und den eng damit verknüpften Prozessen (Logistik, Materialströme, Abgas-, Abwasserreinigung, Abfallentsorgung, etc.) sollen im Rahmen dieses Forschungsprojektes Umweltdaten identifiziert, systematisiert und auf ihre Datenstrukturen hin überprüft und To do's zur Herstellung der vollständigen Interoperabilität zwischen den Betriebsbereichen und damit verknüpften Prozessen identifiziert werden. Lösungsansätze werden dann in der betrieblichen Praxis getestet und an ausgewählten Beispielen umweltbezogene Outputs generiert.
Wood2CHem: A computer-aided platform for developing bio-refinery concepts The bio-refinery concept offers the timber industry numerous development opportunities by integrating the production of value-added products made from biomass. The computer-aided platform Wood2CHem, developed within the scope of this project, will help to devise innovative means for promoting wood as a resource using a holistic and integrated approach. Background Due to its composition and complex chemical structure, wood can be used to make a large number of value-added products. The bio-refinery concept proposes to widen the range of products derived from wood while adopting a systemic approach aimed at promoting synergies in the production of various products by integrating different processes. It therefore offers an enormous development potential for the wood sector and opens up many new markets. The development of bio-refinery concepts poses a significant challenge. A large number of processes that integrate studies and technologies of innovative transformation need to be evaluated, integrated and optimised using a holistic approach before the most promising concepts can be identified. Aim By applying techniques from process engineering, energy integration and multi-objective optimisation, the consortium of the Wood2CHem project proposes to develop a computer-aided platform for systematically generating the most promising bio-refinery models and evaluating their thermodynamic, economic and environmental performance. This integrated platform will be developed by combining expertise in chemical engineering and process engineering. It is aimed at integrating technological developments of wood transformation and will be validated in industrial case studies. Significance The Wood2CHem project concerns the development of industrial concepts and will therefore primarily interest experts and engineers in the field who wish to develop integrated and innovative concepts for a rational promotion of wood. It will allow them to envisage and compare inegrated process chains. The platform will integrate all the actors wishing to assume the perspective of industrial ecology.
Economic losings caused by wear and friction are still tremendous, just in Germany the losings are amounted to 100 bn € p.a., for Europe the losses exceed 400 bn €. Recent investigations have shown that laser manufactured structures can exert considerable influence on the tribological behaviour of surfaces. Besides hydrodynamic effects, which can improve friction, the ability of the structures to store lubricant lead to the maintenance of a lubrication film. As the state of the art techniques for laser surface structuring, particularly for tribological applications are mainly on an a R&D level, the production technology is in need of adequate manufacturing techniques. Main topics in this field of research are the inevitable pre- and post-treatment steps of current laser surface structuring techniques as well as the high process durations. The overall goal of this project is to solve both of those tasks by the development and realisation of a process technology, which enables the process chain integrated laser surface structuring of hydraulic parts. The project aims to cover a defined segment of a growing market and the technological achievements will offer the participating SMEs promising options of upgrading their product values. In addition to the direct improvement of single systems by the investigations on demonstration parts within the project, the high transferability of the technique to further products will enable the value enhancement of whole product classes. This offers the possibility of a strong enhancement of the total product output. A consortium has been established, which covers the laser supply and technique as well as the surface preparation technology. Manufacturers of hydraulic parts are members of the consortium in order to close the technological range. Two powerful RTD performers could be gained, which are specialised on the laser processing on the one hand and on tribology on the other hand.
Die Aufgabe dieses Projektes besteht darin, mittels einer Analyse der Stoff- und Energiestroeme des Herstellungsweges der Brennstoffzelle bzw. ihrer Materialien eine Einordnung der mit ihrem 'Lebensweg' verbundenen Umweltauswirkungen durch eine Gegenueberstellung mit den entsprechenden Daten fuer eine Vergleichstechnik, hier Gasturbine, zu ermoeglichen.
Um dem nachhaltigen Kostendruck zu begegnen, wird zunehmend versucht, auch höchstbeanspruchte Bauteile aus hochfesten Stählen (z.B. spitzengehärteter 100Cr6) und Keramik durch Pulver-Spritzgießen (PIM) herzustellen. Eine wesentliche Herausforderung besteht in der Erfüllung der Zuverlässigkeitsanforderungen: Gefügefehler wie z.B. Poren und Inhomogenitäten wirken als innere Fehler bzw. Schwachstellen, die Ausgangspunkt für das mechanische Versagen sind. Diese Gefügefehler gilt es im Herstellungsprozess weitgehend zu vermeiden und - da nicht vollständig vermeidbar - ihre Wirkung auf die Werkstofffestigkeit und deren Streuung quantitativ zu bestimmen. Nach Stand der Technik erfolgt die Bestimmung der Festigkeitsverteilung mit großem Aufwand durch mechanische Prüfung von wenigen Modellproben, statistische Auswertungen und nachfolgende fraktographische Analysen.
Ziele des ECEMP Teilprojektes C2 'BioHybrid' sind die Analyse pflanzlicher Konstruktionsprinzipien und deren technische Anwendung in bionisch optimierten, funktionalisierten Hybridstrukturen auf Basis nachwachsender Rohstoffe. Dazu werden die bisher im ECEMP-Teilprojekt C2 'BioComp' erarbeiteten Methoden zur Verarbeitung und Nutzung dieser biobasierten Werkstoffverbunde sowie zur ganzheitlichen Simulation zu einer durchgängigen praxisnahen Verarbeitungsprozesskette verknüpft werden. Dabei soll durch die Entwicklung flächiger Faserverbundhalbzeuge aus naturfaserverstärkten Biopolymeren das Einsatzspektrum von biobasierten Werkstoffverbunden auf Leichtbauanwendungen mit Tragfunktion erweitert werden. Bei der Analyse von technisch nutzbarem Fasermaterial sind zudem bisher ungenutzte Koppelprodukte der Faserverarbeitung einzubeziehen, um so Ressourceneffizienzpotenziale regional verfügbarer Faserlieferanten zu erschließen.
Konzeption und Entwicklung eines automatisierten Dokumentationssystems bestehend aus automatischer Prozessdatenerfassung im ISOBUS-System, drahtloser Datenübertragung, Datenschnittstellen serverbasierter Datenaufbereitung und browserfähigen Benutzeroberflächen. Hard- und Softwareentwicklung zur Realisierung der ISO 11783 konformen automatisierten Datenerfassung auf landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen. Datenerfassung auf den Projektbetrieben. Modellierung und Konzeption eines Informationssystems für die erfassten Daten. Verbesserung der Modelle anhand der Anforderungen aus dem Projektbetreiben. Realisierung eines Web-basierten Informationssystems mit browserfähigen Benutzeroberflächen und Datenschnittstellen. Bei Marktdurchdringung von Maschinen nach ISO 11783 Standard bildet die automatisierte Datenerfassung die Informationsgrundlage für eine informationsgeleitete Pflanzenproduktion. Durch manuelle Dokumentation ist die benötigte Informationsdichte nicht erreich bar. Datenvernetzung in einem Informationssystem mit standardisierten Schnittstellen ermöglicht effiziente Informationsnutzung mit wenig Aufwand (im Gegensatz zu bisherigen Inselsystemen)
Im SFB 525 arbeiten 8 Hochschulinstitute und die KFA Juelich gemeinsam interdisziplinaer zusammen. Das IBH Teilprojekt 6: Transport - beschaeftigt sich mit Fragen des Transports innerhalb der gesamten Prozesskette. Der Transport - als standortverbindlicher Vorgang - wird fuer den primaeren und sekundaeren Stoffstrom untersucht, dargestellt und modelliert. Es wird ein modellgestuetztes Instrumentarium fuer die ressourcenorientierte Analyse von Transportvorgaengen entwickelt.
Energieversorgungsanlagen auf der Basis regenerativer Energiequellen werden in der oeffentlichen Diskussion die Eigenschaften zugeschrieben, eine besonders umweltfreundliche und unerschoepfliche Energietechnologie zu sein. Allerdings wird dabei haeufig vernachlaessigt, dass die Herstellung der Anlagen, aufgrund der im allgemeinen geringen Leistungsdichte der Energiequellen, mit einem vergleichsweise hohen Material- und Energieaufwand verbunden ist. Ziel dieser Arbeit ist es, basierend auf einer detaillierten Prozesskettenanalyse und Verfahrensbeschreibung, Massenbilanzen fuer Chalkopyrit-Solarzellen zu erstellen, die es ermoeglichen die in einen Prozessschritt eintretenden Stoffe ueber moegliche Umwandlungsreaktionen bis hin zur 'Abgabe an die Umwelt' zu verfolgen. Neben der Belastung der Umwelt mit Rest- und Abfallstoffen aus der Fertigung ist fuer die Bewertung einer energietechnischen Zukunftsoption vor allem der Kumulierte Energieaufwand von Bedeutung. Der primaerenergetisch bewertete Energieaufwand bildet die Basis fuer die Berechnung der energetischen Amortisationsdauer. Anhand der energetischen Amortisationsdauer lassen sich Aussagen darueber treffen, wie effizient eine Energietechnologie ist, d.h. in welchem Zeitraum sich die zur Herstellung aufgewendete Energie durch die Energieerzeugung der Anlage amortisiert hat.
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