Das Brandverhalten von Kalksandstein-Mauerwerk wurde bisher ausschliesslich durch Brandpruefungen gemaess DIN 4102 Teil 2 und Teil 3 an praxisgerechten, grossformatigen Bauteilen nachgewiesen. Ueber das Hochtemperaturverhalten von Kalksandsteinen und Moerteln sowie der Kombination Stein/Moertel lagen weltweit bisher kaum Ergebnisse vor. Im vorliegenden Forschungsbericht werden die Ergebnisse der Untersuchungen unter erhoehten Temperaturen zur Bestimmung der thermischen und mechanischen Materialeigenschaften von ausgewaehlten Kalksandsteinen und Moerteln vorgestellt und bewertet. Zur Ermittlung der thermischen Materialkennwerte wurden zahlreiche Temperaturmessungen aus den oa Bauteilpruefungen ausgewertet. Ausserdem wurden nach der Entwicklung der dafuer erforderlichen Pruefmaschine erste Warmkriechversuche mit instationaerer Erwaermung an Mauerwerksabschnitten durchgefuehrt. Hierbei wurde der Einfluss von Stoff- und Lagerfugen - vermoertelt oder stumpf gestossen - auf die thermische Dehnung und Gesamtdehnung unter Last ermittelt. Die erzielten Ergebnisse wurden derart aufbereitet, dass sie in einem Parallelvorhaben als Rechengrundlagen eines rechnerischen Nachweisverfahrens fuer das Brandverhalten von Kalksandstein-Mauerwerk verwendbar sind.
Problemstellung: Membranfiltrationsverfahren erlebten in der Aufbereitungstechnik von Wässern in den vergangenen 20 Jahren einen starken Zuwachs. Trotz des steigenden Einsatzes bleibt ein Problemfeld kommerzieller Membranen die Anhaftung und die Adsorption deckschichtbildender Substanzen (sogenanntes Fouling). Das Fouling wird im Niederdruckbereich (Mikro- bzw. Ultrafiltation) vornehmlich durch Partikeln und Kolloide (kolloidales Fouling), sowie organische Makromoleküle (organisches Fouling) und Mikroorganismen (Biofouling) verursacht. Bei Hochdruckfiltrationsverfahren wie der Nanofiltration kommt es vornehmlich zur Adsorption gelöster organischer Substanzen sowie zu Biofouling. Maßnahmen zur Fouling Kontrolle reichen von der Vorbehandlung von Wässern, über die hydrodynamische Optimierung der Strömung im Membranmodul bis zur physico-chemischen Anpassung der Oberflächeneigenschaften der eingesetzten Materialien (größtenteils Polymere). Im letzteren Handlungsfeld möchte vorliegendes Forschungsvorhaben offene Fragestellungen zu Wirkzusammenhängen zwischen Ladungseigenschaften der Membranoberfläche, den resultierenden Fouling und Rückhalteverhalten aufklären. Vorgehensweise: Mittels ionengestützter Beschichtung, Plasma Immersions Ionenimplantation und Beschichtung (PBII&D) genannt, wird die Oberflächenleitfähigkeit herkömmlicher Polymermembranen gezielt erhöht. Entsprechend behandelte Membranen werden in verschiedenen wässrigen Lösungen durch definiertes Anlegen eines elektrischen Potentials (- 1,5 V bis 1,5 V) auf das resultierende Fouling- und Rückhalteverhalten hin untersucht. Die Versuchsergebnisse werden mit bekannten Transportmodellen (elektrokinetische Modelle) verglichen und ggf. werden Modellanpassungen durchgeführt. Diese Erkenntnisse werden dazu genutzt, ein Modell zu erstellen, das zur Simulation des Trennverhaltens bei verschiedenen Betriebsbedingungen genutzt werden kann. Ein besseres, umfassendes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Oberflächenladung der Membran (Zetapotential) und resultierendem Fouling- bzw. Rückhalteverhalten könnte zur gezielten 'potentialgesteuerten Funktionalisierung' von Membranoberflächen eingesetzt werden.
Das übergeordnete Ziel des Forschungsprojekts Technologielösungen für hocheffiziente zero-emission H2-Motoren für KWK-Anwendungen (CH2P) ist es, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK-Anlagen) hundertprozentig mit Wasserstoff zu betreiben und dabei wirtschaftlich konkurrenzfähig zu Erdgas betriebenen Anlagen zu sein. Die Technologie befindet sich derzeit auf einem TRL von 3-4 und soll durch die Projektarbeiten mit dem Fokus auf unterschiedlichen Teilbereichen der Motoren auf ein TRL von 6-7 angehoben werden. Einer wichtiger Baustein innerhalb des Projektes ist die Entwicklung keramischer Kolbenringe. Kolbenringe sind hochbelastete Bauteile eines Verbrennungsmotors, denen die Aufgabe der Abdichtung des Arbeitsraumes zufällt. Die hohe Flammgeschwindigkeit bei der Verbrennung von H2 führt zu hohen Temperaturen an der Zylinderwand und im Bereich der Kolbenringe (Tmax ca. 250 - 300 °C). Dadurch kommt es zu einer Austrocknung des Ölfilms an der Zylinderwand und zu einem hohen Verschleiß von konventionellen, metallischen Kolbenringen. Durch den Ansatz faserverstärkte Keramiken - speziell C/C-SiC - soll die Abdichtung des Brennraums verbessert und eine deutlich höhere Verschleißbeständigkeit erzielt werden. Ungebundener amorpher Kohlenstoff innerhalb des Werkstoffes wirkt sich zudem positiv als schmierfähiger Feststoff auf das Gleitverhalten aus. Durch die so erzielte verminderte Reibung wird erneut der Verschleiß reduziert. Die so beschriebenen Werkstoffeigenschaften sollen zusätzlich mit einer Faserverstärkung kombiniert werden, welche eine elastische Ringweitung und -kompression erlaubt. Um die Herstellung solcher keramischen Ringe zu erreichen, sind die im Arbeitsplan beschrieben Aktivitäten notwendig.
Der Bedarf an Gusseisenbauteilen wird in den nächsten Jahren aufgrund der zunehmenden Konjunktur sowie der vorteilhaften Werkstoffeigenschaften in allen Bereichen des Maschinenbaus, der Energietechnik und des Transportwesens weiter steigen. Austempered Ductile Iron (ADI) ist dabei ein zukunftsträchtiger Gusswerkstoff, da er die exzellenten gießtechnischen Eigenschaften eines Gusseisens mit den mechanischen Eigenschaften eines Stahls miteinander vereint. Die Produktion geometrisch hochkomplexer Bauteile aus ADI wird aufgrund der geringeren Dichte in der Regel 10 % leichter im Vergleich zum Stahl herzustellen sein. Die konstruktiv bedingten Wandstärken führen zu unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, hervorgerufen durch den Erstarrungsprozess und/oder den lokal wirkenden unterschiedlichen Bedingungen während der Wärmebehandlung. Für einen schnellen und robusten Entwicklungsprozess von ADI-Bauteilen ist es notwendig, sowohl die lokale Bauteilerstarrung als auch die Wärmebehandlung mit ihren Prozessschritten Austenitisierung, Abschrecken und Ausferritisierung simulativ möglichst genau abbilden und im Bauteil lokal auftretende Gefüge und deren mechanische Eigenschaften vorhersagen zu können, so dass zuverlässige Lebensdauerbewertungen auch in konstruktiv anspruchsvollen Bauteilen möglich sind. Der Einsatz der Simulation im Vorfeld des Herstellungsprozesses führt somit zu einer sehr energie- und zeiteffizienten Herstellung gezielt leichtbauoptimierter sowie ressourcenschonender Komponenten aus ADI. Hierzu sollen die Grundlagen im Projekt gelegt werden.
Wir bieten die Erstellung von vergleichenden Oekoanalysen fuer Produkte und Kunststoffe an mit anschliessender vergleichender Bewertung auf rein werkstoffwissenschaftlicher und umwelttechnischer Basis. Hintergrund der Oekoanalyse ist das Entwickeln und Konstruieren neuer umwelt- und recyclinggerechter Produkte aus Kunststoff, die sich aufgrund dieser vergleichenden Betrachtung ergeben. Darueber hinaus wird Unterstuetzung geboten bei der Entwicklung von geeigneten und verbesserten Produktions- und Recyclingverfahren fuer ihr jeweiliges Kunststoffprodukt mit Hilfe eines Oekoaudits. Ausserdem erstellen wir vergleichende Oekoanalysen mit Bewertung fuer ausgewaehlte Kunststoffe bezueglich ihres werkstofflichen, chemischen und rohstofflichen Recyclings und der Verbrennung. Es werden auch vergleichende Oekoanalysen von anderen Werkstoffen erstellt.