Forschungsschwerpunkt Ressourcen

Wir forschen ...

… an bio-basierten Werkstoffen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft.

… an digitalen Methoden, um technische Systeme sicherer, nachhaltiger und effizienter zu machen.

… an FAIRen Daten als Ressource für Erkenntnis und Transparenz.

  • Wir entwickeln Methoden zur Bewertung der Rezyklierbarkeit von Papierprodukten.
  • Wir verbessern Recyclingprozesse, um einen größeren Anteil wertvoller, biobasierter Stoffe in Kreisläufen zu nutzen.
  • Wir beraten bei der Produktentwicklung, um möglichst kreislauffähige Produkte zu entwickeln.

In mehreren, kleineren Projekten entwickeln wir die Methodik weiter, um die Rezyklierbarkeit von Papier basierten Produkten zu bewerten und Erkenntnisse über die Auswirkungen verschiedener funktionaler Materialien auf den Kreislauf zu gewinnen (z. B. von Beschichtungen, die Papier wasserdicht machen). Diese Erkenntnisse nutzen wir, um Aufbereitungsprozesse zu verbessern, innovative und nachhaltige Produkte zu entwickeln (wie z. B. im Projekt PapierEvent ein nachhaltiges Messebausystem) und auch, um Grundlagen für verbesserte Gesetzgebung zu schaffen.

Projekt „PapierEvents“:

  • Wir entwickeln Methoden um aus Echtzeitdaten sichere Prognosen für die Lebensdauer von Bauteilen zu generieren.
  • Vom Atom bis zum Bauteil: Wie kann das Verhalten von Werkstoffen skalenübergreifend modelliert werden.

Mit der Gründung des „Center for Reliability Analytics (CRA)“ sollen die wissenschaftlichen Grundlagen für eine digitale Transformation der Zuverlässigkeitsbewertung im Maschinen- und Anlagenbau geschaffen sowie deren Überführung in die Anwendung gesichert werden. Der entstehende Forschungsbau schafft die Infrastruktur für eine digitale Transformation der Werkstoff- und Bauteilprüfung hin zu einer computergestützten Zuverlässigkeitsbewertung in Echtzeit anhand virtueller Werkstoff- und Bauteilrepräsentationen. Durch das interdisziplinäre Zusammenarbeiten von Forscherinnen und Forschern der Informatik, der Elektro- und Informationstechnik, der Materialwissenschaften, der Bau- und Umweltingenieurwissenschaften sowie des Maschinenbaus soll die Zuverlässigkeit von Komponenten des Maschinen- und Anlagenbaus – im Sinne der Betriebsfestigkeit – gezielt beeinflusst und mit Hilfe neuer digitaler Methoden valide vorhergesagt werden.

Laufzeit: Januar 2020 bis Dezember 2024

Fördersumme: 38.829.000 Euro

Ansprechpartner am Fachbereich Maschinenbau: Prof. Dr.-Ing. Matthias Oechsner

Projektwebseite

  • Wir entwickeln verteilte Regelungsstrategien für den Betrieb von Wasserversorgungsinfrastruktur, um mit Hilfe der Digitalisierung die Wasserversorgung auch während kritischer Ereignisse aufrechterhalten zu können.
  • Mit Methoden der mathematischen Optimierung zeigen wir, welche Ressourcen mindestens notwendig sind, um Ausfälle von Komponenten im Wasserversorgungssystem zu kompensieren und die Wasserversorgung sicherzustellen.

Das LOEWE Zentrum emergenCITY beschäftigt sich mit Emergency Responsive Digital Cities und deren autonomen Notfallbetrieb. Dabei wird die Resilienz der verschiedenen urbanen Infrastrukturen in den Phasen Reaktion, Wiederaufbau und Planung aus ingenieurstechnischer und gesellschaftspolitischer Sicht beleuchtet. Wir beschäftigen uns dabei mit der Resilienz der Wasserinfrastruktur und dem Zusammenspiel dieser mit weiteren Infrastrukturen, wie zum Beispiel der Energieversorgung.

Laufzeit: Januar 2020 bis Dezember 2023

Fördersumme: keine Angabe

Ansprechpartner am Fachbereich Maschinenbau: Prof. Dr.-Ing. Peter F. Pelz; Michaela Leštáková M.Sc.; Kevin Logan M.Sc.

Projektwebseite

  • Wir erfassen mithilfe von Satellitendaten die räumliche und zeitliche Ausbreitung von Slums.
  • Wir nutzen die erfassten Daten, um mithilfe datengetriebener Modelle die Entwicklung von Slums zu beschreiben.
  • Wir beschreiben Szenarien, um den Infrastrukturbedarf und dessen Entwicklung ermitteln zu können.

Weltweit lebt rund eine Milliarde Menschen in Slums, oft ohne städtische Infrastruktur wie Strom oder Wasser. Um das zu ändern, müsste zunächst die Zahl ihrer Einwohner und ihre Entwicklung bekannt sein. Dafür werden Slums in mehreren Städten mithilfe von Satellitendaten zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst. Dann wird untersucht, ob ihre Entwicklung mit mathematischen Modellen beschrieben werden kann, wie sie sonst für die Beschreibung physikalischer Prozesse verwendet werden. Solche neuen datengetriebenen Modelle könnten genutzt werden, um zu verstehen, wie sich Slums und vor allem die Bedürfnisse der Menschen, die darin wohnen, in Zukunft entwickeln werden.

Laufzeit: Januar 2022 bis Dezember 2023

Fördersumme: 198.472 Euro

Ansprechpartner am Fachbereich Maschinenbau: Dr.-Ing. John Friesen

Projektwebseite

FAIRe Daten sind der Rohstoff des 21ten Jahrhunderts. Sie sind Enabler für Transparenz (Costs-to-Society; Value-to-Socity), Nachhaltigkeit (Sustainable Systems Design), Wissenschaft (wissenschaftliche Methode) und Wirtschaft (digitale Services)… Mehr dazu im Video!

Im Center for Reliability Analytics, das 2024 bezogen werden soll, wollen wir die Digitalisierung des Maschinenbaus im Hinblick auf die Prognose von Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Bauteilen und Komponenten des Maschinenbaus gestalten… Mehr dazu im Video!

Der Bausektor ist in Deutschland und weltweit der größte Verursacher von CO2-Emmissionen und Verbraucher großer Mengen anorganischer Materialien. Hier sind zukunftsfähige, nachhaltige Lösungen gefragt, möglichst aus nachwachsenden und rezyklierbaren Materialien… Mehr dazu im Video!

Forschungsfeld der TU Darmstadt