Zur Bekämpfung des Klimawandels werden neue Energieträger und Verfahren zu ihrer Nutzung benötigt. Ein in ausreichender Menge verfügbarer Energieträger ist Eisen, das durch Reduktion und Oxidation die Speicherung großer Energiemengen ermöglicht. In den Forschungsprojekten Clean Circles und CORAL wird untersucht, ob Eisen zur großtechnischen Energiespeicherung eingesetzt werden kann. Der Fokus liegt da-bei sowohl auf der exothermen Oxidationsreaktion zur Energieausspeicherung oder Wasserstoffproduktion als auch auf der Energie- bzw. Wasserstoffeinspeicherung bei der Reduktion mittels grünem Wasserstoff.

Für eine genaue Modellierung der Prozesse und eine zuverlässige Reaktorauslegung werden für die erarbeiteten Modelle auch materialspezifische Reaktionskinetiken benötigt welche experimentell bestimmt werden müssen. Hierzu bietet sich die Thermogravimetrische Analyse (TGA) an die es ermöglicht die heterogenen Reaktionen der festen Eisenphase mit unter verschiedenen Atmosphären und Temperaturen zeitaufgelöst zu untersuchen.

Zur Bestimmung von Kinetik Parametern sollen unter Variation von Temperatur, Gaszusammensetzung für mehrere Eisenerze Reaktionsverläufe aufgenommen und analysiert werden. Anschließend ist ein geeignetes Reaktions- und Partikelmodell zu identifizieren und die enthaltenen Parameter gegen die Experimentaldaten gefittet werden. Hierfür stehen verschiedene Eisenerze zur Verfügung.

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Durch extreme Abkühlgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 10⁶ K/s lassen sich im LPBF-Prozess Werkstoffeffekte erzielen, welche kein anderes Verfahren bieten kann. Die Fertigung von herausfordernden Multimaterialsystemen wie Kupfer-Aluminium, Kupfer-Stahl etc. wird damit möglich. Die hervorragenden Eigenschaften des Funktionswerkstoffs Kupfer (thermische, elektrische Leitfähigkeit) lassen sich so mit guten mechanischen Eigenschaften von Konstruktionswerkstoffen verbinden. Insbesondere für Anwendungen in Grenzbereichen wie der Luft- und Raumfahrt ergeben sich zudem Möglichkeiten bei der Kombination konventionell und additiv gefertigter Bauteile.

Digitale Zwillinge bieten, als digitale Repräsentanz eines technischen Systems, umfassende Möglichkeiten zur Informationsgewinnung und Steuerung. Der Nutzwert additiver Fertigungsverfahren kann durch angepasste Reports zu spezifischen Fertigungsvorgängen und aktive Steuerungseingriffe, welche durch einen digitalen Zwilling der Fertigungsanlage ermöglicht werden, weiter gesteigert werden. Das pmd verfolgt aus diesem Grund die Implementierung eines digitalen Zwillings für eine der verfügbaren PBF-LB/M-Anlagen des Fachgebiets.

Durch die elektrochemische Beschichtung additiv gefertigter Bauteile lassen sich die Bauteileigenschaften signifikant verbessern. Wenn additiv gefertigte Polymergitterstrukturen vergleichsweise dick mit Metall beschichtet werden, lassen sich Metallanteile erreichen, die weit über 90 % liegen und somit das mechanische Verhalten dominieren. Die Verfahrenskombination stellt somit einen neuartigen Ansatz zur Herstellung von Metallbauteilen dar. Vorangegangene Arbeiten haben gezeigt, dass es aufgrund elektrochemischer Vorgänge und der geometriebedingten ungleichmäßigen Feldstärkenverteilung im Elektrolyten zu einer Gradierung der Gitterstrebendurchmesser kommt.

Ziel dieser Arbeit ist daher die Erarbeitung eines multiphysikalischen Modells, welche die elektrochemischen Vorgänge im Elektrolyten abbildet und die resultierende Schichtdickenverteilung prognostiziert. Das Modell ist schließlich experimentell zu validieren.

Eine Methode zur automatisierten Erstellung von Montageanweisungen soll die Effizienz in der Kleinserienmontage steigern. Durch die Nutzung von Synergien zwischen verschiedenen Produkten und die Identifizierung von Verbindungselementen mithilfe von CAD-Modellen werden wiederverwendbare Programmbausteine entwickelt. Die Methode wird an einem realen Roboterarm implementiert und getestet.

Ein universelles Modell für das Greifen und Orientieren von Bauteilen anhand von 3D-Punktewolken soll die Innovation in der Robotik vorantreiben. Im Rahmen der Thesis wird der aktuelle Stand der Technik zur bauteilunabhängigen Objekterkennung untersucht und verschiedene Lösungskonzepte für ein bauteilunabhängiges Bin-Picking entwickelt. Eines der Konzepte wird an einem realen Demonstrator validiert.

Ziel dieser Arbeit ist die quantitative Charakterisierung der thermodynamischen Eigenschaften des Fluidsystems hinsichtlich Wärmeleitung, -senken und –quellen einer Labordruckmaschine mithilfe eines physikalischen Modells. Hierzu sollen zunächst ein theoretisches Modell für die vorhandene Konstruktion erstellt und anschließend mit realen Versuchsreihen kalibriert und validiert werden.

Mit der Einführung automatisierter Fahrzeuge wird es in städtischen Gebieten zu einem Mischverkehr kommen, in dem Fahrzeuge mit unterschiedlichen Automatisierungsgraden koexistieren. Menschliche Fahrende und automatisierte Fahrzeuge (AV) müssen interagieren und kooperieren, ohne dass klare Verhaltensregeln in der Straßenverkehrsordnung existieren. Insbesondere beim Fahrstreifenwechsel kommt es aufgrund der oft missverständlichen Interaktion zwischen den Verkehrsteilnehmenden regelmäßig zu gefährlichen Situationen im Straßenverkehr. Um kooperatives Verhalten gegenüber AV zu fördern, soll nach einem erfolgreich abgeschlossenen Fahrstreifenwechsel ein positives Feedback des AV über eine externe Mensch-Maschine- Schnittstelle erfolgen.

Mit der Einführung automatisierter Fahrzeuge wird es in städtischen Gebieten zu einem Mischverkehr kommen, in dem Fahrzeuge mit unterschiedlichen Automatisierungsgraden koexistieren. Menschliche Fahrende und automatisierte Fahrzeuge (AV) müssen interagieren und kooperieren, ohne dass klare Verhaltensregeln in der Straßenverkehrsordnung existieren. Gerade der Fahrstreifenwechsel sorgt aufgrund der oft missverständlichen Interaktion zwischen den Verkehrsteilnehmenden regelmäßig für gefährliche Situationen im Straßenverkehr. Um die Interaktion und Akzeptanz von automatisierten Fahrzeugen und deren Fahrverhalten zu fördern, soll zu Beginn eines Fahrstreifenwechsels der Grund des Manövers über eine externe Mensch-Maschine-Schnittstelle dem Kooperationspartner angezeigt werden.

Mit der Einführung automatisierter Fahrzeuge wird es in städtischen Gebieten zu einem sogenannten Mischverkehr kommen, in dem Fahrzeuge mit verschiedenen Automatisierungsgraden koexistieren. In diesem Umfeld müssen menschliche Fahrende und automatisierte Fahrzeuge (AV) interagieren und kooperieren, ohne dass klare Verhaltensregeln in der Straßenverkehrsordnung existieren. Ein Einflussfaktor auf die Kooperationsbereitschaft ist prosoziales Verhalten, was als eine absichtliche und freiwillige Handlung definiert wird, die einem Empfänger potenziell oder tatsächlich nützt. Während prosoziales Verhalten in der Sozialpsychologie bereits breit beforscht wird, ist prosoziales Fahrverhalten ggü. AV weniger erforscht. Prosoziales Verhalten wird stark von individuellen Merkmalen des Fahrend wie Alter, Geschlecht und Persönlichkeit beeinflusst. Um den Einfluss einzelner individueller Merkmale auf prosoziales Fahrverhalten zu verstehen, muss untersucht werden, welche Merkmale prosoziales Verhalten beeinflussen und inwieweit diese auf prosoziales Fahrverhalten übertragbar sind.

Der zunehmende Einsatz automatisierter Fahrzeuge verändert die Interaktion zwischen den teilnehmenden Akteuren grundlegend und bringt sowohl Chancen als auch Herausforderungen mit sich. Im DFG geförderte Projekt MiRoVA (Migration der Straßenfahrzeugautomatisierung) untersucht das Institut für Arbeitswissenschaft die Auswirkungen des Übergangs zu einem zunehmend automatisierten Straßenverkehr. Ein zentraler Aspekt ist dabei die Interaktion zwischen automatisierten Fahrzeugen und Personen, die nicht-automatisierte Fahrzeuge führen. Besonders in kritischen Szenarien, wie beispielsweise beim Fahrstreifenwechsel an Autobahnauffahrten, sind die dynamischen Interaktionsmuster zwischen nicht-automatisierten Verkehrsteilnehmenden und automatisierten Fahrzeugen von entscheidender Bedeutung für eine sichere Interaktion im Straßenverkehr.

Hintergrund:

Hohe physische Belastungen aufgrund der Arbeitstätigkeit, bspw. der Arbeit in Zwangskörperhaltungen, werden mit dem auftreten von Erkrankungen des Muskelskelettsystems assoziiert. Insbesondere in der Automobilindustrie, führen u.a. hieraus resultierende Leistungswandlungen von Mitarbeitenden zu wachsenden Herausforderungen.

Faktoren wie die steigende Diversität der Belegschaft, das steigende Durchschnittsalter und der steigende Anteil an leistungsgewandelten Mitarbeitenden rücken die Individualisierung von Montagearbeitsplätzen zum Erhalt von Produktivität, Gesundheit und Zufriedenheit in den Fokus von Forschung und Praxis.

Aufgabenstellung:

Ziel dieser Arbeit ist es, den Stand der Forschung zu individualisierbaren und adaptiven Montagesystemen zu erfassen, Wirkmechanismen zu identifizieren und zu diskutieren.

This project focuses on designing an optical test rig equipped with a user-friendly spectrometer to measure surface-enhanced Raman scattering (SERS) on plasma catalyst surfaces.

This project aims to develop a prototype spectrometer for near-surface gas-phase Raman/Rayleigh measurements in a plasma-catalytic reactor.

In der modernen Produktentwicklung gewinnt die automatisierte Analyse und Bewertung von Anforderungen zunehmend an Bedeutung. Insbesondere aus der Perspektive der Textanalyse ergeben sich Potenziale, um Anforderungen präziser zu klassifizieren und besser zu verstehen. Die Kombination von Textverarbeitung, maschinellem Lernen und Modellen ermöglicht es, neue Ansätze zur Verbesserung der Anforderungsanalyse zu entwickeln. Diese Arbeit soll Studierenden die Möglichkeit geben, an der Schnittstelle zwischen KI-Technologien und Datenanalyse innovative Lösungen mitzuentwickeln.

Am EST wird die Vergasung von nicht-recyclebaren Reststoffen und Biomassen zu Synthesegas in einer 1MWth-Pilotanlage untersucht. Das Synthesegas dient als Ausgangsstoff zur Herstellung von synthetischen Energieträgern und chemischen Grundstoffen. Pilotversuche im 1 MWth-Maßstab haben Optimierungspotenzial hinsichtlich des in Teeren – einem komplexen Gemisch aus (poly-)aromatischen Verbindungen und langkettigen Kohlenwasserstoffen – gebundenen Kohlenstoffs und Wasserstoffs gezeigt. Dieser ist nicht für die Synthese verfügbar und erfordert eine kostenintensive Gasreinigung. Daher wurde eine Parameterstudie zur Teerbildung und zum Teerabbau in Abhängigkeit der Temperatur und des Bettmaterials im Labormaßstab durchgeführt.

Im Pilot- und Labormaßstab wurden FTIR-Messungen (Fourier Transformations-Infrarot-Spektroskopie) zur Bestimmung der Gaszusammensetzung durchgeführt. Die FTIR-Spektroskopie basiert darauf, dass verschiedene Gasspezies Infrarotstrahlung bei verschiedenen Wellenlängen absorbieren und daher ein charakteristisches Spektrum aufweisen.

Das Ergebnis der durchgeführten FTIR-Messungen ist ein Spektrum, das eine Kombination der Spektren der einzelnen Gasspezies darstellt. Um daraus die Gaszusammensetzung zu bestimmen, muss mit Hilfe einer FTIR-eigenen Software eine Methodik entwickelt werden, die die charak-teristischen Absorptionsbereiche der Spezies definiert und daraus eine Linearkombination berechnet. Die ermittelten Gaszusammensetzungen sollen anschließend im Kontext der durchgeführten Versuche diskutiert werden.

Zur Bekämpfung des Klimawandels werden neue Energieträger und Verfahren zu ihrer Nutzung benötigt. Ein in ausreichender Menge verfügbarer Energieträger ist Eisen, das durch Reduktion und Oxidation die Speicherung großer Energiemengen ermöglicht. Im Forschungsprojekt CORAL wird untersucht, ob Eisen in Wirbelschichtreaktoren zur großtechnischen Energiespeicherung eingesetzt werden kann. Der Fokus liegt dabei sowohl auf der stark exothermen Oxidationsreaktion zur Energieausspeicherung als auch auf der Reduktion mittels grünem Wasserstoff in Wirbelschichten zur Energieeinspeicherung.

Für eine großtechnische Anwendung ist die Kenntnis der Veränderung der Partikeleigenschaften über viele Zyklen notwendig, um eine effiziente und wirtschaftliche Auslegung zu ermöglichen. Die Auswirkungen des Prozesses auf die Partikel über viele Zyklen sind derzeit unbekannt und müssen experimentell ermittelt werden. Dies soll im Rahmen von Vorversuchen am Institut für Energiesysteme und Energietechnik erfolgen, um eine optimale Materialauswahl treffen zu können.

Das Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe forscht im Rahmen zukünftiger Antriebstechnologien an mehtodischen Ansätzen zur systematischen Analyse und Bewertung unterschiedlicher Energie- und Antriebssystemkombinationen im Hinblick auf die CO2-Bilanz. Hierbei werden neben den fahrzeugseitigem CO2,eq-Emissionen „Tank to Wheel“ (TtW) auch das Energiesystem „Well to Tank“ (WtT) berücksichtigt.

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Motivation & Background

To achieve current climate goals, rapid technological changes are necessary. Data driven model development from large-scale simulations will be a crucial pillar for future engineers, enabling a swift transition of the energy system through innovative technical solutions.

The Institute for Simulation of Reactive Thermo-Fluid Systems (STFS) is at the forefront of pioneering advancements in large-scale simulations and AI-driven model development. Our mission is to lead groundbreaking research and development efforts, leveraging cutting- edge AI and HPC resources to solve complex problems and drive technological innovation. Your contributions to this exciting venture are most welcome!

Are you a visionary engineer with a passion for large-scale data sets and cutting-edge artificial intelligence (AI) technologies? Do you thrive on transforming complex data into

next-generation models that drive innovation? Do you have a strong programming background (preferably in python/C++), and proficiency in Unix-based systems? If so, we encourage you to contact us for more information!

Die künstliche Züchtung von biologischen Geweben und Organen ist ein seit vielen Jahren verfolgtes Forschungsziel im Bereich der Regenerativen Medizin. Hierbei werden lebende Zellen aus Gewebespenden entnommen, vermehrt und mit sogenannten Gerüstmaterialien und biologischen Faktoren kombiniert. Diese sogenannte Biotinte kann anschließend 3D verdruckt werden, um eine vorgegebene Struktur zu bilden.

Im Rahmen des Projektes soll eine mit Kollagenfasern additivierte Biotinte verdruckt werden. Dies schließt die Integration von lebenden Zellen mit ein, z.B. Muskelzellen oder Nervenzellen. Das gedruckte Modell muss umfassend charakterisiert werden, bspw. Vitalität, Proliferation, Morphologie, Bildung von Muskelfaserbündeln bzw. Neuritenausbildung.

Das Ziel von schwingungsbasiertem Energy Harvesting (EH) besteht darin, Energie aus der Umgebung zu „ernten“ und diese in elektrische Energie umzuwandeln. Die meisten, in der Literatur vorgeschlagenen Energy Harvester können durch lineare Schwinger beschrieben werden. Diese weisen eine gute Effizienz auf, allerdings nur bei einer Anregung im Bereich der Resonanzfrequenz. Aus diesem Grund ist man in der heutigen Forschung bestrebt, nichtlineare Energy Harvester zu entwickeln, die eine möglichst hohe Bandbreite aufweisen. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Dynamik ein nichtlinearen bistabilen Energy Harvesters experimentell und numerisch untersucht werden.