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Teilvorhaben: Entwicklung, Bau und Erprobung eines digital-holographischen Messsystems zur Qualitätssicherung von Brennstoffzellenkomponenten

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung, Bau und Erprobung eines digital-holographischen Messsystems zur Qualitätssicherung von Brennstoffzellenkomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik durchgeführt. Aktuelle Produktionslinien zur Herstellung von Brennstoffzellen und deren zentraler Komponenten Bipolarplatte (BPP) und Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) haben einen sehr geringen Automatisierungsgrad und erreichen eine Taktzeit, die ein Volumen von nur sehr wenigen Brennstoffzellen pro Tag ermöglichen. Im Rahmen des Förderprojektes i-skaB werden die kritischen Prozesse der Brennstoffzellen-Fertigung so weiterentwickelt, dass eine Steigerung der Ausbringung von heute ca. 25.000 Stück/Jahr in einer weitgehend manuellen Produktion auf mittelfristig 500.000 Stück/Jahr in einer vollautomatisierten Produktion erreicht werden kann. Ziel ist es, die Entwicklung der erforderlichen Prozesse zur Serienreife voranzutreiben. An verschiedenen Demonstratoren werden die Teilprozesse hinsichtlich Herstellung, Test und Aktivierung/Konditionierung der Brennstoffzellenstacks verifiziert, validiert und optimiert. Dies umfasst neben den eigentlichen Produktionsschritten auch die vollumfängliche Qualitätssicherung der gefertigten Teile. Im Rahmen des Teilvorhabens soll in der Qualitätskontrolle der BPP und der MEA das hochgenaue und gleichzeitig sehr schnelle 3D-Messverfahren der digitalen Holographie erprobt und auf die Bedürfnisse der Brennstoffzellenfertigung angepasst entwickelt werden. Diese Technologie ermöglicht die mikrometergenaue 3D-Vermessung großer Flächen binnen Sekundenbruchteilen und kann die Qualitätskontrolle und -Sicherung in der Brennstoffzellenfertigung maßgeblich verbessern. Ein speziell entwickeltes Demosystem wird in eine Fertigungsanlage integriert und erfasst im Serientakt die Geometrie der produzierten Bauteile. Angestrebt wird die vollflächige Erfassung mit wenigen Mikrometern lateralem Sampling und einer Höhenmessgenauigkeit besser 10 µm. Daraus werden Qualitätskenngrößen wie Positionierungen und Ebenheiten aber auch Informationen über Risse, Falten oder Fremdpartikel abgeleitet.

Verteilungen von Konzentration, Teilchengroesse und Geschwindigkeit in mehrphasigen Systemen

Das Projekt "Verteilungen von Konzentration, Teilchengroesse und Geschwindigkeit in mehrphasigen Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik durchgeführt. Optische Verfahren und Messeinrichtungen; Bereitstellung optischer Messverfahren zur Messung der Verteilung von Konzentration, Teilchengroesse und -geschwindigkeit sowie zur Sichtbarmachung von Bewegungsablaeufen in mehrphasigen Systemen; Methode: Hochfrequenzkinematographie/Spark-Tracing-Verfahren/Laser-Doppler-Anemometrie/Streulichtmessverfahren/Holographie/Extinktionsmessungen.

Wirkung von impulsartigem Laerm auf Lebewesen

Das Projekt "Wirkung von impulsartigem Laerm auf Lebewesen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut Franco-Allemand de Recherches de Saint-Louis durchgeführt. Untersuchungen zum Verstaendnis der Entstehungsweise anatomischer Schaeden zur Aufstellung von Normen ueber moegliche Grenzbelastungen. Biologische, biochemische, physiologische und psychoakustische Untersuchungsmethoden, Druckmessungen, Holographie des Trommelfells, Interferometrie. Untersuchungen an kleinen Tieren (z.B. Meerschweinchen).

Vorhaben: LoHysQSA - Entwicklung von Verfahren zur Lokalisierung von Hydroschallquellen an Querstrahlanlagen

Das Projekt "Vorhaben: LoHysQSA - Entwicklung von Verfahren zur Lokalisierung von Hydroschallquellen an Querstrahlanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Lehrstuhl Strömungsmaschinen durchgeführt. Für eine gezielte Optimierung bzw. Reduzierung der Hydroschallabstrahlung von Querstrahlanlagen (QSA) ist es erforderlich, Messverfahren bereitzustellen, die einzelne Hydroschallquellen räumlich am Propeller oder anderen Anlagenteilen einer QSA lokalisieren können. Gegenstand des Teilprojektes LoHysQSA ist die Entwicklung und Weiterentwicklung sowie Erprobung von Lokalisierungsverfahren für Hydroschallquellen an Propellern von QSA. Hierfür werden zwei unterschiedliche Entwicklungsrichtungen eingeschlagen. Für den kritischen, niedrigen Frequenzbereich unterhalb von 2 kHz werden dabei drei verschieden holografische Lokalisierungsverfahren, NAH, SONAH sowie WBH eingesetzt. Diese Verfahren werden hinsichtlich der speziellen Anforderungen bei der Analyse rotierender Schallquellen, wie sie am Propeller einer QSA vorzufinden sind, angepasst und erweitert. Für die Analysen im Frequenzbereich oberhalb von 2 kHz werden Beamforming Verfahren eingesetzt. Die Grundlegen Prozeduren und Algorithmen wurden bereits in einem zurückliegenden Forschungsprojekt entwickelt und werden in diesem Teilprojekt umfassend erweitert. Die entwickelten Verfahren zur Lokalisierung rotierender Hydroschallquellen an QSA werden im Rahmen von zwei Messkampagnen innerhalb des Projektes erprobt. Mit der erfolgreichen Umsetzung aller gesteckten Projektziele steht am Ende der Projektlaufzeit ein Messsystem zur Verfügung mit dem über einen breiten Frequenzbereich akustische Quellen an QSA lokalisieren werden können. Aufbauend auf dem entwickelten Messverfahren und den Prozeduren zur Signalanalyse sowie dem besseren Verständnis dafür, welche Mechanismen zur Hydroschallabstrahlung durch QSA führen, können durch die Jastram GmbH & Co. KG akustische Optimierungsmaßnahmen an QSA sehr viel zielgerichteter als bisher initiiert werden. Hieraus resultiert das Potential den Eintrag hydroakustischer Schallemissionen in die Weltmeere zu reduzieren als auch kundenspezifische Lösungen für leise QSA anzubieten.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von bbe Moldaenke GmbH durchgeführt. bbe wird sich im Rahmen von SIGN II mit zwei Themenbereichen beschäftigen. Zum einen wird das neu entwickelte UV Floreszenz- Spektrometer im Wasserwerk HuaYan auf seine Fähigkeit zur Wasserwerkssteuerung getestet und optimiert. Zum anderen wird eine neue, auf Holographie basierende Technik erforscht, die eine Algenerkennung auf Spezies- Ebene ermöglicht und dabei aufgrund der angewendeten Algorithmen besonders schnell und präzise ist. Zusätzlich wird auch auf Zellebene eine automatische photosynthetische Aktivitätsmessung durchgeführt.

Teilvorhaben: Prozessentwicklung für die Herstellung von holographischen Diffusoren auf Polymerbasis

Das Projekt "Teilvorhaben: Prozessentwicklung für die Herstellung von holographischen Diffusoren auf Polymerbasis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Temicon GmbH durchgeführt. Das Vorhaben INTENSE adressiert den Entwicklungsbedarf an intelligenten Lichtmanagementsystemen, die eine hohe Funktionalität mit optimierter Energieeffizienz vereinen. Ziel des Vorhabens ist die Herstellung und großvolumige Produktion individueller optischer Komponenten mittels Interferenzlithographie (IL) und verschiedenen Abformtechniken. Die IL wird durch Verwendung eines sog. Spatial Light Modulators (SLM) flexibilisiert, so dass maßgeschneiderte Mikro- und Nanostrukturen realisierbar sind. Es werden zwei Arten an optisch funktionalen Komponenten adressiert: Kunststoffdiffusoren für LEDs, die eine intelligente Lichtverteilung ermöglichen und kostengünstige Infrarot-Sensoren, die die Beleuchtung an die aktuelle Situation im Raum anpassen. Diese Kombination aus intelligenter Lichtlenkung und -steuerung ermöglicht eine Energieeinsparung von bis zu 30% im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen. Zu Projektende besteht eine Prozesskette, die die großvolumige Herstellung der individuellen, optischen Komponenten für intelligente Lichtmanagementsysteme erlaubt. Die einzelnen Prozessschritte werden durch die Kompetenzen der vier KMU Aixtooling GmbH, Holoeye Photonics AG, micro resist technology GmbH und temicon GmbH sowie von dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT abgebildet. Durch diese Zusammenarbeit zwischen KMU und Forschungseinrichtung ist ein schneller Transfer der Projektergebnisse in die standardisierte Fertigung gewährleistet. Eine energetische Bewertung der finalen Prozesskette stellt die Nachhaltigkeit des Vorhabens sicher.

Teilvorhaben: Schnelle holographische Objekterkennung in Verbindung mit Raman-Spektroskopie zur Stofferkennung

Das Projekt "Teilvorhaben: Schnelle holographische Objekterkennung in Verbindung mit Raman-Spektroskopie zur Stofferkennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von bbe Moldaenke GmbH durchgeführt. Mikroplastikpartikel sind mittlerweile in der Umwelt ubiquitär. Sie werden weltweit in den Oberflächengewässern und in zunehmendem und besorgniserregendem Maße auch im Trinkwasser und in trinkwasserbasierten Produkten wie Bier und Limonaden gefunden. Die derzeitigen Verfahren zu Nachweis und Identifikation von Mikroplastik sind stichprobenbasiert und zur ständigen Kontrolle des Wassers auf Mikroplastik ungeeignet. Ein Nachweis der dem Plastik anhaftenden ökotoxischen Spurenstoffe ist aufgrund der geringen Konzentrationen überhaupt nur durch aufwändige Laboruntersuchungen möglich. Im Rahmen des Verbundprojekts soll erstmals eine ständige Kontrolle von Trinkwasserströmen auf Mikroplastikpartikel ermöglicht werden. Das Konsortium besteht aus vier Firmen (KMU) und zwei universitären Einrichtungen zusammen und erforscht die Erkennung von Mikroplastik in fließendem Wasser mittels Ramanspektroskopie in Verbindung mit holografischer Mikroskopie, die den Fokus der Arbeiten der Firma bbe Moldaenke darstellen. Um anhaftende Spurenstoffe erfassen zu können, wird auf Stimulierte Raman Streuung gesetzt. Die Leistungsfähigkeit des Konzepts wird mit einem Demonstrator nachgewiesen. bbe's Aufgabe wird es zunächst sein, ein sehr schnelles holographisch arbeitendes System zu bauen, das auch eine sehr geringe Dichte von Mikroplastiken erkennt und auf seine Form analysiert. Eine Datenbank für Plastikpartikel wird aufgebaut. Mehrere Methoden der Ramanspektroskopie werden integriert. In Verbindung von Form der Teile und ihrer Ramanspektren sollen Mikroplastiken von anderen Partikeln unterschieden werden. In einem weiteren Schritt sollen nach Zuarbeit der Partner Plastiksorten und zu guter Letzt auch anhaftende Kontaminanten erkannt werden. Mit Hilfe der assoziierten Partner wird die Methodik anhand eines Demonstrators überprüft.

Airborne in-situ characterisation of the microphysical and optical properties of small ice crystals and large hydrometeors (AMOSIL): HALO implementation and analysis methodology

Das Projekt "Airborne in-situ characterisation of the microphysical and optical properties of small ice crystals and large hydrometeors (AMOSIL): HALO implementation and analysis methodology" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Physik der Atmosphäre durchgeführt. The overall goal of this joint project renewal proposal is to develop and characterize four recently devised optical methods for the determination of the microphysical and optical properties of ice cloud elements and make them available for in situ measurements with the new research aircraft HALO. The four instruments are the PHIPS (Particle Habit Imaging and Polar Scattering) and the SID-3 (Small Ice Detector Mk 3) probes from Karlsruhe Institute of Technology as well as the CIP (Cloud Imaging Probe) and the holographic instrument HALOHOLO from the University and the Max-Planck-Institute for Chemistry in Mainz. The aircraft approved instruments SID-3 and CIP have been delivered and deployed on aircraft, and inside the cloud simulation chamber AIDA of KIT within the 36 month of the first grant period. The in-house developed instruments PHIPS and HALOHOLO have been developed and built during the first funding period. After some modifications they will be aircraft ready within the first year of the renewal period. The prototype instruments have already been used during ground based free atmospheric measurements and inside the cloud simulation chamber AIDA. With this set of instruments a comprehensive characterization of ice cloud particles can be obtained including the size, the external and internal morphology, the surface roughness, and the angular light scattering properties of ice crystals over a broad size range extending from one micron to one millimeter and above. To reach this goal and deploy the instruments in the HALO demonstration missions ML-CIRRUS, POLSTRACC, and ACRIDICON in 2011 and 2012 it is essential to: (1) Develop fully automated control systems and data acquisition software. (2) Test these instruments under real atmosphere conditions. (3) Develop automated image data analysis tools that extract microphysical particle parameters from the instrument data sets. (4) Compile the certification documentation for PHIPS and HALOHOLO and conduct the flight safety certification. The tasks (2) and (3) can be achieved through dedicated test campaigns at the cloud simulation chamber AIDA. The development task inherent in (3) requires major efforts as it is the key to the final instrument deliverables of SID-3, PHIPS and HALOHOLO.

Teilprojekt: Einfluss von Turbulenz und Sekundärströmungen auf das unterkühlte Strömungssieden in reaktortypischen Konfigurationen

Das Projekt "Teilprojekt: Einfluss von Turbulenz und Sekundärströmungen auf das unterkühlte Strömungssieden in reaktortypischen Konfigurationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Thermodynamik durchgeführt. Das Vorhaben verfolgt das Ziel, das Wissen zum Strömungseinfluss auf den Wärmeübergang von Brennelementen in das Arbeitsfluid (Druckwasserreaktoren) anhand von Modellversuchen zu verbessern und so sowohl zur Erhöhung der Sicherheit als auch zur Technischen Verbesserung beizutragen. Als Nebeneffekt wird der Kompetenterhalt und -aufbau in der Kerntechnik hinsichtlich wichtiger Sicherheitfragen nuklearer Technologien unterstützt. Die Beiträge des Vorhaben gliedern sich in einen kleineren Teil, der sich mit der Bereitstellung von Daten und Algorithmen beschäftigt sowie in den eigentlichen Kern des Vorhabens, die experimentellen Untersuchungen. Für letzteren Teil wird eine Siedeanlage aufgebaut, die mit einem Kältenmittel betrieben wird und welche reaktortypische Fälle abstrahiert nachbildet. Mit dieser Anlage wird das unterkühlte Sieden im gesamten Bereich zwischen dem Einsetzen und der Siedekrise untersucht, wobei sowohl Sonden als auch optische und holographische Verfahren eingesetzt werden sollen. In diesem Zusammenhang werden messtechnische Erweiterung durchzuführen sein. Dabei soll einerseits gezeigt werden, wie die Freistromturbulenz und die Sekundärströmungen den Soedevorgang beeinflussen und andererseits sollen Daten gewonnen werden, die in anderen Teilprojekten als Validierungsdaten genutzt werden können. Die Egebnisverwertung erfolgt wie in der Antragsskizze zum Verbundprojekt (Seite 27) beschrieben. Wichtige Aspekte sind die Ausbildung von Doktoranden und Studenten, die Bereitstellung von mathematisch-physikalischen Daten und Beziehungen für Verbesserung von Sicherheitsanalysen und für die Validierung von CFD-Codes sowie die Stärkung und die Erweiterung eines zukunftsfähigen Netzwerks im Bereich nuklearer Sicherheitsthemen.

Teilprojekt 1: Sondermaschinen für die Holografie

Das Projekt "Teilprojekt 1: Sondermaschinen für die Holografie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von topac GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines wirtschaftlichen und umweltschonenden Verfahrens zur Abformung mikro- und nanostrukturierter holographischer Vorlagen in Metalloberflächen und die Erarbeitung nachfolgender Produkte bzw. Prozessschritte auf Basis der hiermit erzeugten Prägevorlagen. Die topac als Hersteller holographischer Vorlagen und Erzeugnisse hat zwei Hauptziele in diesem Vorhaben: Die Optimierung bestehender Produkte und Produktionsabläufe und die Entwicklung neuer Produkte und Fertigungstechniken. Mittels Anfertigung und Prüfung verschiedenster Strukturen im Holographielabor unterstützt topac die Projektpartner bei der Auswahl, Herstellung und Optimierung von Materialien und Strukturen für die Nanostrukturierung. Ferner werden mittels Galvanik Fertigungsmatrizen zur Strukturübertragung erstellt und nach erfolgter Strukturübertragung im Prägeprozeß erprobt. Technische Produktentwicklungen, Marktanalysen und Nachhaltigkeitsanalysen werden durchgeführt. Die Ergebnisse sollen in Form neuer Produkte bzw. Technologien zusammen mit den Partnern unter patentrechtlicher Auswertung genutzt werden.

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