Das Projekt "Bewertung technischer Sicherungsmaßnahmen bei der Verwendung von Böden und Baustoffen der Einbauklasse 2 im Erdbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Zentrum Geotechnik, Lehrstuhl und Prüfamt für Grundbau, Bodenmechanik, Felsmechanik und Tunnelbau durchgeführt. Bei Verwendung von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen in Erdbauwerken sind gegebenenfalls technische Sicherungsmaßnahmen zu ergreifen, um in umweltspezifischer und wasserwirtschaftlicher Hinsicht einen verantwortungsvollen Einsatz dieser Materialien zu gewährleisten. Die technischen Sicherungsmaßnahmen sind dabei so zu gestalten, dass eine Durchsickerung der Böden und Baustoffe mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen und damit ein möglicher Austrag von Schadstoffen auf ein verträgliches Maß minimiert werden. Das Merkblatt über Bauweisen für Technische Sicherungsmaßnahmen beim Einsatz von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen im Erdbau (M TS E) stellt insgesamt sechs unterschiedliche Bauweisen für Straßendämme, die entsprechend auch auf andere Erdbauwerke übertragbar sind, vor. Diese können prinzipiell in Bauweisen mit Abdichtungen, Bauweisen mit gering durchlässigem Körper aus Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen und Kernbauweisen ohne Abdichtungen unterschieden werden. Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit war es, die Wirksamkeit verschiedener technischer Sicherungsmaßnahmen bei der Verwendung von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen im Erdbau zu bewerten. Da ein potentieller Schadstoffaustrag aus dem 3-Phasen-System des Bodens in der Regel maßgeblich über die flüssige Phase erfolgt, ist das entscheidende Kriterium aus wasserwirtschaftlicher und umweltspezifischer Sicht die bei den verschiedenen Bauweisen zu erwartende Sickerwassermenge. Zur vergleichenden Untersuchung der verschiedenen Bauweisen wurden Strömungssimulationen mit unterschiedlichen, im zeitlichen Verlauf konstanten Niederschlagsmengen durchgeführt. Auf Grundlage der Berechnungsergebnisse wurden die verschiedenen Bauweisen miteinander verglichen und im Hinblick auf ihre Wirksamkeit ausgewertet. Eine abschließende Bewertung konnte aufgrund der den Berechnungen zugrunde gelegten Randbedingungen nicht vorgenommen werden.
Das Projekt "Stabilitaet von Zementstein und zementgebundenen Werkstoffen gegenueber schwefelsauren Waessern (Schwefelsaeurekorrosion)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Lehr- und Forschungsbereich Bauphysik und Werkstoffe im Bauwesen durchgeführt. Fuer Anwendungen in der Abwassertechnik, im Deponiebereich und in der chemischen Industrie werden zementgebundene Moertel und Betone benoetigt mit besonders guter Bestaendigkeit gegenueber sauren Angriffen, insbesondere schwefelsauren Waessern. Die Kenntnisse ueber den Mechanismus des Angriffs schwefelsaurer Waesser auf Zementstein bzw ueber die Grenzen der Stabilitaet der Zementsteinphasen sind trotz einer nennenswerten Zahl einschlaegiger Veroeffentlichungen als unbefriedigend zu bezeichnen. Aufgabe des Projektes soll es daher sein, den Korrosionsmechanismus an Zementsteinen und Moerteln sowie an einzelnen ausgewaehlten Phasen und Hydratationsprodukten unter Verwendung verschiedener Konzentrationen und Einwirkungsbedingungen naeher zu studieren, um Grundlagen fuer weitere gezielte Materialentwicklungen zu stellen. Die zu erarbeitenden Kenntnisse sind auch im Hinblick auf Schaedigungen durch atmosphaerische Depositionen und mikrobielle Angriffe von Interesse.
Das Projekt "Verbesserte Photovoltaikmodule durch Materialoptimierung (PV-MOD)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. durchgeführt. Photovoltaik (PV)-Module sind Dauerbelastungen von mehreren Jahrzehnten ausgesetzt. Trotz dieser vergleichsweise langen Laufzeiten besteht ein großes Potential zur weiteren Erhöhung der Betriebsdauer. Bislang wurden PV-Module mit konventionellen Materialien aus dem traditionellen Fenster- und Automobilbau hergestellt. Erfahrungen zum Langzeitverhalten werden zwar in Datenbanken erfasst, detaillierte Untersuchungen zum Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten unter Atmosphäreneinflüssen wie Temperaturwechsel, Wasserdampf- und Sauerstoffdiffusion und UV-Belastung liegen bislang jedoch nicht vor. Zur detaillierten Untersuchung chemischer und physikalischer Prozesse wurden eine Bewitterungs- und eine UV-Bestrahlungskammer aufgebaut und in Betrieb genommen. Beide Versuchseinheiten erlauben Dauerbewitterungen auch unter extremen Bedingungen. Die anschließende Charakterisierung mit analytischen und werkstoffwissenschaftlichen Methoden erlaubt die Erstellung kinetischer Modelle zur Schadensbildung. Diese fließen wiederum in Modellrechnungen zur Alterung ein und erlauben, das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten rechnerisch zu simulieren. Ergebnisse dieser Rechnungen können zur gezielten Materialauswahl genutzt werden. Durch eine Verlängerung der Nutzungsdauer von PV-Modulen können nicht nur die Kosten für Solarenergiebereitstellung, sondern indirekt auch Kosten für Transport, Installation und Entsorgung gespart und damit die Effizienz der Energieumwandlung erhöht werden.
Das Projekt "Entwicklung einer warmfesten GJS-Gusseisenlegierung zur Herstellung dickwandiger Gussstücke für höchste Anwendungstemperaturen größer gleich 500 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Metallurgie, Arbeitsgruppe Gießereitechnik durchgeführt. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Eisengusswerkstoffs EN-GJS mit hoher Warmfestigkeit bei Temperaturen größer als 500 Grad Celsius zur Herstellung dickwandiger großvolumiger Gussstücke für Anwendungen im Gas- und Dampfturbinenbau. Dazu ist vorgesehen, an der TU Clausthal Laborschmelzen zu gießen, um den Einfluss von Legierungs- und Spurenelementen sowie von Impfmittelmenge, Impfmittel und Impfprozess auf die Warmfestigkeit der Gusseisenlegierungen zu untersuchen. Zusätzlich soll in ausgewählten Fällen eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, um die Auswirkungen verschiedener Prozessparameter auf Gefüge und Eigenschaften zu prüfen. Die Gefüge der Gusswerkstoffe werden untersucht und mit den mechanischen Eigenschaften korreliert. Um den Probenaufwand gering zu halten, wird die statistische Versuchsplanung eingesetzt. Weiterhin werden die Gefüge der industriell hergestellten Schmelzen für Probekörper und Bauteil mit denen der im Laborbetrieb erzeugten verglichen. Die Ergebnisse dienen der Auslegung von warmfesten GJS-Bauteilen. Durch diese Entwicklung sollen thermisch hochbelastete Gussstücke im Großgussbereich unter verringertem Energie- und Rohstoffaufwand hergestellt werden können.
Das Projekt "HiTeC-Nano - Widerstandsheizelement aus 'High Temperature Ceramic Nanotube' Verbundmaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Porzellanfabrik Hermsdorf GmbH durchgeführt. Das Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung und Herstellung von keramischen Werkstoffen mit Carbon Nanotubes, um bestehende Materialparameter zu verbessern und Widerstandsheizsysteme aus keramischen Verbundmaterialien für Temperaturen bis 400 Grad C aufzubauen. Neben der Materialentwicklung gehört vor allem die Entwicklung geeigneter Herstellungsverfahren und Verarbeitungsparameter zum Gesamtziel. Im Projekt werden zunächst die Anforderungen an den Verbundwerkstoff hinsichtlich elektrischer Eigenschaften, mechanischer Eigenschaften, Verarbeitungsmethode und Geometrie evaluiert. Nach einer Literaturrecherche und Bewertung werden die bevorzugten Materialpaarungen in Versuchsreihen hergestellt. Es werden dreidimensionale Strukturen aus CNT-Keramiken aufgebaut. Die Porzellanfabrik Hermsdorf GmbH beabsichtigt nach Projektende die im Rahmen des Projektes entwickelten Materialien exclusiv herzustellen und in ihre bestehende Produktpalette zu integrieren. Das langfristige Ziel ist die Erschließung neuer Marktsegmente durch Applikationen aus den neuen funktionalen Materialien.
Das Projekt "Entwicklung einer warmfesten GJS-Gusseisenlegierung zur Herstellung dickwandiger Gussstücke für höchste Anwendungstemperaturen größer gleich 500 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt, Zentrum für Konstruktionswerkstoffe, Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung eines warmfesten GJS-Gusseisenwerkstoffes mit Kugelgraphit mit verbesserten Werkstoffeigenschaften zur Herstellung dickwandiger großvolumiger Gussstücke im Anwendungstemperaturbereich bis über 500 Grad Celsius mit dem Schwerpunkt auf Anwendungen im Gas- und Dampfturbinenbau. Der Arbeitsplan sieht die Untersuchung der zeit- und temperaturabhängigen Eigenschaften und Bewertung mit Gefügestruktur, Prozess- und Wärmebehandlungsparametern vor. Die Proben für diese Untersuchungen stammen aus Modellierungen im Rahmen der Legierungsentwicklung sowie um Kandidatlegierungen im Rahmen der Legierungs- und Prozessoptimierung. Streubandanalysen sollen eine vergleichbare Bewertung der statischen und zyklischen Hochtemperatureigenschaften und damit die Auswahl einer geeigneten Legierung begleitend von Gefügeanalysen maßgeblich unterstützen. Die Ergebnisse fließen direkt in die Auslegung eines Demonstrationsbauteils ein. Somit ist diese innovative Werkstoffentwicklung ein wichtiger Schritt zur Optimierung großvolumiger, thermisch hochbelasteter Gussstücke, mit denen sich Energie- und Rohstoffbedarf reduzieren lassen.
Das Projekt "Entwicklung einer warmfesten GJS-Gusseisenlegierung zur Herstellung dickwandiger Gussstücke für höchste Anwendungstemperaturen größer gleich 500 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich Wilhelms-Hütte Eisenguß GmbH durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist ein Entwicklungsschritt von 50-100 Grad Celsius für warmfeste Gusseisenwerkstoffe mit Kugelgraphit (Sphäroguss, GJS) zur direkten Anwendung in der SIEMENS Gasturbine mit verbesserten Werkstoffeigenschaften zur Herstellung dickwandiger Gussstücke im Anwendungstemperaturbereich bis über 500 Grad Celsius. 1) Bewertung der metallurgischen Grundlagen; 2) Erarbeitung einer Strategie zur Legierungsdefinition unter Berücksichtigung kombinatorischer Methoden und die Erstellung eines Anforderungsprofils; 3) Herstellung von Laborschmelzen und Screening-Versuche zur Einordnung der Schmelzen; 4) Herstellung von Gussproben mit bauteilähnlichen Querschnitten; 5) Entwicklung und Herstellung eines einbaufertigen Demonstrationsbauteils; Wirtschaftliche Herstellung zahlreicher großvolumiger Gussstücke - Unmittelbare Verwendung und Erprobung eines Demonstrationsbauteils in der Gasturbine - Direkte und kurzfristige Anwendung in Wärmekraftanlagen - Erkenntnistransfer für thermisch hochbelastete Bauteile der Antriebstechnik. Der im Rahmen des Projekts zu entwickelnde Verdichterleitschaufelträger soll in einer Siemens Gasturbine eingebaut werden.
Das Projekt "Entwicklung dynamischer Systeme aus antiferromagnetischen Werkstoffen - Teilprojekt 6: Darstellung von antiferromagnetischen Materialien in der Erschmelzung und Warmumformung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stahlzentrum Freiberg e.V. durchgeführt. Das Ziel der beantragten Forschungsarbeiten ist es, im Rahmen eines Forschungsverbundes einen neuen antiferromagnetischen, temperaturkompensierenden und elastischen Werkstoff zu entwickeln. Zusammen mit der Entwicklung eines dynamischen Systems für mechanisch anzeigende Messsysteme mit Energieaufnahme- und Rückstellfunktionen sollen Voraussetzungen geschaffen werden, unabhängig von bestehenden Magnetfeldern präzise Messungen (Zeitmessungen) durchführen zu können. Aufgabe des Projektpartners Stahlzentrum Freiberg ist es, die Darstellbarkeit derartiger Werkstoffe zu untersuchen und in Versuchsreihen einen optimalen Werkstoff sowie die notwendige Technologie für die Warmumformung dieser Werkstoffe zu finden. Finden geeigneter Ausgangswerkstoffe; Wasserstoffglühung der Einsatzstoffe; Ermittlung von Solidus- und Liquidustemperatur; Untersuchung der Phasenbildungen; metallografische Darstellung des Gefüges, des antiferromagnetischen Werkstoffs; Untersuchungen des Seigerungsverhaltens; Ermittlung des Umformvermögens in Relation zu Geschwindigkeit und Temperatur; Testherstellung des Werkstoffs. Nach erfolgreicher Entwicklung kann dieser Werkstoff sofort in dynamischen Systemen eingesetzt werden.
Das Projekt "Entwicklung einer warmfesten GJS-Gusseisenlegierung zur Herstellung dickwandiger Gussstücke für höchste Anwendungstemperaturen größer gleich 500 Grad Celsius" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist ein Entwicklungsschritt von 50-100 Grad Celsius für warmfeste Gusseisenwerkstoffe mit Kugelgraphit (Sphäroguss, GJS) zur direkten Anwendung in der SIEMENS Gasturbine mit verbesserten Werkstoffeigenschaften zur Herstellung dickwandiger Gussstücke im Anwendungstemperaturbereich bis über 500 Grad Celsius. 1) Bewertung der metallurgischen Grundlagen; 2) Erarbeitung einer Strategie zur Leistungsdefinition unter Berücksichtigung kombinatorischer Methoden und die Erstellung eines Anforderungsprofils; 3) Herstellung von Laborschmelzen und Screening-Versuche zur Einordnung der Schmelzen; 4) Herstellung von Gussproben mit bauteilähnlichen Querschnitten; 5) Entwicklung und Herstellung eines einbaufertigen Demonstrationsbauteils - Wirtschaftliche Herstellung zahlreicher großvolumiger Gussstücke - Unmittelbare Verwendung und Erprobung eines Demonstrationsbauteils in der Gasturbine - Direkte und kurzfristige Anwendung in Wärmekraftanlagen - Erkenntnistransfer für thermisch hoch belastete Bauteile der Antriebstechnik. Der im Rahmen des Projekts zu entwickelnde Verdichterleitschaufelträger soll in einer Siemens Gasturbine eingebaut werden.
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