Das Projekt "Teilvorhaben 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RHEINFELDEN ALLOYS GmbH & Co. KG durchgeführt. Lebensdauererhöhung von Druckguss-Formen aus Warmarbeitsstahl beim Druckgießen von AlMg-Legierungen. Erarbeiten von Aluminiumlegierungsoptimierung innerhalb der aktuellen Legierungszusammensetzung nach EN oder durch Legieren neuer, zu entwickelnden Zusätze oder Gehalte. Erarbeiten der thermophysikalischen Werte innerhalb der aktuellen Legierungszusammensetzung durch Methoden der Thermoanalyse. Erarbeiten erweiterter Legierungs-Zusammensetzungen mit dem Ziel niedrigeren Thermoschock-Verhaltens durch ThermoCalc und Abschätzung der legierungsabhängigen Oberflächenbenetzungen auf den unterschiedlichen Formwänden durch Messung der Viskosität mittels eines Rheometers. Geringere Fertigungskosten bei der Druckguss-Verarbeitung können durch Verringerung des Verschleißes der Stahlform erhalten werden, auch durch optimierte Legierungszusammensetzung der eingesetzten AlMgX. Bestimmung der Abhängigkeiten ist zu erarbeiten. Diese Ergebnisse werden direkt durch firmeneigenen Kundenberatung an die meist deutschen Kunden weitergegeben. Anpassungen der Legierung wird erfolgen und in die Produktion von Automobilbauteilen eingehen.
Das Projekt "Teilvorhaben A: Petrothermale Potenziale und mitteltiefe Potenziale zur Wärmenutzung und Speicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Angewandte Geowissenschaften durchgeführt. Das Verbundvorhaben 'Hessen 3D 2.0: 3D-Modell der geothermischen Tiefenpotenziale von Hessen' zielt auf eine bessere Abschätzung des Fündigkeitsrisikos für geothermische Bohrungen in Hessen gegliedert auf folgende Forschungsziele: a) Prognose der petrothermalen Potenziale zur geothermischen Stromerzeugung und Heizwärmegewinnung auf Basis geologisch-geothermischer 3D Modelle des Grundgebirges von Hessen, b) Prognose der mitteltiefen Potenziale für die geothermische Direktwärmeversorgung und saisonale Wärmespeicherung mit offenen und geschlossenen geothermischen Systemen. c) Aufbau einer Datenbank geothermischer Kennwerte der relevanten Gesteinseinheiten d) Geol. 3D-Strukturmodellierungen des Grund- und Deckgebirges von Hessen e) Aufbau geologisch-geothermischer 3D-Modelle zur geothermischen Potenzialausweisung f) Modellierung der Untergrundtemperaturverteilung von Hessen g) Anknüpfung der Potenzialmodelle an Modelle der Wärmesenken. Im Fokus des Teilvorhabens A, stehen die o. g. Ziele a.) (=TP I), b.) (=TP II), c.) und d.). Um diese Ziele zu erreichen werden die geothermischen Datenbanken aus dem 'Hessen3D'-Projekt um Untersuchungen der thermophysikalischen und felsmechanischen Eigenschaften erweitert. Zudem wird das bestehende 3D-Modell in Bezug auf die Modelleinheiten Grundgebirge sowie die Deckgebirgseinheiten so untergliedert, das lithologiespezifische Kennwerte dem geothermischen Modell zugewiesen werden können und das geothermische Potenzial besser zu lokalisieren und quantifizieren ist. Mit Hilfe der bestehenden Untergrundtemperaturmodelle und einer weiterentwickelten Potenzialausweisungsmethodik werden die petrothermalen und mitteltiefen Potenziale prognostiziert. Im Subprojekt Hydrochemie wird eine Datenbank hydrochemischer Reservoirparameter aufgebaut.
Das Projekt "Teilvorhaben: Beiträge zu Materialcharakterisierung und Modellierung für die Speicherkonzepte A,B,C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Wildau, Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften durchgeführt. Übergeordnetes Ziel dieses Vorhabens ist das grundlegende Verständnis von Sorptionsspeichern zu erweitern und mit grundlagenorientierten Forschungsansätzen Voraussetzungen für deutlich verbesserte Sorptionsspeicher zu schaffen. Dabei wird seitens der TH Wildau insbesondere Materialforschung an Sorbenzien und Kompositen im engen Zusammenhang mit den Randbedingungen der jeweiligen Anwendung betrachtet. Mit Beiträgen zur Entwicklung einer Anwendungsübergreifenden gemeinsamen Modellierung soll so ein vertieftes Verständnis der Teilprozesse und des Gesamt-Speicherzyklus unterstützt werden. In dem hier vorgeschlagenen Vorhaben wird dies weiterhin durch eine enge Zusammenarbeit zwischen den anwendungsorientierten Forschungsinstituten und der Grundlagenforschung in Chemie und Prozesswissenschaften erreicht. Die Arbeitsplanung umfasst die gezielt applikativ orientierte Herstellung bzw. Modifizierung verschiedener hygroskopisch wirkender Materialien in fester und flüssiger Form und deren physiko-chemische Charakterisierung. Dabei kommen mikroporöse Stoffe, Komposite aus porösem Träger und hygroskopischer Aktivkomponente sowie hydrophile Salzlösungen in Anwendung. Durch umfassende thermophysikalische Messungen, die Gleichgewichtsuntersuchungen im (Text gekürzt)
Das Projekt "FHInvest 2016: ExdyMa - Optimierung von Hochtemperaturprozessen und Herstellungsverfahren für Industrie 4.0 fähige Prozesse durch in-situ Messungen von optischen und thermophysikalischen Materialeigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt, Fakultät Elektrotechnik durchgeführt. Projektziel ist die Erhöhung der Energieeffizienz in der Kraftwerkstechnik durch Erhöhung der Prozesstemperaturen und durch genauere Temperaturmessung in der Prozesstechnik. Daneben sind bei den, im Bereich Industrie 4.0 zum Einsatz kommenden additiven Herstellungsverfahren, wie z.B. Lasersintern/Laserdrucken, die Eigenschaften von Schichten sowie deren Haftung herstellungsabhängig. Die innovative Herstellung, Untersuchung und Validierung solcher optimierten Schichtensysteme ist eine unabdingbare Voraussetzung zur Verbesserung der Energieeffizienz von Kraftwerken sowie thermischer Prozesse und liefert so einen wichtigen Beitrag zur Energiewende und zur Implementierung von innovativen Industrie 4.0 Prozessen. Die Gewinnung von in-situ opto-thermischen Materialdaten sowie der Schichthaftung ist auch in anderen Bereichen wie der digitalen Fertigung innovativer Produkte z.B. für die Medizintechnik von großer Bedeutung. Eine kommerzielle Laser-Flash Apparatur, die die Erwärmung der Probe und das Messen des Temperaturhubes bereits ermöglicht, wird als Experimentierplattform für die Implementierung weiterer thermophysikalischer Materialparameter mit erhöhter Auflösung eingesetzt. Dazu wird, aufbauend auf eine kommerzielle Apparatur in Kooperation mit Herstellern für Strahlungsthermometer und Leuchtdichte-Kameras ein neues Messverfahren entwickelt. Eine ähnliche Methode zur Untersuchung von Schichtsystemen wurde vom Antragsteller bereits beschrieben und an Modellproben eingesetzt. Diese etablierte Methode wird auf die Messung von optischen und weiteren thermophysikalischen Materialdaten erweitert. Um die Messkapazität weiter zu erweitern, wird auch eine Messung über die Vorderseitendetektion und eine simultane Vorder- und Rückseiten-Anregung mit Laserdioden eingebaut. Daneben wird neben der punktförmigen Temperaturmessung auch eine flächige Temperaturbestimmung mit Hilfe von Leuchtdichte-Kameras implementiert, um laterale Temperaturverteilungen erfassen zu können.
Das Projekt "Entwicklung von multifunktionalen solaren Gebäudekomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik durchgeführt. Zum weiteren Ausbau des Anteils der thermischen Solartechnik an der regenerativen Wärmebereitstellung in Deutschland ist eine deutliche Erhöhung der solaren Deckungsanteile am Gesamtwärmebedarf von Gebäuden notwendig. Die Integration solarthermischer Komponenten in Gebäudefassaden ist in diesem Zusammenhang ein vielversprechender Ansatz. Ziel des Vorhabens ist es daher, multifunktionale Gebäudekomponenten zu entwickeln, welche einerseits die klassischen architektonischen Funktionen einer Gebäudehülle abdecken und andererseits eine aktive und passive Nutzung der Solarstrahlung zulassen. Letzteres bezieht sich hierbei auf die Integration eines solarthermischen Systems zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung in die Gebäudehülle, welches in der Lage dazu ist, den thermischen Anforderungen des Gebäudes bei gleichzeitiger Reduktion der Transmissionswärmeverluste gerecht zu werden. Erwartet werden neben der Erhöhung des solaren Deckungsanteils eine Steigerung der thermischen Leistungsfähigkeit sowie eine beträchtliche Kostenreduktion der Herstellungs- und Betriebskosten eines Gebäudes. Die Konzeption, dynamische Gebäudesimulation und der Aufbau mehrerer Prototypen sind Schwerpunkte des Vorhabens. Die Prototypen werden unter Laborbedingungen auf ihre strahlungs- und thermophysikalischen Eigenschaften hin untersucht werden. Um die multifunktionalen Gebäudekomponenten auch in ihrer Funktion als Gebäudefassade unter realen Bedingungen prüfen zu können, werden im Anschluss an die Laborprüfungen entsprechende Außentests durchgeführt. Hierfür werden drei baugleiche Büro- bzw. Wohncontainer verwendet, von denen zwei mit jeweils einer der entwickelten multifunktionalen Gebäudekomponenten auf der Südseite versehen werden, während der dritte Container als Referenz dient.
Das Projekt "Untersuchungen thermophysikalischer und elektrischer Eigenschaften von Salzgesteinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Fuer die Salzstockerkundung zur Endlagerung radioaktiver Abfaelle ist die Kenntnis der thermophysikalischen und elektrischen Eigenschaften von Salzgesteinen erforderlich. Literaturangaben hierzu weisen eine erhebliche Schwankungsbreite auf. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurden an Salzgesteinsproben aus repraesentativen Schichten des Salzstocks Gorleben Laboruntersuchungen der Waermeleitfaehigkeit mit einer Plattenapparatur und eine Nadelsonden-Messeinrichtung sowie Bestimmungen der Dielektrizitaetskonstanten und der elektrischen Leitfaehigkeit mit einem Resonanzkreisverfahren im Frequenzbereich um 20 MHz durchgefuehrt. Ausserdem wurde mit einer kalorimetrischen Methode die Kristallwasserfreisetzung von Carnallit untersucht, die sich auf die thermomechanische Stabilitaet des carnallitfuehrenden Gesteins auswirkt, das in den Kalifloezen der Salzstoecke angetroffen wird. Hierbei wurden Daten und Aussagen fuer die untertaegige Erkundung des Salzstock Gorleben und fuer den Sicherheitsnachweis eines Endlagers an diesem Standort gewonnen. Die Ergebnisse der Waermeleitfaehigkeitsuntersuchungen bestaetigen, dass die Referenzkurve nach Birch und Clark in erster Naeherung als Ausgleichkurve durch die Waermeleitfaehigkeitsmesspunkte im fuer die Endlagerung relevanten Teufenbereich angesehen werden kann, wenn man von den Kalifloezen und Uebergangsschichten absieht. Die Untersuchungen der elektrischen Gesteinsparameter haben ergeben, dass im Salzstock Gorleben im betrachteten Frequenzbereich die Dielektrizitaetskonstante des Salzgesteins zwischen 5,8 und 6,9, in Einzelfaellen bei sehr hoher oertlicher Durchfeuchtung, bei 10 liegen kann.
Das Projekt "EFAM-Energieeffiziente Formgedächtnisaktoren für Automobilanwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Materialphysik im Weltraum durchgeführt. Die Kenntnis der thermophysikalischen Daten ist Voraussetzung für eine erfolgreiche Prozesssimulation, insbesondere in Bezug auf Einkristallzucht. Für magnetische Formgedächtnislegierungen auf Ni-Mn-Ga-Basis liegen solche Daten praktisch nicht vor. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Beschaffung der für die Simulation des Kristallzüchtungsvorgangs erforderlichen Stoffdaten. Dazu gehört neben einer Literaturrecherche die eigene experimentelle Bestimmung der erforderlichen Daten mit einer durch physikalische Modelle gestützten Extrapolation über den interessierenden Temperatur- und Konzentrationsbereich. Bei dem hier zu untersuchenden Legierungssystem stellen die unterschiedlichen Schmelzpunkte und unterschiedlichen Dampfdrucke der einzelnen Komponenten eine erhebliche experimentelle Schwierigkeit dar. Es wird daher darauf ankommen, den Einfluss des hohen Dampfdrucks und den spezifischen Massenverlust einzelner Legierungskomponenten durch geeignete Prozessführung zu minimieren. Im Einzelnen ist vorgesehen, folgende Größen experimentell zu bestimmen: Spezifische Wärme, Phasenübergangstemperaturen, Wärmeleitfähigkeit, Dichte, Oberflächenspannung, Viskosität. Für die Messung der spezifischen Wärme der festen Phase und der Übergangstemperaturen einschließlich der Liquidustemperatur wird die Differentialkalorimetrie eingesetzt. Die Wärmeleitfähigkeit bzw. die thermische Diffuisivität wird mit Hilfe einer Laser Flash Anlage für die feste Phase bestimmt. Viskosität, Dichte und Oberflächenspannung werden in der flüssigen Phase gemessen, erstere mit Hilfe eines Schwingtiegelviskosimeters, letztere berührungsfrei mit Hilfe des Schwebeschmelzverfahrens. Darüber hinaus soll ein kürzlich angeschafftes Röntgen-Nanotom eingesetzt werden, um eine dreidimensionale Analyse der Gefüge- und insbesondere der Zwillingsstruktur durchzuführen. Insgesamt sollen etwa 8 - 10 Proben verschiedener Zusammensetzung gemessen werden. Die Ergebnisse sollen nach Ablauf des Projekts veröffentlicht werden.
Das Projekt "Brennkammertechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Thermodynamik und Technische Gebäudeausrüstung, Professur Technische Thermodynamik durchgeführt. Die gegenwaertig realisierte rekuperative Kuehlung der Raketenbrennkammerwaende mit fluessigem Wasserstoff, der anschliessend mit fluessigem Sauerstoff verbrannt wird, hat bei den angestrebten sehr hohen Brennkammerdruecken (ueber 20 MPa) ihre Leistungsgrenze nahezu erreicht. Das Gesamtziel der interdisziplinaeren wissenschaftlichen Grundlagenuntersuchungen seit dem 1.9.1991 war deshalb die Verbesserung der Kuehltechnologie zur Erhoehung der Lebensdauer von Raketenbrennkammern beim Uebergang zu hoeheren Brennraumdruecken. Die Arbeiten umfassen die Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit des heissgasseitigen Waermeueberganges in der Brennkammer und des kuehlmittelseitigen Waermeueberganges in den gekruemmten wasserstoffdurchstroemten Kuehlkanaelen bei der rekuperativen Kuehlung durch Qualifizierung der jeweiligen Rechenmodelle und durch experimentelle Untersuchungen zum Waermeuebergang. Ein wesentlicher Schwerpunkt waren die experimentellen Arbeiten an Modellkuehlkanaelen am Institut fuer Thermodynamik und TGA der TU Dresden. Hierbei wurden vier geometrisch verschiedene Kuehlkanalmodelle untersucht, mit denen die Verhaeltnisse an einem realen Triebwerks nachgebildet werden konnten. Diese aufwendigen Grundlagenuntersuchungen dienten der Identifizierung der komplexen Phaenomene des Waermeuebergangs in Raketentriebwerkskuehlkanaelen und darauf aufbauend der Praezisierung der Berechnungsgleichungen fuer den kuehlmittelseitigen Waermeuebergang bei einfachen Rechenmodellen. Durch die Experimente liegt erstmals eine umfangreiche zugeschnittene Datenbasis zur Verifizierung aufwendiger raeumlicher Rechenmodelle vor. Die bei den Untersuchungen gewonnenen neuen Erkenntnisse zum Waermeuebergang bei den vorliegenden speziellen Kuehlkanalkonfigurationen fanden ein grosses Interesse bei den Brennkammerentwicklern und wurden auf dem Luft- und Raumfahrtkongress 1996 vorgestellt. Als wesentlicher Beitrag fuer die Verbesserung der Berechnungswerkzeuge wasserstoffbetriebener Raketenbrennkammern ist die Modellierung von Stoffdaten von Wasserstoff in deutlich erhoehter Genauigkeit und in einem erweiterten Parameterbereich durch theoretische Arbeiten am Institut fuer Thermodynamik und TGA der TU Dresden einzuschaetzen. Fuer die Verifizierung des heissgasseitigen Waermeueberganges wurde eine kalorische Raketenbrennkammer bei der DASA entwickelt, gebaut und in Betrieb genommen. Als Schluesseltechnologie zur Erhoehung der Lebensdauer von Raketentriebwerken war die Transpirationskuehlung von Raketenbrennkammern ein weiterer Forschungsgegenstand des Projekts. Dank der enormen Fortschritte in der Werkstofftechnik besonders in der Sintermetallurgie, ist die Entwicklung transpirationsgekuehlter Hochleistungstriebwerke aktueller Interessengegenstand der DASA.
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| Förderprogramm | 8 |
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