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PLöPSS Schlussbericht
Get PDFIm Schlussbericht zum Verbundvorhaben „Entwicklung von Passiven Lösungen zur Hemmung der Propagation in Stationären Speichersystemen – PLöPSS“ sind die wesentlichen Ergebnisse vom Verbundpartner Fraunhofer ISE zusammengefasst. Diese betreffen Themenbereiche:
- Untersuchung der propagationshemmenden Materialien
- Thermische Simulation des thermischen Durchgehens
- Entwicklung der Apparatur für Video- und Drucküberwachung
- Simulation der Gasentwicklung und Ausbreitung
Einige Ergebnisse sind unvollständig dargestellt, weil sie entweder für eine Veröffentlichung vorgesehen oder Teil der angehenden Dissertation sind.The final report of the joint project "Development of Passive Solutions for Propagation Inhibition in Stationary Storage Systems – PLöPSS" summarizes the key findings of the project partner Fraunhofer ISE. They cover the following topics:
- Investigation of propagation-inhibiting materials
- Thermal simulation of thermal runaway
- Development of the equipment for video and pressure monitoring
- Simulation of gas evolution and propagation
Some results are given not in their full extend as they are intended for publication or are part of upcoming dissertation
Sachbericht zum Teilvorhaben im Verbundprojekt
Get PDFIm Mittelpunkt des Teilvorhabens standen die Analyse und Entwicklung von Anonymisierungsverfahren für kontinuierliche Datenströme unter realistischen Systemannahmen. Dabei wurden sowohl die Eigenschaften der Daten und Anwendungsszenarien als auch die zugrunde liegenden Systemarchitekturen systematisch berücksichtigt. Zentrale Anwendungsszenarien wurden insbesondere im Smart Metering und Energiemanagement der Wohnungswirtschaft identifiziert.
Ein zentrales Ergebnis des Teilvorhabens sind die Arbeiten zu CASTLE als Verfahren zur Anonymisierung kontinuierlicher Datenströme. Für Smart-Meter-Daten konnte gezeigt werden, dass CASTLE unter geeigneter Parametrierung eine praktikable Anonymisierung ermöglicht und Ergebnisse erzielt, die mit einer idealisierten globalen k -Anonymität auf statischen Daten vergleichbar sind. Hierfür wurden geeignete Bewertungsmetriken gewählt und weiterentwickelt, um die Besonderheiten numerischer und kontinuierlicher Daten angemessen abzubilden. Neben der Analyse der Eignung von CASTLE für Smart-Meter-Daten wurde auch eine Reproduktionsstudie durchgeführt sowie zentrale Einflussfaktoren auf Laufzeit, Clusterbildung, Informationsverlust und Veröffentlichungsdynamik systematisch untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden schließlich in einen Demonstrator überführt, in dem CASTLE in eine reale Streaming-Umgebung auf Basis von Apache Flink integriert und mit Anwendungsdaten evaluiert wurde.
Mit deZent wurde ein verteiltes Koordinierungsprotokoll zur Anonymisierung kontinuierlicher Datenströme entwickelt, das den verteilten Charakter vieler realer Systemumgebungen explizit berücksichtigt. In den betrachteten Anwendungsszenarien, etwa in Smart-Metering-Architekturen, bestehen Sensornetzwerke typischerweise aus hierarchisch organisierten Komponenten mit Sensoren, Gateways und einer zentralen Verarbeitungseinheit. de Z ent ermöglicht in solchen Architekturen eine lokale Anonymisierung auf den Gateways bei minimaler Koordination zwischen den Systemkomponenten. Als zugrundeliegender Mechanismus wird dabei der leichtgewichtige Streaming-Ansatz z -Anonymität genutzt. Auf diese Weise kann das notwendige Vertrauen in eine zentrale Instanz reduziert werden, ohne die Anonymisierung vollständig von einer systemweiten Betrachtung der Daten zu entkoppeln.
Ergänzend zu den algorithmischen Arbeiten wurden im Teilvorhaben auch weiterführende methodische Untersuchungen durchgeführt. Mit den Information Inference Diagrams (I2D) wurde ein Modellierungsansatz entwickelt, der Informationsobjekte, Inferenzpfade und Unsicherheiten explizit erfasst und damit eine strukturierte Analyse von Datenschutzrisiken in komplexen, datenstrombasierten Systemen ermöglicht. Darüber hinaus wurden formale Datenschutzgarantien, insbesondere im Kontext von k -Anonymität und Differential Privacy, hinsichtlich ihrer praktischen Aussagekraft, Verständlichkeit und empirischen Interpretierbarkeit untersucht. Diese Arbeiten ergänzen die technischen Entwicklungen des Projekts um eine konzeptionelle Perspektive auf Informationsinferenz und die Einordnung formaler Schutzmodelle in realistischen Anwendungsszenarien.
Insgesamt hat das Teilvorhaben damit sowohl zur methodischen Fundierung als auch zur praktischen Weiterentwicklung von Anonymisierungsverfahren für kontinuierliche Datenströme beigetragen. Die erzielten Ergebnisse wurden in verschiedenen Formaten dokumentiert und der Fachöffentlichkeit zugänglich gemacht, darunter wissenschaftliche Publikationen, technische Berichte, Posterbeiträge, Präsentationen sowie öffentlich verfügbare Softwareimplementierungen und Code-Repositorien
Transient global modeling of the hydrogen dissociator in hydrogen masers : breakdown dynamics, steady-state efficiency, and wall effects
Get PDFThe hydrogen dissociator is a critical component in a hydrogen maser for generating hydrogen atoms. The reliability of its ignition process governs the operational reliability of the maser, and its steady-state dissociation efficiency directly affects overall clock performance. However, plasma models for such sources have mostly focused on steady-state behavior, overlooking the complex transient evolution from breakdown to steady operation. Here we develop a zero-dimensional global model that follows the inductively coupled plasma in a hydrogen maser dissociator from initial breakdown, through millisecond-scale relaxation, to the final steady state. The simulations show that the breakdown-field threshold depends strongly and non-monotonically on radio-frequency (RF) frequency. At low RF frequencies the breakdown field is highly sensitive to frequency changes, whereas at higher frequencies it varies much more gently, which helps explain the engineering preference for comparatively high operating frequencies and clarifies the trade-off between ignition efficiency and operational reliability. They further show that simply increasing input power is not an effective route to higher steady-state dissociation efficiency, because elevated temperature sharply enhances hydrogen atom recombination on the bulb wall and accelerate irreversible material aging. The model thus provides a new theoretical framework for dissociator design, shifting optimization from power escalation to refined strategies: reliable ignition via RF frequency selection and sustained efficiency via materials solutions that suppress wall recombination, offering practical guidance for operating-parameter optimization and long-term reliability improvement
Forschungsprojekt AnoMoB: Anonymisierte Erfassung und Nutzung von Mobilitäts- und Bewegungsdaten
Get PDFSachbericht Gbi5S-ProP
Get PDFAktuell sind ca. 6.5 Mio. Menschen in Deutschland an Typ 2 Diabetes (T2D) erkrankt. Insbesondere die langfristig auftretenden Folgeerkrankungen wie Fettleber und Nierenversagen sind gefährlich für die Betroffenen und verursachen enorme Kosten für das Gesundheitswesen.
Klassische Therapien für T2D können diese Folgeerkrankungen nicht verhindern. Das Projekt proP zielt darauf ab, ein therapeutisches Protein mittels der inzwischen von Impfstoffen gut bekannten mRNA-Technologie in Körperzellen einzubringen, um dieses Problem zu lösen. Im Fettgewebe wird es durch ein dort ansässiges Enzym aktiviert und regt die Umwandlung von Zucker in Fett an, um dadurch den Blutzuckerspiegel zu senken. Gleichzeitig hemmt es diese Umwandlung in anderen Geweben, z. B. Leber und Nieren, und verringert so die schädlichen Fetteinlagerungen in diesen Organen.
Ein solches Medikament könnte die Lebensqualität von Menschen mit T2D deutlich verbessern, indem es sowohl den Blutzuckerspiegel reguliert als auch Folgeerkrankungen verhindert.
Die Förderung in der Sondierungsphase hat es ermöglicht, den möglichen Markt und die patenrechtliche Situation für diesen innovativen Ansatz zu sondieren und ein Team sowie einen genauen Arbeitsplan für die folgende Machbarkeitsphase zusammenzustellen
Abschlussbericht zum Verbundprojekt des Technologietransfer-Programm Leichtbau des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie
Get PDFDas Verbundprojekt L3ICHTGLAS verfolgte das Ziel, ein neuartiges Fenstermodul für Gebäudehüllen zu entwickeln, das auf Dünnglas und einer additiv gefertigten, biobasierten Kernstruktur basiert. Durch den Einsatz von deutlich dünnerem Glas sollte der Materialeinsatz reduziert und damit sowohl Ressourcenverbrauch als auch Treibhausgasemissionen in der Produktion verringert werden. Die mechanisch geringere Stabilität des Dünnglases wurde durch eine innovative Kernstruktur aus biobasiertem Polymer kompensiert. Das Projekt kombinierte materialwissenschaftliche Entwicklung, konstruktive Auslegung und Nachhaltigkeitsbewertung in einem integrierten Ansatz.
Die EurA AG war im Projekt für die Nachhaltigkeits- und Kostenanalyse verantwortlich. Hierfür wurden Methoden der Lebenszyklusanalyse (LCA) und der Lebenszykluskostenrechnung (LCC) angewendet, um ökologische und ökonomische
Auswirkungen über den gesamten Lebenszyklus des Fenstermoduls zu untersuchen – von der Rohstoffgewinnung über Produktion und Nutzung bis zur Entsorgung oder zum Recycling. Ziel war es, bereits während der Entwicklung zentrale
Einflussfaktoren zu identifizieren und Optimierungspotenziale systematisch zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass das L3ICHTGLAS-Konzept insbesondere in der Herstellungsphase deutliche ökologische Vorteile bietet, da die Reduktion der Glasmenge die energieintensive Glasproduktion erheblich verringert. Gleichzeitig entstehen zusätzliche Umweltwirkungen durch die Polymerstruktur, Klebstoffe und den additiven Fertigungsprozess. In der Gesamtbilanz
erwies sich jedoch vor allem die Nutzungsphase als entscheidender Faktor, da der Wärmeverlust des Fensters und damit der Energiebedarf für Heizung oder Kühlung den größten Einfluss auf Umweltwirkungen und Lebenszykluskosten hat. Bereits geringe Unterschiede im Wärmedurchgangskoeffizienten können die Vorteile der materialeffizienten Konstruktion überlagern.
Insgesamt zeigt das Projekt, dass materialeffiziente Leichtbaukonzepte im Bauwesen ein erhebliches Innovationspotenzial besitzen, ihre ökologische und wirtschaftliche Vorteilhaftigkeit jedoch stark von bauphysikalischer Performance,
Produktionsprozessen und Skalierungseffekten abhängt. Die im Projekt entwickelten Bewertungsansätze liefern eine fundierte Grundlage für die Weiterentwicklung nachhaltiger Bauprodukte und zukünftige Forschungs- und Demonstrationsvorhaben
Reduzierung von Kaltaufschweißungen durch gezielte Anpassung des Seebeck-Koeffizienten von Werkzeugwerkstoffen mittels Laserauftragschweißen
Get PDFZur Realisierung von Leichtbaupotenzialen werden in Wirtschaftszweigen wie der Automobil-
sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie zunehmend Blechwerkstoffe aus Aluminium, Titan und
Edelstahl eingesetzt. Diese Werkstoffe zeichnen sich jedoch durch eine hohe Adhäsionsneigung
aus. Adhäsionen stellen eine zentrale Herausforderung in der industriellen Blechverarbeitung,
etwa beim Scherschneiden und Tiefziehen, dar, da sie zu Flittern im Prozess,
Werkzeugschädigungen und einer reduzierten Bauteilqualität führen. In der Folge ergeben sich
verkürzte Instandhaltungsintervalle und erhöhte Prozesskosten.
In
vorhergehenden Forschungsprojekten konnte am utg nachgewiesen werden, dass
thermoelektrische Ströme einen maßgeblichen Einfluss auf die Adhäsionsbildung besitzen. Diese
Ströme entstehen infolge der im Scherschneidprozess auftretenden Temperaturgradienten in der
Scherzone sowie der werkstoffspezifischen Differenz der Seebeck-Koeffizienten von Werkzeug-
und Blechwerkstoffen. Mit zunehmendem Temperaturgradienten und steigender betragsmäßiger
Differenz der Seebeck-Koeffizienten erhöht sich der thermoelektrische Strom, wodurch die
Neigung zu Kaltaufschweißungen beeinflusst wird.
Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Adhäsionsbildung beim Scherschneiden und
Tiefziehen gezielt zu reduzieren, um der Entstehung von Flittern vorzubeugen sowie die
Prozessstabilität und Standmenge zu steigern. Da die Unterdrückung thermoelektrischer Ströme
die wirksamste Reduzierung von Kaltaufschweißungen bewirkt, wurde das thermoelektrische
Verhalten des Werkzeugwerkstoffs gezielt an den jeweiligen Blechwerkstoff angepasst. Stimmen
die Seebeck-Koeffizienten beider Kontaktpartner überein, werden natürlich entstehende
Thermoströme weitgehend unterdrückt und die Adhäsionsbildung auf ein Minimum begrenzt.
Zur Umsetzung dieses Ansatzes wurden Werkzeugwerkstoffe mittels Extremem
Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) mit einem eisenbasierten Pulverwerkstoff
beschichtet und dessen chemische Zusammensetzung gezielt mit Nickel und Silizium modifiziert.
Auf diese Weise konnten Beschichtungen hergestellt werden, deren Seebeck-Koeffizienten
nahezu deckungsgleich an die der jeweiligen Blechwerkstoffe angepasst waren.
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
Datei-Upload durch TIBTo realize lightweight design potential, sheet metal materials made of aluminum, titanium, and
stainless steel are increasingly used in industries such as automotive as well as aerospace.
However, these materials exhibit a high tendency toward adhesion. Adhesion represents a major
challenge in industrial sheet metal processing, for example in shearing and deep drawing, as it
leads to galling during the process, tool damage, and reduced component quality. Consequently,
shortened maintenance intervals and increased process costs occur.
In previous research projects, it was demonstrated at utg that thermoelectric currents have a
significant influence on adhesion formation. These currents arise from the temperature gradients
occurring in the shear zone during the shearing process as well as from the material-specific
difference in the Seebeck coefficients of tool and sheet materials. With increasing temperature
gradients and growing absolute differences in the Seebeck coefficients, the thermoelectric current
increases, thereby affecting the tendency for cold welding.
The objective of this research project was to deliberately reduce adhesion formation during shear
cutting and deep drawing in order to prevent galling and to increase process stability and tool life.
Since the suppression of thermoelectric currents provides the most effective reduction of cold
welding, the thermoelectric behavior of the tool material was specifically adapted to that of the
respective sheet material. If the Seebeck coefficients of both contact partners match, naturally
occurring thermoelectric currents are largely suppressed, and adhesion formation is reduced to a
minimum.
To implement this approach, tool materials were coated with an iron-based powder material using
extreme high-speed laser material deposition (EHLA), and the chemical composition of the
coating was deliberately modified with nickel and silicon. In this way, coatings were produced
whose Seebeck coefficients were adjusted to be nearly identical to those of the respective sheet
materials.
The objective of the project was achieved
Stärkung städtischer Resilienz am Beispiel von Pandemien: Reflexionsraum für kommunales Krisenmanagement (PanReflex) - Teilvorhaben DEFUS
Get PDFDas Projekt PanReflex – Stärkung städtischer Resilienz am Beispiel von Pandemien: Reflexionsraum für kommunales Krisenmanagement befasste sich mit der Analyse und Verbesserung des lokalen Managements von lang anhaltenden und „entgrenzten“ Krisen.
Das Projekt wurde vom Deutschen Institut für Urbanistik (Difu) koordiniert und gemeinsam mit dem Deutsch-Europäischen Forum für Urbane Sicherheit (DEFUS) sowie den Partnerstädten Dortmund, Düsseldorf, Essen, Gelsenkirchen und Köln durchgeführt. Gefördert wurde es vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
Zur Datenerhebung wurden eine umfassende Literaturanalyse, zwei quantitative Kommunalbefragungen in den Jahren 2023 und 2024 sowie 28 qualitative Interviews mit kommunalen Verantwortlichen genutzt. Kern des Projekts waren vier Reflexionsworkshops mit den Partnerkommunen. Diese zweitägigen, an Design-Thinking-Prinzipien angelehnten Workshops dienten dazu, Erfahrungen aus der Coronapandemie wissenschaftlich zu reflektieren und das gewonnene Wissen für andere Kommunen nutzbar zu machen.
Im Rahmen der Forschung wurden konkrete „Stellschrauben“ zur Verbesserung der kommunalen Resilienz identifiziert, ein Weiterbildungsangebot entwickelt sowie in eine online Wissensplattform Kommunales Krisenmanagement aufgebaut mit dem Ziel, die kommunale Resilienz nachhaltig zu stärken
Radio-EC-2: Kompensation strahleninduzierter Inflammation an der Mikro-vaskulatur durch inflammationshemmende Substanzen, Teilprojekt B; in der Fördermaßnahme Nukleare Sicherheitsforschung: Strahlenforschung
Get PDFEine der zentralen Herausforderungen der Strahlentherapie besteht darin, dass neben dem Tumorgewebe auch umliegendes gesundes Gewebe geschädigt werden kann. Diese Strah-lenschäden an normalen Zellen können zu akuten und langfristigen Nebenwirkungen führen und die Lebensqualität der Patienten und Patientinnen erheblich beeinträchtigen. Daher ist es von großer Bedeutung, Substanzen wie Fenofibrate (Radioprotektoren oder Radiosensibilisa-toren) zu entwickeln und einzusetzen, die es ermöglichen, die Strahlendosis zu senken, ohne die therapeutische Wirksamkeit gegenüber dem Tumor zu verringern. Auf diese Weise kann die Behandlung gezielter, schonender und gleichzeitig effektiv bleiben. Ziel dieses Projekts war es, die Auswirkungen von Fenofibrat und Cannabidiol auf das Tumorgewebe nach der Durchführung einer Strahlentherapie systematisch zu analysieren und zu bewerten. Die Arbei-ten des Helmholtz Zentrums München konzentrierten sich dabei vorwiegend auf die Strahlen-sensibilisierung von Tumorzellen. Hierbei erfolgte eine enge Zusammenarbeit mit dem TUM Klinikum, welches in seiner Rolle als koordinierende Stelle die Arbeiten mit der Universität Freiburg abstimmte