Applied Cybersecurity & Internet Governance Repository
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Schlussbericht (Sachbericht)
No full textIm Vorhaben REACH-IT wurde eine skalierbare Plattform zur intermodalen Erreichbarkeitsanalyse entwickelt, die fahrplanbasierte Angebote (Bus, Bahn, Straßenbahn) mit Shared-Mobility-Angeboten (z.B. Bikesharing) integriert. Grundlage ist eine hybride Datenarchitektur aus Graphdatenbank (Property-Graph für Fahrplan-/Netzdaten) und Document Store (dynamische Sharing-Daten). Auf Basis isochronenbasierter Metriken können Erreichbarkeitswerte berechnet, deutschlandweit verglichen und in What-if-Szenarien bewertet werden. Ergebnisartefakte umfassen eine wissenschaftliche Publikation, einen offenen Datensatz (Zenodo) sowie Softwareartefakte (Docker-Image, geplante GitHub-Veröffentlichung)
Abschlussbericht/Final report - Reaktorsicherheitsforschungsvorhaben Nr / Reactor safety research project no.: 1501656
No full textDie Anforderungen an die in druckführenden Komponenten verwendeten Werkstoffe sind von besonderer Bedeutung. Neben einer ausreichenden Festigkeit und Zähigkeit sind die Korrosionseigenschaften ebenfalls ein integraler Bestandteil in der Bauteilauslegung. Diese Anforderungen erfüllt die Werkstoffklasse der nichtrostenden austenitischen Edelstähle. Durch die im laufenden Betrieb auftretenden zyklischen Belastungen durch beispielsweise Vibrationen oder auslegungsüberschreitende Störfälle ist ebenfalls eine ausreichende Schwingfestigkeit zu gewährleisten. Die in deutschen Atomkraftwerken verbauten druckführenden Komponenten werden häufig aus der Stahlgüte 1.4550 (X6CrNiNb18-10) hergestellt. Diese zeichnet sich jedoch durch ein metastabiles Gefüge aus, sodass das vorliegende austenitische Gefüge im Ausgangszustand durch externe Belastungen in Martensit umwandeln kann. Hierbei ändert sich das kubisch-flächenzentrierte in ein kubisch-raumzentriertes bzw. tetragonal-verzerrtes Raumgitter um. Dies geht wiederum mit einer erheblichen Veränderung der mechanischen Eigenschaften einher, welche in der Bauteilauslegung korrekterweise berücksichtigt werden müsste.
Mithilfe von numerischen Ansätzen im Kontext der mikrostruktursensitiven Ermüdungsmodellierung können die zyklischen Materialeigenschaften in Form der Werkstofflebensdauer quantitativ vorhergesagt werden. Durch die Verwendung von mikromechanisch-motivierten Materialmodellen auf Basis der Kristallplastizität kann die anisotrope elasto-plastische Verformung einzelner Körner berechnet werden. Dabei können neben der Bewegung und Interaktion von Versetzungen im Kristallgitter auch weitere mikromechanische Mechanismen, wie beispielsweise die belastungsinduzierte Phasenumwandlung abgebildet werden.
Basierend hierauf wurden in diesem Forschungsvorhaben die Ansätze der mikrostruktursensitiven Ermüdungsmodellierung erstmals auf metastabile austenitische Edelstähle angewandt. Hierzu wurden zunächst Charakteristika der vorliegenden austenitischen Mikrostruktur im Ausgangszustand mithilfe von lichtoptischer Mikroskopie sowie Elektronenrückstreubeugung erhoben und mithilfe der an der Forschungseinrichtung entwickelten Software DRAGen in statistisch repräsentative Volumenelemente überführt.
Neben der experimentellen Absicherung der Lebensdauer mithilfe moderner Kurzzeitverfahren wurden die Materialparameter für den vorliegenden Werkstoff kalibriert. Im Anschluss wurden auf Basis kritischer Ermüdungsindikatoren, welche die Ermüdungsrissinitiierung abbilden, die
Lebensdauer erfolgreich numerisch vorhergesagt werden. Eine explizite Berücksichtigung der Phasenumwandlung von Austenit zu Martensit musste dabei jedoch aufgrund von Rechenkapazitäten vernachlässigt werden. Hierbei zeigte sich jedoch, dass diese nicht explizit berücksichtigt werden muss und die Lebensdauer dennoch mit hoher Präzision abgebildet werden kann.
In numerischen Untersuchungen wurde das vorliegende Materialmodell unter Berücksichtigung der belastungsinduzierten Phasenumwandlung erstmals unter zyklischer Last eingesetzt. Im Vergleich mit experimentellen Ergebnissen zeigte sich, dass mithilfe des Modells die Evolution der martensitischen Phasenumwandlung qualitativ abgebildet werden kann. Weiterhin wurden potentielle Reihenfolgeeffekte numerisch untersucht und der Einfluss der Phasenumwandlung auf die Lebensdauer qualitativ erfasst.The requirements for materials used in pressure-bearing components are particularly important. In addition to sufficient strength and toughness, corrosion properties are also an integral part of component design. These requirements are met by the material class of austenitic stainless
steels. Sufficient fatigue strength must also be ensured due to the cyclic loads that occur during operation, for example, due to vibrations or malfunctions that exceed the design specifications. The pressure-bearing components installed in German nuclear power plants are often made of
steel grade 1.4550 (X6CrNiNb18-10). However, this grade is characterized by a metastable microstructure, which means that the existing austenitic microstructure in its initial state can be transformed into martensite by external loads. This causes the face-centered cubic lattice to
change into a body-centered cubic or tetragonal distorted lattice. This in turn is accompanied by a significant change in the mechanical properties, which must be taken into account in the component design.
Using numerical approaches in the context of microstructure-sensitive fatigue modeling, the cyclic material properties can be quantitatively predicted in terms of finite fatigue life. By using micromechanically motivated material models based on crystal plasticity, the anisotropic
elasto-plastic deformation of individual grains can be calculated. In addition to the movement and interaction of dislocations in the crystal lattice, other micromechanical mechanisms, such as load-induced phase transformation, can also be modeled.
Based on this, the approaches of microstructure-sensitive fatigue modeling were applied to metastable austenitic stainless steels for the first time in this research project. To this end, the characteristics of the existing austenitic microstructure in its initial state were first determined
using optical microscopy and electron backscatter diffraction and then converted into statistically representative volume elements using the DRAGen software developed at the research facility.
In addition to experimentally verifying the fatigue life using modern short-time evaluation pro cedures, the material parameters were calibrated. Subsequently, the fatigue life was successfully predicted numerically on the basis of critical fatigue indicator parameters that represent fatigue crack initiation. However, explicit consideration of the phase transformation from austenite to martensite had to be neglected due to computing capacities. However, it became apparent that this does not need to be explicitly taken into account and that the fatigue life can still be predicted with high precision.
In numerical investigations, the present material model was used for the first time under cyclic loading, taking into account load-induced phase transformation. Comparison with experimental results showed that the model can be used to qualitatively describe the evolution of martensitic
phase transformation. Furthermore, potential sequencing effects were investigated numerically and the influence of phase transformation on fatigue life was qualitatively assessed
Projektabschlussbericht INGRAIN-TechEnt
No full textDer Unterglasanbau von Tomaten (Solanum lycopersicum) ist durch hochintensive Produktionssysteme gekennzeichnet, in denen das Kultursubstrat maßgeblich Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, Wurzelbelüftung, Pflanzengesundheit und Ertrag beeinflusst. Vor dem Hintergrund ökologischer Herausforderungen und der Reduktion torf- sowie mineralwollebasierter Substrate untersuchte das Projekt "TechEnt" die Eignung textilbasierter, zellulose- und PLA-basierter Ersatzsubstrate für hydroponische Anbausysteme in Sonderkulturen. Ziel war die Entwicklung und Bewertung nachhaltiger Alternativen unter Berücksichtigung pflanzenbaulicher und physiko-chemischer Anforderungen.
Auf Basis eines anwendungsorientierten Anforderungskatalogs, orientiert an etablierten Kennwerten für Tomatenwachstumssubstrate (u. a. Gesamtporenvolumen 75–>85 Vol.-%, Luftkapazität 10–30 Vol.-%, Rohdichte <0,4 g cm⁻³, leicht verfügbares Wasser 20–30 Vol.-%), wurden alternative Substratsysteme in sieben Arbeitspaketen entwickelt und evaluiert. Das Versuchsdesign umfasste sechs Keimversuche, zwei praxisnahe Kulturversuche (2024: Zellulosepulpe; 2025: PLA-basiertes Substrat) sowie HYPROP-Messungen zur Analyse des Wasserretentionsverhaltens.
Die Ergebnisse zeigen signifikant reduzierte Keimraten, Biomassebildung und Erträge in allen getesteten Ersatzsubstraten gegenüber den Referenzsystemen Torf und Mineralwolle. Im Kulturversuch 2024 erreichte das Zellulosesubstrat lediglich rund 50 % des Ertrags von Mineralwolle bzw. Torf. Auch das PLA-basierte Substrat blieb deutlich unter den Vergleichswerten (Faktor 1,48–1,86 gegenüber Referenzen). Ursachen waren insbesondere eine hohe Wasserbindung unterhalb des permanenten Welkepunktes mit daraus resultierenden anoxischen Bedingungen sowie eine ausgeprägte mikrobiologische Zersetzung zellulosischer Bestandteile.
Die Nachhaltigkeitsanalyse ergab, dass Substrate auf Basis von aufgereinigter Zellulose aufgrund des hohen Energie- und Chemikalieneinsatzes in der Aufbereitung nur ein marginal geringeres Global Warming Potential (GWP) als Perlite aufweisen und teilweise ungünstiger als Mineralwolle abschneiden. Unter Berücksichtigung der Mehrfachverwendbarkeit anorganischer Substrate und zusätzlicher Transportaufwände relativieren sich potenzielle Nachhaltigkeitsvorteile weiter. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die untersuchten textilbasierten Ersatzsubstrate derzeit weder agronomisch noch ökologisch konkurrenzfähig sind und weiterer Optimierungsbedarf hinsichtlich Materialstabilität, Wasserhaushalt und regionaler Wertschöpfung besteht
Abschlussbericht
No full textProjekt KonKav – Ultraleichte und nachhaltige Kabinen- und Strukturmodule für die zivile Luftfahrt
Das Verbundprojekt KonKav (2022–2025) wird im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms LuFo VI-2 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert und von Institut für Strukturmechanik und Leichtbau (SLA), Institut für Textiltechnik Augsburg gGmbH (ITA) und Diehl Aviation Laupheim GmbH bearbeitet. Ziel ist die Entwicklung kosteneffizienter und nachhaltiger ultraleichter Kabinen- und Strukturmodule für die zivile Luftfahrt sowie Urban Air Mobility (UAM).
Im Fokus stehen teilkonsolidierte Vliesstoffe auf Basis recycelter Carbonfasern (rCF) kombiniert mit thermoplastischen Matrixfasern. Diese Halbzeuge sollen drapierbar sein, kurze Prozesszeiten ermöglichen und ein anpassbares Eigenschaftsprofil aufweisen, um neue konstruktive Freiheitsgrade für Kabinenbauteile zu schaffen. Gleichzeitig wird die Ressourceneffizienz erhöht und die Kreislaufwirtschaft in der Luftfahrt adressiert
Abschlussbericht
No full textDas Ziel des Projekts war es, CO₂ in einem heterogen photokatalytischen Prozess als Ausgangsbasis zu nutzen, um direkt Produkte mit hoher Wertschöpfung zu generieren, die in die chemische Produktionskette Eingang finden konnten. Nach wie vor musste die Ausbeute in solchen photokatalytischen Prozessen um Größenordnungen gesteigert werden.
Die Erzeugung von Synthesegas durch Reduktion von CO₂ mit CH₄ (z. B. aus Biogas) oder die direkte Umsetzung von CO₂ mit Alkanen oder Alkoholen zu Oxygenaten bei moderaten Temperaturen durch Sonnenlicht als Energiequelle hatte das Potenzial, dieses Ziel zu erreichen. Durch die Vermeidung hoher Reaktionstemperaturen konnten deutlich höhere Selektivitäten als in der thermischen Katalyse erzielt werden. Zudem hatte die „kalte“, drucklose oder bei moderatem Druck ablaufende photokatalytische Erzeugung von Synthesegas oder Oxygenaten das Potenzial, auch in deutlich kleinerem Maßstab wirtschaftlich zu sein als heute eingesetzte Prozesse, was für die dezentrale chemische Produktion von Vorteil war.
Datei-Upload durch TI
Abschlussbericht
No full textIm Rahmen des Verbundprojekts OpenRAVE wurden im Teilprojekt des BSH die anlagenspezifischen Messungen im Offshore-Testfeld alpha ventus durch DNV und UL International fortgeführt und weiterentwickelt. Diese Arbeiten trugen maßgeblich zur Erweiterung und Sicherung des einmaligen RAVE Datensatzes bei und stellten eine kontinuierliche Erfassung anlagenspezifischer Betriebs- und Umweltdaten sicher.
Zusätzlich wurden die Verfahren zur Erfassung, Harmonisierung und Bereitstellung ozeanographischer Daten weiter ausgebaut. Ein zentraler Schwerpunkt lag im Aufbau des Seegangsdatenzentrums und der Implementierung des Seegangsportals, das Messdaten aus RAVE-, MARNET- und FINO Stationen sowie von Landesbehörden und Forschungseinrichtungen in einheitlicher Struktur qualitätsgesichert bereitstellt. Ergänzend wurde das Seegangsmonitoringnetz strategisch um vier weitere Seegangsmessstationen erweitert und eine automatisierte Qualitätskontrollprozesse etabliert. Durch neue Visualisierungsangebote im Seegangsportal wurde der Zugang zu den Daten für Forschung und Offshore Industrie weiter verbessert.
Projektpartner im Verbundprojekt waren das Fraunhofer IWES, das die Koordination der RAVE Forschungsvorhaben und die Öffentlichkeitsarbeit übernahm, sowie das LuFI, das modellgestützte Analysen der bereitgestellten Messdaten durchführte und ein Seegangsmodul für die BSH Webseite entwickelt hat.Within the BSH subproject of the OpenRAVE joint project, the turbine‑specific measurements in the offshore test field alpha ventus were continued and further developed by DNV and UL International. These activities made a substantial contribution to expanding and securing the unique RAVE dataset and ensured the continuous collection of turbine‑specific operational and environmental data.
In addition, the procedures for acquiring, harmonizing, and providing oceanographic data were further enhanced. A central focus lay on establishing the Sea State Data Center and implementing the Sea State Portal, which provides quality‑controlled measurement data from RAVE, MARNET, and FINO stations as well as from state authorities and research institutions in a uniform structure. Furthermore, the sea state monitoring network was strategically expanded by four additional wave measurement stations, and automated quality control processes were established. New visualization tools in the Sea State Portal further improved data accessibility for research and the offshore industry.
Project partners in the joint project were the Fraunhofer IWES, which took over the coordination of the RAVE research activities and public outreach, as well as LuFI, which carried out model‑based analyses of the provided measurement data and developed a sea state module for the BSH website
COPPA - Open Circular-Collaboration-Platform for Sustainable Food Packaging from Plastics; Fördermaßnahme im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung
No full textDas Projekt "COPPA - Open Circular-Collaboration-Platform for Sustainable Food Packaging from Plastics" adressierte zentrale Herausforderungen der Kreislaufwirtschaft für Kunststoffverpackungen im Lebensmittelbereich. Ziel war die Entwicklung einer offenen, digitalen Kollaborationsplattform (CCP), die einen transparenten und effizienten Datenaustausch entlang der Wertschöpfungskette ermöglicht. Das Vorhaben lief von 15.07.2022 bis 14.07.2025, wurde vom SKZ - Das Kunststoff-Zentrum geleitet und gemeinsam mit sechs Projektpartnern umgesetzt. Gefördert durch das Bundesministerium für Landwirtschaft, Ernährung und Heimat (BMLEH), entwickelte COPPA eine Plattform mit integriertem Digitalen Produktpass (DPP), einem CO₂-Rechner sowie einem Vertrauens- und Transparenznetzwerk auf Basis von Self-Sovereign Identities (SSI). Damit können Unternehmen den Rezyklatgehalt und die Nachhaltigkeitswirkung ihrer Verpackungen eindeutig nachweisen. Neben der technischen Umsetzung wurden Handreichungen und Transformationsstrategien für KMU erarbeitet, um eine breite Teilnahme zu ermöglichen. Mit dem Demonstrator auf Technology Readiness Level 5-6 und einer begleitenden Homepage ist COPPA ein wichtiger Schritt hin zu einer wettbewerbsfähigen, nachhaltigen Kreislaufwirtschaft
Abschlussbericht
No full textIm Verbundvorhaben BBH2 (08/2022–07/2025) wurden Ansätze zur digitalen Abbildung ausgewählter Prozesse der Wasserstoff-Wertschöpfungskette untersucht und prototypisch umgesetzt. Gegenstand waren insbesondere Herkunftsnachweise, Massenbilanzierung sowie Dokumentationsanforderungen unter Berücksichtigung der Vorgaben aus RED II/RED III. Hierzu wurde ein Prototyp auf Basis einer Hyperledger-Fabric-Blockchain entwickelt, der die Erstellung digitaler Produktpässe sowie die Abbildung zentraler Prozessschritte ermöglicht. Die entwickelten Komponenten wurden im Projektkontext getestet und ausgewertet. Das Vorhaben liefert Erkenntnisse zur technischen Umsetzbarkeit blockchainbasierter Lösungen im Wasserstoffbereich und dient als fachliche Grundlage für weiterführende Untersuchungen
Abschlussbericht für das Verbundvorhaben
No full textKomIT - Harmonisierung von Asset-Daten in einem Kommunalen-Infrastruktur-Zwilling zur effizienten Gestaltung von Planungs- und Baumaßnahmen.
In den Abstimmungsprozessen zu kommunalen Planungs- und Baumaßnahmen sind viele verschiedene Beteiligte involviert: die Städte und Kommunen mit ihren verschiedenen Abteilungen zu Verkehrsplanung und Mobilität, Straßenplanung, Stadtgestaltung, etc., die Netzbetreiber mit den Bereichen Bau, Betrieb, Netzwirtschaft für Strom, Gas, Wärme, Wasser und Abwasser, sowie die Kabelnetzbetreiber für die Telekommunikation.
Bisher hat jeder dieser Beteiligten seine eigene Datenplattform bzw. verschiedene Softwarelösungen und der zur Abstimmung notwendige Datenaustausch findet häufig manuell, z.B. per E-Mail, statt. Es gibt üblicherweise keine einheitliche Austauschplattform, sondern einen fragmentierten Prozess, der durch Insellösungen geprägt ist und Informationsverluste, Zeitaufwand und Kollisionen in Form vieler paralleler und langwieriger Baustellen mit sich bringt. Leidtragende sind oftmals die Bürgerinnen und Bürger als auch die Geschäftswelt in der Innenstadt.
Ziel des Projektes war die Zusammenführung kommunaler Asset-Daten in einer zentralen Plattform und einem gemeinsamen Datenraum. Hierdurch erlangen alle Beteiligten verlässlichen Zugriff auf notwendige Daten, wodurch erstmalig eine zentrale Arbeitsdatenplattform geschaffen wird, die zu einer effizienteren Gestaltung von Planungs- und Baumaßnahmen führt. Durch die Vernetzung der kommunalen Asset-Daten in einer zentralen Plattform wird die Informationsverfügbarkeit für alle Beteiligten erhöht und damit die Planung und transparente Durchführung von Bauvorhaben erheblich beschleunigt