Rezensionen

Maximilian Kemper

Entwicklung einer automatisierten Einstellhilfe zur Reduktion der Einstellzeit des Schusseintrags im Luftwebprozess

In der Reihe Textiltechnik/Textile Technology (Hrsg.: Prof. Thomas Gries, RWTH Aachen) erscheint die an der RWTH Aachen abgeschlossene Dissertation von Maximilian Kemper. Das Primärziel der Arbeit liegt auf der Entwicklung einer automatisierten Einstellhilfe zur Reduktion der Anwebzeit im Luftwebprozess auf unter einer Stunde. Sekundär sollen die von der Einstellhilfe identifizierten Einstellparameter so optimiert sein, dass Schussstillstände vermieden werden. Schussstilstände sind die bedeutendste Ursache für Unterbrechungen des Luftwebprozesses. Im Rahmen der Arbeit wird ein Funktionsdemonstrator für die modellbasierte selbstoptimierende OfflineeinstellhiIfe entwickelt, der aus einem Messsystem zum Erfassen der Ersatzkriterien, einem Steuersystem zur automatischen Variation verschiedener Maschinenparameter und einer speziell entwickelten Software besteht. Die technische Machbarkeit des Funktionsdemonstrators wird im Labormaßstab und in der Industrie anhand verschiedener Referenzprodukte validiert. Mit der Reduktion der Anwebzeit auf 55 Minuten wurde die Wirtschaftlichkeit anhand einer Gewinnvergleichsrechnung nachgewiesen.

Quelle: melliand Textilberichte, November 2020, S. 113

Tim Bolle

Verstärkungsstrukturen für den Einsatz im myokardialen Tissue Engineering

Die Dissertation von Tim Bolle, die im Rahmen der Reihe Textiltechnik/Textile Technology (Hrsg. Prof. Thomas Gries, RWTH Aachen) erscheint, widmet sich einer Weiterentwicklung der Therapie von Herzinsuffizienz: Um erkranktes Gewebe am Herzen ersetzen oder unterstutzen zu können, werden beim Tissue Engineering mit Hilfe von Zellen sowie mechanischen, chemischen oder biologischen Stimuli Gewebestrukturen erzeugt. Diese können dann als sog. Myokard-Patches von außen auf den Herzmuskel aufgetragen werden. Solche Herzunterstützungssysteme stellen eine wichtige Alternative zur Herztransplantation dar. In der Arbeit werden 2 Defizite dieser Technologie ausgemacht: Das Fehlen eines funktionalen, dreidimensionalen Gefäßnetzwerkes im Inneren des erzeugten Herzmuskelgewebes und die mechanische Instabilität der biologischen Zellstrukturen, die deshalb nicht skaliert werden können. Als Lösung Wird das Ansetzen von Gewebe auf einem thermofixierten Abstandsgewirk angeboten. Dies erhöht eine mechanische Stabilität und die Ausbildung eines dreidimensionalen vaskulären Netzwerks im Myokard-Patch. Relevante Parameter dieser Verstärkungstechnologie werden in 3 Bereiche unterteilt: Mechanik (Dehnung und Bruchfestigkeit), Morphologie (Porengröße, Dicke und Porosität) und Biologie (Biokompatibilität, Besiedlung mit Fibroblasten und Prä-Vaskularisierung). Im Rahmen dieser Kriterien werden die technischen Potenziale der Myokard-Patches ausgiebig entwickelt, differenziert und geprüft.

Quelle: Technische Textilien 3/2020, S. 108

Holger Schüttrumpf, Jürgen Jensen, Richard Herrmann (Hrsg.)

48. IWASA Internationales Wasserbau-Symposium Aachen 2018 und 6. Siegener Symposium "Sicherung von Dämmen, Deichen und Stauanlagen"

D³ - Deckwerke, Deiche und Dämme; 18. und 19. Januar 2018

Technischer Hochwasserschutz ist und bleibt ein wichtiges Instrument des Hochwasserrisikomanagements.Deckwerke, Deiche und Dämme stellen in diesem Zusammenhang bedeutende Elemente des technischen Hochwasserschutzes dar und gehören zu den zentralen Bauwerken des Wasserbaus mit vielfältigen Aufgaben. Planung, Bemessung, Bau, Unterhaltung und Überwachung dieser Anlagen sind kostenintensiv und erfordern ein großes Know-how. Themen wie Green Engineering, Life Cycle Engineering oder intelligente Geotextilien haben in Zusammenhang mit diesen Bauwerken in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Diese Aspekte wurden im Rahmen der Tagung intensiv diskutiert und im Band 172 der Mitteilungen des Lehrstuhls und Instituts für Wasserbau und Wasserwirtschaft RWTH Aachen veröffentlicht.

Quelle: WasserWirtschaft 7-8/2020, S. 57

Guido Pleßmann

Modeling decarbonization pathways of Europe's electricity supply system until 2050

Die Arbeit skizziert kostengünstige Dekarbonisierungspfade für den europäischen Stromsektor zur Erreichung der EU-Treibhausgasminderungsziele. Diese Pfade beschreiben die Umstrukturierung der Energieversorgungsinfrastruktur hinsichtlich Investitionen in Kraftwerks-, Energiespeicher-, und Übertragungsnetzkapazitäten in 5-Jahres-Schritten bis zum Jahr 2050. Zur Ermittlung dieser Pfade wurde das mehr-perioden, mehr-regionen Energiesystemmodell elesplan-m für den europäischen Stromsektor entwickelt und angewendet. Basierend auf linearer Programmierung ermöglicht es kostenoptimale Investitionsentscheidungen unter Berücksichtigung der technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zu treffen. Dafür wurden Referenzjahre in stündlicher Auflösung berechnet.

Quelle: Literaturdatenbank ORLIS 2020

Simon Mößner

Multi–fidelity Structural Design for Pedestrian Safety with particular Reference to the FlexPLI

Die Konstruktion von Fahrzeugfronten für den Fußgängerschutz ist eine rechnerisch und manuell aufwendige Herausforderung. Für den Aufprall des sogenannten FlexPLi (Flexible Pedestrian Leg Impactor) bietet die Dissertation ein allgemeines Verständnis der Kinematik des Impaktors und einen effizienten Ansatz zur Optimierung seiner Leistung bei gegebenen Frontformen. Darüber hinaus wird auf der Grundlage eines hoch aufgelösten Finite-Elemente-Modells ein abstraktes vereinfachtes Front-Modell mit hoher Genauigkeit abgeleitet. Seine Erzeugung ist einfach zu automatisieren und reduziert die Berechnungskosten um 90 0/0. Insbesondere bei der Strukturoptimierung ist die Effizienz des Modells von Vorteil. Daher werden drei Hauptansätze zur Parametrisierung des vereinfachten Modells vorgestellt. Sie konzentrieren sich auf drei verschiedene Aspekte: die Erstellung von Spezifikationen für Maßnahmen zur Verbesserung der Leistung des FlexPLI, die Übertragbarkeit der beobachteten Trends und Empfindlichkeiten der Vereinfachung auf ein maßstäbliches Modell und die Minimierung des rechnerischen und manuellen Aufwands. Die limitierenden Faktoren des Low-Fidelity-Modells werden ebenfalls untersucht. In mehreren Beispielen wird der Nutzen des Ansatzes insbesondere für frühe Entwicklungsphasen bestätigt. Sven-Martin Nielsell

Quelle: Straßenverkehrstechnik, Mai 2020, S.336f.

Magnus Kruse

Anlagenentwicklung und -validierung zur Herstellung elektrogesponnener Garne für den Einsatz im Tissue Engineering

In der Reihe Textiltechnik/Textile Technology (Hrsg. von Prof. Thomas Gries, RWTH Aachen) ist die an der RWTH Aachen abgeschlossene Dissertation von Magnus Kruse erschienen. Die Arbeit ist im Forschungsgebiet Tissue Engineering angesiedelt, das physikalische, chemische, biologische und ingenieurwissenschaftliche Prozesse vereint, um lebendes Gewebe für medizinische Zwecke herzustellen. Ein wesentlicher Faktor hierbei ist das Scaffold; es dient als Gerüststruktur für die verletzten Zellen und unterstützt die korrekte Gewebebildung. Thema der Arbeit ist die Herstellung eines Scaffold, das unter Berücksichtigung der korrekten Material und Prozessauswahl den Anforderungen der Zellen entspricht. Im Vergleich der textiltechnischen Verfahren ist insbesondere das Elektrospinnen von hohem Interesse, da es die Struktur der extrazellulären Matrix nachbildet und somit eine ideale Umgebung für die Kultivierung von Zellen bereitstellt.
Defizit des konventionellen Elektrospinnprozesses ist die Limitierung auf zweidimensionale Vliesstrukturen. Die Arbeit zeigt daher die Entwicklung und anschließende Validierung eines Produktionsprozesses zur Herstellung elektrogesponnener Garne, um die Vorteile elektrogesponnener Fasern für Anwendungen im Bereich Tissue Engineering mit den Eigenschaften textiltechnischer Produkte kombinieren zu können.

Quelle: Technische Textilien 2/2020, S. 72

Gregor Manke

Local Hydrogen Analysis – mobile Analysemethode zum zerstörungsfreien Nachweis von Wasserstoff in Stahl

Beim Einsatz von Stählen mit immer höheren Zugfestigkeiten steigt die Gefahr der Wasserstoffversprödung rasant an. Plötzliches Versagen bereits verbauter Bauteile kann zu katastrophalen Schäden führen. Deshalb ist es notwendig, schon bei der Bauteilherstellung und erst recht auch später im Betrieb die Randbedingungen für einen sicheren Einsatz zu kennen.
Die bisher eingesetzten Methoden zur Analyse des Wasserstoffs in Bauteilen haben den entscheidenden Nachteil, dass sie eine zerstörende Probenpräparation erfordern. Zum einen wird für die Probe weiteres Material benötigt, aber der entscheidende Nachteil ist sicherlich, dass die Wasserstoffanalyse vor dem Einsatz nicht direkt am Bauteil durchgeführt werden kann. So muss der Wasserstoffgehalt im Bauteil immer indirekt von dem Messergebnis des Probenkörpers abgeleitet werden.
Aus diesem Grund wurde im Rahmen der oben genannten Dissertation das zerstörungsfreie Messverfahren Local Hydrogen Analysis (LHA) entwickelt. Die Beschreibung des Messverfahrens im Detail würde sicherlich den Rahmen dieser Rezension sprengen. Soviel sei aber verraten, dass die Messmethodik und die Analyse der jeweiligen Messergebnisse in mehreren Untersuchungsreihen an Proben aus den Stählen 100Cr6 und C60 entwickelt wurden.
Das vorliegende Buch bietet dem Leser eine fundierte Einführung in Entstehung und Fortentwicklung der Local Hydrogen Analysis. Obwohl dieses Buch auf einer wissenschaftlichen Dissertation beruht, sollten sich interessierte Leser nicht abschrecken lassen. Die Grundlagen der Wasserstoffmessung werden in leichter Sprache und zusätzlich erläuternden Abbildungen gut verständlich dargestellt. Und der günstige Preis sollte auch keine unüberwindliche Hürde für den Erwerb sein.

Quelle: Der Wärmebehandlungsmarkt, 2/2020, S. 17

Elena-Maria Klopries

Ethohydraulische und hydronumerische Untersuchungen an Rechen und Kaplanturbinen als Beitrag zur Reduktion der Aalschädigung an Laufwasserkraftanlagen

In dieser Dissertation, die als Band 173 in den Mitteilungen des Lehrstuhls und Instituts für Wasserbau und Wasserwirtschaft RWTH Aachen erschienen ist, setzt sich die Autorin mit der Abwanderung von Aalen am Beispiel der Mosel auseinander. Sie stellt hierfür ein probabilistisches Modell des Wanderwegs eines Blankaals durch einen Rechen und eine Turbine auf, welches die Wahrscheinlichkeit abbildet, mit der ein Blankaal auf diesem Weg geschädigt wird. Dabei werden sowohl ethohydraulische als auch hydronumerische Untersuchungen genutzt, um u. a. ein Schädigungsmodell zu entwickelt, welches es ermöglicht, das Mortalitätsrisiko von Blankaalen bei unterschiedlichen Betriebszuständen einer Kaplanturbine zu bestimmen. Es wird dabei abermals deutlich, dass die Optimierung des kombinierten Einsatzes von Rechen-Bypass-Systemen und fischangepassten Betriebsweisen von Turbinen von einer Vielzahl von Parametern abhängt. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die Erstellung von Bestimmungsgleichungen für die Filterwirkung und die phänomenologische Beschreibung von Schädigungsprozessen während der Turbinenpassage für konkrete Wasserkraftanlagen möglich sind und zur Verbesserung des Fischschutzes beitragen können.

Quelle: WasserWirtschaft 5/2020, S. 53