Forschungsprojekte

Der SFB/Transregio 277 (TRR 277) hat zum Ziel, die additive Fertigung (AM) in interdisziplinärer Grundlagenforschung als neuartige digitale Fertigungstechnologie im Bauwesen umfassend zu untersuchen und damit die Rahmenbedingungen für die Einführung in der Bauwirtschaft zu schaffen. Die additive Fertigung unterscheidet sich grundlegend von den herkömmlichen überwiegend manuellen Fertigungstechniken im Bauwesen, welche auf geringe Lohnkosten, nicht aber auf materialeffizientes Bauen ausgelegt sind. Da die Bauwirtschaft weltweit einer der größten CO₂-Emittenten ist, ist die hocheffiziente Nutzung von Ressourcen im Bauwesen von globaler gesellschaftlicher Bedeutung. In diesem interdisziplinären, standortübergreifenden Forschungsvorhaben verfolgen die beiden Universitäten TU Braunschweig und TU München den für das Bauwesen neuartigen Fertigungsansatz, mit Hilfe der Additiven Fertigung, Material nur dort einzusetzen, wo es eine Funktion erfüllt. Für die Zukunft wird damit der Weg bereitet eine neue Gestaltungsfreiheit im Bauwesen bei gleichzeitigem ressourceneffizientem Einsatz von Baustoffen zu ermöglichen.

Das Arbeitsprogramm des TRR 277 fokussiert dabei die beiden Forschungsansätze: Material- und Prozesskombination sowie die durchgängige Digitalisierung im Bauwesen.

Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Harald Kloft – Institut für Tragwerksentwurf, TU Braunschweig
Prof. Dr. Kathrin Dörfler – Digital Fabrication, TU München

Beteiligte Institute:

• TU Braunschweig: Institut für Mechanik und Adaptronik (IMA), Institut für Angewandte Mechanik (IAM),  Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (iBMB), Institut für Bauwirtschaft und Baubetrieb (IBB), Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF), Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs), Institut für Geodäsie und Photogrammetrie (IGP), Institut für Partikeltechnik (iPAT), Institut für rechnergeschützte Modellierung im Bauingenieurwesen (iRIMB), Institut für Stahlbau (IS), Institut für Tragwerksentwurf (ITE)
• TU München: TT-Professur für Digitale Fabrikation (DF), Lehrstuhl für Architekturinformatik (AI), Lehrstuhl für Computation in Engineering (CiE), Lehrstuhl für Computergestützte Modellierung und Simulation (CMS), Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik (fml), Lehrstuhl für Gebäudetechnologie und klimagerechtes Bauen (BT)., ehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion (HBB), Lehrstuhl für Metallbau (MB), Lehrstuhl für Statik (st), Lehrstuhl für Werkstoffe und Werkstoffprüfung im Bauwesen (cbm), Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (iwb), Professur für Technikdidaktik (edu)
• Fraunhofer-Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI): Fraunhofer-Institut für Holzforschung
• Leibniz Universität Hannover: Institut für Montagetechnik (match)

Zum Projekt

Mit dem großen Ziel des klimaneutralen Fliegens erforschen wir im neuen Sonderforschungsbereich Transregio SynTrac Potentiale und Synergien durch eine hochintegrierte Flugzeugentwicklung in zahlreichen Teilprojekten an TU Braunschweig, Universität Stuttgart, LUH Hannover sowie dem DLR Braunschweig. Wir nutzen Wechselwirkungen der Disziplinen Aerodynamik, Akustik, Flugphysik, Strukturmechanik und Thermodynamik durch eine multidisziplinäre, systemübergreifende Sicht auf den Entwicklungsprozess von Flugzeugen, um durch innovative Ansätze zukünftige hocheffiziente Flugzeuge zu entwickeln.

Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Sabine C. Langer – Institut für Akustik und Dynamik, TU Braunschweig
Prof. Dr.-Ing. Stephan Staudacher – Institut für Luftfahrtantriebe, Universität Stuttgart

Beteiligte Institute:

• TU Braunschweig: Institut für Akustik und Dynamik (InAD), Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen (IFAS), Institut für Flugführung (IFF), Institut für Flugzeugbau und Leichtbau (IFL), Institut für Mechanik und Adaptronik (IMA), Institut für Strömungsmechanik (ISM)
• Universität Stuttgart: Institut für Aerodynamik und Gasdynamik (IAG), Institut für Flugmechanik und Flugregelung (IFR), Institut für Flugzeugbau (IFB), Institut für Luftfahrtantriebe (ILA), Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen (ISD), Institut für Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt (ITLR)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR): Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik (AS)
• Leibniz Universität Hannover: Institut für Elektrische Energiesysteme (IfES)

Link zum Projekt

Im SFB/TRR 298 durch die synergistische Zusammenarbeit unterschiedlichster Disziplinen ein neuer Weg der Implantatforschung eingeschlagen werden: Durch wissenschaftliche Nutzung sicher-heitsrelevanter Konzepte aus den Ingenieurwissenschaften sollen intelligente Implantatsysteme für die muskuloskeletale, dentale und audioneurologische Anwendung erforscht werden, die erstmals ein kontinuierliches Monitoring zur Früherkennung von Komplikationen und damit eine Reaktion zur Wiederherstellung des Initialzustands erlauben. Durch die Entwicklung chemischer, biologischer und physikalischer Detektionssysteme wird die frühzeitige Erfassung technischer oder biologischer Komplikationen ermöglicht. Als Konsequenz der Detektion können behandlergestützt oder autoregulativ Reaktionen ausgelöst werden, die eine technische oder biologische Regeneration herbeiführen. Die hier entwickelten neuen Systeme werden in einem digitalen Implant-Lifecycle-Management zusammenfließen und langfristig zu einer erhöhten Implantatsicherheit führen, wozu auch die Kommunikationsforschung durch die Erforschung der Arzt-Patienten-Interaktion einen innovativen Beitrag leistet.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Henning Menzel – Institut für Technische Chemie
Beteiligte Institute der TU Braunschweig: Institut für Technische Chemie

Die Medizinische Hochschule Hannover koordiniert den SFB.

Der SFB 1454 bringt die Expertise von drei Fakultäten der Universität Bonn (Medizin, Mathematik und Naturwissenschaften, und Philosophie), des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen, des Max-Planck-Instituts für Stoffwechselforschung in Köln, und des ‚Braunschweig Integrated Centre of Systems Biology’ zusammen, um dringend notwendige Fragen nach dem kausalen Zusammenhang zwischen einem modernen Lebensstil und der Entwicklung nicht-übertragbarer Krankheiten zu adressieren. Der SFB untersucht, i. wie anthropogene Reize Immunzell-Programmierung und Metaflammation auslösen, ii. wie die Interaktion reprogrammierter Zellen im entzündeten Gewebe abläuft, iii. wie spezifische Signalwege, die in der Metaflammation aktiviert werden, zur Pathogenese beitragen, iv. in einem bi-directionalen translationalen Ansatz die neu entdeckten Mechanismen sowohl in Patienten Kohorten als auch in der longitudinalen Populationsstudie ‘Rheinland Studie’.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Karsten Hiller – Institut für Biochemie und Biotechnologie
Beteiligte Institute der TU Braunschweig: Institut für Biochemie und Biotechnologie

Die Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn koordiniert den SFB.

In dem SFB/Transregio 150 werden turbulente, chemisch reagierende Mehrphasenströmungen in Wandnähe in einem ganzheitlichen Ansatz systematisch erforscht. Diese wandnahen Strömungen liegen einer Vielzahl von Vorgängen in Technik und Natur zugrunde. Beispiele sind Brände, Energieumwandlungs- und verfahrenstechnische Prozesse, bei denen Wärme-, Impuls- und Stoffaustausch sowie chemische Reaktionsabläufe massiv durch die Interaktion zwischen Fluid und Wand beeinflusst werden. Um diese komplexen Strömungen in Wandnähe besser zu verstehen, effiziente mathematische Modelle zur möglichst akkuraten Berechnung zu erstellen und validierte Werkzeuge zur numerischen Simulation für eine Prozessvorhersage zu entwickeln, ist ein ganzheitlicher Forschungsansatz erforderlich. Dieser Ansatz zeichnet sich durch komplementäre Methoden in Experiment, Theorie, Modellbildung und numerischer Simulation aus. Zur Sicherstellung eines kohärenten Forschungsprogramms und zur engen projektinternen Kooperation wurden anhand von Leitbeispielen aus der Energietechnik und der Flammensicherheit zum einen Anwendungsszenarien mit hoher gesellschaftlicher, technologischer, wirtschaftlicher und ökologischer Relevanz und zum anderen Prozesse und Stoffsysteme ausgewählt, an denen beispielhaft die komplexen Transport- und Reaktionsprozesse in Wandnähe erforscht werden. Die Leitbeispiele mit Bezug zur Energietechnik unterstützen Entwicklungen zu mehr Nachhaltigkeit, die eines der wichtigsten Ziele des 21. Jahrhunderts ist. Weltweit betrachtet ist der SFB/Transregio 150 einzigartig, da in keinem anderen Verbund im Kontext von chemisch reagierenden Mehrphasenströmungen, die durch Wände beeinflusst werden, in dieser Breite, mit kohärenten Zielsetzungen an einem Verständnis der Mechanismen, an der Ableitung von Modellen und Methoden sowie deren Überprüfung anhand von Leitbeispielen gearbeitet wird.

Ansprechpartnerin der TU Braunschweig: Prof.-Dr.-Ing. Federica Ferraro – Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen

Beteiligte Institute der TU Braunschweig: Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen

Die Technische Universität Darmstadt koordiniert den SFB.

Zum Projekt

Der SFB 871 „Regeneration komplexer Investitionsgüter“ erarbeitet wissenschaftliche Grundlagen für die Instandsetzung komplexer Investitionsgüter. Ziel ist es, möglichst viele Komponenten des betreffenden Gesamtsystems so zu erhalten oder aufzuarbeiten, dass die funktionalen Eigenschaften des Investitionsguts wiederhergestellt („regeneriert“) und wo möglich sogar verbessert werden. Als gemeinsames Beispiel für ein solch komplexes Investitionsgut hat sich der SFB 871 schon zur Beantragung der 1. Förderperiode ein Turbofan-Triebwerk aus der zivilen Luftfahrt ausgewählt. Bei diesen Maschinen sind alle beteiligten ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen bis an die Grenzen der physikalischen Kenntnisse und der Auslegungsmethoden gefordert. Dies gilt sowohl für die rechnerischen Nachweise der Funktionsfähigkeit der regenerierten Komponenten und für die Berechnung der Auswirkungen der Regeneration auf die Erreichung der technisch-wirtschaftlichen Ziele (z.B. spezifischer Kerosinverbrauch oder Restlebensdauer der Komponenten) als auch für die werkstoffwissenschaftlichen und fertigungstechnischen Herausforderungen der Regeneration. Der innovative Ansatz des SFB 871 geht auch insofern über den Stand der Technik und Wissenschaft hinaus als nicht nur einzelne Reparaturprozesse verbessert werden, sondern auch systematisch die Handlungsoptionen abgewogen werden.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Dr.-Ing. Jens Friedrichs – Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen

Beteiligte Institute der TU Braunschweig: Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen

Die Leibniz Universität Hannover koordiniert den SFB.

Zum Projekt

Ziel des Sonderforschungsbereichs (SFB) ist die Erforschung physikalischer, konzeptioneller und methodischer Grundlagen, basierend auf dem Konzept eines Digitalen Zwillings, für eine integrierte Entwurfs- und Betriebsmethodik zukünftiger Offshore-Megastrukturen. Unter Offshore-Megastrukturen werden schlanke integrale Strukturen von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) mit > 20 MW Nennleistung verstanden, die sich durch sehr große Abmessungen auszeichnen sowie stark dynamisch mit ihrer Umgebung interagieren. Sie können einen wesentlichen Beitrag zum Erfolg der Energiewende leisten, da sie im Vergleich zu heutigen Anlagen eine effizientere Stromerzeugung und kontinuierlichere Stromeinspeisung aufweisen und bezogen auf ihre Leistung kürzere Installationszeiten und kostengünstigere Logistik und Wartung haben. Langfristig zielt der SFB auf einen Paradigmenwechsel im Entwurf und Betrieb von Bauwerken mit einem komplexen Tragverhalten ab.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Dr.-Ing. Christian Hühne – Institut für Mechanik und Adaptronik

Beteiligte Institute der TU Braunschweig: Institut für Mechanik und Adaptronik

Die Leibniz Universität Hannover koordiniert den SFB.

Zum Projekt

Die FOR 2863 adressiert die großen Herausforderungen der Metrologie für die THz-Kommunikation systematisch auf vier Gebieten: (i) Rückführbarkeit auf das Internationale SI-Einheitensystem, (ii) Charakterisierung des Messsystems selbst, (iii) Metrologische Charakterisierung der Hochfrequenzkomponenten und des Ausbreitungskanals und (iv) Messungen, die für die Gewährleistung der Funktionalität des eigentlichen THz-Kommunikationssystems benötigt werden.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Thomas Kürner – Institut für Nachrichtentechnik

Beteiligte Institute der TU Braunschweig: Institut für Nachrichtentechnik, Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze, Institut für Hochfrequenztechnik

Zum Projekt

Laminate aus Faserverbundkunststoff und dünnen Metalllagen kombinieren die Duktilität von Metallen und die hohe gerichtete Steifigkeit der Faserverbundkunststoffe bei gleichzeitiger Gewichtersparnis. Diese optimierten Eigenschaften machen sie zu interessanten Werkstoffen in der Luftfahrt, was wiederum in sicherheitskritischen Anwendungen eine Überwachung auf mögliche Schäden notwendig macht. Eine mögliche Methode zur Strukturüberwachung stellen geführte Ultraschallwellen dar, welche sich weitreichend in flachen Strukturen ausbreiten und die Detektion von Strukturinhomogenitäten in Form von Reflexionen und Beugungseffekten ermöglichen. Es existiert bereits eine Vielzahl an Untersuchungen zur Ausbreitung geführter Ultraschallwellen in reinen Metallen und reinen Faserverbundkunststoffen. Die Frage, inwiefern sich das Wellenausbreitungsverhalten in Faserverbund-Metall-Laminaten unterscheidet, ist bisher allerdings noch nicht untersucht und wird im Rahmen der Forschungsgruppe beantwortet. Werden bisher die Strukturen nur an der Oberfläche vermessen, so ist die Entwicklung eines MEMS-Sensors Inhalt der Forschungsgruppe und soll die Erfassung der Wellenverschiebungsfelder im Inneren der Laminate ermöglichen.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Professor Dr.-Ing. Michael Sinapius – Institut für Mechanik und Adaptronik

Zum Projekt

Die FOR 5200 beschäftigt sich mit der Untersuchung von Strategien, mit Hilfe derer DNA-Viren während der Neuinfektion nukleäre Genexpressions-netzwerke manipulieren, umgehen oder ausnutzen, um die vor dem jeweiligen zellulären Hintergrund erforderlichen Bedürfnisse zur Etablierung oder Aufrechterhaltung einer chronischen Infektion zu befriedigen. Die zentrale Hypothese ist, dass solche Strategien in Abhängigkeit von der spezifischen Kernumgebung und dem Zustand der Wirtszelle stark variieren können.

Ansprechpartnerin der TU Braunschweig: Prof. Dr. Melanie Brinkmann – Institut für Genetik

Zum Projekt

Die FOR 2285 untersucht Trümmerscheiben um Hauptreihensterne – Gürtel aus Kometen, Asteroiden und ihrem Staub.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Jürgen Blum – Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik

Beteiligte Institute der TU Braunschweig: Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik

Zum Projekt

Die FOR 3004 vereint klinische Forscher auf dem Gebiet Antikörper-vermittelter Erkrankungen mit Grundlagenwissenschaftlern auf den Gebieten der Neurophysiologie, Neurobiologie und Neuroimmunologie, um gemeinsam Antikörper-vermittelte ZNS Erkrankungen zu erforschen. Ziel der Forschungsgruppe ist es, die Pathophysiologie autoimmuner Enzephalitiden aufzuklären, bei der Autoantikörper gegen synaptische Proteine gerichtet sind.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Michael Hust – Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik

Beteiligte Institute der TU Braunschweig: Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik

Zum Projekt

Cytochalasane sind Naturstoffe, die von Pilzen produziert werden und zahlreiche potente biologische Aktivitäten aufweisen. Sie binden stark an Actin und beeinflussen so eukaryotische Zellen drastisch. Darüber hinaus zeigen sie aber auch bemerkenswerte Bioaktivitäten in Prokaryoten, bei denen Actin nicht das Ziel sein kann. Sie hemmen die Proteinsynthese, den Zuckertransport, das Pflanzenwachstum, den Tumornekrosefaktor und die Angiogenese und sind an der Immunsuppression sowie der Virulenz und Avirulenz von Pilzen gegenüber Pflanzen und Insekten beteiligt, wobei die meisten molekularen Mechanismen, die diesen Prozessen zugrunde liegen, unbekannt sind. Cytochalasane bestehen aus Aminosäuren und Polyketiden und werden häufig oxidativ modifiziert. Mehrere hundert Vertreter sind bekannt, trotzdem wurden nur sehr wenige systematische Untersuchungen der Struktur-Aktivitäts-Beziehungen durchgeführt, da nur sehr wenige Cytochalasane kommerziell erhältlich sind.

Die vorgeschlagene CytoLabs-Forschungsgruppe zielt darauf ab, diese Probleme durch eine systematische und integrierte Kollaboration verschiedener Gruppen anzugehen, die über Expertise in den Bereichen Entdeckung, chemische Synthese, metabolisches Engineering, Zellbiologie, In-vivo- und In-vitro-Biochemie, In-Planta-Untersuchungen und ökologische Studien von Cytochalasanen verfügen. Ziel ist es, moderne synthetische Chemie (Kalesse, Klahn) und synthetische Biologie (Cox) anzuwenden, um schnell bekannte und neue Cytochalasane zu erzeugen.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Dr. Klemens Rottner – Zoologisches Institutm Molekulare Zellbiologie

Stahlbetonbauwerke sind ein unverzichtbarer Bestandteil unseres Lebens, denn unsere Mobilität, unsere industrielle Leistungsfähigkeit und die Funktionalität der modernen Gesellschaft im Allgemeinen hängen direkt von der technischen Zuverlässigkeit dieser Bauwerke ab. Daher ist eine ressourcenschonende und kostengünstige Erhaltung der Infrastrukturbauwerke über die gesamte Lebensdauer von größter Bedeutung. Höhere (Verkehrs-) Lasten, längere Lebensdauern, der Einsatz neuer Materialien und Ressourcenknappheit erfordern eine zuverlässige Lebensdauerprognose, die in ein effizientes Managementsystem eingebettet ist. Im Bauwerk integrierte, robuste Diagnosewerkzeuge, die ortsaufgelöst über Verdachtsmomente mit Blick auf kritische Zustände (z. B. Überlastung, Materialdegradation) berichten könnten, fehlen aktuell. Durch die Etablierung dieser Forschergruppe soll dieses fehlende Instrument nun entwickelt werden. Ziel dieses Projektes ist es daher, eine neuartige Methode zur Bewertung der Sicherheit und Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken zu entwickeln. Die Methode basiert auf der Anwendung von Codawelleninterferometrie (CWI).

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Dr.-Ing. habil. Roland Wüchner, Institut für Statik und Dynamik

Die beantragte Forschungsgruppe analysiert aktuelle Stadterweiterungsstrategien erstmalig umfassend vor dem Hintergrund der aktuell veränderten gesellschaftlichen und planerischen Idealvorstellungen, wirtschaftlichen Anforderungen sowie individuellen Wohnpräferenzen im Zusammenspiel mit den räumlich-materiellen Realitäten. Die übergreifende Fragestellung lautet, wie „in Zeiten der Reurbanisierung“, von welchen Akteur*innen und an welchen Standorten Stadterweiterung in Deutschland vorangetrieben wird, wie mit dem Spannungsfeld von aktuellen Leitbildern, Wohnwünschen und planungspraktischen Handlungszwängen umgegangen wird und welche Ansprüche dabei warum umgesetzt werden können. Hierzu werden die Perspektiven der Stadt- und Regionalplanung, der Freiraum- und Landschaftsplanung sowie der raumbezogenen Sozialwissenschaften auf innovative Weise verknüpft und alle räumlichen Ebenen vom Grundstück bzw. Haushalt bis zur Stadtregion betrachtet. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Zukunft des Wohnens und kleinräumigen Zusammenlebens, der im Zusammenspiel mit Arbeiten, Erholen und Verkehr betrachtet wird.

Ansprechpartnerin der TU Braunschweig: Prof. Dr. Henriette Bertram, Institut für Bauklimatik und Energie der Architektur

CircularLIB ist ein Promotionsprogramm zur zirkulären Herstellung und Nutzung von Lithium-Ionen-Batterien. In diesem Programm kooperieren die drei Universitäten TU Braunschweig, TU Clausthal und die Leibnitz Universität Hannover zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Dr.-Ing. Arno Kwade – Institut für Bioverfahrenstechnik

Zum Projekt

Ziel des Forschungsverbundes ist die Entwicklung von Ansätzen zur Beschreibung und Bewertung der Zustands- und Qualitätsänderung von Bauwerken des Konstruktiven Ingenieurbaus unter chemischen und physikalischen Einwirkungen. Die zur Zustandsänderung beitragenden in der Regel mehrfach gekoppelten Prozesse sollen mit homogenisierenden Modellen im Rahmen der Kontinuumsmechanik und der Theorie poröser Medien mit dem Ziel beschrieben werden, die Phänomenologie der Alterung numerisch untersuchen und für Einzelfälle prognostizieren zu können. Die Prognosemodelle sollen die Phänomene nicht getrennt als „Insellösungen“ abbilden, sondern das Zusammenwirken der Prozesse erfassen, um eine integrale Aussage über die Qualität eines Bauwerks zu ermöglichen. In Weiterentwicklung der zurzeit vorhandenen makroskopischen Modelle sollen die Mechanismen auf verschiedenen Raum- und Zeitskalen der Materialstruktur untersucht, beschrieben und experimentell validiert werden. Auf Grundlage der numerischen und experimentellen Ergebnisse sollen vereinfachende Ingenieurmodelle bis zur Anwendung auf Tragwerksebene entwickelt werden.

Ansprechpartner der TU Braunschweig: Prof. Manfred Krafczyk – Institut für rechnergestützte Modellierung im Bauingenieurwesen

Beteiligte Institute der TU Braunschweig: Institut für rechnergestützte Modellierung im Bauingenieurwesen, Institut für Statik und Dynamik, Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz, Institut für Akustik, Institut für Stahlbau

Zum Projekt

Schwere, durch virale Infektionen verursachte Erkrankungen stellen eine Bedrohung für die menschliche Gesellschaft dar, entweder als akute Epidemien mit dramatischen Folgen oder als chronische Virusinfektionen bei Personen mit einer erhöhten Anfälligkeit, z. B. aufgrund eines geschwächten Immunsystems. Die Entwicklung effizienter antiviraler Interventionsstrategien kann auf zwei Schritte reduziert werden: 1) ein detailliertes Verständnis eines wesentlichen Prozesses innerhalb des viralen Lebenszyklus und 2) die Nutzung dieses Wissens zur Entwicklung antiviraler Strategien. Die virologische Forschung hat gezeigt, dass es dringend notwendig ist, unser Verständnis auf die mechanistische Ebene auszudehnen, d. h. darauf, wie virale Proteine und Proteinkomplexe ihre Funktionen in der Wirtszelle ausüben.

Wir schlagen daher ein interdisziplinäres Graduiertenkolleg mit drei Hauptzielen vor:

1. Ausbildung einer neuen Generation von Wissenschaftlern für die virale Infektionsforschung an der Schnittstelle zwischen Virologie und Strukturbiologie.
2. Weiterentwicklung von integrativen Methoden, die einen weiten Auflösungsbereich in der Virologie überbrücken.
3. Anwendung dieser interdisziplinären Ansätze auf anspruchsvolle virologische Fragen, um neue antivirale Interventionsstrategien zu entwickeln.

Ansprechpartnerin der TU Braunschweig: Prof. Dr. Melanie Brinkmann – Institut für Genetik

Analysen der Entwicklung von Wissenschaft und Technik waren lange von der Vorstellung geprägt, dass die Herstellung neuen Wissens im Wesentlichen mit der Formulierung und Verbesserung von Theorien innerhalb von akademischen Disziplinen gleichzusetzen sei. Der Fokus lag auf Theoriendynamik. Neuere Ansätze betonen indes das institutionelle Eigenleben der experimentellen Verfertigung neuen Wissens, die Organisation empirischer Wissenschaft in sogenannten Experimentalsystemen und die Bedeutung materieller Bedingungen der Entstehung des Neuen, etwa Werkstätten, Versuchsanstalten und Entwicklungsabteilungen. Die Science and Technology Studies haben zudem die soziale Konstruiertheit von Technologie, Wissen und Wissenschaft und ihre Situiertheit in Machtverhältnissen erforscht. Dabei wurde die Ko-Produktion gesellschaftlicher und wissenschaftlich/technischer Ordnung und ein Verständnis von Wissenschaft als Praxis ins Zentrum der Analyse gerückt. Die Debatte über Transformationen in Wissenschaft und Technik ist bis heute nicht abgeschlossen. Ausgehend von der Feststellung, dass die oftmals eingeschränkten Blickrichtungen bisheriger Beschreibungsweisen zwar für sich genommen plausibel sein können, aber der Komplexität der Entwicklung insgesamt nicht gerecht werden, erarbeitet das GRK eine umfassende Sicht der Dynamik von Wissenschaft und Technik.

Ansprechpartnerin der TU Braunschweig: Prof. Dr. Cécile Stehrenberger, Institut für Geschichtswissenschaft

Resilienz für extreme Klimaereignisse mit interoperablen Daten, Modellen, Kommunikation und Steuerung (DIRECTED)

Extreme Wetterereignisse werden aufgrund des Klimawandels immer häufiger und intensiver. Bemühungen, die Katastrophenresistenz der europäischen Gesellschaft zu verbessern, haben daher höchste Priorität. In diesem Zusammenhang wird das von der EU finanzierte Projekt DIRECTED die Kommunikation, den Wissensaustausch und die Interoperabilität zwischen verschiedenen Akteuren fördern, um die Auswirkungen extremer Wetterereignisse zu mildern. Es wird einen wertorientierten Bottom-up-Ansatz für die gemeinsame Entwicklung neuer Strategien für Governance und Risikomanagement verwenden. Die Einrichtung einer Cloud-Plattform namens DATA-FABRIC wird den sicheren Austausch von strukturierten und unstrukturierten Daten ermöglichen, während vier Real World Labs sich mit aktuellen Problemen des Mehrfachgefahren-Risikomanagements und der Anpassung an den Klimawandel befassen werden. Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, neue Rahmen zu entwickeln und zu testen.

Kontakt an der TU Braunschweig: Max Steinhausen, Leichtweiß-Institut für Wasserbau – HYDRIV

Projektlaufzeit: 1. Oktober 2022 – 30. September 2026

Projektpartner: Deutschland: Potsdam-Institut fur Klimafolgenforschung ev; Genillard & Co GmbH; Helmholtz Zentrum Potsdam Deutsches Geoforschungszentrum gfz; 52 North Spatial Information Research GmbH; Erftverband – Dänemark: Danmarks Tekniske Universitet; Region Hovedstaden – Großbritannien: Sei Oxford Office ltd; Oasis Hub ltd – Irland: University College Cork - National University of Ireland, Cork – Italien: Gecosistema srl; Agenzia Regionale per la Sicurezza Territoriale e la Protezione Civile; Agenzia Regionale per la Prevenzione, l'Ambiente e l'Energia dell'Emilia-Romagna – Österreich: Internationales Institut fuer Angewandte Systemanalyse – Ungarn: Zala Kulonleges Mentok es Onkentes Tuzolto Egyesulet – Schweiz: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

Zur Projekt-Webseite

Die schwimmende Offshore-Windkraft hat ein enormes Potenzial, eine wesentliche Rolle bei der Erreichung der ehrgeizigen Ziele der Europäischen Kommission für eine klimaneutrale Energiewende zu spielen. Der Ausbau der schwimmenden Offshore-Windkapazitäten stellt jedoch eine große Herausforderung für den Schutz und die Erhaltung der Artenvielfalt in den Meeresbecken der EU dar. Das von der EU finanzierte Projekt INF4INiTY zielt darauf ab, kritische Technologien für künftige Offshore-Windparks zu entwickeln, die den menschlichen Bedarf an sauberer Energie mit dem Gebot der Minimierung negativer ökologischer und sozialer Auswirkungen in Einklang bringen. Das Projekt konzentriert sich auf ein naturverträgliches Design für Schwerkraftanker und das dazugehörige Kolkschutzsystem sowie auf eine innovative primäre künstliche Riffstruktur, die mit der schwimmenden Struktur einer schwimmenden Offshore-Windturbine kombiniert wird.

Kontakt an der TU Braunschweig: Christian Windt, Leichtweiß-Institut für Wasserbau – HYKU

Projektlaufzeit: 1. Januar 2024 – 31. Dezember 2027

Projektpartner: 

Belgien: Universiteit Gent – Deutschland: Gottfried Wilhelm Leibniz Universitaet Hannover; Wikki Gesellschaft fur Numerische Kontinuumsmechanik mbh; Gicon-Grossmann Ingenieur Consult GmbH – Dänemark: Danmarks Tekniske Universitet; Niras AS – Italien: Politecnico di Torino – Norwegen: Sintef Ocean AS – Polen: Instytut Budownictwa Wodnego Polskiej Akademii Nauk – Spanien: Aquatera Atlantico sl; Mondragon Goi Eskola Politeknikoa Jose Maria Arizmendiarrieta s Coop – Türkei: BM Sumer Muhendislik Danismanlik Egitim Arastirma Gelistirme Sanayi Veticaret Limited Sirketi

Zur Projekt-Webseite

Der Bereich der gemischt-ganzzahligen optimalen Steuerung (Mixed-Integer Optimal Control, MIOC) wächst, steht aber aufgrund seiner Komplexität und Ineffizienz noch vor unbeantworteten Fragen. Das vom ERC finanzierte SCARCE-Projekt zielt darauf ab, die optimale Steuerung und Entscheidungsfindung für dynamische nichtlineare Prozesse, die in Netzwerkstrukturen auftreten, zu verbessern. Es befasst sich mit komplexen Themen wie Dekomposition, Relaxation, Approximation, Homogenisierung, limitierende Prozesse und schwache Topologien. Ziel ist es, effiziente Methoden für die Schätzung direkter Kosten, die Entwicklung nichtlinearer Solver und die Entwicklung von Entscheidungsstrategien zu entdecken, die in der Lage sind, Unsicherheiten bei kritischen Steuerungsaufgaben mit gesellschaftlicher Bedeutung zu bewältigen. SCARCE zielt darauf ab, neue Theorien einzuführen, numerische Näherungsmethoden zu entwickeln, Algorithmen in Software zu implementieren und Proof-of-Concept-Studien durchzuführen. Die Anwendungen dieser Forschung erstrecken sich auf verschiedene Bereiche, darunter Energienetze, Logistik, Dynamik der Krankheitsausbreitung und Biomedizin.

Kontakt an der TU Braunschweig: Christian Kirches, Institut für mathematische Optimierung

Projektlaufzeit: 1. Juli 2023 – 30. Juni 2028

Projektpartner: ausschließlich die TU Braunschweig

Weitere Informationen

Viele Prozesse im Erdsystem, an denen mehrere physikalische und mehrphasige Bedingungen beteiligt sind, erstrecken sich über mehrere Größenordnungen von Längen- und Zeitskalen. Die Ingenieurwissenschaften haben in ihrem Streben nach einem tieferen Prozessverständnis und lösungsorientiertem Design Skalierungstheorien verwendet, um skalenabhängige, komplexe Prozesse durch experimentelle Arbeit in einer Laborumgebung in verkleinertem Maßstab zu untersuchen. Der Standard-Skalierungsansatz, das π-Theorem von Buckingham, ist besonders unzureichend, wenn Multiphysik und mehrphasige Prozesse die Wahl von mehr als einer einzigen dimensionslosen Zahl erfordern. Dies führt zu schwerwiegenden Skaleneffekten und bedeutet in der Regel, dass die Genauigkeiten bei reduziertem Maßstab unzureichend quantifiziert werden. Daher haben wir einen nachweislich komplexen mehrphasigen Prozess für die Untersuchung der Skalierungsgenauigkeit gewählt - den fortschreitenden Einsturz von Wohngebäuden und den damit verbundenen Schutttransport, der sich aus extremen Strömungsereignissen von Naturgefahren wie Sturzfluten oder Tsunamis entwickelt.

ANGRYWATERS strebt einen Durchbruch bei der Modellierung dieser komplexen Prozesse an, indem neuartige Skalierungsgesetze abgeleitet werden, die im Rahmen der Lie-Gruppe der Punktskalierungstransformationen entwickelt werden. Die Skalierungsanforderungen werden auf die kombinierte Fluid-Struktur-Wechselwirkung in verschiedenen Maßstäben angewandt, um hochentwickelte Bauproben zu entwickeln. Dabei setzen wir den 3D-Druck und entsprechend entwickelte Materialien ein, um die Skalierungsanforderungen zu erfüllen. Wir führen eine umfassende Versuchskampagne mit mittelgroßen und großen Anlagen durch, bei der die Proben extremen Strömungsbedingungen in Form von Dammbruchwellen ausgesetzt werden. Wir betrachten Unterbaugruppen, einzelne und mehrere Gebäude, um das Verständnis der Energieverluste und der Trümmerproduktion beim Einsturz zu verbessern und eine reduzierte Maßstabsgenauigkeit zu erarbeiten. Eine realitätsnahe numerische Modellierung wird unsere Experimente ergänzen und unser Prozessverständnis vertiefen. Ein Modell mit Tiefenmittelung und einem neuartigen Trümmeradvektionsmodell verbessert die Vorhersagemöglichkeiten entscheidend.

Kontakt an der TU Braunschweig: Nils Goseberg, Leichtweiß-Institut für Wasserbau – HYKU

Projektlaufzeit: 1. Juli 2024 – 30. Juni 2029

Projektpartner: ausschließlich die TU Braunschweig

Weitere Informationen

Bis heute wird der Batteriemarkt von Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) dominiert, da sich die Energiedichte mehr als verdoppelt hat und ihre Kosten um mindestens den Faktor 10 gesunken sind. Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien (LIB) stoßen jedoch in Bezug auf die Energiedichte an ihre Leistungsgrenzen und sind mit Sicherheitsproblemen konfrontiert, was die Entwicklung und Produktion neuer Batteriegenerationen, wie z.B. Solid-State-Batterien (SSB), erforderlich macht, um in Europa eine neue industrielle Wertschöpfungskette für deren Kommerzialisierung zu schaffen. Folglich werden in der EU hergestellte SSBs mit hoher Energiedichte die Versorgung u.a. des Automobilsektors sicherstellen. Um dies zu erreichen, ist die Entwicklung und der Einsatz neuer Fertigungstechnologien, die die Produktion von SSB in großem Maßstab ermöglichen, von entscheidender Bedeutung. Unter den übergreifenden Themen für die Entwicklung und Produktion nachhaltiger Batterien in der Zukunft betrachtet die Roadmap4 BATTERY 2030+ die Herstellbarkeit als einen übergreifenden Schlüsselbereich. Innovative und skalierbare Fertigungstechniken zur Herstellung von SSBs werden die Kostenreduzierung, Energieeinsparungen und verbesserte Sicherheit beschleunigen.

ADVAGEN wird eine neue Lithium-Metall (LiM)-Batteriezellentechnologie entwickeln, die auf einem sicheren, zuverlässigen und leistungsstarken hybriden Festkörperelektrolyten (auf LLZO-LPS-Basis) basiert und einen Wettbewerbsvorteil gegenüber der weltweiten (hauptsächlich asiatischen) Konkurrenz darstellt. Dies wird die EU als Technologie- und Produktionsführer bei Batterien nachhaltig stärken, wie in der ERTRAC-Roadmap für die Elektrifizierung und im SET-Plan Aktionspunkt 7 festgelegt. Das ADVAGEN-Konsortium umfasst die wichtigsten EU-Akteure im Batteriesektor, von industriellen Materialherstellern (SCHT, CPT, ABEE) über Batteriehersteller (ABEE) bis hin zu Forschungs- und Entwicklungszentren (IKE, CEA, IREC, TUB, CICe, POLITO, INEGI, UL, FEV) und der Automobilindustrie (TME), die die gesamte Wissens- und Wertschöpfungskette abdecken. Durch die Entwicklung leistungsstarker, erschwinglicher und sicherer Batterien will ADVAGEN die europäische Wettbewerbsfähigkeit bei der Produktion von Batteriezellen wiederherstellen.

Kontakt an der TU Braunschweig: Arno Kwade, Institut für Partikeltechnik

Projektlaufzeit: 1. August 2022 – 31. Juli 2026

Projektpartner: Belgien: ABEE Avesta Battery & Energy Engineering (Koordinator); Toyota Motor Europe nv – Deutschland: FEV Europe GmbH – Frankreich: Commissariat a l Energie Atomique et aux Energies Alternatives; Euroquality sas – Italien: Politecnico di Torino – Niederlande: Techconcepts bv – Norwegen: Ceramic Powder Technology as – Portugal: INEGI - Instituto de Ciencia e Inovacao em Engenharia Mecanica e Engenharia Industrial – Slowenien: Univerza v Ljubljani – Spanien: Centro de Investigacion Cooperativa de Energias Alternativas Fundacion, CIC Energigune Fundazioa; Fundacio Institut de Recerca de l'Energia de Catalunya; Ikerlan s. Coop

Zur Projektwebseite

Grüner Wasserstoff als Kraftstoff bietet die Möglichkeit, die Treibhausgasemissionen von Flugzeugen erheblich zu reduzieren oder sogar ganz zu eliminieren. Wenn flüssiger Wasserstoff (LH2) in Brennstoffzellen (BZ) zur Stromerzeugung verwendet wird, entstehen keine CO2-, SOx- und NOx-Emissionen. Der beste Weg, diese Lösung zu erreichen, ist die Entwicklung eines wasserstoffbetriebenen BZ-Systems als integraler Bestandteil eines neuen LH2-Flugzeugkonzepts. Dies bedeutet eine Abkehr von der derzeitigen "Plug and Play"-Philosophie (getrennte Entwicklung von Motor und Flugzeugarchitektur) hin zu einer disruptiven, integrierten Entwicklungsmethode, die einen Co-Creation-Ansatz für das Antriebssystem und das Flugzeug erfordert. FAME verfolgt diesen Ansatz durch gemeinsame Forschung und Entwicklung zwischen den Partnern, die an der Entwicklung der benötigten Systeme der Brennstoffzelle beteiligt sind, und Airbus als Flugzeugkonstrukteur, -hersteller und -integrator. Dadurch wird sichergestellt, dass auf allen Ebenen vom Material über die Komponenten und Subsysteme bis hin zum Antriebssystem auf Flugzeugebene eine Optimierung realisiert wird.

Der Schwerpunkt von FAME liegt auf der Entwicklung eines kompletten kompakten, hocheffizienten, vollelektrischen Antriebssystems auf der Basis von LH2 als Energiequelle für Flugzeuge mit kurzer bis mittlerer Reichweite (SMR). FAME wird alle benötigten Subsysteme entwickeln und diese in einen MW BZ-Antriebssystem-Bodendemonstrator integrieren, mit der Vision, diesen auf Flugzeugniveau zu skalieren (ausreichend für SMR-Flugzeuge). FAME zeigt die Machbarkeit eines Multi-MW-BZ-Antriebssystems für wasserstoffbetriebene SMR-Flugzeuge. Das System wird die Grundlage für Clean Aviation in Phase 2 bilden, um einen Systemflugtest durchzuführen.

Kontakt an der TU Braunschweig: Jens Friedrichs, Institut für Flugantriebe und Strömungsmaschinen; Peter Scholz, Institut für Strömungsmechanik; Steffen Heinke, Institut für Thermodynamik;

Projektlaufzeit: 1. Januar 2024 – 31. Dezember 2026

Projektpartner: Deutschland: Airbus Operations GmbH (Koordinator); Aerostack GmbH; Diehl Aviation Gilching GmbH; Diehl Aerospace GmbH; Diehl Aviation Laupheim GmbH; Liebherr-Electronics and Drives GmbH; Woodward L'Orange GmbH; Deutsches Zentrum fur Luft - und Raumfahrt ev – Frankreich: Airbus Operations sas; Airbus Helicopters; Liebherr Aerospace Toulouse sas; Moteurs Leroy-Somer – Italien: Universita degli Studi di Napoli Federico II; Smartup Engineering srl – Niederlande: Technische Universiteit Delft – Österreich: AVL List GmbH; Magna Steyr Fahrzeugtechnik GmbH & co KG – Polen: Woodward Polen Spolka z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Politechnika Rzeszowska im Ignacego Lukasiewicza prz – Spanien: Airbus Operations sl

Europa steht vor einer dringenden Herausforderung: die Sicherstellung eines nachhaltigen und umweltfreundlichen Wandels bei gleichzeitiger Revolutionierung seines Batterieherstellungssektors. Um die ehrgeizigen Ziele für 2030 zu erreichen, muss die EU ihre Batterieproduktion von 60 GWh auf 900 GWh steigern. Dieses Vorhaben erfordert bahnbrechende Lösungen, die die Emissionen reduzieren, die Leistung der Batterien erhöhen und die Kreislauffähigkeit sicherstellen. In diesem Zusammenhang wird sich das von der EU finanzierte Projekt GIGABAT auf die Entwicklung von GEN3b (Li-Ion)-Batterien konzentrieren, die innovative, energieeffiziente Maschinen für Gigafactories erfordern. Pilotanlagen werden diese Systeme für reale Anwendungen validieren. Aber GIGABAT geht über Maschinen hinaus. Es fördert die Nachhaltigkeit, reduziert den CO2-Fußabdruck und digitalisiert die Batterieproduktion in Europa. Es ist ein Gemeinschaftsprojekt, das Akademiker, Technologiezentren, Anlagenhersteller und Recyclingexperten zusammenbringt.

Kontakt an der TU Braunschweig: Arno Kwade, Institut für Partikeltechnik; Christoph Herrmann, Institut für Werkzeugzeugmaschinen und Fertigungstechnik;

Projektlaufzeit: 1. Juli 2023 – 31. Dezember 2026

Projektpartner: Deutschland: Powerco se; Excelitas Noblelight GmbH; Matthews International GmbH; Jagenberg Converting Solutions GmbH; Kampf lsf GmbH & co KG; Lebbing Automation and Drives GmbH; Zeppelin Systems GmbH; Netzsch Trockenmahltechnik GmbH; Liplanet e.v. – Frankreich: Verkor – Italien: Fondazione Icons; Manz Italien srl; Comau spa – Schweden: Rise Research Institutes of Schweden ab – Spanien: Fundacion Cidetec (Koordinator); Izertis Sociedad Anonima; Ferroglobe Innovation sl

Zur Projektwebseite