Das dreijährige Kooperationsvorhaben beinhaltet die interdisziplinäre Analyse von materialspezifischen Schädigungsprozessen in Biogasfermentern, die Entwicklung von säurewiderstandsfähigen Faserverbundwerkstoffen auf Grundlage neuartiger Bindemittelsysteme und im finalen Schritt die Implementierung des entwickelten Faserverbundwerkstoffes in die Praxis, durch die Optimierung bestehender Konstruktionsprinzipien.

Projektpartner sind die Schwenk Zement KG, die BioConstruct GmbH und das Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft der Universität Leipzig. Als ideelle Projektunterstützer fungieren der Biogasfachverband e.V. und das Deutsche Biomasse Forschungszentrum (DBFZ).

Nebenstehend erhalten Sie einen zusammenfasssenden Eindruck anhand des dazugehörigen Posters. Weitere Informationen zu diesem Thema erhalten Sie unter saeurebeton@ mfpa-leipzig.de.

Fördermittelgeber: DBU – Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Laufzeit: 01.03.2012 – 31.08.2013

Entwicklung von zementgebundenen Verbundkonstruktionswerkstoffen mit explosionshemmenden, beschusshemmenden und brandhemmenden Eigenschaften

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und experimentelle Validierung neuer innovativer Verbundkonstruktionswerkstoffe und Verbundkonzepte auf Basis hydraulischer Bindemittel, die besonders widerstandsfähig gegen kurzzeitdynamische Belastungen (Beschuss, Explosion) sowie Brand und Einbruch sind.  Hierfür bedarf es einer materialwissenschaftlichen und verbundwerkstofflichen Entwicklung unter Einbezug neuester Erkenntnisse der zur Verfügung stehenden Ausgangsstoffe, Fügetechniken sowie Analyseverfahren. Die einzelnen Entwicklungsschritte sollen systematisch aufeinander abgestimmt sein und den Bogen von der nano-/mikroskaligen Optimierung bis zur endgültigen Applikation im Makromaßstab schlagen. Die unterschiedlichen Beanspruchungsszenarien sollen im Untersuchungsprogramm ihren Niederschlag finden. Vordergründiges Ziel ist es, der Praxis zementgebundene Verbundkonstruktionswerkstoffe  mit einem breiten sicherheitstechnischen Anwendungsspektrum bereitstellen zu können, die auch den sonstigen bauphysikalischen und technischen Anforderungen gerecht werden.

Fördermittelgeber: AIF - ZIM

Laufzeit: 01.10.2010 - 30.09.2013

Entwicklung und Anwendung von Sensortextilien zur Onlineüberwachung von Tragwerken und Konstruktionen

Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, mittels Sticktechnik neuartige Bautextilien für die Langzeitüberwachung (Online-Monitoring) zu entwickeln. Dazu sollen optische Sensoren auf textile Strukturen (Glas- und Kunststofftextilien) aufgestickt werden. Künftig sollen diese Sensortextilien eine flexible, einfache und langzeitstabile Beobachtung von Dehnungs-, Spannungszuständen auf beliebigen Bauteiloberflächen ermöglichen. Hierzu soll das Textil vollflächig mittels Epoxidharzklebern mit der zu überwachenden Struktur verbunden werden. Das Harzsystem sorgt dabei durch die Durchdringung des technischen Textils für einen zusätzlichen wirksamen mechanischen Schutz des Messsystems. 

Fördermittelgeber: AIF - ZIM

Laufzeit: 01.10.2010 – 30.12.2013

Auswirkung extremer Brandszenarien auf die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Brückenbauwerken

Vandalismus, menschliches Fehlverhalten oder Unfälle führen immer wieder zu Brandereignissen auf und unter Brücken. Mit dem Forschungsvorhaben werden Erkenntnisse zu den Folgen extremer Brandereignisse erarbeitet. Es wurden für unterschiedliche Brückenarten verschiedene Szenarien eines brennenden, mit Holzpaletten beladenen LKWs ebenso untersucht, wie Szenarien brennender, aus einem Tanklastzug auslaufender Flüssigkeiten. 

Der Brandverlauf bzw. die Temperaturentwicklung wurden unter Beachtung unterschiedlicher Einflussfaktoren mittels Computational Fluid Dynamics (CFD) ermittelt und alle relevanten adiabaten Oberflächentemperatur-Zeit-Verläufe bestimmt. Die Berechnung des Durchwärmungsverhaltens erfolgte anschließend mittels transienter FEM-Berechnung.

Bei Bränden unterhalb von Brücken entstanden in den Simulationen Temperaturen, die von Tunnelbränden bekannt sind. Der Brandverlauf könnte damit durch die ZTV-ING- bzw. die erweiterte ZTV-ING-Kurve gut approximiert werden. 

Bei Bränden auf Brücken ist die auf die Tragstruktur wirkende Temperatur generell etwas geringer als bei Bränden unter Brücken. Er wurde ein Vorschlag unterbreitet, auf die ZTV-ING-Kurve bezogene bzw. faktorisierte Temperatur-Zeit-Kurven als Bemessungsbrandszenario zu verwenden. 

Es wurden verallgemeinerte, direkt anwendbare Bemessungshilfen entwickelt, mit denen die Beurteilung des Tragvermögens verschiedener Brücken erfolgte. Die Anwendung dieser Bemessungshilfen wurde an verschiedenen Brückenarten dargestellt.

Laufzeit: 01.09.2012 - 05.07.2013

Entwicklung einer Triebkopfkabine aus Aluminiumschau-Verbund für Hochgeschwindigkeitszüge

Die Entwicklung und Anwendung innovativer Leichtbauwerkstoffe und -konzepte gewinnt aus ökonomischen, ökologischen und funktionalen Gründen in vielen industriellen Bereichen immer mehr an Bedeutung.

Ziel des Vorhabens ist es, eine Brücke zwischen bestehenden Konzepten zu bauen und die Vorteile der existierenden Werkstofflösungen zu verknüpfen. Einen Erfolg versprechenden Lösungsansatz bietet die noch junge Werkstoffgruppe der Aluminiumschaum-Verbunde, speziell Aluminium-Aluminiumschaum-Sandwiches (AFS). Diese Verbunde vereinen vorteilhafte Eigenschaften beider Werkstoffkonzepte in sich und lassen eine rein metallische Bauweise zu, die bezüglich Fertigung und Einsatz zahlreiche Vorteile aufweist.

Das Ziel des Gesamtprojektes besteht in der Entwicklung einer leichten, selbsttragenden Triebkopfkabine in metallischer Hybridbauweise, welche alle Anforderungen bezüglich Crashverhalten, Dauerfestigkeit und Brandschutz für Schienenfahrzeuge erfüllt. Besonderes Augenmerk soll dabei auf eine energie- und ressourceneffiziente serientaugliche Fertigungstechnologie zur Herstellung eines solchen Leichtbau-Frontmoduls gerichtet werden.

Die MFPA Leipzig GmbH ist als Netzwerkpartner für den Bereich Materialforschung und -prüfung aktiv.

Fördermittelgeber: Sächsische AufbauBank 

Laufzeit: 01.11.2010 – 31.03.2014

Untersuchungen zur Selbstdichtung von Trennrissen in landwirtschaftlich genutzten Stahlbetonkonstruktionen

Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollte das Selbstdichtungsverhalten von Trennrissen in Stahlbetonkonstruktionen bei Einwirkung von Jauche, Gülle und Silage-Sickersäften (JGS) in landwirtschaftlich genutzten Bauwerken experimentell untersucht werden. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen soll das Selbstdichtungsverhalten der derzeit zur Modellierung von JGS-Flüssigkeiten verwendeten Referenzflüssigkeiten mit dem Selbstdichtungsverhalten realer Gülle getestet werden. Ferner werden Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Schwebstoffanteilen mit dem Ziel der experimentellen Validierung der Verwendung der JGS-Referenzflüssigkeiten im Hinblick auf Selbstdichtungseigenschaften geprüft und bewertet. Ein weiterer Schwerpunkt war die Bereitstellung belastbarer Prüfergebnisse, zur Beurteilung der zu erwartenden Flüssigkeitsaustrittsmengen und der Grenzrissweiten. 

Fördermittelgeber: Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Verbraucherschutz Mecklenburg-Vorpommern 

Laufzeit: 01.03.2013 – 31.05.2013

Realitätsnahe numerische Berechnungsverfahren zur Vorhersage des Verhaltens von Strukturen und Fluiden

Im Rahmen des Vorhabens werden die konstitutive Modellbildungen für möglichst realitätsnahe numerische Berechnungen zur Vorhersage des Verhaltens von Strukturen (Bauteilverhalten) und Fluiden (Rauchausbreitung, Temperaturausbreitung) geschaffen, verifiziert und validiert.

Das reale Bauteilverhalten (im Gegensatz zum normierten), insbesondere das Versagen von Tragstrukturen kann mit diesen Ingenieurprogrammen nicht prognostiziert werden. Dieses reale Tragverhalten wird aber gerade durch die experimentelle Prüfung, welche die MFPA Leipzig GmbH anbietet, bestimmt. Soll also die numerische Simulation diese Prüfung wissenschaftlich unterstützen, muss das reale und nicht das genormte Strukturverhalten abgebildet werden. 

Ein Teilziel des Vorhabens ist daher, die Implementation der für die numerischen Berechnungen zwingend notwendigen Materialmodelle, welche in einschlägigen Fachzeitschriften publiziert sind, in das an der MFPA Leipzig GmbH verwendete, sogenannte In-House-FEM-Programm zu implementieren, welches keine verschlüsselten Programmteile enthält und somit die vollständige Kontrolle und Steuerungsmöglichkeit für numerische Simulationen bietet und daher langfristig aufgebaut werden kann. Ein weiteres Teilziel ist die Erarbeitung spezieller Lösungen auf Basis von CFD-Programmen (CFD - Computational Fluid Dynamics) für Berechnungen zu strömungsmechanischen Fragestellungen, insb. des Brandschutzes. 

Fördermittelgeber: Sächsische AufbauBank

Laufzeit: 01.03.2012 – 28.02.2015

Entwicklung von mineralischen Werkstoffen zur tageszeitlichen Wärmespeicherung als Puffer bei der Solarenergiegewinn

Mit einer Steigerung der Energieeffizienz in Haushalten und Industrie sowie der vermehrten Nutzung regenerativer Energien soll das Ziel „Energiewende“, der Umstieg von fossil-nuklearen zur nachhaltigen Energiegewinnung, erreicht werden.

Ziel des Forschungsprojektes zwischen der MFPA Leipzig GmbH und der Universität Leipzig, Institut für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft ist es, einen mineralischen Werkstoff zu entwickeln, der nachhaltig und langfristig den sehr hohen, bei der Be- und Entladung periodisch auftretenden Temperaturen und - örtlich beschränkt - sehr schnellen Temperaturänderungen schadensfrei widerstehen kann und zusätzlich gute Speichereigenschaften aufweist.

Das Forschungsprojekt wird durch die Stiftung Nagelschneider anteilig gefördert. 

Fördermittelgeber: Nagelschneider-Stiftung 

Laufzeit: 01.05.2012 – 30.04.2014