Verbundprojekt zwischen den Standorten Glauchau, Dresden und der Papiertechnischen Stiftung
Laufzeit: 03/2023 – 12/2023

Im Gegensatz zu erdölbasierten Kunststoffen kann Zellulose aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen und sogar mehrfach recycelt werden. Neben traditionellen Anwendungen in der Papier- und Textilindustrie eröffnen sich durch moderne Fertigungsverfahren wie der additiven Fertigung (umgangssprachlich als 3D-Druck bezeichnet) neue Einsatzmöglichkeiten. Eine zusätzliche Funktionalisierung der Zellulose durch die Einbringung elektrisch leitfähiger Partikel erweitert das Eigenschaftsspektrum nochmals erheblich. Für den Einsatz in der Automobilindustrie ist eine hohe Oberflächenqualität Voraussetzung, die durch eine Galvanisierung erreicht wird. Dafür muss jedoch mindestens die Oberfläche des Kunststoffbauteils elektrisch leitfähig sein, was durch eine aufwendige Vorbehandlung mit teilweise aggressiven und hochtoxischen Chemikalien möglich wird. Für elektrisch leitfähige Ausgangswerkstoffe kann diese Vorbehandlung entfallen, wodurch Gefahren für Umwelt und Personal minimiert werden.

Die Standorte Glauchau und Dresden arbeiten gemeinsam am Gesamtziel des Vorhabens, der Entwicklung eines neuartigen funktionalisierten Verbundwerkstoffes für die additive Fertigung. Durch die Einbringung der nachhaltigen Zellulose werden Biokompatibilität und Wiederverwertbarkeit erhalten. Die zusätzliche Einbringung von elektrisch leitfähigen Partikeln soll die aufwendige Vorbehandlung für eine galvanische Beschichtung vereinfachen. Das additive Fertigungsverfahren Fused Filament Fabrication (FFF) dient dabei als Ausgangsbasis der Fertigung, sodass aus dem Verbundwerkstoff zunächst Filament extrudiert wird, welches im nächsten Schritt zum Bauteil verarbeitet werden kann.

Das erste Ziel im Projekt ist die Entwicklung der optimalen Zusammensetzung des Verbundwerkstoffes aus Polylactiden (PLA), Zellulose und elektrisch leitfähigen Partikeln. Im Mittelpunkt der Untersuchung werden die Auswirkungen auf die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Werkstoffes stehen, bevor der Werkstoff in der additiven Fertigung eingesetzt wird. Dabei müssen entsprechend des neuartigen Verbundwerkstoffes neue Fertigungsparameter in den Druckern konfiguriert werden, was wiederum über die Implementierung eines Plugins in Steuerungs-Software des Druckers realisiert werden soll.

Papiertechnische Stiftung (PTS)

Berufsakademie Sachsen Staatliche Studienakademie Glauchau

Ästhetische Forschung, Lerntagebuch, Theaterpädagogik

Wird ästhetische Forschung im Tertiären Bildungsbereich eingesetzt, stellen sich einige grundsätzliche Fragen, die zunächst ganz allgemein mit dem Ansatz verknüpft sind. Viele von ihnen gewinnen jedoch zusätzlich an Bedeutung, da die jungen Erwachsenen bereits seit Jahren auf einem Bildungsweg voranschreiten, der eben nicht durch diesen Ansatz geprägt war und geprägt ist. „Unter Ästhetischer Forschung versteht man [dabei typischerweise] eine maßgeblich von den Lernenden gelenkte Form des Wissenserwerbs und der Erkennt-nisgewinnung [forschendes Lernen], die nicht auf einem rational-logischen Vorgehen grün-det, sondern die, ausgehend von der Alltagserfahrung, verschiedene vorwissenschaftliche Verfahren wie das Sammeln, Systematisieren und Ausstellen nutzt, um unterschiedlichste Phänomene der Natur und des Sozialen mit ästhetischen Mitteln zu dokumentieren, zu analysieren und auszuwerten.“ (Penzel, J.)

Theater der Jungen Generation (tjg) Dresden

Prof. Ivonne Zill-Sahm (Evangelische Hochschule Dresden)

Prof. Dr. habil. Marie-Luise Lange (TU Dresden)

Diskussionen, Interaktive Whiteboards, Selbstreguliertes Lernen, Peer Discussion

Der Austausch zwischen Lernenden untereinander und zwischen ihnen und den Lehrenden ist für das Nachbereiten und Verstetigen wichtig. Klassische virtuelle interaktive Whiteboard Systeme (V-IWS) erlauben Einzelnen grafische Erkenntnisse zu teilen. Oft ist damit auch eine zeitliche Historie, die „Erstellungsgeschichte“, von Grafiken zugänglich. Einzelne V-IWS erlauben darüber hinaus, kollaborativ Zeichnungen zu erstellen.

Dem gegenüber stehen klassische Austauschmedien wie z.B. Forensysteme. Diese erlauben eine chronologisch-hierarchisch sortierte Sicht auf das Diskussionsgeschehen. Diese Austauschmedien sind jedoch in ihrer Diskussionsfunktionalität eingeschränkt, insbesondere sind sie in der Regel Textbasiert. Eine chronologische (Teil-)Zitierung ist nur textuell möglich, während angehängte Medien (Bilder, Videos, Audio) unverändert mitzitiert oder weggelassen werden.

Ziel des Forschungsprojektes ist die Kombination beider Interaktionsformen mit dem Ziel, klassische Zitatkultur mit moderner V-IWS-Funktion zu unterstützen.

Dr. Iris Braun (Professur für Rechnernetze, TU Dresden)

Dr. Felix Kapp (Institut für Psychologie und Arbeitswissenschaft, TU Berlin)

Erneuerbare Energien, Bewertung von Projekten, DCF, Discounted Cash Flow

Im Rahmen finanzwirtschaftlicher Bewertung von Projekten wird regelmäßig auf das Kapitalwertkalkül abgestellt, bei dem die mit dem Projekt zu erwartenden Rückflüsse mit einem risikoadäquaten Kalkulationszinssatz diskontiert werden. Eine generelle Vorgehensweise zur Bestimmung des risikoadäquaten Kalkulationszinssatz stellt die Einbindung von Kapitalmarktmodellen (wie beispielsweise das Capital Asset Pricing Model) dar. Diese Kapitalmarktmodelle berücksichtigen jedoch nur die Höhe der systematischen Risiken, die auf das Bewertungsobjekt (das Projekt) wirken. Bei Projekten aus dem Bereich der Erneuerbaren Energien spielen jedoch gänzlich unterschiedliche Risikoarten eine deutlich größere Rolle (bei Wind- und PV-Projekten das Vorhandensein in Häufigkeit und Intensität des Energieträges oder Kontrahentenrisiken), so dass es hierfür die generelle Vorgehensweise angepasst werden sollte.

RaspberryPI, Internet der Dinge (IoT), Netzwerke, Anwendungsarchitekturen, Softwareentwicklung Android und Java

Die Digitalisierung beim Betrieb von Modellbahnanlagen schreitet stetig voran. Begründet wird dieser Sachverhalt vor allem durch die zunehmende Miniaturisierung und den Preisverfall von IT-Komponenten. Der Studiengang Wirtschaftsinformatik in Dresden hat seit Mai 2017 den Entwurf, Bau und Betrieb einer „Modellbahnanlage 4.0“ in Spurweite G (Maßstab 1:22,5) zu Lehr- und Forschungszwecken vorangetrieben. Die auch unter der Bezeichnung Gartenbahn bekannte Spurweite zeichnet sich unter anderem durch preiswerte und robuste Komponenten aus. Das rollende Material ist individuell bestückbar, nachrüstbar und im 3D-Druckverfahren selbst herstellbar.

Ziele sind unter anderem die Schaffung einer veranstaltungs- und studiengangübergreifenden Plattform zur Vermittlung von Hardware-, Software und BWL-Kenntnissen.

Digitalisierung im Holzbau, Innovative Konstruktionsweisen, Verbundbauweise und Verbindungen, Brand- und Feuchteschutz

Ziel des Netzwerks sind anwendungsnahe Entwicklungen im Bereich des konstruktiven Holzbaus. Der Entwicklungsprozess reicht dabei von der technologischen Innovation über verfahrenstechnische und baurechtliche Fragestellungen bis hin zur Erschließung neuer Anwendungsgebiete. Das Netzwerk soll die Akzeptanz und Etablierung des Holzbaus unterstützen und das Interesse an modernen Holzbauweisen verstärken.

Um den Erfolg der im Netzwerk durchgeführten Entwicklungen langfristig zu sichern, ist die Partnerstruktur breit angelegt, deren Basis Holzbauunternehmen, Zimmereien und Holzwerkstoffhersteller bilden. Daneben werden zuliefernde Firmen in das Netzwerk eingebunden, z. B. aus dem Bereich Verbindungsmittel, Hilfsstoffe oder Digitalisierung im Bauwesen. Weitere wichtige Partner kommen aus dem Bereich Bauprojektplanung, wie Architektur- und Ingenieurbüros. Flankierend hierzu werden projektabhängig wissenschaftliche Einrichtungen in das Netzwerk und die Entwicklungsprojekte eingebunden.

Für eine zukunftsweisende Ausrichtung der Entwicklungsarbeiten kooperiert das Netzwerk sowohl auf nationaler, als auch auf internationaler Ebene. Der Zusammenschluss aus deutschen Firmen und Hochschulen, sowie Partnern aus Österreich und der Schweiz wird im Rahmen des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ durch das BMWi gefördert.

www.innobauholz.de

Audience Response System, Selbstreguliertes Lernen, Peer Instruction

Vorlesungen sind nach wie vor eine wichtige Lehrform an deutschen Hochschulen. Sie haben das Ziel, Studierenden das Expertenwissen der Dozenten strukturiert zu präsentieren. Kritikpunkte sind seit langem, dass diese Lehrform zu wenige lernförderliche Interaktionsmöglichkeiten zwischen Lehrenden und Studierenden bietet. Ziel ist es daher, technologiegestützt mehr Interaktivität und Adaptivität in Vorlesungen herzustellen.

Audience Response Systeme (ARS) bietet den Dozenten im Allgemeinen die Möglichkeit, in Vorbereitung ihrer Vorlesung Lernaufgaben und Umfragen zu erstellen und diese gezielt in den Lehrveranstaltungen einzusetzen.

Im Rahmen der Forschungskooperation wird mit Auditorium Mobile Classroom Service (AMCS) ein ARS entwickelt das weit über den Standardumfang eines ARSs hinaus erlaubt, auf Basis gegebener Antworten gezielt Nachrichten an Studierende zu generieren, welche dann als kognitive und meta-kognitive Prompts agieren. Diese werden dann in Abhängigkeit individueller studentischer Voraussetzungen und Ziele während der Veranstaltung automatisch an mobile Endgeräte wie z.B. Smartphones oder Notebooks der Studierenden gesendet. So haben z.B. Aufgaben, Nachrichten und Umfragen das Ziel, durch informative Rückmeldung zu den gestellten Aufgaben den Verstehensprozess zu unterstützen sowie gezielt die Aufmerksamkeit auf wichtige Aussagen in der Vorlesung zu lenken. Dabei werden explizit auch unterschiedliche Ziele der Teilnehmenden berücksichtigt. Die sechs Kernfunktionen des Tools wurden aus psychologischen Modellen des selbstregulierten Lernens abgeleitet.

• Pitch-Video für das Projekt „Auditorium Mobile Classroom Service“ (AMCS) an der Professur für Rechnernetze (TU Dresden)
• Pitch-Video für das Projekt „scenario-tailored Audience Response System“ (stARS) im Rahmen der EC-TEL 2020

Dr. Iris Braun (Professur für Rechnernetze, TU Dresden)

Dr. Felix Kapp (Institut für Psychologie und Arbeitswissenschaft, TU Berlin)

Lebensmittel, Rohstoffe, Nachhaltigkeit, Bioökonomie, Sensorik

Als Grundlage zur Entwicklung neuer Produkte (Lebensmittel oder auch Halbfabrikate) ist eine Beschreibung der technofunktionellen und sensorischen Eigenschaften der Rohstoffe notwendig. Dazu gehört auch die Ableitung von Dosis-Wirkungsbeziehungen zur Bestimmung optimaler Einsatzmengen. Zudem werden ökonomische und ökologische Kenngrößen der vor- und nachgelagerten Wertschöpfungsstufen bewertet um einen Beitrag zur effizienten Nutzung biogener Rohstoffe zu leisten.

Lebensmittel, Marketing, Innovationsmanagement, Konzepttests, sensorische Verfahren

Unter dem Stichwort „Marketing Research“ sollen tragfähige Konzepte zur Vermarktung von Lebensmitteln (B-to-C und B-to-B) entwickelt und getestet werden. Forschungsansätze ergeben sich hier vor allem bei der Weiterentwicklung von sensorischen Verfahren zum Konzepttest.

Der klimatisch bedingte Waldumbau bedingt eine Sortimentsverschiebung von Nadelhölzern (insbesondere Fichte) zu Laubhölzern mit teilweise technisch schlechteren Eigenschaften. Bislang ist als Massenprodukt nur die sog. BauBuche der Fa. POLLMEIER bekannt. Die Notwendigkeit von Forschungsleistungen auf diesem Gebiet beschrieb das BMEL im Jahr 2017 wie folgt: „Die Entwicklung von neuen, innovativen, markttauglichen Laubholzprodukten ist […] eine der wichtigsten und anspruchsvollsten Aufgaben von Forschung und Entwicklung in der Forst- und Holzwirtschaft.“ Eine Nutzung von Laubholz ist aufgrund der aufwändigeren Bearbeitung und einer auf Nadelholz orientierten Industrie bisher erschwert. Grundsätzlich verfügt Laubholz jedoch über höhere Festigkeiten (z.B. Biegefestigkeit, Auszugswiderstand). Daraus ergeben sich Möglichkeiten, Laubholz für hochbeanspruchte tragende Bauteile mit geringerer Abmessungen, lokale Verstärkungen von Nadelholzträgern im Bereich hoher Spannungen oder von Verbindungsmittel einzusetzen.

Bei der Verklebung von Laubholz können auf Grund der spezifischen physikalischen, chemischen und chemo-physikalischen Eigenschaften bekannte Klebstoffe und Technologien nicht einfach übernommen werden. In der industriellen und handwerklichen Fertigung treten z.B. Fehlverklebungen auch bei als geeignet bewerteten Laubholzqualitäten auf. Eine reproduzierbare, verlässliche Verklebungsgüte ist jedoch Voraussetzung für eine Zulassung im Holzbau. Voruntersuchungen haben gezeigt, dass mittels NIR-Spektroskopie und den dort gemessenen Spektren Voraussagen zur Verklebungsgüte möglich sein können. Sie kann ergänzend zur üblichen Messung der mittlere Holzfeuchte weitere Informationen liefern bzw. diese Messung integrieren.

Unter Nutzung von Verfahren der multivarianten Statistik soll ein Algorithmus entwickelt werden, der unter Einbeziehung der bekannten Bewertungskriterien (Delaminierung, Zugscherfestigkeit) sowie der oben aufgeführten Einflussgrößengruppen eine Vorhersage zu erwartender Verleimungsqualitäten erlaubt. Bei positiven Ergebnissen ist eine Weiterentwicklung in ein Inline-Messverfahren anzustreben.

Laubholzprodukte, Klebstoffe, NIR-Spektroskopie, Inline-Messverfahren