Verbundsicherheitsglas (VSG) besteht aus mindestens zwei Scheiben Glas, die über eine polymere Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Im Falle eines Bruchs der Scheibe(n) hat dies den Vorteil, dass Bruchstücke an der Folie haften bleiben und das Laminat eine Resttragfähigkeit behält. Dieses charakteristische Nachbruchverhalten wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst – insbesondere die Geometrie und Anordnung der Risse prägen das Nachbruchverhalten von VSG entscheidend.

Insbesondere das Delaminationsverhalten zwischen der Zwischenschicht und dem Glas spielt eine übergeordnete Rolle für das Nachbruchverhalten von VSG. Untersucht werden soll, wie sich Geometrieparameter auf den Delaminationsfortschritt im gebrochenen Laminat auswirken und welchen Einfluss diese auf das Nachbruchverhalten haben.

Mögliche Bearbeitungsschwerpunkte einer Abschlussarbeit könnten sein:

- Durchführung von Zugversuchen an kontrolliert gebrochener Verbundsicherheitsverglasung und Interpretation der Ergebnisse.

- Numerische Untersuchungen zur Resttragfähigkeit von VSG unter Berücksichtigung des Delaminationsfortschritts.

- Erarbeitung von analytischen Ansätzen zur Beschreibung von Delamination und Tragwirkung.

Die Transformation hin zu einer echten Kreislaufwirtschaft im Bauwesen erfordert, dass Materialien und Produkte nach ihrer Nutzung bewertet und ggf. ganz oder in Teilen wiederverwendet werden können. Verbundsicher-heitsglas (VSG) besteht aus Glasscheiben mit dazwischenliegenden Kunst-stofffolien und wird unter anderem als Überkopfverglasung, Brüstung und in Windschutzscheiben angewendet.

Derzeit werden VSG-Elemente nach der Nutzungsdauer meist zerkleinert. Eine direkte Wiederverwendung findet in der Regel nicht statt, da keine Kriterien festgelegt sind, um zu entscheiden, welche VSG-Scheiben noch ausreichende Dauerhaftigkeit und Verbundwirkung aufweisen.

Die Bauindustrie steht vor der Herausforderung, CO₂-Emissionen massiv zu senken. Glas ist in der Herstellung energieintensiv, jedoch theoretisch unend-lich oft recycelbar oder – noch besser – direkt wiederverwendbar (Re-Use). Das Problem: Zurückgebautes Glas kann aufgrund von Oberflächendefekten eine geringere Oberflächenfestigkeit als das Neuprodukt und somit eine redu-zierte Tragfähigkeit aufweisen.

Um Glas sicher in neuen Fenstern und Fassaden einsetzen zu können, muss sowohl der Grenzzustand der Tragfähigkeit (Spannung) als auch der Grenz-zustand der Gebrauchstauglichkeit (Verformung/Durchbiegung) nachgewie-sen werden. In gewissen Fällen wird dabei der Grenzzustand der Ge-brauchstauglichkeit maßgebend.

Die Festigkeit von Floatglas hängt maßgeblich von der Dauer der Lasteinwirkung und den Umgebungsbedingungen ab. Ursächlich hierfür ist das subkritische Risswachs-tum: Unter Zugspannung reagieren Wassermoleküle aus der Luftfeuchtigkeit mit den Silizium-Sauerstoff-Bindungen an der Rissspitze. Dies führt dazu, dass vorhandene Mikrorisse über Zeit wachsen, bis sie eine kritische Länge erreichen und das Bauteil versagt.

Die zentrale Hypothese dieser Arbeit lautet, dass die Laminierung mit einer PVB-Folie die Glasoberfläche so effektiv versiegelt, dass der Zutritt von Feuchtigkeit zur Rissspitze unterbunden oder zumindest stark verzögert wird. Dadurch könnte die dem Polymer zugewandte Seite eine deutlich höhere effektive Festigkeit aufweisen als eine freie Glasoberfläche.

Bei der Konfektionierung von Glasscheiben werden diese im Werk in großen Anlagen mit kleinen Metallrädchen gezielt vorgeschädigt und anschließend entlang dieser Vorschädigung gebrochen. Durch diesen Prozess werden die Glasscheiben an der Kante jedoch stark geschädigt, sodass für die spätere Bemessung die Festigkeit an der Kante normativ für Floatglas um 20% gegenüber der Flächenfestigkeit reduziert werden muss. Ein Zusammenhang zwischen der Kantenfestigkeit und der Ausprägung der beim Schneidprozess induzierten Medianrisse und Lateralrisse wurde bereits erfasst. Der Einfluss der sekundären Radialrisse auf die Kantenfestigkeit ist bisher noch weitestgehend unerforscht.

Um den Einfluss der sekundären Radialrisse auf die Kantenfestigkeit zu erfassen, werden diese in einem ersten Schritt bei Eindringversuchen in Glas untersucht. Das damit induzierte Risssystem wird anhand unterschiedlicher Parametern wie Indenterkraft, Indentergeometrie und Umwelteinflüssen charakterisiert.

Verbundsicherheitsglas (VSG) besteht aus mindestens zwei Scheiben Glas, die über eine polymere Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Im Falle eines Bruchs der Scheibe(n) hat dies den Vorteil, dass Bruchstücke an der Folie haften bleiben und das Laminat eine Resttragfähigkeit behält. Dieses charakteristische Nachbruchverhalten wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst – insbesondere die Geometrie und Anordnung der Risse prägen das Nachbruchverhalten von VSG entscheidend.

Untersucht werden soll, wie zentrale Parameter der Rissstruktur, wie Fragmentierungsgrad, Geometrie, Ausrichtung und Konstellation der Risse, das Resttragverhalten von Verbundsicherheitsglas beeinflussen.

Thematik

Die Kreislaufwirtschaft zielt darauf ab, Rohstoffe und Produkte effizient und so lange wie möglich zu nutzen, indem die Prinzipien Wiederverwendung (ReUse) und Weiterverarbeitung (Remanufacture) neben dem Recycling etabliert werden. Im Kontext des Glasbaus wird derzeit die technische Umsetzbarkeit einer vollständigen Kreislaufwirtschaft für Flachglas analysiert. Demontierte Verglasungseinheiten werden in ihre Einzelkomponenten getrennt, gereinigt und anschließend für neue Produkte genutzt. In der Praxis konnten bereits gealterte Gläser als Rohmaterial für Verbundglas und Isolierverglasungen eingesetzt werden. Allerdings ist der Einfluss der Alterungsphänomene, wie z. B. Veränderungen der Oberflächentopografie (Rauheit), chemische Umwandlungen, Korrosionsprozesse, Oberflächenschäden und Verschmutzungen, auf die Wechselwirkung mit neuen Veredelungs-komponenten (silikonische Dichtstoffe, polymerische Zwischenschichten, metallische Beschichtungen) nicht ausreichend erforscht. Diese Phänomene entstehen insbesondere durch zyklische Witterungseinflüsse, UV‑Belastung und mechanische Beanspruchungen während des Lebenszyklus der Gläser.

Mögliche Bearbeitungspunkte der Abschlussarbeit könnten sein:

- Literaturrecherche zu Alterungsmechanismen von Floatglas

- Experimente zur Oberflächenrauheit

- Untersuchung der chemischen Veränderungen an der Glasoberfläche

- Verträglichkeitstests → Evaluation der Wechselwirkungen zwischen gealtertem Glas und Veredelungskomponenten

- Ableiten von Handlungsempfehlungen für die Weiterverarbeitung gealterter Verglasungen und deren Integration in die Kreislaufwirtschaft

Sprache: deutsch oder englisch

Thematik

Die Wiederverwendung von Flachglas erfordert eine verlässliche Kenntnis der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Biegezugfestigkeit, da Glas aufgrund oberflächennaher Defekte bricht. Die charakteristische Biegezugfestigkeit für Floatglas wird durch DIN EN 572-1 festgelegt und beruht auf mechanischen Kennwerten aus dem Neuzustand. Durch Herstellungsprozesse, Weiterverarbeitung, Transport, Montage, Nutzung (z. B. Reinigung) und Demontage entstehen jedoch zusätzliche Oberflächenschädigungen, deren Einfluss auf die Festigkeit gealterter Gläser bislang kaum quantitativ untersucht wurde. Für eine fundierte Entscheidung über die Wiederverwendbarkeit von gealterten Verglasungen ist es notwendig, das Festigkeitsniveau statistisch zu bestimmen und mit den normativ vorgegebenen Werten zu vergleichen. Die Arbeit soll einen Beitrag zur Bewertung der Restfestigkeit gealterter Gläser leisten und damit die Grundlagen für eine sichere und wirtschaftliche Wiederverwendung schaffen.

Mögliche Bearbeitungspunkte der Abschlussarbeit könnten sein:

- Literaturrecherche zur Charakterisierung der Biegezugfestigkeit von Floatglas,

- Literaturrecherche von Studien zur Festigkeitsbestimmung gealterter Verglasungen und Vergleich mit neuwertigem Glas,

- Experimentelle Untersuchungen: Vorbereitung von Proben aus rückgebauten Isolierverglasungen der 1990er‑Jahre und Ermittlung der biaxialen Biegezugfestigkeit von veraltetem Glas,

- Auseinandersetzung mit der Richtlinie für geprüfte Typenstatiken von Mehrscheiben‑Isolierglas (IFT VE‑15/1) und Analyse, ob die ermittelten Festigkeiten von gealtertem Glas eine Wiederverwendung gemäß der Richtlinie erlauben.

Sprache: deutsch oder englisch

Verbundsicherheitsglas (VSG) besteht aus mind. zwei Schichten Glas, die über eine polymere Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass im Falle eines Bruchs der Scheibe(n) Glasbruchstücke an der Folie haften bleiben und das Laminat eine Resttragfähigkeit behält. Um das Nachbruchverhalten zu charakterisieren, können Zug- und Biegeversuche an gebrochenem VSG durchgeführt werden. Dazu kann VSG aus thermisch vorgespanntem Glas oder aus thermisch entspanntem Glas (Floatglas), welches definiert oder undefiniert gebrochen wurde, genutzt werden.

Das Versagen spröder Materialien wie Glas erfordert ein Verständnis des Risswachstums. Moderne Simulationen ermöglichen detaillierte Analysen von Rissgeometrien und Belastungseinflüssen. Dadurch können kritische Punkte identifiziert und das Risiko spröden Versagens minimiert werden.

Bruchmechanische Modelle ermöglichen es, komplexes Materialverhalten vereinfacht zu beschreiben. Mit ihrer Hilfe können so z.B. Vorhersagen über das Risswachstums- und Versa-gensverhalten ingenieurtechnisch relevanter Materialien gemacht werden.

Vakuumisoliergläser (VIGs) sind eine innovative Fenstertechnologie mit dem Potenzial, energieeffiziente Gebäude zu revolutionieren. Fenster und transparente Fassadenelemente sind Hauptverursachen von Wärmeverlusten und CO2-Emissionen in Gebäuden. VIGs bestehen aus Glasscheiben mit einem Vakuumzwischenraum, der thermische Effekte minimiert und die Energiebilanz von Gebäudehüllen verbessert. Kleine Abstandhalter im va- kuumierten Scheibenzwischenraum gewährleisten die Stabilität über Jahrzehnte und beeinflussen das Verhalten von VIGs maßgeblich. Die Untersuchung dieses Einflusses und die Entwicklung von Normen für die Verwendung von VIGs sind entscheidend für die Einführung energieoptimierter Fenster- und Fassadensysteme in Deutschland und Europa. VIGs könnten somit einen bedeutenden Beitrag zur Nachhaltigkeit im Bauwesen leisten.

Glas ist ein allgegenwärtiges Material in modernen technischen Anwendungen, das für seine Transparenz, Stärke und Vielseitigkeit geschätzt wird. Glas ist jedoch von Natur aus spröde, und seine Anfälligkeit für die Entstehung und Ausbreitung von Rissen stellt in strukturellen und sicherheitskritischen Kontexten eine große Herausforderung dar. Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von glasbasierten Strukturen und Produkten zu verbessern, ist es daher von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie sich Risse in eingedrückten Glasproben unter anschließender Belastung ausbreiten.

Während die Glasscheiben in konventionellen Gitterschalen typischerweise nur als ausfachende Elemente genutzt werden, kann die Aktivierung des vollen Tragfähigkeitspotenzials von Glas wesentlich dazu beitragen, die Material- und Energieressourcen von Unterkonstruktionen für Glasfassaden zu reduzieren.

In einem aktuellen Forschungsprojekt werden dazu die Integration lokaler und linearer Verbin-dungskonstruktionen in Glastragwerken untersucht, welche dazu beitragen sollen, das statische Potenzial der eingesetzten Glasscheiben besser auszureizen und dadurch den Stahlverbrauch in Unterkonstruktionen auf ein notwendiges Minimum zu reduzieren. Dies soll letztendlich den Bau von transparenten Glaskonstruktionen mit einer großen Vielfalt an Formen und Anwendungen ermöglichen.

Vakuum-Isolierglas (VIG) ist einenergieeffizientes Verglasungssystem. Sein Aufbau (genauer gesagt die Anordnung der Abstandhalter die erforderlich sind, um den hohen Belastungen durch den atmosphärischen Druck (10 Tonnen/m2) standzuhalten) führt jedoch zu komplexen Spannungsverteilungen und hohen lokalen Spannungsgradienten. Dies kann zur Bildung so genannter 'Cone cracks' führen, die sich zu durchgehenden Rissen entwickeln und somit zu einem katastrophalen Versagen dieser Verglasungseinheiten führen können. Bei der Bemessung von VIGs wird in der Regel davon ausgegangen, dass der Kontakt zw. Glas und den Abstandhaltern unbedenklich ist, wenn das Raster in dem die Abstandhalter angeordnet sind begrenzt ist. Untersuchungen verschiedener VIGs zeigen jedoch, dass Risse trotzdem auftreten und das Versagen von einem dieser Abstandhalter ausgehen kann.

Vakuumisoliergläser (VIGs) sind eine innovative Fenstertechnologie mit dem Potenzial, energieeffiziente Gebäude zu revolutionieren. Fenster und transparente Fassadenelemente sind Hauptverursachen von Wärmeverlusten und CO2-Emissionen in Gebäuden. VIGs bestehen aus Glasscheiben mit einem Vakuumzwischenraum, der thermische Effekte minimiert und die Energiebilanz von Gebäudehüllen verbessert. Kleine Abstandhalter im va- kuumierten Scheibenzwischenraum gewährleisten die Stabilität über Jahrzehnte und beeinflussen das Verhalten von VIGs maßgeblich. Die Untersuchung dieses Einflusses und die Entwicklung von Normen für die Verwendung von VIGs sind entscheidend für die Einführung energieoptimierter Fenster- und Fassadensysteme in Deutschland und Europa. VIGs könnten somit einen bedeutenden Beitrag zur Nachhaltigkeit im Bauwesen leisten.

Um den Verbrauch von Rohstoffen, die Produktion von klimaschädlichen Gasen und das Abfallaufkommen zu reduzieren, rückt seit einiger Zeit das Thema Kreislaufwirtschaft in den Vordergrund. Die Kreislaufwirtschaft ist ein ganzheitlicher Ansatz, der darauf abzielt, Rohstoffe und die daraus entstehenden Produkte effizient und so lange wie möglich zu nutzen. Sie umfasst das Reparieren, Wiederverwenden und Recyceln.

Die 3D-Drucktechnologie hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht und ermöglicht die Herstellung von Bauteilen aus einer Vielzahl von Materialien, einschließlich Kunststoffen, Metallen und sogar Glas. Insbesondere der 3D-Druck von Glasbauteilen hat in jüngster Zeit viel Aufmerksamkeit erhalten, da es ein sehr anspruchsvolles Material ist, das eine spezielle Verarbeitung erfordert.

Am Institut für Statik und Konstruktion konzentrieren wir uns auf die Materialprüfung von 3D gedruckten Glasbauteilen und untersuchen, welche Prüfmethoden angewendet werden können, um die Qualität und Eignung dieser Bauteile für den Einsatz in verschiedenen Anwendungen zu bestimmen.

Aufgrund dieser Ergebnisse erarbeiten wir eine Methodik für das Konstruieren mit 3D gedruckten Glasbauteilen.

Während additive Fertigungstechnologien wie der Beton 3D-Druck bereits zur Errichtung ganzer Gebäude genutzt werden, sind vergleichbare Methoden für keramische noch nicht am freien Markt erhältlich. Da keramische Werkstoffe im Bauwesen jedoch ein breites Anwendungsspektrum, vom Mauerstein bis zum Waschbecken, aufweisen ist eine Erforschung des keramischen 3D-Druckes ein vielversprechendes Forschungsfeld. In vorangegangener Forschung wurden bereits erste Grundlagen zur Auslegung und Herstellung einer vorgespannten Kragarmtreppe aus additiv hergestellten Keramiksegmenten erarbeitet. Die hier ausgeschriebene Masterarbeit soll auf Basis dieser Erkenntnisse das System weiterentwickeln und evaluieren.

Die Topologieoptimierung mittels der SIMP-Methode ist ein mächtiges Werkzeug in der computergestützten Produktentwicklung. Sie leidet jedoch häufig unter sogenannten Checkerboard-Instabilitäten. Diese unphysikalischen Muster entstehen, da der Optimierer das Locking bilinearer Q4-Elemente ausnutzt, um makroskopisch eine hohe Steifigkeit zu simulieren, ohne die entsprechenden Volumenstrafen für mittlere Dichten zu zahlen. Klassische Dichte- oder Sensitivitätsfilter glätten diese Gradienten lediglich geometrisch, ohne die zugrunde liegende physikalische Ursache zu beheben.

Die klassische dichtenbasierte Topologieoptimierung (TO) liefert hochgradig effiziente, jedoch meist monolithische und bionische Strukturen. Für die reale Baupraxis und Prinzipien der Kreislaufwirtschaft (Wiederverwendbarkeit, Modularität) sind diese Entwürfe oft ungeeignet, da sie sich nicht aus diskreten Bausteinen zusammensetzen lassen.

Geschweißte Kupferbauteile gewinnen durch den starken Ausbau der Elektromobilität rasant an Bedeutung. Die Beschreibung des Materialverhaltens stellt sich jedoch als schwierig dar. Die Digitale Bildkorrelation (DIC) kann genutzt werden, um Verschiebungs- und Dehnungsfelder an Werkstoffproben zu messen, auszuwerten und schließlich ein passendes Materialmodell zu wählen.

This thesis develops a transient thermal finite element model for self-healing aluminium-based metal-matrix composites in ABAQUS. The work investigates thermal activation strategies of embedded healing particles, focusing on temperature distribution, thermal gradients, and their impact on reliable crack healing in compact tension specimens.

This thesis develops a thermomechanical model for ultrasonic welding based on Cattaneo’s hyperbolic heat conduction law. The framework aims to capture transient temperature evolution, thermal strains, and residual stresses under high-frequency welding conditions and to assess the influence of key process parameters on weld quality.

This thesis develops a thermomechanical model for additive manufacturing based on Cattaneo’s hyperbolic heat conduction law. The framework aims to predict transient temperature fields, thermal strains, and residual stresses arising from rapid heating and cooling during manufacturing processes.

This thesis focuses on modelling shear margins in ice streams using a coupled Eulerian viscoelasticity and phase-field framework. The model aims to capture localized deformation, stress evolution, and damage processes, enabling the analysis of ice-stream stability and parameter-dependent margin dynamics.

This thesis focuses on modelling diffusion-driven ion exchange in chemically strengthened aluminosilicate glass. Based on the Landau–Lifshitz and Gurtin frameworks, physically motivated models will be implemented and validated to predict concentration profiles, residual stresses, and strengthening effects under varying process conditions.

Entwicklung und Implementierung eines numerischen Modells für Vickers-Indentation in Glas mit FEniCSx. Ziel ist die Kopplung von Plastizität, Kontaktmechanik und Phasenfeldmethoden zur Beschreibung komplexer Risssysteme. Die Arbeit umfasst Modellierung, Implementierung und Validierung einzelner mechanischer Bausteine.

This master thesis evaluates the thermal performance and economic viability of implementing a low-cost adhesive window film retrofit as an interim energy-saving measure on single-glazed windows at a university building, comparing simulated energy savings against conventional full retrofitting approaches.

Contact: M.Arch. Rutuja Rasal

Diese Masterarbeit analysiert die Lebenszyklus-Treibhausgasemissionen im Zusammenhang mit der Sanierung und Erweiterung des Gepatschhauses im Kaunertal (Österreich), das von der Sektion Frankfurt am Main des Deutschen Alpenvereins betrieben wird. Das Projekt umfasst die Sanierung eines bestehenden Gebäudes sowie einen integrierten Neubau. Mithilfe einer systematischen Ökobilanz (LCA) werden die in den Materialien, im Transport und in den Baustellenprozessen enthaltenen Emissionen quantifiziert, um damit ein umfassendes CO₂-Bilanzprofil des Bauprojekts zu erstellen.

Ansprechpartnerin: M.Arch. Rutuja Rasal

Echtzeitfähige Lebensdauerabschätzung gewinnt in Prüfständen und im Condition Monitoring zunehmend an Bedeutung. Durch die Kombination vereinfachter mechanischer Modelle mit Embedded-Hardware können Schäden direkt im Betrieb bewertet werden. Ziel ist ein System, das Sensordaten nutzt, um frühzeitig kritische Zustände zu erkennen und Wartung effizient zu planen.

Verbundsicherheitsglas (VSG) besteht aus mindestens zwei Scheiben Glas, die über eine polymere Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Im Falle eines Bruchs der Scheibe(n) hat dies den Vorteil, dass Bruchstücke an der Folie haften bleiben und das Laminat eine Resttragfähigkeit behält. Dieses charakteristische Nachbruchverhalten wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst – insbesondere die Geometrie und Anordnung der Risse prägen das Nachbruchverhalten von VSG entscheidend.

Insbesondere das Delaminationsverhalten zwischen der Zwischenschicht und dem Glas spielt eine übergeordnete Rolle für das Nachbruchverhalten von VSG. Untersucht werden soll, wie sich Geometrieparameter auf den Delaminationsfortschritt im gebrochenen Laminat auswirken und welchen Einfluss diese auf das Nachbruchverhalten haben.

Mögliche Bearbeitungsschwerpunkte einer Abschlussarbeit könnten sein:

- Durchführung von Zugversuchen an kontrolliert gebrochener Verbundsicherheitsverglasung und Interpretation der Ergebnisse.

- Numerische Untersuchungen zur Resttragfähigkeit von VSG unter Berücksichtigung des Delaminationsfortschritts.

- Erarbeitung von analytischen Ansätzen zur Beschreibung von Delamination und Tragwirkung.

Die Transformation hin zu einer echten Kreislaufwirtschaft im Bauwesen erfordert, dass Materialien und Produkte nach ihrer Nutzung bewertet und ggf. ganz oder in Teilen wiederverwendet werden können. Verbundsicher-heitsglas (VSG) besteht aus Glasscheiben mit dazwischenliegenden Kunst-stofffolien und wird unter anderem als Überkopfverglasung, Brüstung und in Windschutzscheiben angewendet.

Derzeit werden VSG-Elemente nach der Nutzungsdauer meist zerkleinert. Eine direkte Wiederverwendung findet in der Regel nicht statt, da keine Kriterien festgelegt sind, um zu entscheiden, welche VSG-Scheiben noch ausreichende Dauerhaftigkeit und Verbundwirkung aufweisen.

Die Bauindustrie steht vor der Herausforderung, CO₂-Emissionen massiv zu senken. Glas ist in der Herstellung energieintensiv, jedoch theoretisch unend-lich oft recycelbar oder – noch besser – direkt wiederverwendbar (Re-Use). Das Problem: Zurückgebautes Glas kann aufgrund von Oberflächendefekten eine geringere Oberflächenfestigkeit als das Neuprodukt und somit eine redu-zierte Tragfähigkeit aufweisen.

Um Glas sicher in neuen Fenstern und Fassaden einsetzen zu können, muss sowohl der Grenzzustand der Tragfähigkeit (Spannung) als auch der Grenz-zustand der Gebrauchstauglichkeit (Verformung/Durchbiegung) nachgewie-sen werden. In gewissen Fällen wird dabei der Grenzzustand der Ge-brauchstauglichkeit maßgebend.

Die Festigkeit von Floatglas hängt maßgeblich von der Dauer der Lasteinwirkung und den Umgebungsbedingungen ab. Ursächlich hierfür ist das subkritische Risswachs-tum: Unter Zugspannung reagieren Wassermoleküle aus der Luftfeuchtigkeit mit den Silizium-Sauerstoff-Bindungen an der Rissspitze. Dies führt dazu, dass vorhandene Mikrorisse über Zeit wachsen, bis sie eine kritische Länge erreichen und das Bauteil versagt.

Die zentrale Hypothese dieser Arbeit lautet, dass die Laminierung mit einer PVB-Folie die Glasoberfläche so effektiv versiegelt, dass der Zutritt von Feuchtigkeit zur Rissspitze unterbunden oder zumindest stark verzögert wird. Dadurch könnte die dem Polymer zugewandte Seite eine deutlich höhere effektive Festigkeit aufweisen als eine freie Glasoberfläche.

In multiscale mechanics, the microscopic architecture of a material strongly influences its macroscopic behavior. By tailoring the geometry of representative unit cells, it is possible to deliberately design and program desired effective material properties.

Bei der Konfektionierung von Glasscheiben werden diese im Werk in großen Anlagen mit kleinen Metallrädchen gezielt vorgeschädigt und anschließend entlang dieser Vorschädigung gebrochen. Durch diesen Prozess werden die Glasscheiben an der Kante jedoch stark geschädigt, sodass für die spätere Bemessung die Festigkeit an der Kante normativ für Floatglas um 20% gegenüber der Flächenfestigkeit reduziert werden muss. Ein Zusammenhang zwischen der Kantenfestigkeit und der Ausprägung der beim Schneidprozess induzierten Medianrisse und Lateralrisse wurde bereits erfasst. Der Einfluss der sekundären Radialrisse auf die Kantenfestigkeit ist bisher noch weitestgehend unerforscht.

Um den Einfluss der sekundären Radialrisse auf die Kantenfestigkeit zu erfassen, werden diese in einem ersten Schritt bei Eindringversuchen in Glas untersucht. Das damit induzierte Risssystem wird anhand unterschiedlicher Parametern wie Indenterkraft, Indentergeometrie und Umwelteinflüssen charakterisiert.

Die Versteifung von Flachglas mittels additiver Fertigung stellt ein innovatives und zunehmend relevantes Forschungsfeld im konstruktiven Glasbau dar. Erste Projekte zeigten, dass durch Glas-3D-Druck tragfähige und stoffschlüssige Glas-Glas-Verbindungen realisiert werden können. Besonders kritisch ist jedoch der Kontaktbereich zwischen Glasgrundplatte und additiv aufgebrachter Geometrie, da hier lokale Spannungsspitzen maßgeblich das Versagensverhalten bestimmen.

Ziel dieser Abschlussarbeit ist es, die zugrunde liegenden spannungstechnischen Mechanismen solcher Verbindungen zu untersuchen und die geometrischen Einflussgrößen systematisch zu analysieren. Auf dieser Basis sollen Strategien zur Reduktion lokaler Spannungsspitzen entwickelt und spätere Gestaltungsrichtlinien für 3D-gedruckte Glas-Glas-Verbindungen abgeleitet werden. Die Ergebnisse sollen einen wesentlichen Beitrag zur Weiterentwicklung additiv gefertigter Glasbauteile für den konstruktiven Einsatz im Bauwesen leisten.

Insbesondere die Versteifung von Flachglasscheiben mittels additiver Fertigung stellt ein junges, aber zunehmend interessantes Thema für den konstruktiven Glasbau dar. Eine zukünftige baupraktische Anwendung setzt eine bestimmte Resttragfähigkeit bedruckter Glasscheiben nach Teilversagen (z. B. Glasbruch oder Strukturablösung) voraus. Diese Arbeit umfasst daher die Untersuchung und Bewertung verschiedener Redundanzmechanismen (z.B. Lamination oder lackbasierte Verfahren), die nach dem Bruch eine ausreichende strukturelle Integrität gewährleisten. Dadurch soll ein Beitrag zur Entwicklung sicherer, additiv gefertigter Glasbauteile für den konstruktiven Einsatz im Bauwesen geleistet werden.

Diese Masterarbeit untersucht und schließt die Validierungslücke in Project Haystack, einer führenden offenen Ontologie für Gebäudesysteme. Mithilfe von Semantic-Web-Technologien wie RDF, OWL und SHACL werden standardisierte Methoden und Werkzeuge entwickelt, um die Konsistenz, Interoperabilität und Praxistauglichkeit der Ontologie in industriellen Anwendungen zu verbessern.

Verbundsicherheitsglas (VSG) besteht aus mindestens zwei Scheiben Glas, die über eine polymere Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Im Falle eines Bruchs der Scheibe(n) hat dies den Vorteil, dass Bruchstücke an der Folie haften bleiben und das Laminat eine Resttragfähigkeit behält. Dieses charakteristische Nachbruchverhalten wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst – insbesondere die Geometrie und Anordnung der Risse prägen das Nachbruchverhalten von VSG entscheidend.

Untersucht werden soll, wie zentrale Parameter der Rissstruktur, wie Fragmentierungsgrad, Geometrie, Ausrichtung und Konstellation der Risse, das Resttragverhalten von Verbundsicherheitsglas beeinflussen.

Thematik

Die Kreislaufwirtschaft zielt darauf ab, Rohstoffe und Produkte effizient und so lange wie möglich zu nutzen, indem die Prinzipien Wiederverwendung (ReUse) und Weiterverarbeitung (Remanufacture) neben dem Recycling etabliert werden. Im Kontext des Glasbaus wird derzeit die technische Umsetzbarkeit einer vollständigen Kreislaufwirtschaft für Flachglas analysiert. Demontierte Verglasungseinheiten werden in ihre Einzelkomponenten getrennt, gereinigt und anschließend für neue Produkte genutzt. In der Praxis konnten bereits gealterte Gläser als Rohmaterial für Verbundglas und Isolierverglasungen eingesetzt werden. Allerdings ist der Einfluss der Alterungsphänomene, wie z. B. Veränderungen der Oberflächentopografie (Rauheit), chemische Umwandlungen, Korrosionsprozesse, Oberflächenschäden und Verschmutzungen, auf die Wechselwirkung mit neuen Veredelungs-komponenten (silikonische Dichtstoffe, polymerische Zwischenschichten, metallische Beschichtungen) nicht ausreichend erforscht. Diese Phänomene entstehen insbesondere durch zyklische Witterungseinflüsse, UV‑Belastung und mechanische Beanspruchungen während des Lebenszyklus der Gläser.

Mögliche Bearbeitungspunkte der Abschlussarbeit könnten sein:

- Literaturrecherche zu Alterungsmechanismen von Floatglas

- Experimente zur Oberflächenrauheit

- Untersuchung der chemischen Veränderungen an der Glasoberfläche

- Verträglichkeitstests → Evaluation der Wechselwirkungen zwischen gealtertem Glas und Veredelungskomponenten

- Ableiten von Handlungsempfehlungen für die Weiterverarbeitung gealterter Verglasungen und deren Integration in die Kreislaufwirtschaft

Sprache: deutsch oder englisch

Thematik

Die Wiederverwendung von Flachglas erfordert eine verlässliche Kenntnis der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Biegezugfestigkeit, da Glas aufgrund oberflächennaher Defekte bricht. Die charakteristische Biegezugfestigkeit für Floatglas wird durch DIN EN 572-1 festgelegt und beruht auf mechanischen Kennwerten aus dem Neuzustand. Durch Herstellungsprozesse, Weiterverarbeitung, Transport, Montage, Nutzung (z. B. Reinigung) und Demontage entstehen jedoch zusätzliche Oberflächenschädigungen, deren Einfluss auf die Festigkeit gealterter Gläser bislang kaum quantitativ untersucht wurde. Für eine fundierte Entscheidung über die Wiederverwendbarkeit von gealterten Verglasungen ist es notwendig, das Festigkeitsniveau statistisch zu bestimmen und mit den normativ vorgegebenen Werten zu vergleichen. Die Arbeit soll einen Beitrag zur Bewertung der Restfestigkeit gealterter Gläser leisten und damit die Grundlagen für eine sichere und wirtschaftliche Wiederverwendung schaffen.

Mögliche Bearbeitungspunkte der Abschlussarbeit könnten sein:

- Literaturrecherche zur Charakterisierung der Biegezugfestigkeit von Floatglas,

- Literaturrecherche von Studien zur Festigkeitsbestimmung gealterter Verglasungen und Vergleich mit neuwertigem Glas,

- Experimentelle Untersuchungen: Vorbereitung von Proben aus rückgebauten Isolierverglasungen der 1990er‑Jahre und Ermittlung der biaxialen Biegezugfestigkeit von veraltetem Glas,

- Auseinandersetzung mit der Richtlinie für geprüfte Typenstatiken von Mehrscheiben‑Isolierglas (IFT VE‑15/1) und Analyse, ob die ermittelten Festigkeiten von gealtertem Glas eine Wiederverwendung gemäß der Richtlinie erlauben.

Sprache: deutsch oder englisch

Lattice Boltzmann methods (LBMs) stem from the computation of fluid flows. They work on the mesoscale with a statistical formulation based in kinetic theory. These methods promise great gains in the computational performance with good scaling for large systems. In recent years, an effort has been undertaken to develop LBMs for the simulation of solid mechanics as well.

Lattice Boltzmann methods (LBMs) stem from the computation of fluid flows. They work on the mesoscale with a statistical formulation based in kinetic theory. These methods promise great gains in the computational performance with good scaling for large systems. In recent years, an effort has been undertaken to develop LBMs for the simulation of solid mechanics as well.

Lattice-Boltzmann-Methoden (LBM) entstammen der Simulation von Strömungen. Sie arbeiten mit einer statistischen Beschreibung auf Grundlage von kinetischer Theorie. Sie bieten eine sehr gute numerische Effizienz und eignen sich insbesondere für dynamische Probleme. Seit wenigen Jahren werden sie aktiv auch für Festkörpermechanik entwickelt. Dabei wurde auch die Anwendung im Bereich der Bruchmechanik untersucht.

Lattice-Boltzmann-Methoden (LBM) entstammen der Simulation von Strömungen. Sie arbeiten mit einer statistischen Beschreibung auf Grundlage von kinetischer Theorie. Sie bieten eine sehr gute numerische Effizienz und eignen sich insbesondere für dynamische Probleme. Seit wenigen Jahren werden sie aktiv auch für Festkörpermechanik entwickelt.

Die Eisschilde in Grönland und Antarktis sind über große Flächen an ihrer Unterseite nicht am Felsboden festgefroren, so dass Schmelzen über lange Zeiträume ein hydrologisches Systementwickelt. Neben subglazialen Seen und Kanälen, sind auch Wasserkavitäten, die durch das Gleiten von Eis über Undulationen am Felsboden gebildet werden, ein Teil des hydraulischen Systems. Die Entwicklung dieser wassergefüllten Hohlräume ist bisher nur mittelsvereinfachter empirischer Ansätze beschrieben worden.

Liver resection is a common medical procedure used to remove tissue affected by tumors. The human liver, charactarized by its high vascularization, contains vessels of various sizes spanning multiple scales. Liver resection significantly impacts the vascular trees, which are responsible for blood distribution and collection, by removing a substantial number of vessels. This inevitably leads to a redistribution of blood flow.

The simulation of microstructured materials with elasto-plastic deformation behavior is a challenging task. One reason for this is that classical approaches such as the FE2 method are computationally expensive and therefore suited only for very small boundary value problems. In contrast, new data-driven modeling techniques such as physics-augmented neural networks seem to constitute a promising and efficient alternative to obtaining the effective material behavior in a direct manner.

Aktuatorisch eingesetzte Motor-Pumpen-Einheiten (MPE), wie sie bei unserem Industriepartner THOMAS in Herdorf entwickelt werden, sind ein Beispiel für smarte und innovative Produkte mit einem breiten Anwendungsspektrum. Mögliche Einsatzgebiete sind Automatikgetriebe oder Fahrwerksanwendungen im Automobilbereich, aber auch Luft- und Raumfahrtanwendungen und mobile Arbeitsmaschinen.

Lattice-Boltzmann-Methoden (LBM) entstammen der numerischen Strömungssimulation, werden aber auch aktiv für Festkörper entwickelt. Sie bieten eine sehr gute numerische Effizienz und eignen sich insbesondere für transiente und dynamische Probleme.

Lattice-Boltzmann-Methoden (LBM) greifen auf die Methodik und Abstraktion der statistischen Mechanik zurück, um mechanische Probleme mittels eines Transportformalismus zu lösen. Die Entwicklung von LBM für Festkörper hat die Simulation von linearelastischer Deformation sowie von Rissausbreitung in spröden Materialien zum Ziel. Die Umsetzung erfolgt im Rahmen eines Softwareprojekts, geschrieben in Python mit einem objektorientiertem Ansatz.

Compressible two-fluid flow phenomena arise in many industrial applications and natural features. Examples are water–air flows, shock–bubble interaction, water hammer phenomena, surface wave impacts, and the transportation of liquefied natural gas. The study of two-fluid flows is a challenging research area in which modeling and numerical simulation play a key role.

Zur effizienten Berechnung von Mikrostrukturen und ihrer effektiven Eigenschaften wurden in den letzten Jahren Lösungsmethoden basierend auf schnellen Fourier Transformationen, (Fast Fourier Transforms, FFT) entwickelt. Vorteile der Methode stellen eine sehr gute Parallelisierbarkeit und effiziente Speichernutzung dar. Eine Implementierung basierend auf einer Verschiebungsformulierung wurde prototypisch in Python umgesetzt.

Wärmepumpen stellen eine der Schlüsseltechnologien für die Dekarbonisierung des Energiesystems dar. Erdwärmesonden-gekoppelte Wärmepumpen sind dabei besonders effizient.

In dieser Arbeit soll eine Benchmark-Toolbox entwickelt werden, um einen Beitrag zur Vergleichbarkeit von Erdwärmesondenmodellen zu leisten.

Verbundsicherheitsglas (VSG) besteht aus mind. zwei Schichten Glas, die über eine polymere Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass im Falle eines Bruchs der Scheibe(n) Glasbruchstücke an der Folie haften bleiben und das Laminat eine Resttragfähigkeit behält. Um das Nachbruchverhalten zu charakterisieren, können Zug- und Biegeversuche an gebrochenem VSG durchgeführt werden. Dazu kann VSG aus thermisch vorgespanntem Glas oder aus thermisch entspanntem Glas (Floatglas), welches definiert oder undefiniert gebrochen wurde, genutzt werden.

Wissensübertragungsprozesse spielen im Ingenieurwesen eine zentrale Rolle. Damit sind Prozesse gemeint, mit denen explizites und implizites Wissen ausgetauscht und umgewandelt werden. Wie können diese Prozesse konkret in den beruflichen Alltag integriert werden?

Das Versagen spröder Materialien wie Glas erfordert ein Verständnis des Risswachstums. Moderne Simulationen ermöglichen detaillierte Analysen von Rissgeometrien und Belastungseinflüssen. Dadurch können kritische Punkte identifiziert und das Risiko spröden Versagens minimiert werden.

Bruchmechanische Modelle ermöglichen es, komplexes Materialverhalten vereinfacht zu beschreiben. Mit ihrer Hilfe können so z.B. Vorhersagen über das Risswachstums- und Versa-gensverhalten ingenieurtechnisch relevanter Materialien gemacht werden.

Vakuumisoliergläser (VIGs) sind eine innovative Fenstertechnologie mit dem Potenzial, energieeffiziente Gebäude zu revolutionieren. Fenster und transparente Fassadenelemente sind Hauptverursachen von Wärmeverlusten und CO2-Emissionen in Gebäuden. VIGs bestehen aus Glasscheiben mit einem Vakuumzwischenraum, der thermische Effekte minimiert und die Energiebilanz von Gebäudehüllen verbessert. Kleine Abstandhalter im va- kuumierten Scheibenzwischenraum gewährleisten die Stabilität über Jahrzehnte und beeinflussen das Verhalten von VIGs maßgeblich. Die Untersuchung dieses Einflusses und die Entwicklung von Normen für die Verwendung von VIGs sind entscheidend für die Einführung energieoptimierter Fenster- und Fassadensysteme in Deutschland und Europa. VIGs könnten somit einen bedeutenden Beitrag zur Nachhaltigkeit im Bauwesen leisten.

Erste Ergebnisse in der additiven Fertigung am Fachgebiet Stahlbau zeigen, dass mit dem Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) verstärkende Strukturen auf Feinbleche gedruckt werden können.

Ziel dieser Bachelor-Thesis ist es die Materialeigenschaften dieser Verstärkungen experimentell zu ermitteln und zu interpretieren. Dabei soll auch der Einfluss der Kühlung auf die Materialeigenschaften untersucht werden. Zur Ermittlung der Materialeigenschaften sollen Zugproben angefertigt und in den Versuchshallen des FG Stahlbau getestet werden. Die Ergebnisse sind anschließend auszuwerten, zu vergleichen und zu interpretieren.

Die 3D-Drucktechnologie hält Einzug in die Bauindustrie. Während andere Branchen bereits eine breite Markteinführung erfahren haben, stellt der Bedarf unserer Branche an großformatigen Bauteilen die additive Fertigung vor ganz eigene Herausforderungen. Die Erforschung und Entwicklung solcher Bauteile erfolgt oft noch auf der Basis von Versuch und Irrtum und erfordert daher einen enormen Aufwand, da 3D-Druckverfahren oft Stunden oder sogar Tage dauern. Ein neuartiger Ansatz(1) verknüpft die zu druckende Geometrie mit den rheologischen Eigenschaften des Rohmaterials und versucht, deren Druckbarkeit in einem Prozess mit drei Freiheitsgraden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methodik vorherzusagen. Dieser Ansatz wurde auch bereits auf seine Machbarkeit hin überprüft.

Ziel der Thesis ist es, zunächst die bestehende Methodik an die an der TU Darmstadt durchgeführte Forschung zur additiven Fertigung von Ton- und Keramikbauteilen anzupassen. In einem zweiten Schritt soll die Methodik weiterentwickelt werden, um die Simulation eines Druckprozesses mit sechs Freiheitsgraden zu ermöglichen. Schließlich müssen Vorhersagen darüber getroffen werden, welche Arten von Geometrien mit diesem weiterentwickelten Verfahren gedruckt werden können und welche Einschränkungen es dabei geben könnte.

Wintersportler und Berginfrastruktur sind permanent von der Gefahr durch Schneebrettlawinen bedroht. Doch wie genau entstehen diese Lawinen? Ähnlich wie beim Versagen von Konstruktionen lassen sich Lawinen auf eine Schwachstelle in der Schneedecke zurückführen. Dank moderner Bruchmechanik und fundierter Materiekenntnisse stehen wir jedoch vor neuen Möglichkeiten, Lawinen präziser vorherzusagen.

Forschungsziel

Ziel ist es, ein praktisches Tool zu schaffen, das dem Nutzer durch die Eingabe von Schneedeckendaten eine unmittelbare Einschätzung der Auslösungs- und Ausbreitungstendenz von Schneebrettlawinen ermöglicht.

Erste Ergebnisse in der additiven Fertigung am Fachgebiet Stahlbau zeigen, dass mit dem Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) verstärkende Strukturen auf Feinbleche gedruckt werden können.

Ziel dieser Bachelor- oder Master-Thesis ist es den Einfluss von einseitigen Rippenaufschweißungen auf die Tragfähigkeit von Feinblechen zu untersuchen. Dabei sollen die Bleche zunächst mit dem 3D-Druckverfahren WAAM ausgesteift und im Anschluss auf Ihre Tragfähigkeit untersucht werden.

Angesichts wachsender Sorgen über den Klimawandel und Umweltfragen hat die Forschung zu Strategien zur Verbesserung der Energieeffizienz und Verringerung von Kohlenstoffemissionen von Gebäuden durch Sanierungsmaßnahmen stark zugenommen. Es gibt auch ein steigendes Interesse an der Untersuchung der thermischen Leistung von begrünten Dächern und Fassaden in verschiedenen Klimazonen sowie an der Erforschung des Potenzials grüner städtischer Infrastrukturen als natürliche Lösungen zur Bekämpfung von Hitzeinseln und Hochwasserrisiken in Städten. Themen werden für Bachelor- und Masterstudierende in Architektur, Stadtentwicklung, Bauingenieurwesen, Umweltingenieurwesen, Energiewissenschaften und -technik usw. angeboten im Anhang gefunden können.

Sandwichelemente gewinnen innerhalb der Baubranche seit Jahrzenten immer mehr an Bedeutung. Grund dafür ist deren geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit und guten bauphysikalischen Eigenschaften. Forschungsergebnisse an der TU Darmstadt haben gezeigt, dass gekrümmte Sandwichelemente in Flächentragwerken großes Potenzial aufweisen.

Zudem zeigen erste Experimente in der additiven Fertigung am Fachgebiet Stahlbau, dass mit dem Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) verstärkende Strukturen auf Feinbleche gedruckt werden können.

Ziel dieser Bachelor-Thesis ist es die beiden Forschungsfelder erstmals miteinander zu verbinden. Es soll eine Schalung entworfen und gebaut werden, um mittels WAAM ausgesteifte Feinbleche zu gekrümmten Sandwichelementen ausschäumen zu können. Durch Vorversuche und Beschäftigung mit dem Polyurethanschaum soll die Schalung optimiert werden.

Erste Ergebnisse in der additiven Fertigung am Fachgebiet Stahlbau zeigen, dass mit dem Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) verstärkende Strukturen auf Feinbleche gedruckt werden können.

Ziel dieser Bachelor-Thesis ist es den Einfluss von einseitigen Rippenaufschweißungen auf die schweißinduzierte Krümmung von Feinblechen zu untersuchen.

Erste Ergebnisse in der additiven Fertigung am Fachgebiet Stahlbau zeigen, dass mit dem Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) verstärkende Strukturen auf Feinbleche gedruckt werden können.

Ziel dieser Master-Thesis ist es den Einfluss von einseitigen Rippenaufschweißungen auf die schweißinduzierte Krümmung von Feinblechen zu untersuchen. Dabei sollen mittels Finiter Elemente Schweißsimulationen bisherige experimentelle Untersuchungen simuliert werden. Anschließend soll die entstandene Krümmung der Simulation ausgewertet und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen werden.

Gebäudebegrünung hat sich als wirksames Mittel zur Minderung des Urban Heat Island-Effekts erwiesen. Zahlreiche Studien haben den positiven Einfluss von Gründächern und begrünten Flächen auf das städtische Mikroklima belegt. Jedoch ist der Einfluss von Fassadenbegrünung auf das thermische und hygrische Verhalten von Fassaden- bzw. Wandkonstruktionen noch weitgehend unbekannt.

In dieser Arbeit soll der Fokus auf den potenziellen Kühleffekten im Sommer liegen, welche durch die Transpiration der Pflanzen sowie die Verschattung der Bauteiloberflächen entstehen können. Dabei soll der Einfluss von Fassadenbegrünung auf die Transmissionseigenschaften von Wandbauteilen mithilfe numerischer Simulationswerkzeuge untersucht werden. Es sollen Möglichkeiten und Methoden zur Integration von Fassaden-Begrünungselementen in Modelle zur numerischen Bauteilsimulation untersucht werden. Damit soll ein Beitrag zur Vertiefung des Wissens geleistet werden, wie Fassadenbegrünungen nicht nur zur Energieeffizienz, sondern auch zur thermischen und hygrischen Performance von Baukonstruktionen beitragen können.

Um die Klimaneutralität in Europa bis 2050 zu erreichen, bietet der Bausektor, der für einen hohen Ressourcen- und Energieverbrauch verantwortlich ist, ein erhebliches Einsparpotenzial. Zur Minimierung des Ressourcen- und Energieverbrauchs gewinnt die Betrachtung der gebauten Umwelt als das größte der Rohstofflager der Gesellschaft und deren Verwendung in einer Kreislaufwirtschaft zunehmend an Bedeutung. Zur Etablierung einer Kreislaufwirtschaft können digitale Methoden entscheidend unterstützen.

Sandwichelemente gewinnen innerhalb der Baubranche seit Jahrzenten immer mehr an Bedeutung. Grund dafür ist deren geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit und guten bauphysikalischen Eigenschaften. Forschungsergebnisse an der TU Darmstadt haben gezeigt, dass gekrümmte Sandwichelemente in Flächentragwerken großes Potenzial aufweisen.

Zudem zeigen erste Experimente in der additiven Fertigung am Fachgebiet Stahlbau, dass mit dem Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) verstärkende Strukturen auf Feinbleche gedruckt werden können.

Ziel dieser Master-Thesis ist es die beiden Forschungsfelder erstmals miteinander zu verbinden. Es sollen mittels WAAM ausgesteifte Feinbleche zu gekrümmten Sandwichelementen ausgeschäumt werden und auf ihre Tragfähigkeit untersucht werden.

Im Rahmen der Master-Thesis soll die Plattentragwirkung von Sandwichelementen für ausgewählte Belastungs- und Lagerungssituationen analysiert werden. Basierend auf einer Literaturrecherche und Erkenntnissen aus vorangegangenen Untersuchungen sollen Formeln zur Spannungs- bzw. Verformungsanalyse für eine Sandwichplatte (siehe Bild) erarbeitet, hergeleitet und in MATLAB oder einer vergleichbaren Software implementiert werden. Anschließend sollen aussagekräftige Beispielberechnungen hinsichtlich der Plattentragwirkung von Sandwichelementen durchgeführt werden. Als Referenz sollen die Sandwichbalkentheorie bzw. ein numerisches Modell dienen.

Im Leichtbau werden Sandwichelemente gemäß dem Stand der Technik weitestgehend mithilfe von Flächen- und Linienlasten berechnet, die über die gesamte Bauteilbreite wirken. Das Tragverhalten von Sandwichelementen unter Punktlasten (siehe Bild), was in der Praxis einen immer häufig auftretenden Anwendungsfall darstellt, beispielsweise bei zusätzlich vorgehängten Fassaden- oder Photovoltaikmodulen, wird dagegen bislang hauptsächlich durch experimentelle Prüfungen beurteilt.

Im Rahmen der Master-Thesis soll das Tragverhalten von Sandwichwandelementen unter Punktlasten vertieft untersucht werden. Dabei soll eine Parameterstudie mithilfe eines durch Versuchsergebnisse validierten FE-Modells durchgeführt werden, um die wesentlichen Einflussfaktoren der resultierenden Spannungs- und Verformungsgrößen abhängig von unterschiedlichen zentrischen und exzentrischen Laststellungen zu ermitteln.

Bei der Planung von Neubauten oder Sanierungsstrategien für Bestandsgebäude ist der Einsatz von Simulationswerkzeugen zur Ermittlung des Wärmebedarfs ein wichtiges Instrument zur Auslegung der Gebäudehülle und zur Auswahl der energetisch optimierten Anlagentechnik. Darüber hinaus ist eine Analyse des thermischen Komforts möglich, aus welcher entsprechende Maßnahmen zur Gebäudekonditionierung abgeleitet werden können. Mit zunehmender Komplexität der Energiesysteme steigen jedoch auch die Anforderungen an das Simulationswerkzeug. Unter den zur Verfügung stehenden Werkzeugen haben sich u.a. TRNSYS und EnergyPlus durchgesetzt, da sie genaue, flexible und schnelle dynamische Simulationen ermöglichen. Jedes dieser Werkzeuge wurde unabhängig unter verschiedenen Betriebsbedingungen und anhand verschiedener Benchmarks validiert. Ein direkter Vergleich der beiden Werkzeuge unter exakt gleichen Bedingungen, zur Anwendung auf ein Bestands-Nichtwohngebäude existiert jedoch noch nicht.

Im Rahmen dieser Arbeit soll die Eignung der beiden Simulationswerkzeuge TRNSYS und EnergyPlus anhand eines realen Beispiels im Gebäudebestand analysiert werden. Die Untersuchungen sollen die Modellierung des Gebäudes und des dazugehörigen Energiesystems umfassen. Darüber hinaus kann eine anschließende CO2-Optimierung der Wärmeversorgung und/oder eine Untersuchung zur thermischen Behaglichkeit durchgeführt werden

Objekterkennung ist eine vielfältig einsetzbare Technologie, die auch im Bereich des Bauwesens für verschiedenste Aufgaben und Problemstellung eingesetzt werden kann.

In den letzten Jahrzehnten hat sich der Ingenieurholzbau rasant weiterentwickelt. Weitgespannte Tragwerke und mehrgeschossige Wohn- und Bürogebäude bis über die Hochhausgrenze hinaus aus Holz sind mittlerweile weit verbreitet. Hierbei steht die zukünftige Nutzung von Holz in enger Verbindung mit den Zielen des Klimaschutzes und dem Erhalt der Biodiversität, weshalb eine Rückbaubarkeit der einzelnen Bauteile und der Einsatz von verschiedenen Holzarten (Laub- und Nadelholz) immer wichtiger wird. Hochwertige und zuverlässige Verbindungen sind die Grundvoraussetzung für diese Entwicklungen.

Im Rahmen einer Bachelor- oder Masterarbeit (-projekt) werden verschiedene Verbindungen in der Skelettbauweise untersucht.

Sandwichelemente gewinnen innerhalb der Baubranche seit Jahrzenten immer mehr an Bedeutung. Grund dafür ist deren geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Tragfähigkeit und guten bauphysikalischen Eigenschaften. Forschungsergebnisse an der TU Darmstadt haben gezeigt, dass gekrümmte Sandwichelemente in Flächentragwerken großes Potenzial aufweisen.

Zudem zeigen erste Experimente in der additiven Fertigung am Fachgebiet Stahlbau, dass mit dem Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) verstärkende Strukturen auf Feinbleche gedruckt werden können.

Ziel dieser Master-Thesis ist es mittels Finiter-Elemente-Methode den Einfluss von einachsigen Rippenaufschweißungen auf die Tragfähigkeit von Sandwichelementen zu untersuchen.