2024/2025

Messstand: Prüfung der photokatalytischen Aktivität von Beschichtungen

Professur Bauchemie und Polymere Werkstoffe (Prof. Dr.-Ing. Andrea Osburg) - Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften

Bei allen Verbrennungsreaktionen entstehen Stickoxidemissionen (NOx) durch die Reaktion von Stickstoff und Sauerstoff in der Umgebungsluft. Eine maßgebliche Quelle dieser Emissionen ist die Verbrennung von Kraftstoffen im Straßenverkehr. Die emittierten Stickoxide haben negative Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit von Mensch und Tier. Um den Gehalt an Stickoxiden in der Luft zu Reduzieren, können diese bspw. durch eine photokatalytische Reaktion in weniger schädliches Nitrat (NO3-) umgewandelt werden. Photokatalyse ist ein Mechanismus, bei dem eine Substanz („Katalysator“) durch Licht („Photo“) angeregt wird, um eine chemische Reaktion einzuleiten oder zu beschleunigen. Ein möglicher Photokatalysator für die Umwandlung von Stickoxiden ist Titandioxid (TiO2) in der Anatas-Modifikation. Es gibt verschiedene Möglichkeiten photokatalytisch aktive TiO2-Beschichtungen herzustellen. In herkömmlichen Anstrich- und Beschichtungsystemen wird Anatas in Form eingestreuter Partikel verwendet. Im Rahmen des von der Carl-Zeiss-Stiftung geförderten Projekts "Funktionalisierung smarter Werkstoffe unter Mehrfeldanforderungen für die Verkehrsinfrastruktur" wurde eine Beschichtung auf Basis von Geopolymeren entwickelt. Zu diesem Zweck wurde ein mit TiO2-dotiertes synthetisches Aluminiumsilikat als Ausgangsmaterial hergestellt. Durch chemische Aktivierung dieses Materials konnte eine neuartige Beschichtung hergestellt werden, in welcher das TiO2 chemisch gebunden vorliegt. Zur Überprüfung der photokatalytischen Aktivität des Materials wurden Mörtelplatten mit diesem beschichtet und mit einem selbst entwickeltem NOx-Messstand untersucht. Das entwickelte Beschichtungssystem und der NOx-Messstand werden auf der Hannover Messe 2025 ausgestellt.

Hannover, 31. März bis 4. April 2025, Gemeinschaftsstand Forschung für die Zukunft (Halle 2 - Stand C24)

Mikrowellenstroh Mauerwerk: tragfähig, regional verfügbar, nachhaltig

Dt. Patentanmeldung | Erfinder: Katharina Elert, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Ruth, Dr.-Ing. Katrin Linne

Die Baubranche ist für knapp 40% der globalen CO2-Emissionen verantwortlich, daher ist ein Wandel hin zu nachhaltigen Materialien und Bauweisen unabdingbar. Die zunehmende Rohstoffverknappung für Baumaterialien, die Preiserhöhungen von Baustoffen und die Nutzung nichterneuerbarer Energieträger für die Herstellungsprozesse von Baumaterialien stellen aktuelle Herausforderungen dar. „Mikrowellenstroh“ erforscht ein neues Baumaterial, welches tragfähig, regional verfügbar und nachwachsend ist. Der neue Baustoff soll vollständig recyclingfähig und in der Betrachtung des gesamten Lebenszyklus, von der Herstellung über die Nutzung bis zur Entsorgung nachhaltig sein. 

Die Mikrowellenstrahlung wird für das Herstellen von Mauersteinen aus Stroh genutzt. Die Forschung am lasttragenden Strohbaustoff, mit dessen Rezeptur und der für den Herstellungsprozess notwendigen thermischen Behandlung sind ausschlaggebend für den ökologischen Fußabdruck. Durch die Notwendigkeit einer Erhitzung unter Druck und eine verminderte Wärmeleitfähigkeit des Materials entstehen verschiedene Risiken wie inhomogene Materialeigenschaften und Rissbildung durch Spannungsasymmetrien. Diese Problematik verschärft sich bei größeren Baustoffabmessungen, die für einen effizienten Bauprozess förderlich sind. Um unter diesen komplexen Anforderungen ein gleichmäßigeres Erhitzen zu ermöglichen, wird die Mikrowellentechnologie eingesetzt. Dabei besteht zudem die Möglichkeit der Energieersparnis, da im Vergleich zum Erhitzen in herkömmlichen Öfen das Erwärmen der Schalung übersprungen und das Strohgemisch direkt erhitzt werden kann. Für die Mikrowellen-Technologie zur grundlegenden Neugestaltung des Herstellungsprozesses der lasttragenden Strohsteine liegt bereits eine Patentanmeldung an der Professur KE+TWL vor.

Dt. Patentanmeldung: DE 10 2024 135 878.5
Verfahren zur Herstellung eines Bauprodukts (MikrowellenStroh)
Fachgebiet: Bauingenieurwesen, Baustoffe
Erfinder: Katharina Elert, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Ruth, Dr.-Ing. Katrin Linne

Hannover, 31. März bis 4. April 2025, Gemeinschaftsstand Forschung für die Zukunft (Halle 2 - Stand C24)

Mauerwerksmethode - Mauerwerk aus Dünnbettklebstoff und Strohsteinen

Die „Mauerwerksmethode - Mauerwerk aus Dünnbettklebstoff und Strohsteinen“ stellt eine Methode dar, bei der ein über den gesamten Lebenszyklusökologisches Mauerwerk mit sehr dünnen Fugen entsteht. Im Allgemeinen kann Mauerwerk mit dünnen Fugen bessere bauphysikalische und statische Eigenschaften erzielen als Mauerwerk mit dicken Fugen.

Die besondere Bedeutung des neu eingesetzten Fugenmaterials Dünnbettklebstoff Schneckenschleim oder Substitute vom Schneckenschleim im Mauerwerk wird hervorgehoben. Dieses Verfahren nutzt Stroh und Schneckenschleim, schnell nachwachsende Ressourcen, als Ausgangsstoffe. Das entstehende Mauerwerk zeigt mit dem eingesetzten Strohsteinen und Fugenmaterial erstaunlich gute mechanische Eigenschaften. Das gesamte Mauerwerk aus Strohsteinen und Dünnbettklebstoff ist nachhaltig im gesamten Lebenszyklus. Die eingesetzten Ressourcen sind nachwachsend, ökologisch und biologisch abbaubar. Das Mauerwerk ist gesundheitlich unbedenklich, d.h. schadstofffreie Mauerwerke können erstellt werden. Durch extrem dünne Mauerfugen oder Filme von nahezu null bis drei Millimeter ist es möglich die bauphysikalischen und die statischen Werte der Strohsteine im gesamten Wandbereich zu optimieren. Durch die Verminderung des Fugenanteils kann die starke Wärmebrücke der Fuge gegenüber den Strohsteinen erheblich reduziert werden.

Ein vollständiger oder teilweiser Rückbau des Mauerwerkes ist durch die reversiblen Verfestigungsprozesse möglich. Die Mauerwerkskomponenten Strohstein und Fugenmaterial lassen sich voneinander trennen.
Vorteile:
– ökologische alternative Mauerwerksmethode
– lasttragende alternative Mauerwerksmethode
– verbesserte mechanische und bauphysikalische Eigenschaften durch die Reduzierung der Fugendicke
– kürzere Prozesszeiten durch die Reduktion der Fugendicke
– geringere Herstellungsenergie
– ästhetische ansprechende Funktion

Dt. Patentanmeldung: DE 10 2024 135 893.9
Verfahren zur Herstellung eines Mauerwerksverbunds (Mauerwerksmethode)
Erfinder: Dr.-Ing. Katrin Linne, Katharina Elert, M.Sc., Julian Johannes Pracht, M.Sc.Prof. Dr.-Ing. Jürgen Ruth

Hannover, 31. März bis 4. April 2025, Gemeinschaftsstand Forschung für die Zukunft (Halle 2 - Stand C24)

Erfurt, 14. bis 16 Mai 2024, Gemeinschaftsstand Forschung für die Zukunft (Halle 2/ 2-103)

Digitale Orthetik - Entwurf eines cyber-physikalischen Systems zur Individualisierung 3D-gedruckter Fußorthesen

Das Projekt “Digitale Orthetik” erforscht die Potenziale von neuartigen, digitalen Entwurfs- und Fabrikationsverfahren im Bereich Orthetik. Das Ergebnis ist eine vollständig 3D-gedruckte Fußorthese, die virtuell an den erkrankten Fuß angepasst werden kann.

Fakultät Kunst und Gestaltung
Projektverantwortung: Prof. Dr. Jan Willmann, Prof. Andreas Mühlenberend
Projektleitung: Niklas Hamann M.A.
Praxispartner: Rosenkranz Scherer GmbH