
P 1059 - Innovationstransfer, technische Potenzialbewertung und Lebenszyklusanalyse Der vorliegende Bericht fasst die Ergebnisse des Teilprojekts 5 (TP5) im Forschungsverbund „Massiver Leichtbau“ zusa
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P 1059 - Innovationstransfer, technische Potenzialbewertung und Lebenszyklusanalyse Der vorliegende Bericht fasst die Ergebnisse des Teilprojekts 5 (TP5) im Forschungsverbund „Massiver Leichtbau“ zusammen, das im Gesamtprojekt eine „Klammerfunktion“ übernimmt, indem es die der wissenschaftlich-technologischen Entwicklung der Bauteile nachgelagerten Prozesse in Hinblick auf wirtschaftliche Umsetzung und Nachhaltigkeit in das Untersuchungsprogramm einbezieht. Im Projekt wurde die Funktionsweise des sektoralen Innovationssystems untersucht und auf dieser Basis wurden Innovationshemmnisse identifiziert. Im Bereich der Stahl und Umformunternehmen bestehen diese beispielsweise in Form von eingefahrenen Routinen. Bei den Systemzulieferern und OEMs ist derzeit noch kein ausreichendes Wissen über die Möglichkeiten neuer Materialien und Bauteildesigns vorhanden. Darüber hinaus sind die Entscheidungsprozesse aufgrund der Vielzahl von relevanten Ansprechpartnern zum Teil recht komplex. Ein besonderes Hemmnis stellen die bislang noch zu geringen Kontakte zwischen Stahl- und Umformunternehmen auf der einen sowie Systemzulieferern und OEMs auf der anderen Seite dar. Impulse für einen Abbau der Innovationshemmnisse und eine intensivere Beschäftigung mit Fragen des Massiven Leichtbaus gingen von der Industrieinitiative und vom Forschungsnetzwerk aus. Die Verstetigung der Beziehungen zwischen den Stufen der Wertschöpfungskette und die frühe Einbeziehung von Umformunternehmen in die Entwicklung neuer Modellgenerationen stellen wichtige Schritte für den Abbau der Innovationshemmnisse dar. Ein positives Unterscheidungsmerkmal bei der Vermarktung der Leichtbauinnovationen kann die Verbesserung der Energieeffizienz und der Fahrsicherheit sein. Bei der Potenzialbewertung der primär gewichtsreduzierten Bauteile stehen die Effizienz (Antriebsstrang) und Fahrdynamik (Fahrwerk) im Mittelpunkt. Als Ergebnis der Effizienzanalyse kann eine Reduzierung des Energieverbrauchs von ca. 0,1 l Dieselkraftstoff je 100 km und 100 kg im NEFZ festgehalten werden. In Bezug auf die Fahrdynamik wurde eine Bewertung der Verbesserung von Fahrsicherheit und Fahrkomfort als Folge der primären Gewichtsreduktion anhand dezidierter Fahrmanöver vorgenommen. Leichtbau hat einen positiven Effekt auf Bremsweg und doppelten Fahrspurwechsel (Fahrsicherheit und -dynamik). Eine Analyse sekundärer Gewichtseinsparpotenziale zeigt, dass eine primäre Gewichtsreduktion weitere Potentiale von ca. 30-50% ermöglicht. Die Lebenszyklusanalyse beinhaltet schließlich für ein Zahnrad als ausgewähltes Referenzbauteil eine holistische Darstellung des Effektes der Leichtbaumaßnahmen. Veröffentlichung: Februar 2020 Beteiligte Unternehmen: agentur im turm, Deutsche Edelstahlwerke GmbH, fischerwerke GmbH & Co. KG, Fuchs Schraubenwerk GmbH, Georgsmarienhütte GmbH, GKN Driveline Trier GmbH, Hirschvogel Umformtechnik Gmb, Max Aicher Stiftung, Opel Automobile GmbH, Räuchle GmbH + Co. KG, Robert Bosch GmbH, Rohrwerk Maxhütte GmbH, Saarstahl AG, Schaeffler Technologies AG & Co. KG, SEISSENSCHMIDT GmbH, Sidenor SA, SKF GmbH, Vestas Nacelles Deutschland GmbH, voestalpine Metal Engineering GmbH & Co. KG, Volkswagen AG, ZF Friedrichshafen AG Forschungseinrichtungen: RWI - Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung e.V. (Essen) Institut für Kraftfahrzeuge (ika) (RWTH Aachen)

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Tagungsband der Veranstaltung vom 16. und 17. Mai 2023, Haus der Technik, Essen Veranstaltungsbeschreibung: Hochfester Stahl im Stahl- und Anlagenbau Haus der Technik Der Stahl- und Anlagenbau entwickelt sich weiter. Der Einsatz von hochund höchstfesten Stählen ist dafür ein wichtiger Aspekt. Hier liegt ein großes Potential für neue Formen des Leichtbaus, für Effizienzsteigerungen im Materialeinsatz sowie für neue Konstruktionsarten mit dem Werkstoff Stahl. Die aktuelle Weiterentwicklung der Normenreihe des Eurocodes 3 DIN EN 1993 leistet mit der Integration hochfester Stähle mit Streckgrenzen bis 700 N/mm2, bzw. 960 N/mm2 im Teil 1-12, einen wichtigen Beitrag zur Schaffung eines breiteren Anwendungsfeldes derartiger Werkstoffe. Es ist jetzt an der Zeit, den Prozess der Durchdringung weiterer Bemessungsund Verarbeitungswege für die Zukunft mit Impulsen aus der Stahlanwendungsforschung zu unterstützen. Die Veranstaltung berichtet über den FOSTA Forschungsverbund HOCHFEST, der sich in mehreren Teilprojekten dieser Aufgabenstellung widmet. Der Forschungsverbund wurde vor ca. 3 Jahren ins Leben gerufen und identifiziert genau solche technisch-wissenschaftlichen Fragestellungen, die zur Verbesserung von Bemessungs- und Konstruktionsregeln, zur Weiterentwicklung von Entwurfs- und Anwendungstechniken sowie zur Erweiterung von Einsatzgebieten hoch- und höchstfester Stähle im Stahlund Anlagenbau beitragen können. Ergänzend werden bei der Veranstaltung solche aktuell laufende Forschungsvorhaben präsentiert, die nach dem Start von HOCHFEST initiiert wurden und anknüpfende Fragestellungen adressieren. In Summe zeichnet die Veranstaltung ein Gesamtbild über 35 aktuelle FOSTA Forschungsvorhaben zur Anwendung und Verarbeitung hochfester Stähle. Sie gibt den Teilnehmern aus Industrie und Wissenschaft die Möglichkeit zur inhaltlichen Diskussion, zur Fortbildung und zur Vernetzung in diesem wichtigen Themenbereich. Veranstalter: Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V
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P 01 - Schallgedämpfte Stahlkonstruktionen im Brückenbau Bei der Durchführung des komplexen Forschungsvorhabens "Schallgedämpfte Stahlkonstruktionen im Brückenbau" ergab sich beinahe zwangsläufig eine Zusammenarbeit mit einer Reihe von Wissenschaftlern verschiedener Fachgebiete, von Institutionen und Firmen. Hierbei fanden wir in vielfältiger Weise Unterstützung zum Vorteil des Forschungsvorhabens. Der Studiengesellschaft für Anwendungstechnik von Eisen und Stahl e.V. Düsseldorf, sei für die großzügige Finanzierung des Vorhabens gedankt. Insbesondere danken wir Herrn Dr.-Ing. H. Witte, seinerzeit Kuratoriumsvorsitzender der Studiengesellschaft, und Herrn Ing.Grad. G.K. Wisniewsky, Geschäftsführer der Studiengesellschaft, für ihren persönlichen Einsatz bei der Verwirklichung des Forschungsprojektes. Dem Arbeitskreis "Schallgedämpfte Stahlkonstruktionen" der Studiengesellschaft, insbesondere Herrn Dipl.-Ing. A. Fahlbusch, Herrn Dr.-Ing. P. Koch und Herrn Dr.-Ing. W. Spieker, danken wir für fruchtbare Anregungen und Diskussionen. Das Forschungsvorhaben wäre ohne die Erprobung der im Labor untersuchten schalldämpfenden Verbundsysteme an einer Stahlbrücke nur Stückwerk geblieben. Für die großzügige Förderung des Vorhabens durch die Bereitstellung von zwei stählernen Hohlkastenbrücken in Hamburg, sei der Deutschen Bundesbahn, vertreten durch das Bundesbahnzentralamt München und durch die Bundesbahndirektion Hamburg, gedankt. Insbesondere danken wir Herrn Abteilungspräsident Dipl.-Ing. W. Stier und Herrn Dezernent Dipl.-Ing. E. Landwehr, BZA München, für ihr Engagement bei diesem Projekt. Herrn Dezernent Dipl.-Ing. H. Spelzhaus und Herrn Ing.Grad. W. Klemptner, BD Hamburg, sind wir für ihre Unterstützung bei der Durchführung des Großversuches dankbar. Herrn Prof. Dr. M. Heckldanken wir für die Beratung zu schalltechnischen Fraqen bei dem Forschungsvorhaben. Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.H. K.Klöppel sind wir dankbar für hilfreiche Diskussionen zu Problemen im Zusammenhang mit dem Befestigungselement Setzbolzen und für die Obernahme der Prüfung der statischen Berechnungen zu den Brücken Hammerbrookstraße. Das Forschungsvorhaben wurde in teilweise erheblichem Maß durch die am Projekt beteiligten Firmen unterstützt. Veröffentlichung: 1978 Autoren: J. J. Hanel, T. Seeger
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P 02.1 - Traglastversuche für dünnwandige Tunnelausbauprofile aus Stahl Veröffentlichung: 1974 Autoren: H. Kessler, H. Duddeck
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P 02.2 - Tabellen zur Berechnung schildvorgetriebener Tunnel - Theorie II. Ordnung mit Längskraftverformung Die Standsicherheit eines Tunnels hängt bei hinreichendem Verbund zwischen Auskleidung und Gebirge von der Wechselwirkung zwischen Konstruktion und Baugrund ab. Da die Eigenschaften des natürlichen Gebirges nur pauschal erkundet werden können, darf der Tunnelausbau mit einem entsprechend einfachen mechanischen Modell bemessen werden. Für Tunnel im Lockergestein kann hierfür das Berechnungsmodell eines ebenen, biegesteifen Ringes gewählt werden, der im Bereich nach auswärts gerichteter Verschiebungen elastisch gebettet ist, vgl. die Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau. Für dickere Auskleidungen (Stahlbeton) reichen die Bemessungs-Diagramme aus, die nach Theorie I. Ordnung ermittelt wurden. Bei dünneren Auskleidungen aus hochfesten metallischen Baustoffen (z.B. Stahl oder GGG5o) sind die Verformungseinflüsse in den Gleichgewichtsbedingungen nicht mehr vernachlässigbar klein (Theorie II. Ordnung). Die Untersuchungen am Institut für Statik, die Arbeiten von Hain und Horst haben gezeigt, daß die Einflüsse aus den Längskraftverformungen bei dünnen Tunneln von der gleichen Größenordnung sein können wie die allein aus der Durchbiegung folgenden Effekte in einer Theorie II. Ordnung. Der vorliegende Instituts-Bericht enthält die für die Praxis aufbereiteten Ergebnisse einer vollständigeren Theorie II. Ordnung in Form von Tabellen und Zahlenbeispielen. Hierzu war eine eingehende Parameteranalyse erforderlich. Der dimensionslose Parameter ß= ksR 4 /EI erfaßt Bettung und Biegesteifigkeit, der Parameter f = I/FR2 das Verhältnis von Biege- zu Dehnsteifigkeit und damit die Verformbarkeit infolge der Ringkräfte. Die Berechnung erfolgt hier nach der Elastizitätstheorie. Die wirtschaftliche Bemessung von Tunnelauskleidungen ist eine Optimierungsaufgabe, weil dünnere Querschnitte zu geringeren Beanspruchungen führen können. Anhand der Tabellen kann daher - ohne den Rückgriff auf Computer-Programme - schnell ein günstiger Querschnitt gefunden werden. Die Forschungs- und Auswertearbeiten zu diesem Bericht gehören zu einem umfassenderen Forschungsprogramm über das elastische und plastische Tragverhalten von Tunnelauskleidungen aus Stahl. Sie wurden zum Teil finanziell unterstützt von der Studiengesellschaft für Anwendungstechnik von Eisen und Stahl e.V., Düsseldorf Für die Bereitstellung dieser Forschungsmittel danke ich der Studiengesellschaft. Veröffentlichung: 1975 Autoren: H. Kessler
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P 02.3 - Die Bemessung und Traglastberechnung stählerner Tunnelauskleidungen Veröffentlichung: 1976 Autoren: H. Kessler
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P 03 - Berechnungsgrundlagen für Wabenträger Wabenträger entstehen aus den üblichen Walzprofilen dadurch, daß deren Stege zickzackförmig aufgeschnitten, die dabei entstehenden Hälften um eine halbe Schnitteinheit gegeneinander versetzt und die abstehenden Stegteile direkt oder nach Einfügen von Zwischenblechen miteinander durch Schweißung verbunden werden. Das so entstehende Bauteil weist horizontale und vertikale Tragelemente auf, die als Gurte und Pfosten bezeichnet werden sollen. Gegenüber ihrem Ausgangsprofil weisen Wabenträger mehrere Vorzüge auf: a) Bei zweckmäßiger Schnittführung ist die Tragfähigkeit wegen des Gewinns an Bauhöhe größer. b) Sie sind aufgrund der vielen Stegöffnungen besser als Haupttragelemente von Geschoßdecken verwendbar, da wegen der erforderlichen Installationsleitungen die Hauptträgerstege ohnehin durchbrochen werden müssen, will man nicht an Bauhöhe verschenken und die Installationsleitungen unterhalb der Träger anordnen. Dem stehen jedoch auch einige Nachteile gegenüber, die vor allem in den erhöhten Herstellungskosten und der für eine Handrechnung zu aufwendigen Bemessung zu erblicken sind. Beidem könnte dadurch sinnvoll begegnet werden, daß: a) ein Bemessungsverfahren entwickelt wird, bei dem die Sicherheit gegen Versagen des Bauteils nachgewiesen wird. Das elastische Bemessungsverfahren liefert nur die Sicherheit gegen Fließbeginn an einer einzigen Stelle und führt, wie die in /22/ ver öffentlichen Untersuchungen zeigen, zu extrem unterschiedlichen Sicherheiten (zwischen v = 1,535 und v = 5,53) gegen Versagen. Die Anwendung des Traglastverfahrens bei der Bemessung der Wabenträger kann also zu wirtschaftlicheren Konstruktionen führen. b) Tabellen zur Verfügung gestellt werden, denen für eine vorgegebene Stützweite, Belastung, Fließgrenze, maximale Bauhöhe, maximale Durchbiegung und minimale Lochgröße für gebräuchliche Bauaufgaben ohne detaillierte Berechnung der zugehörige, den Vorschriften genügende günstigste,Wabenträger zu entnehmen ist. Die theoretischen Grundlagen hierfür bereitzustellen, d.h. an Hand der bisher durchgeführten Forschungsvorhaben und eigener experimenteller und theoretischer Untersuchungen ein Verfahren zur Ermittlung der Traglast von Wabenträgern zu entwickeln und darauf aufbauend eine Schnittoptimierung vorzunehmen (für verschiedene Stützweiten und Belastungen die gewichtsmäßig optimale Wabenform anzugeben) ist das Ziel dieser Arbeit. Veröffentlichung: 1975 Autoren: Dipl. Ing. W. Kanning
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P 04 - Experimentelle Prüfung an Fugenkonstruktionen durchgehend bewehrter Betondecken Autoren: Prof. Dr.-lng. J. Eisenmann, Dr.-lng. U. Lempe Veröffentlichng: 1975
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P 06 - Stahlbaualternative für das Hochschul-Aktionsprogramm in NRW Das Land Nordrhein-Westfalen plant in den Städten Duisburg, Essen, Wuppertal, Siegen und Paderborn den Bau von 5 Universitäten. Am 4.1.1972 wurde diese Entscheidung in einer Pressekonferenz des Finanzministers bekanntgegeben, deren Daten in der Anlage nachgelesen werden können. Die Planung wurde dem Staatshochbauamt II - ZPH - in Münster, unter Leitung des Regierungsbaudirektors Dirksmeyer übertragen. Dieser entwickelte mit seinen Mitarbeitern Grundrißsysteme, Schnitt- und Aufrißsysteme sowie die zugehörigen Haustechniken für Institute als Geschoßbauten, die in allen genannten Universitätsstädten errichtet werden sollen. Erstmals wurde damit der Beschluß gefasst und verwirklicht, ein sehr großes Bauvolumen einheitlich zu konstruieren und zu gestalten. Landtag und Regierung gaben der Bauindustrie damit die Chance der Typisierung und der Optimierung von Bausystemen. Die Bauindustrie wird nun beweisen müssen, wieweit sie diese Chance nutzen will und ob es ihr ernst war mit der Behauptung, ein Katalogisieren von Systemen lohne sich nur dann, wenn sehr große Bauvolumen zu bearbeiten seien. Veröffentlichung: 1973 Autoren: o.A.
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