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Die langfristige Wohnflächennachfrage in Deutschland und am Beispiel der Metropolregion Hamburg (2017)

Jannis Hoek David Schubing

Diksussionspapier zur langfristigen Wohnflächennachfrage in Deutschland und am Beispiel der Metropolregion Hamburg

Prozesstechnologie für Cyclic Butylene Terephthalate im Faser-Kunststoff-Verbund (2010)

Markus Steeg

Textiles Formgebungsverhalten beim kontinuierlichen Preforming (2016)

Timo Grieser

Bei der Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden durch Harzinjektionsverfahren wird ein textiler Vorformling, die Preform, mit einem Harzsystem imprägniert und anschließend ausgehärtet. Die Erzeugung der Preform, auch Preforming genannt, beinhaltet dabei eine Vielzahl an Arbeitsschritten, welche maßgeblich die Kosten des herzustellenden Bauteils bestimmen. Die Automatisierung des Preformings birgt daher ein enorm hohes Potential zur Kostenreduzierung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb ein neues Preforming System entwickelt, welches die kontinuierliche Herstellung von Profil-Preforms aus textilen Halbzeugen ermöglicht. Erstmalig wurde dabei zur kontinuierlichen Fixierung die Nähtechnik verwendet, welche ein energieund zeiteffizientes Preforming zulässt. Allerdings hat sich bei der Herstellung von Profil-Preforms mit unterschiedlichen textilen Halbzeugen gezeigt, dass die maximal erreichbare Prozessgeschwindigkeit ohne relative Textilschädigung variiert. Ursache hierfür ist das Textilverhalten während der Formgebung. Durch die Wahl geeigneter Material- und Prozessparameter besteht allerdings ein hohes Potential, einen Preforming Prozess zu optimieren. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, Richtlinien für Material- und Prozessparameter zu entwickeln, die sowohl eine robuste als auch effiziente Preformherstellung ermöglichen. Als kritische Textileigenschaften wurden das Kompaktierungs-, das Reibungs- und das Biegeverhalten identifiziert. Diese wurden in separaten Parameterstudien hinsichtlich der Auswirkungen von Materialparametern (z. B. Bindungsart) und Prozessparametern (z. B. Prozessgeschwindigkeit) untersucht. Die Ergebnisse konnten anschließend in Richtlinien zusammengefasst werden, welche für eine prozessorientierte Materialauswahl oder für Prozessmodifikationen beim Preforming genutzt werden können. Bei der Übertragung auf einen Preforming Prozess muss jedoch berücksichtigt werden, dass sich Effekte verursacht durch Kompaktierung, Reibung und Biegung in Abhängigkeit des Faservolumengehaltes der Preforms überlagern können. Daher wurden anhand einer weiteren Studie dominierende Textileigenschaften in Abhängigkeit des Ziel-FVG der Profil-Preforms beim entwickelten Preforming Prozess identifiziert. Abschließend wurden die entwickelten Richtlinien verifiziert, indem sowohl eine prozessorientierte Materialauswahl als auch prozessseitig eine Vorkompaktierungseinheit validiert wurden.

Verkündungsblatt der TU Kaiserslautern 2017.05 (2017)

Verkündungsblatt der TU Kaiserslautern Nr. 5/31.08.2017

Nachhaltige katalytische Transformationen von Carbonsäuren (2017)

Dagmar Hackenberger

Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue nachhaltige Methoden zur selektiven C−C Bindungsknüpfung ausgehend von Carbonsäuren entwickelt. Dabei wurden die Reaktionskonzepte der decarboxylierenden Biarylsynthese sowie der Carboxylat-dirigierten Arylierung verfolgt. Geleitet von eingehenden DFT-Studien wurde ein Katalysatorsystem entwickelt, mit dem die Reaktionstemperatur der Kupfer/Palladium-katalysierten decarboxylierenden Kreuzkupplung von ursprünglich über 150 °C auf 100−120 °C abgesenkt werden konnte. Dazu wurden bidentate P,N-Liganden eingesetzt, die die Katalysatormetalle verbrückend koordinieren können und so die geschwindigkeitsbestimmende Transmetallierung erleichtern. Daneben gelang es, ein bimetallisches Kupfer/Palladium Katalysatorsystem zu entwickeln, welches die Synthese 3-substituierter 2 (Hetero-)Arylpyridine bei nur 130 °C ermöglicht. Dies basierte auf der Entdeckung, dass ein Substituent ortho zur Carboxygruppe der Pyridin-2-carbonsäure ebenso wie im Fall von Benzoesäuren eine Decarboxylierung begünstigt. Neben den decarboxylierenden ipso-Arylierungen wurden auch neue Protokolle für Carboxylat-dirigierte ortho-Arylierungen von Benzoesäuren entwickelt. So wurde diese erstmals mit Aryldiazoniumsalzen als Kupplungspartner realisiert. Das neue Protokoll unter Verwendung eines Iridium-basierten Katalysatorsystems gewährleistet eine Reaktionsführung unter vergleichsweise milden Bedingungen. Zudem wird eine Orthogonalität zu Kupplungen mit Arylhalogeniden geschaffen. Daneben wurde ein Protokoll für die ortho-Arylierung von Benzoesäuren mit Arylhalogeniden entwickelt, welches erstmals auf kostengünstigen Ruthenium-Katalysatoren basiert. Die Überlegenheit der Carboxylatgruppe im Vergleich zu anderen dirigierenden Gruppen konnte demonstriert werden, indem sie im Anschluss an die jeweilige ortho-Arylierung entfernt sowie als Ankerpunkt in weiteren Funktionalisierungen genutzt wurde. Weiterhin gelang es, eine Kupfer/Palladium-katalysierte decarboxylierende Mizoroki-Heck-Reaktion von Zimtsäuren mit Arylhalogeniden zu entwickeln, welche selektiv 1,1 Diarylalkene zugänglich macht. Dabei agiert die Carboxylatgruppe als abfallende dirigierende Gruppe. Das synthetische Potential der neu entwickelten Methoden wurde jeweils anhand eines diversen Substratspektrums demonstriert. Darüber hinaus lieferten mechanistische Studien zu den Carboxylat-dirigierten Transformationen Einblicke zum Ablauf der Reaktionen.

Das Erhebungsinstrument PriM: Partizipationsbeurteilung für mediengebundene Dienstleistungen im ländlichen Raum (2017)

Alina Elsner Arash Tolou Ghanian Sabour

In dieser Arbeit wird das Erhebungsinstrument ‚PriM – Partizipationsbeurteilung für regionale innovative Maßnahmen‘ entwickelt, mit dem die in einer ländlichen Region vorherrschende Partizipation für mediengebundene Dienstleistungen, auf Basis der gegebenen Akzeptanz von digitalen netzfähigen Kommunikationsmedien und der Bereitschaft für freiwilliges soziales Engagement, eingeschätzt und beurteilt werden kann. Hierdurch kann dieses Instrument einen Beitrag für die Entwicklung von innovativen, bürgernahen und regional angepassten Maßnahmen zur Begegnung der Emigration aus dem ländlichen Raum darstellen. Zur Konzeption des Erhebungsinstruments wird zunächst ein Überblick über ausgewählte Strukturen des ländlichen Raums gegeben. Anschließend wird aus bestehenden Theorien und Modellen zur Technikakzeptanz und zum freiwilligen sozialen Engagement mit Blick auf die Strukturen des ländlichen Raums ein kombiniertes theoretisches Modell abgeleitet, welches eine Beurteilung der Partizipation für mediengebundene Dienstleistungen im ländlichen Raum ermöglichen kann. Aus diesem Modell wird ein Fragebogen in Form eines Self-Administered Questionnaire (SAQ) entwickelt. Anschließend werden die Herangehensweise, die gewonnenen Erkenntnisse und die Resultate kritisch reflektiert.

Smartphonegestützte Analyse von siedlungsökologischen Risiko- und Potenzialflächen (2017)

Martin Fabisch

Im Rahmen dieser Dissertation wurde ein Verfahren entwickelt, dass es kleinen Gemeinden erlaubt, selbstständig die siedlungsökologische Situation innerhalb ihrer Siedlung zu analysieren. Das entwickelte Matrix-Verfahren beruht dabei nicht auf der Messung oder Simulation der Klimaparameter, sondern auf der Abschätzung der Eintrittswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von verschiede-nen siedlungsklimarelevanten Indikatoren. Dabei werden die Indikatoren nicht isoliert betrachtet, sondern paarweise in einer Matrix gegenübergestellt. An-hand der Ausprägungsintensität der Indikatoren kann aus dieser Matrix die Ein-trittswahrscheinlichkeit eines Stadtklimaphänomens abgeschätzt werden. Durch Anwendung des entwickelten Verfahrens können die für kleine Siedlun-gen relevanten Themenbereiche „urbane Überwärmung“, „urbane Frisch- und Kaltluftversorgung“ und „urbaner Wasserhaushalt“ untersucht werden. Eng mit der Entwicklung der Matrix-Methode verknüpft, wurde parallel ein Be-standsaufnahmeverfahren entwickelt, dass für die Erfassung der Indikatoren genutzt wird. Für die Bestandsaufnahme vor Ort wurde die Android-App „ÖkoHaSie“ entwickelt, die den Anwender Schritt-für-Schritt durch die Be-standsaufnahme leitet. Die Kombination aus den beiden entwickelten Komponenten „Matrix-Methode“ und „ÖkoHaSie“ ermöglicht es Gemeinden schnell und selbstständig siedlungsökologische Risiko- und Potenzialflächen zu identifizieren. Durch den im Vergleich zu anderen Siedlungsklimaanalysemethoden geringen Arbeits-aufwand und die deutlich günstigeren Anschaffungskosten von technischen Geräten und Softwarelizenzen kann die Matrix-Methode als einzige „low-cost“-Lösung angesehen werden, die es Gemeinden ermöglicht, selbstständig die siedlungsökologische Situation vor Ort zu analysieren.

Hochleistungs-Faser-Kunststoff-Verbunde mit Class-A-Oberflächenqualität für den Einsatz in der Fahrzeugaußenhaut (2001)

Wolfram Reuter

Entwicklung einer neuartigen Prozess- und Anlagentechnik zum wirtschaftlichen Fugen von thermoplastischen Faser-Kunststoff-Verbunden (2000)

Reiner Rudolf

Entwicklung effizienter Katalysatorsysteme (2017)

Eugen Risto

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden neue effiziente Katalysatorsysteme für nachhaltige Transformationen entwickelt. Im ersten Projekt meiner Doktorarbeit wurde ein neuer und nachhaltiger Weg zur Synthese von 1,4-Butandiol aus Acetylen und CO2 entwickelt. Mit einer anorganischen Base und Kupferiodid als Katalysator konnte Acetylen mit einer TON von 90 zum Dikaliumacetylendicarboxylat umgesetzt werden. Die anschließende Hydrierung der Dreifachbindung gelang in quantitativen Ausbeuten. Der entscheidende Schritt war nun die direkte Veresterung des Kaliumsuccinats mit Methanol zum Dimethylsuccinat, da eine direkte Hydrierung des Kaliumsuccinats zum entsprechenden Alkohol thermodynamisch nicht möglich ist. Hierzu wurde die Reaktionslösung mit CO2-Druck begast und somit die notwendige Acidität für die Veresterung mit Methanol erzielt. Eine anschließende Hydrierung des Esters zum 1,4-Butandiol wurde in sehr guten Ausbeuten erreicht. Somit wurde erstmals eine Methode für die Synthese der wichtigen Basischemikalie 1,4-Butandiol aus Acetylen und CO2 ermöglicht. Im zweiten Teilprojekt dieser Arbeit wurde ein neuer nachhaltiger Zugang zu biologisch aktiven (E)-β-Alkoxyacrylaten ermöglicht. Hierbei wurde eine metallfreie, basenkatalysierte Carboxylierung mit anschließender Alkoxylierung terminaler Alkine mittels einfacher Dialkylcarbonate entwickelt. Für aromatische Substrate konnte mit Hilfe katalytischer Mengen Kaliummethoxid die entsprechenden Acrylate schon bei Raumtemperatur erzielt werden. Aliphatische Alkine wurde mit der stärkere Base Kalium-tert-butoxid in äquivalenten Mengen bei 90°C erfolgreich umgesetzt. Die Atomökonomie für diese Reaktion beträgt optimale 100 %. Im dritten Teilprojekt dieser Doktorarbeit wurde eine selektive Hydrierung von Fettsäuren, Fettsäureestern und Triglyceriden in Gegenwart von Alkoholen zu den entsprechenden unsymmetrischen Ethern entwickelt. Somit gelang es uns einen neuen, nachhaltigen Zugang zu langkettigen unsymmetrischen Alkylethern aus nachwachsenden Rohstoffen zu erzielen. Diese haben aufgrund ihres niedrigen Schmelzpunktes und der geringen Viskosität eine hohe Anwendungsbreite in Schmiermitteln, Tensiden und Kosmetika. Mit diesem Protokoll konnten sowohl Fettsäuren als auch Ester in reiner Form oder auch in Mischungen umgesetzt werden. Auch Triglyceride aus Rapsöl wurden erfolgreich ohne weitere Aufreinigung umgesetzt. Im letzten Teilprojekt erfolgte die Entwicklung einer Einschritt Sandmeyer-analogen Trifluormethylierung und Trifluormethylthiolierung. Hierbei werden Diazoniumsalze in situ aus den Anilinen generiert und anschließend direkt mit dem in situ generierten Cu-CF3 aus dem Ruppert-Prakash-Reagens und CuSCN umgesetzt. Aus dem Reaktiosgemisch werden die entsprechenden Benzotrifluoride gebildet und als einziges Nebenprodukt wird Stickstoff freigesetzt. Wird zu der Reaktionsmischung zusätzlich NaSCN als Schwefelquelle hinzugegeben werden hierbei die entsprechenden Trifluormethylthiolverbindungen erhalten.

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