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Termine

2. Oktober 2017
Beginn der Vorlesungen

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Pressemeldung

Biobasierte Werkstoffe im Automobilbau - B-I-C auf der bio! CAR 2017.
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B-I-C Blog

News und Informationen zu Studiengang, Projektarbeiten und Forschung.
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BIONIK-INNOVATIONS-CENTRUM (B-I-C) – Forschungsprojekte

Lokomotion / Mobile Systeme

 

Biologische Fortbewegungsmechanismen liefern hohes Innovationspotenzial hinsichtlich eines effizienten Energie- und Ressourceneinsatzes. Untersucht werden u.a. Mechanismen zur Widerstandminimierung und alternative Antriebssysteme.

 

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Aktuelle Forschungsprojekte "Lokomotion / Mobile Systeme"

 

Der Schlagflug der Vögel

Vogelflug und dessen Anwendung

 

Aktuelle Forschungsergebnisse lassen vermuten, dass instationäre aerodynamische Effekte nicht nur beim Schlagflug der Insekten eine tragende Rolle spielen, sondern auch enorm zur Erzeugung aerodynamischer Kräfte beim Vogelflug beitragen können. Der Vorderkantenwirbel – ein typischer instationärer Mechanismus – erhöht den Auftriebsbeiwert eines schlagenden Flügels signifikant. Dadurch verbessern sich die Flugeigenschaften im Langsamflug und während kritischer Manöver (z.B. Start und Landung). Bisher war unbekannt, wie entstehende Vorderkantenwirbel im Schlagflug der Vögel moduliert werden können.


In dem Promotionsprojekt wird die Strömung direkt um verschiedene Modellflügel mit einer eigenen Particle Image Velocimetry Software (PIVlab) erfasst. Es konnte gezeigt werden, dass Profilwölbung, -dicke und Flügelverwindung sehr großen Einfluss auf die Erzeugung aerodynamischer Kräfte durch instationäre Mechanismen nehmen. Die Erkenntnisse wurden in den Prototypen eines schlagfliegenden Kleinstflugzeugs übertragen: Eine robuste Auftriebserzeugung durch Vorderkantenwirbel, in Kombination mit einem energieeffizienten Gleitflug, ermöglicht künftig die Entwicklung universell einsetzbarer MAVs.


Betreuer Hochschule Bremen
Prof. Dr. Eize J. Stamhuis

 

Doktorand
William Thielicke

 

Promotionsprojekt

The Flapping Flight of Birds - Analysis and Application


Fördereinrichtung

Hochschule Bremen

 

Kooperationspartner
Universität Groningen, Department of Ocean Ecosystems


Publikationen

  • Thielicke W., Kesel A. B. & Stamhuis E. J. (2013): Der Schlagflug der Vögel: Der Einfluss von Flügelprofil und Schlagfrequenz auf dreidimensionale Strömungsmuster. In: "Bionik: Patente aus der Natur" Innovations- und Nachhaltigkeitspotenziale für Technologieanwendungen (Eds.: A.B. Kesel & D. Zehren): S. 344-349, ISBN: 978-3-00-040885-4

  • Thielicke W., Stamhuis E.J., Kesel A.B. (2011): Applying bird wing morphology to flapping wing micro air vehicles (MAVs). In: "Bionik: Patente aus der Natur" Innovationspotenziale für Technologieanwendungen (Eds.: A.B. Kesel & D. Zehren): S. 100-108, ISBN: 978-3-00-033467-2

  • Thielicke W., Kesel A. B. & Stamhuis E. J. ( 2011): Reliable Force Predictions for a Flapping-wing Micro Air Vehicle: A „Vortex-lift“ Approach. International Journal of Micro Air Vehicles; Vol. 3, No. 4: 201-215.

  • Thielicke W. & Stamhuis E.J. (2009): Scalability of unsteady aerodynamics in flapping flight for MAV applications. In: "Bionik: Patente aus der Natur" Innovationspotenziale für Technologieanwendungen (Eds.: A.B. Kesel & D. Zehren): S. 350-354, ISBN: 978-3-00-027193-9

Die hervorragenden Flugeigenschaften der Vögel sind bis heute von keinem technischen Gerät erreicht. Eine präzise Analyse der Aerodynamik des Schlagflugs soll diese Lücke in Zukunft schließen.

Funktionsoberflächen

 

Befunde an funktionalen Oberflächen aus der Natur können sich zu Schlüsselinnovationen für technische und nachhaltige Produkte entwickeln. Geforscht wird in den Bereichen Kleben, Haften und Verbinden, vornehmlich an marinen Organismen und Strukturen.

 

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AG Biologische Werkstoffe

 

Biologische Werkstoffe liefern Informationsquellen mit hohem Innovationspotenzial. Insbesondere Verbundwerkstoffe offerieren hierbei Einsatzmöglichkeiten in vielen Anwendungsbereichen.

 

 

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Forschungsprojekte "Biologische Werkstoffe"

 

MultiHemp

FP7 – MultiHemp – Multipurpose hemp for industrial bioproducts and biomass

Within the framework of the EU-funded research project the partners will develop an integrated hemp-based biorefinery for the production of fibres, oils, building and insulating materials, bio-based composite materials, fine chemicals and fuels, whilst also advancing scientific understanding of gene-to-trait relationships in this crop. The essential aim of the KBBE program is to establish bio-based products on the market.

Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Jörg Müssig

Mitarbeiter
Dr.-Ing. Shaoliang Wang

Birgit Uhrlaub

 

Laufzeit
09/2012 - 02/2017
Fördereinrichtung
EU, 7th frame work, Knowledge Based Bio-Economy (KBBE)

Kooperationspartner

  • Kranemann GmbH, Germany
  • Planète Chanvre SAS, France
  • Hennepverwerkingsbedrijf Dun Agro B.V., the Netherlands
  • Montažna gradnja Tadej Zimic s.p., Slovenia
  • Institute of Bast Fiber Crops (IBFC), Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS), China
  • C.M.F. Technology SPA, Italy
  • Gruppo Fibranova SRL, Italy
  • Latgales Lauksaimniecôbas zinatnes centrs SIA, Latvia
  • Fédération Nationale des Producteurs de Chanvre (FNPC), France
  • Asociación Empresarial de Investigación Centro Tecnológico Agroalimentario Extremadura (CTAEX), Spai
  • Vandijke Semo BV, the Netherlands
  • Aalto-Korkeakoulusaatio, Finland
  • Nova-Institut GmbH, Germany
  • Hochschule Bremen, Germany
  • Agritec, výzkum, šlechtení a služby, s.r.o., Czech Republic
  • Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB), Germany
  • Ventimola GmbH & Co. Dämmtechnik KG, Germany
  • Consiglio per la Ricerca e la Sperimentazione in Agricoltura, Italy
  • Università Cattolica del Sacro Cuore, Italy
  • University of York, UK
  • Wageningen Universiteit, the Netherlands
  • Katholieke Universiteit Leuven, Belgium

Website
www.multihemp.eu

Within the framework of the EU-funded research project the partners will develop an integrated hemp-based biorefinery for the production of fibres, oils, building and insulating materials, bio-based composite materials, fine chemicals and fuels, whilst also advancing scientific understanding of gene-to-trait relationships in this crop. The essential aim of the KBBE program is to establish bio-based products on the market.

AgroBiopolymere

Die Nachfrage nach biobasierten Kunststoffen für die Herstellung hochwertiger, technischer Produkte und Konsumgüter hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Ausgelöst wurde dies durch ein starkes Interesse an Alternativen zu den konventionellen, petrochemisch-basierten Polymeren.

 

Biobasierte Kunststoffe gelten als nachhaltig, weil sie aus Nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden und somit petrochemische Ressourcen geschont werden. Zusätzlich kann durch die Verwendung von biobasierten Polymeren ein Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emmision geleistet werden.

 

Das Gesamtprojekt Agrobiopolymere betrachtet vier die Anwendungsgebiete

  • bio-kompostierbare Garne,
  • begrenzt haltbare Netzstrukturen,
  • biologisch abbaubare Verpackungen und
  • Naturfasercompounds.

 

Die Hochschule Bremen (Bionik – AG Biologische Werkstoffe) beschäftigt sich hierbei vorrangig mit der Entwicklung hochwertiger, anwendungsspezifischer Naturfasercompounds. Die Compounds werden mittels einer neuartigen Compoundiertechnik hergestellt, die sowohl schwer verarbeitbare Naturfasern compoundieren als auch sehr hohe Füllgrade an Naturfasern realisieren kann.

Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Jörg Müssig

Mitarbeiter

Katharina Albrecht
Nina Graupner

 

Laufzeit
05/2011 - 04/2014

 

Fördereinrichtung
Förderung im Rahmen des INTERREG IV A-Programms Deutschland-Nederland mit Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) und den Niederlanden, dem Land Niedersachsen sowie der Provinz Drenthe. Beleitung durch das Programmmanagement bei der Ems-Dollart-Region.

 

Kooperationspartner

  • 3N Kompetenzzentrum Niedersachsen Netzwerk Nachwachsende Rohstoffe e. V.
  • Linotech GmbH&Co.KG

 

Publikationen

  • Müssig, J.; Graupner, N. (2013): Injection moulded hemp fibre-reinforced thermoplastics. In: nova Institut GmbH (Organiser & Editor) 2013: 10th International Conference of the European Industrial Hemp Association. Hürth, Germany (22.-23.05.2013)
Im Projekt AgroBiopolymere werden biobasierte Kunststoffe für spezielle Anwendungen, wie zum Beispiel Ausstellungsteppichböden für zeitlich begrenzte Anwendungen, Anbindgarne für den Gartenbau, naturfaserverstärkte Kunststoffbauteile und biologisch abbaubare Verpackungen, entwickelt und in einer industriellen Praxisumgebung getestet.

FIBRAGEN

Verbesserte BioWerkstoffe aus Flachs durch angewandte Genomik – FIBRAGEN


In den letzten Jahren konnte gezeigt werden, dass der Einsatz von Flachsfasern als Verstärkung von Verbundwerkstoffen zu sehr guten mechanischen Eigenschaften führt. Vor allem bei der Betrachtung der dichtebezogenen (spezifischen) Werkstoffeigenschaften sind die Biobasierten Werkstoffen mit glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen vergleichbar. Die Verwendung von Flachsfasern stellt als Nachwachsender Rohstoff nicht nur unter Nachhaltigkeitsaspekten eine Innovation dar; auch hinsichtlich der Aspekte der Arbeitssicherheit bei der Herstellung und der Maschinenabnutzung weisen sie Vorteile auf.

Welche der traditionell in Europa und Nordamerika angebauten Flachssorten sich besonders gut für die Verbundwerkstoffanwendung eignen und wie sie durch Züchtung noch optimiert werden können, soll im Rahmen des Internationalen Verbundforschungsprojekts FIBRAGEN herausgefunden werden.

Damit soll der Einsatz von optimierten Flachsfasern für die Nutzung in Verbundwerkstoffen maßgeblich gesteigert werden. In dem internationalen Projektkonsortium ist die Arbeitsgruppe Biologische Werkstoffe an der Hochschule Bremen maßgeblich an den Arbeitspaketen zu mechanischen Charakterisierung der Flachsfaserbündel sowie der Verbundwerkstoffherstellung und -charakterisierung beteiligt.


 

 

Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Jörg Müssig

Mitarbeiter
Katharina Haag

 

Laufzeit
05/2011 - 03/2015

 

Fördereinrichtung
Das Projekt wird von den jeweils nationalen Forschungsförderungseinrichtungen finanziert, in Deutschland durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in dem Vorhaben „Plant-KBBE Pflanzenbiotechnologie der Zukunft“.

 

Kooperationspartner

  • Limagrain Europe, Verneuil l’Etang (Frankreich)
  • Terre de Lin, Saint Pierre Le Vigier (Frankreich)
  • LINEA Semences de Lin, Grandvilliers (Frankreich)
  • Institut National de la Recherche Agronomique UMR SADV, Lille (Frankreich)
  • Institut National de la Recherche Agronomique UMR FARE, Reims (Frankreich)
  • AIMPLAS Institut Tecnologico del Plastice, Valencia (Spanien)
  • University of Alberta, Department of Biological Science, Alberta (Kanada)

 

Publikationen

  • Haag, K. & Müssig, J. (2012): Comparison of tensile and flexural properties of different flax varieties and their composites. Poster presentation, PLANT 2030 Status Seminar, March 6 - 8 2012, Kongresshotel am Templiner See, Potsdam
  • Haag, K. & Muessig, J. 2013: FIBRAGEN - Flax fibre for Improved Biomaterials through Applied Genomics. Poster presentation, PLANT 2030 Status Seminar, March 6 - 8 2013, Kongresshotel am Templiner See, Potsdam
  • Haag, Katharina & Müssig, Jörg (2013): FIBRAGEN - Flax for Improved Biomaterials through applied Genomics: New concepts to characterize the mechanical properties of flax fibre bundles. ResEff 2013 - International Conference on Resource Efficiency in Interorganizational Networks. 13.-14. November 2013, Georg-August-Universität Göttingen.

 

Website
www.pflanzenforschung.de

In dem Internationalen Forschungsprojekt sollen Flachsfasern durch Züchtung für die Anwendung in Verbundwerkstoffen optimiert werden

Polymilchsäure-Naturfasercompound (PLA-NF)

Entwicklung eines hochwertigen Polymilchsäure-Naturfasercompounds (PLA-NF) zur Anwendung im Spritzgussverfahren


Mit Hilfe einer neuartigen Behandlungsmethode zur Verbesserung der Anbindung von Natur- und Cellulosefasern an die biobasierte Matrix PLA soll ein qualitativ hochwertiger Verbundwerkstoff mit optimierten Eigenschaften entwickelt werden.

Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Jörg Müssig

Mitarbeiter
Anja Mader, B. Sc.

Niels Kühn, B. Sc.

 

Laufzeit
12/2010 - 07/2013

 

Fördereinrichtung

Institut für Energie- und Umwelttechnik e. V.( IUTA) und Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e.V. (AiF) fördern das Projekt (IGF-Vorhaben 16589 N) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie.

 

Kooperationspartner

  • Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Geschäftsfeld 'Nachwachsende Rohstoffe' in Oberhausen (federführende Forschungseinrichtung)
Mit Hilfe einer neuartigen Behandlungsmethode zur Verbesserung der Anbindung von Natur- und Cellulosefasern an die biobasierte Matrix PLA soll ein qualitativ hochwertiger Verbundwerkstoff mit optimierten Eigenschaften entwickelt werden.

Biologische Strukturen und Biomechanik

 

Die Kutikula von Arthropoden ist ein sehr gutes Beispiel für ein vielseitiges und hochkomplexes biologisches Kompositmaterial.

 

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Aktuelle Forschungsprojekte "Biologische Strukturen und Biomechanik"

Die Kutikula von Arthropoden ist ein sehr gutes Beispiel für ein vielseitiges und hochkomplexes biologisches Kompositmaterial. Für ein grundlegendes Verständnis der Zusammenhänge von Struktur und Biomechanik eines hierarchischen Materials müssen jedoch alle Längenskalen berücksichtigt werden.
Wir untersuchen deshalb in verschiedenen Projekten die Biomechanik und Struktur von Kutikula auf allen Längenskalen. Angefangen von der biologischen Funktionalität des Exoskeletts, über mikroskopische Mechanismen, welche die biomechanischen Eigenschaften der Kutikula bestimmen, bis hin zu Methoden der Nanotechnologie, um „Kutikula-inspirierte“ neue Materialen herzustellen. Für weitere Informationen siehe: www.janhenningdirks.de

 

  • Grundlegende Prinzipien des Wachstums und der Reparatur von Kutikula
    In diesem DFG-finanzierten Projekt nutzen wir einen multidisziplinären Ansatz um die molekularen Prinzipien zu verstehen, welche die Orientierung von Chitinfasern innerhalb der Kutikula von Arthropoden bestimmen (Kollaboration mit MPI CI Potsdam, Universität Dresden und Universität Tübingen).
  • Funktionale Korrelation von Materialeigenschaften, Morphologie und Histologie in Exoskeletten von Arthropoden
    Gibt es grundlegende Gemeinsamkeiten von Endo- und Exoskeletten? Können einige dieser Prinzipien in bio-inspirierte Kompositmaterialien übertragen werden?
  • Experimentelle Analyse und numerische Simulation der Biomechanik von Exoskeletten
    Um die Rolle der “Bausteine” von Kutikula (Chitin und Protein) genauer zu verstehen, kombinieren wir eine Vielzahl von biomechanischen und numerischen experimentellen Ansätzen
    .

 

 

 

 

Projektleitung
Prof. Dr. Jan-Henning Dirks

 

 

Publikationen

  • Aberle, B., Jemmali, R. and Dirks, J.-H. (2017) : Effect of sample treatment on biomechanical properties of insect cuticle Arthropod Structure & Development vol. 46(1), pp. 138-146
  • Parlé, E., Dirks, J.-H. and Taylor, D. (2017) : Damage, repair and regeneration in insect cuticle: The story so far, and possibilities for the future Arthropod Structure & Development (in press)

 

 

Konstruktion / Optimierung

 

Biologische Konstruktionen und Strukturen beeindrucken oft durch enorme Belastbarkeit unter minimalem Materialaufwand. Numerische Simulationsverfahren und Optimierungsalgorithmen ermöglichen hier Anwendungsübertragungen in einem weiten Skalierungsbereich.

 

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Organisation / Logistik

Global verteilte Wertschöpfungsketten zeichnen sich sowohl durch ihre unmittelbare Klima- und Ressourcenrelevanz als auch insbesondere durch ein hohes Maß an Komplexität aus. Viele biologische Prozesse und Systeme bieten hier eine Vielzahl an Orientierungsoptionen hinsichtlich der Logistik von komplexen Waren- wie insbesondere Informationsflüssen.

 

weitere Projektinformationen...

 

Durchgeführte Unternehmensbefragung ORBIO

Aktuelle Forschungsprojekte "Organisation / Logistik"

 

Systematische Aufarbeitung biologischer Prinzipien für die Implementierung in Unternehmensprozesse

Biologische Systeme sind, in Bezug auf ihren Aufbau und ihre Organisation, wirtschaftlichen Systemen sehr ähnlich, implementieren jedoch zusätzlich positive Eigenschaften wie Resilienz und Selbststeuerung. Ausgefeilte Kommunikationsstrategien und optimiert angepasste Arbeitsabläufe sorgen für einen reibungslosen Prozess, an dessen Ende ein Produkt entsteht. Weberameisen zeigen im Verlaufe ihres Nestbaus eine besonders ausgefeilte Ablauforganisation. Dabei bedienen sie sich unterschiedlicher Kommunikationshierarchien, die optimale Anpassung an den gegenwärtigen Produktionsverlauf ermöglichen. Dieses „Ameisenprinzip“ wurde bereits im Rahmen des Projektes BIONOS zur Grundlage eines Unternehmensworkshops, welcher vielfältige Impulse zur Gestaltung einer unternehmensinternen Kommunikationsplattform lieferte.

 

Das Promotionsprojekt strebt die Ausweitung eines bionischen Vorbildkataloges an. Der Fokus soll auf der Abstimmungsebene (Optimierung der Interaktionsfähigkeit im Unternehmensprozess) liegen. Ziel ist ein für Unternehmen gültiges und verständliches bionisches Übertragungsraster und dessen Erprobung, welches biologische Prinzipien sinnvoll in die betriebliche Praxis integriert.

Projektleitung
Prof. Dr. Antonia B. Kesel

Mitarbeiter
Julia Graf
Laufzeit
2013-2015

 

Promotionsprojekt

Systematische Aufarbeitung biologischer Prinzipien für die Implementierung in Unternehmensprozesse
Fördereinrichtung
Hochschule Bremen

Kooperationspartner
Institut für Verkehrsplanung und Logistik, TU Hamburg Harburg (Koordination)

 

Publikationen

  • Graf J. & Kesel A.B. (2012): Lost in translation? – Wirtschaftssysteme besser verstehen In: 6. Bremer Bionik Kongress – Tagungsbeiträge. Hrsg.: A. B. Kesel &, D. Zehren.
  • Graf J. & Kesel A.B. (2010) Von Zellen und Stellen-Biologisch inspirierte Organisationsentwicklung In: 5. Bremer Bionik Kongress Tagungsbeiträge. Hrsg.: A. B. Kesel &, D. Zehren.
Unternehmensoptimierung nach biologischem Vorbild. Biologische Systeme sind, in Bezug auf ihren Aufbau und ihre Organisation, wirtschaftlichen Systemen sehr ähnlich. Das Promotionsprojekt strebt die Ausweitung eines bionischen Vorbildkataloges an.

 

 

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