Die NNH sind nicht aktiv belüftete Hohlräume im oberen Atemwegstrakt und daher für topische Medikamente wie Nasensprays und -tropfen kaum zu erreichen. Um einen Aerosoltransport in die NNH zu ermöglichen, müssen diese durch zusätzliche Fluss- bzw. Druckschwankungen belüftet werden. Dies wird durch die sog. Pulsationsaerosole ermöglicht, wie in einer früheren Studie des Helmholtz Zentrum München an gesunden Probanden gezeigt wurde. Allerdings war nicht klar, in welchem Umfang CRS-Patienten von diesem Verfahren profitieren können, da sie z. T. starke Entzündungen und Obstruktionen im Nasenraum aufweisen.

Deshalb wurden im Rahmen dieses Projekts 20 CRS-Patienten, die unmittelbar vor einer Operation standen, eingeschlossen. Je Patient wurden mindestens zwei Aerosolanwendungen durchgeführt: vor der OP und zwei bis drei Monate danach. Hierzu wurden nuklearmedizinische Aerosol-Depositionsstudien mit 99mTc-DTPA durchgeführt. Die Gammakamera-Bilder wur-den mit CT- oder MRT-Aufnahmen überlagert und die deponierte Aktivität in den Nasen-nebenhöhlen und verschiedenen Arealen der Nase bestimmt. Bei den CRS-Patienten betrug die nasale Deposition 58.3+/-13.5 % vor OP sowie 45.4+/-16.7 % 140 Tage nach OP. Die anteilige Deposition in den NNH betrug 4.4+/-3.3 % vor und 5.0+/-2.7 % nach OP.

Damit konnte erstmalig gezeigt werden, dass es bei operierten CRS-Patienten mit vergleichbarer Effizienz wie bei gesunden Probanden möglich ist, Aerosol in den NNH zu deponieren. Interessanterweise konnte eine signifikante Aerosoldeposition auch vor dem operativen Eingriff gezeigt werden, wenn auch in geringerem Umfang als nach der OP. Damit könnte diese neue Technologie als letzte therapeutische Option vor einem operativen Eingriff sowie zur medikamentösen Nachbehandlung in Frage kommen.

Im Rahmen des Projekts wurde eine Vorversuchsanlage aufgebaut, welche für eine mechanische Leistung von ca. 5 kW ausgelegt ist. Die Stadtwerke München stellten hierzu sowohl die Räumlichkeiten als auch die zum Betrieb benötigte Wärme und das Kühlwasser kostenlos zur Verfügung. Die Vorversuchsanlage wurde mit einer Vielzahl an Messstellen ausgestattet, um die Prozessparameter (z. B. Drücke, Temperaturen, Leistungen) möglichst genau erfassen zu können. Auswertung und Aufzeichnung der Messdaten übernimmt die SPS-Steuerung, welche einen Teil der Messwerte für den Anlagenbetrieb benötigt. Zum Test verschiedener Fahrweisen und zur Optimierung einzelner Komponenten der Anlage – sowie der Gesamt-Anlage selbst – wurde eine Fülle an Daten detailliert ausgewertet und analysiert. Die Arbeiten wurden von den Projektpartnern in enger Abstimmung durchgeführt – angefangen von der Überprüfung auf Plausibilität der Messwerte bis hin zu Optimierungsvorschlägen für die Anlage auf Grund der aufgezeichneten Messreihen.

Im Rahmen einer Projektdemonstration im letzten Projektmonat konnte gezeigt werden, dass die Vorversuchsanlage aus 115 kW thermischer Leistung mit einem Temperaturniveau von 80 °C eine mechanische Leistung von ca. 4,7 kW erbringt, was einem Wirkungsgrad von ca. 4 % entspricht. Damit konnte die prinzipielle Eignung des Prozesses zur Nutzung von Wärme auf einem niedrigen Temperaturniveau bewiesen werden. In den nächsten Schritten steht eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades durch Anpassung der Komponenten und Optimierung der Regelung im Fokus, um einen wirtschaftlichen Einsatz der Technik zu ermöglichen.

Aufgrund gestiegener Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit war das wesentliche Ziel von CISS.S die frühzeitige Erkennung des Seitencrashs zur verbesserten Airbag-Auslösung. Projektinhalte waren zudem die Weiterentwicklung eines Simulationsverfahrens für Körperschall (KS) und der Transfer in Querschnittsbereiche wie Produktions- und Medizintechnik. Durch Grundlagenuntersuchungen konnten die Effekte der KS-Entstehung in den kritischen seitlichen Lastfällen identifiziert und bewertet werden. Dabei zeigten sich konstruktive Abhängigkeiten, die mittels struktureller Anpassungen optimiert werden können, um die KS-Anregung und Ausbreitung zu verbessern. Die Maßnahmen wurden an Fahrzeugen erprobt.

Mit der neuen Sensorgeneration steht erstmals eine digitale Generation des CISS-Sensors zur Verfügung, dessen Einsatz auch in Satelliten-Sensoren in der Fahrzeugperipherie möglich ist. Zusammen mit konventionellen Sensoren lassen sich durch Kombination aus Strukturanpassungen und KS-Messung optimierte Lösungen für intelligente Insassenschutzsysteme im Seitencrash realisieren. Durch eine schnellere Plausibilisierung der Standardsensorik oder eine verbesserte Diskriminierungsleis-tung durch Einsatz dezentraler KS-Sensoren ist so eine höhere Leistungsfähigkeit möglich. Zudem bietet das neue Simulationsverfahren das Potenzial, die KS-Ausbreitung in komplexen Strukturen erstmals für den virtuellen Fahrzeugentwicklungsprozess effizient abzuschätzen. Die Anwendung der KS-Technologie in der Medizintechnik zeigte, dass sich Verschleiß- und Fehlerindikatoren von Hüft-Endoprothesen (z. B. Mikroseparation) durch KS-Messung erfassen lassen. Die Projekterfolge trugen maßgeblich zur Gewinnung des Forschungsbaus CARISSMA, des ersten an einer Fachhochschule, bei.

Dieses Ziel wurde durch die Entwicklung eines Partikelsensors erreicht, der – anders als bei bereits bekannten Konzepten – für die Anwendung vor dem Partikelfilter geeignet ist. Parallel dazu wurden Ansätze zur Verringerung des CO₂-Ausstoßes über eine (Partikel-) sensorgestützte Motorsteuerung erarbeitet. Mit Hilfe theoretischer Betrachtungen und experimenteller Untersuchungen wurden verschiedene Konzepte getestet und bewertet; die erfolgversprechendsten wurden in einen Motorsteuerungsalgorithmus überführt und am Motorprüfstand oder im Fahrzeug validiert.

Ferner wurden Muster eines integrierenden Partikelsensors aufgebaut, mit dem kleinste Partikelkonzentrationen im Abgas zuverlässig nachgewiesen werden können. Mittels einer neuen Steuer- und Auswertefunktion in der Sensorelektronik ist der Sensor in der Lage, die Partikelemission insbesondere in transienten Motorbetriebszuständen zu messen. Parallel dazu wurden unterschiedliche Konzepte und Strategien zur CO₂-Reduktion entwickelt, die auf der vom Sensor gemessenen momentanen Partikelemission basieren. Hiermit könnte es erstmals möglich werden, gerade in schnellen Übergängen von niedriger Motorlast zu hoher Last die Verbrennung zu optimieren. In diesen transienten Betriebszuständen ist die Partikelkonzentration im Abgas eine wertvolle Information, um die Steuerparameter der Kraftstoff-Einspritzung (Menge und Timing), der Abgasrückführung und des Ladedrucks im Betrieb zu optimieren.

Die direkte Abscheidung kristalliner CVD-Diamantschichten auf Stahl ist aufgrund des metastabilen Charakters des Eisenkarbids unter den für die Abscheidung vorherrschenden Prozessparametern nicht durchführbar. Um diese Problematik zu lösen, wurde eine neuartige CVD-Hochtemperaturzwischenschicht auf Titannitridbasis mit Bordotierung entwickelt. Die in-situ oberflächenstrukturierte Zwischenschicht dient als Haftvermittlerschicht zwischen dem Stahlsubstrat und der Diamantschicht. Dies ermöglicht eine haftfeste Abscheidung von bis zu 10 µm dicken Diamantschichten auf unterschiedlichen aus-tenitisch-ferritisch umwandelnden Stählen bei Substrattemperaturen zwischen 780 °C und 920 °C (je nach Stahlsorte). Abhängig von den Legierungselementen im Stahl lässt sich zusätzlich eine In-situ-Härtung des Stahles während des Abkühlprozesses einstellen.

Die im Labormaßstab gewonnenen Ergebnisse konnten anschließend erfolgreich auf große 3-dimensionale Bauteile wie z. B. Stahlinserts für den Aluminiumdruckguss mit einem Gewicht von ca. 1 kg übertragen werden. Die Diamantschicht unterbindet hierbei vor allem die Adhäsion der Aluminiumschmelze zum Stahlwerkzeug und verhindert damit die Stahlauflösung und Rissbildung. Sowohl Stahlkerne als auch Stahlinserts für den Aluminiumdruckguss wurden mit Zwischen- und Diamantschicht beschichtet und getestet. Neben der deutlichen Standzeiterhöhung der Werkzeuge verbessert die Diamantschicht auch die Oberflächenqualität der hergestellten Aluminiumbauteile, was Nachbearbeitungsschritte einspart.

Die Magnetresonanztomografie (MRT) erlaubt nicht nur die bildliche Darstellung von Organen, sondern ermöglicht auch eine Funktionsanalyse, z. B. die Bestimmung des Pumpvolumens des Herzens. Diese ist integrativer Bestandteil der kardialen MR-Diagnostik und hat sich aufgrund ihrer Genauigkeit als Referenzstandard der Funktionsanalyse etabliert.

Bisher verfügbare Techniken der sogenannten „Cine-MRT“ (Aufnahme von Teilbildern immer zu gleichen Herzphasen, anschließende zusammengesetzte Rekonstruktion) erlauben jedoch nicht die Echtzeitanalyse des Herzens bei gleichzeitig hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung und erfordern deshalb Atemanhaltephasen. Dies ist bei Kindern und schwerkranken Patienten aber nur selten möglich. Bei Herzrhythmusstörungen führen diese Techniken zu einer ungenügenden Bildqualität. Die Genauigkeit des Verfahrens hängt stark von der zeitlichen und räumlichen Auflösung und Bildqualität ab, welche in diesem Projekt im Hinblick auf die Echtzeit-Cine-MRT durch Hochfeld-MRT (3 Tesla) und das Ausreizen von Beschleunigungstechniken optimiert wurden. Um den Signalverlust durch die Beschleunigung weiter zu vermindern, war eine geometrisch und elektronisch optimierte Multielement-Empfangsspule (32 Elemente) notwendig, die im Rahmen des Projekts aufgebaut wurde. Zudem wurde die Messtechnik an Vielkanaltechnik und Echtzeitbildgebung angepasst.

Das Projekt bestand aus folgenden Teilschritten: Identifizierung der optimalen Spulengeometrie in Simulationen und Phantomaufbauten, Testaufbau einer 32-Element-Spule zu Phantom- und Probandenmessungen, Optimierung und Anpassung der Sequenztechniken an den Spulenaufbau, Evaluierung der Echtzeittechniken mit patiententauglichem Spulenaufbau bei gesunden Probanden. Nach Abschluss des Projekts werden diese Techniken auch an verschiedenen Patientenkollektiven untersucht. Mit Hilfe dieser Verbesserungen kann durch die Echtzeit-Cine-MRT das Einsatzspektrum der Herz-MRT erweitert bzw. der Einsatz belastender Eingriffe, wie etwa die Narkose bei Kindern, unnötig werden.

Die als Leichtbaumaterialien verwendeten Faserverbundwerkstoffe (FVW) erfahren in ihrer Herstellung komplexe Verläufe physikalischer Größen wie Temperatur und Druck. Diese Prozessgrößen entscheiden über die Qualität und die industrielle Einsetzbarkeit der Bauteile und werden derzeit durch drahtgebundene Sensoren überwacht. Besonders in der Luftfahrtindustrie sind hohe Qualitätsanforderungen vorgeschrieben, und ihr Erreichen muss im Prozessfortschritt und -verlauf durchgehend dokumentiert werden.

Ziel des Projekts war es, Einsatzpotenziale der RFID-Technologie entlang des FVW-Produktionsprozesses zu ermitteln und die technischen Herausforderungen bei der Anwendung von RFID-Transpondern auf FVW-Bauteilen bzw. bei der Integration in FVW-Bauteile zu lösen. Durch sensorielle Erweiterung der RFID-Transponder sollten die Prozessparameter genauer erfasst und damit die Prozessqualität erhöht werden. Weiterhin sollte die RFID-Technologie genutzt werden, um durch produktindividuelle Datenspeicherung die Produktionssteuerung und -dokumentation flexibler zu gestalten.

Zunächst wurde der sinnvolle Einsatz von RFID-Transpondern im Produktionsprozess untersucht und an einem exemplarischen Teilprozess validiert. Auf Basis dieser Ergebnisse wurden Verfahren zur informationstechnischen Einbindung der RFID-Transponder in die Produktionssteuerung entwickelt. Parallel wurden Möglichkeiten der technischen Integration von Transpondern in Form- und Bauteile aus FVW sowie deren sensortechnische Erweiterung erarbeitet. Dabei waren vor allem die Funktionsfähigkeit der Transponder und die Strukturfestigkeit der Bauteile zu gewährleisten.

Die Wirtschaftsdüngerausbringung in der Landwirtschaft erfolgt häufig unter einem hohen Primärenergieinput pro ausgebrachter Wirtschaftsdüngereinheit, bei gleichzeitig eingeschränkter Regelbarkeit. Pumptankwagen mit elektrischen Antrieben, die zur Düngerausbringung eingesetzt werden, wird ein hohes Potenzial für eine energiesparende und umweltschonende Landbewirtschaftung zugeschrieben. Darüber hinaus werden finanzielle Vorteile für die Landwirtschaft erwartet. Die Zielsetzung des Projekts bestand darin, eine energetische und monetäre Kosten-Nutzen-Analyse zum Betrieb von elektrischen Antrieben in Pumptankwagen durchzuführen.

Im Rahmen des Projekts ist an den Elektromotoren eines Pumptankwagens mit Hilfe von Lastspielen eine Analyse des Verbrauchs an Antriebsenergie durchgeführt worden. Die monetäre Bewertung erfolgte über einen Kosten-Nutzen-Vergleich. Die technische Analyse ergab eine Einsparung an notwendiger Antriebsenergie im Bereich von 5 bis 16 %, abhängig davon, mit welchem Wirkungsgrad der Prozess verlief. Der elektrische Wirkungsgrad belief sich dabei immer auf über 81 %. Die Analyse der Ist-Situation ergab Ausbringungskosten für Wirtschaftsdünger von 3,30 Euro bis 6,52 Euro je Kubikmeter bei Ausbringung ab Hof in Abhängigkeit von der Feldentfernung. Die berechneten Ausbringkosten mit neuer Technik betrugen 4,98 Euro bis 7,50 Euro je Kubikmeter.

MUTE vereint Innovationen aus Wissenschaft und Forschung von 21 Lehrstühlen der TUM in einem Fahrzeug und dessen Anbindung an die Mobilitäts-Infrastruktur. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern wurde ein neues und innovatives Mobilitätskonzept mit einem Elektrokleinfahrzeug für den urbanen Einsatzbereich umgesetzt. Wesentlicher Aspekt der Entwicklung war es, eine kostengünstige Breitenmobilität sicherzustellen. Der fahrfähige Demonstrator wurde auf der IAA 2011 vorgestellt. Das Fahrzeug ist hocheffizient, um einen geringen Energieverbrauch im Betrieb zu ermöglichen – angefangen bei niedrigem Gewicht über optimierte Aerodynamik hin zu energieeffizienten Komponenten. Durch das geringe Gewicht ist eine kleine Batterie ausreichend. Zusammen mit ausgereiften und preiswerten Komponenten könnte so ein günstiges Fahrzeug für die Kunden erstellt werden. Zudem ist das Fahrzeug sicher und entspricht in seinem Fahrverhalten den Anforderungen eines Automobils.

Aufgrund der vollständigen Neuentwicklung von Karosserie und Anbauteilen des Fahrzeugs entstanden Bestandteile wie der Aufbau der CFK-Komponenten am Fahrzeug oder der Rahmen für das Elektrofahrzeug durch spezielle Entwicklungen im Bereich Aluminiumverarbeitung und im Bereich der Beleuchtungstechnologie. Wesentliches Ziel des Forschungsprojekts war, zu zeigen, dass Elektromobilität innerhalb mittelfristiger Zeiträume bezahlbar gestaltet werden kann.

Dazu wurde ein experimentelles Setup zur Kultivierung von Zellen unter simulierter Mikrogravitation und gleichzeitiger Stimulation durch niederfrequente elektromagnetische Wechselfelder (NF-EMF) entwickelt; anschließend wurden mit dem Setup In-vitro-Untersuchungen vorgenommen. Wichtigste Grundlage für die Differenzierung bleibt der Wachstumsfaktor, wie aus dem fehlenden Nachweis knorpelspezifischer Marker bei den wachstumsfaktorfreien Kulturen hervorgeht.

Der Einsatz der simulierten Mikrogravitation in einem Bioreaktor bringt für die chondrogene Differenzierung keinen Vorteil, sondern führt zu einer reduzierten Kollagen-II-Synthese. Das EMF bewirkt eine Reversion des Mikrogravitationseffektes und kann die Abnahme der Kollagen-II-Synthese mindern, führt aber bei einer unbeeinflussten Kollagensynthese zu keiner signifikanten Zunahme. Allerdings zeigt sich ein positiver Effekt des Magnetfeldes auf den Kollagen-II-/Kollagen-X-Quotienten, sodass die chondrogene Differenzierung von der EMF-Stimulation profitiert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Stimulation durch elektromagnetische Felder in chondrogen differenzierten Stammzellen unter optimalen Bedingungen keine zusätzlichen positiven Effekte aufweist. Kommt es jedoch zu einer Verschlechterung der chondrogenen Situation, wie hier durch den Bioreaktor und die simulierte Mikrogravitation, führt der Einsatz elektromagnetischer Felder erneut zu einer Steigerung des chondrogenen Potenzials.

Da im klinischen Einsatz häufig suboptimale Bedingungen vorliegen, könnten elektromagnetische Felder somit durchaus zu einer Verbesserung der Chondrogenität von Zellen beitragen. Von einem klinischen Einsatz der Mikrogravitation im Bereich der chondrogenen Differenzierung wird nach vorliegender Datenlage abgeraten.