IHK Magdeburg verleiht „Forschungspreis 2020“

Mit dem Preis, der mit jeweils 2.000 Euro dotiert ist, sollen wissenschaftliche und anwendungsorientierte Arbeiten ausgezeichnet werden, die einen Beitrag zur zukünftigen Entwicklung der gewerblichen Wirtschaft leisten. Ziel ist es, herausragende technisch-technologische sowie betriebs- oder volkswirtschaftliche Untersuchungen und Konzepte vornehmlich des wissenschaftlichen Nachwuchses zu prämieren, die Lösungsansätze für eine nachhaltige Wirtschaftsentwicklung aufzeigen.

Otto-von Guericke-Universität Magdeburg

Preisträger: Dr.-Ing. Eric Riedel

Thema der Dissertation: Numerisch gestützte Untersuchung einer erstarrungsbegleitenden Ultraschallbehandlung der Legierung AlSi7Mg0,3

Betreuer: Dr.-Ing. Rüdiger Bähr, Fakultät für Maschinenbau

Zusammenfassung:

Gussteile aus Aluminium werden vielfältig eingesetzt; meist ohne dass wir davon wissen. Zu einem der größten Abnehmer von Aluminiumgussteilen zählt die Automobilindustrie. Karosserie, Fahrwerk, Antriebsstrang: sie alle erfordern mittlerweile den Einsatz von Aluminium-Gussteilen, die aufgrund Ihrer vorteilhaften Kombination von vergleichsweise geringer Dichte und guten Festigkeitseigenschaften die Leichtbaustrategien der Automobilhersteller möglich machen. Dabei steigen die Anforderungen der aus Aluminium gefertigten Komponenten und somit an den Werkstoff selbst kontinuierlich an. Im Zuge der Gussteilfertigung erfolgen daher bereits vorbereitend zum eigentlich Gießprozess vielfältige Maßnahmen, um eine möglichst hohe Schmelzequalität zu erzielen. Zu den etablierten Verfahren zählen unter anderem der Einsatz chemischer Reinigungstabletten und der Rotorentgasung zur Reduzierung des in der Schmelze gelösten Wasserstoffgehaltes sowie die Kornfeinung und Veredelung zur Modifizierung des Erstarrungsverhaltens hin zu einem feinkörnigen Gefüge zugunsten der mechanischen Gussteileigenschaften. Seit einigen Jahren wird zudem weltweit die Ultraschallbehandlung als umweltfreundlichere Alternative zu den bisherigen Verfahren untersucht. Aufgrund ihres rein physikalischen Wirkprinzips ist der Einsatz von Zusatzstoffen nicht erforderlich. Das Verfahren nutzt eine meist stabförmige Sonotrode, die in die Schmelze eingetaucht wird und dort hochfrequent (20 kHz) mit definierter Amplitude (35 µm) schwingt. Diese Schwingungen rufen innerhalb der Schmelze extreme Druckschwankungen hervor und führen um die Sonotrodenspitze herum zur Bildung zahlreicher Kavitationsbläschen.

Hochschule Magdeburg-Stendal

Preisträger: Hannes Peter Wasser

Thema der Bachelorarbeit: Modellierung und Bewertung der Flexibilität von industriellen Prozessen in einem KMU

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Przemyslaw Komarnicki

Institut für Elektrotechnik

Zusammenfassung:

Beim „Pariser Klimaabkommen“ entschlossen sich die Industrienationen, welche für über die Hälfte der CO₂-Emissionen im Jahr verantwortlich sind, gesetzliche Maßnahmen in ihrem Land umzusetzen, um die Erderwärmung auf unter 1,5°C zu beschränken. Selbst durch die Maßnahmen der Bundesrepublik Deutschlands in den vergangenen 20 Jahren, wie der „Nationale Aktionsplan Energieeffizienz“ oder das „Aktionsprogramm Klimaschutz 2020“ wird das selbst aufgelegte CO₂-Einsparziel für 2020 nicht erreicht. Der Sprung zur gesetzlich festgelegten Emissionsgrenze der Sektoren für 2030 stellt nun eine wesentlich höhere Herausforderung dar, durch die größere Distanz zum Ziel.

Das Problem liegt nicht in der zu geringen Erzeugungsleistung der EE, sondern im Ungleichgewicht vom Erzeugungs- und Verbrauchszeitpunkt, also der Integration der EE im Energiesystem. Die Industrie mit ihrem hohen Energieverbrauch und verschiedenen Produktionsprozessen kann einen wesentlichen Beitrag zur Dekarbonisierung leisten. In der Bachelorarbeit wird sich mit einem Verfahren zur Bestimmung des Flexibilitätsgrades von Produktionsprozessen bei gleichzeitiger Realisierung von anwendungsspezifischen Flexibilitätsoptionen in KMUs beschäftigt. Durch die Bestimmung des Flexibilisierungsgrads soll die Einsatzmöglichkeit verschiedener Flexibilitätsoptionen zur besseren Integration der eigenen erneuerbaren Erzeugungsanlagen im Produktionsprozess bewertet werden.

Zur Bestimmung der Flexibilitätsindexe und Bewertung der flexibilisierten Lasten und Energien, kommen Simulationsmodelle zum Einsatz. Diese Modelle bilden die Produktionsprozesse des untersuchten Möbelunternehmens nach, ohne die Flexibilitätsoptionen real im Unternehmen installieren zu müssen. Die Nachbildung erfolgte durch die Kennwerte der technischen Anlagen im Unternehmen und den Produktionsablauf nach Unternehmerangaben. Die Werte spiegeln nicht die genauen Realprozesse wider, da keine direkten Messwerte von Erzeugungs- und Verbrauchsprofil vorliegen. Die Annahmen dienen zur Darstellung des Funktionsprinzip der Flexibilitätsermittlung. Die Ergebnisse der Simulation lassen auf die Umsetzungsprobleme der Flexibilitätsoption im Produktionsprozess schließen. Das Berechnungsmodell der Flexibilitätsindexe bietet die Möglichkeit zur allgemeinen Anwendung der Bestimmung des Flexibilisierungsgrad verschiedener Produktionsprozesse. Die Betrachtung erfolgt immer im Vergleich von Szenarien mit eingesetzten Flexibilitätsoptionen zu Normalbedingungen. Eine Dimensionierung der Flexibilitätsoptionen zur realen Umsetzung konnte aufgrund der Annahmen nicht vorgenommen werden, da sie zu unpräzise ausfallen und zu viele Betrachtungen außen vorlassen. Die Ergebnisse ermöglichen durch spätere Ergänzung von Realwerten und finanziellen Aspekten die Liquiditätsbetrachtung des Unternehmens.

Diese Kavitationsbläschen absorbieren den unweigerlich in der Aluminiumschmelze gelösten Wasserstoff, wachsen an und implodieren bei Erreichen einer kritischen Größe chaotisch und zahlreich. Die dabei freiwerdenden Kräfte können dazu genutzt werden, die sich während der Erstarrung bildenden Kristalle zu zerschlagen und somit ein feinkörnigeres Gefüge hervorzurufen, das wiederum mit guten mechanischen Eigenschaften einhergeht. Der großflächige industrielle Einsatz der Ultraschalltechnologie wird jedoch zum einen durch geringe Größe der Kavitationszone, in der die modifizierenden Mechanismen ablaufen, erschwert. Zum anderen gilt die numerische Prozesssimulation der Ultraschallbehandlung bislang als herausfordernd, ist jedoch in der Gießereiindustrie eine der wesentlichen Voraussetzung für den Einsatz derartiger Technologien.

Im Rahmen der Dissertation wurde an diesen beiden Nachteilen der Ultraschallbehandlung angesetzt. Zunächst wurde ein Anwendungsfall herausgearbeitet, bei dem die geringe Größe der Kavitationszone ausreichend ist. Am Beispiel der in der Gießereiindustrie vielseitig eingesetzten Aluminiumgusslegierung AlSi7Mg0,3 und deren Verarbeitung im Schwerkraftgießverfahren erfolgte die Ultraschallbehandlung daher über den zum Ausgleich der während der Erstarrung auftretenden Volumenkontraktion dienenden Speiser. Das erreichte Ziel lag u.a. in der Behandlung und Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der zuletzt erstarrenden Gussteilbereiche. Zum anderen wurde mit einer in der Gießereiindustrie – insbesondere im Bereich der Forschung und Entwicklung – etablierten Simulationssoftware erstmals ein umfassendes Simulationsmodell aufgestellt, das in der Lage ist, die Ultraschallbehandlung und Ihre Auswirkungen auf die zu behandelnde Schmelze sowie den Erstarrungsprozess zu prognostizieren. Mit Hilfe der experimentellen Untersuchungen im Labor- und Industriemaßstab konnte die Vorhersagekraft des Models bestätigt werden. Auf diese Weise konnte im Zuge der Arbeiten eine umfängliche technologische Lösung zur gezielten Verbesserung ausgewählter Gussteilbereiche erarbeitet werden.

Hochschule Harz

Preisträger: Susanne Alexandra Klein

Thema der Masterarbeit: Existenzgründung als umfassende Hochschulaufgabe

Betreuer: Prof Dr. Jürgen Stember

Fachbereich Verwaltungswissenschaften

Zusammenfassung:

Deutschland sieht sich wirtschaftlich und gesellschaftlich vor einige Herausforderungen gestellt. Sogenannte raumwirksame Megatrends – raumwirksam deshalb, weil sie sich nicht nur auf sozialer, sondern auch auf struktureller Ebene bemerkbar machen – wie z.B. Nachwirkungen der Finanzkrise, die Globalisierung und der demografische Wandel sorgen für unaufhaltsame Veränderungen. Hochschulen, die Teil von Gesellschaft und Wirtschaft sind, können davon nicht ausgenommen werden. Fritsch und Piontek prognostizieren, dass besonders der demografische Wandel zu geringeren Studierendenzahlen und zu einer Veränderung in der Nachfrage von Bildungsangeboten führen wird2. Sowohl die Art als auch die Verortung der Angebote werden betroffen sein. Langfristig könnte dies Hochschulstandorte gefährden, besonders kleinere Hochschulen in ländlich geprägten Räumen. Um den Auswirkungen der Megatrends zu begegnen, wird die Rolle der Hochschulen seit längerem in drei Missionen umgemünzt: Zu den traditionellen Aufgaben der Lehre und Forschung (den First und Second Mission) kommt noch der Transfer als Third Mission. Die Hochschule nimmt im Transfer eine „Antennenfunktion“ wahr und stellt das Wissen globaler Wissensströme den in ihrer Region ansässigen Akteuren zur Verfügung.

Diese Arbeit konzentriert sich auf die Third Mission als Bindeglied zwischen Hochschule, Wirtschaft und Gesellschaft und legt den Fokus auf eine ganz besondere Art des Transfers: Die Existenzgründung aus einer Hochschule. Diese Form der Existenzgründung zeichnet sich ganz allgemein durch die akademische Bildung der Gründer sowie durch einen stattfindenden Technologietransfer zwischen der Hochschule als Mutterorganisation und dem neuen Unternehmen aus. Das Thema der akademischen bzw. universitären Ausgründungen wird in der Literatur bereits ausführlich behandelt. Das bisherige Augenmerk lag hauptsächlich auf der Entstehung solcher Unternehmen und auf ihren Charakteristika, und die betriebswirtschaftliche Sicht überwiegt. Demgegenüber ist das Alleinstellungsmerkmal der vorliegenden Arbeit, dass die Rolle akademischer Ausgründungen für die Entwicklung der Hochschule und der Hochschulregion in den Vordergrund gestellt wird. Die Existenzgründung wird dazu in ein Theoriegerüst aus Wissens- und Wirtschaftsgeografie eingebettet und der Transfer von Wissen und Technologien findet nicht nur zwischen Hochschule und ausgegründetem Unternehmen statt. Durch systematisches Networking kann auch die Region profitieren, langfristig kann sogar die Entstehung von Clustern oder regionalen Innovationssystemen (RIS) unterstützt werden. Diese weitreichende Sicht gilt nicht nur für die Thematik an und für sich, sondern auch für die betroffenen Akteure. Grundsätzlich richtet sich diese Arbeit an die Studierenden und Mitarbeiter der Hochschule, da sie diejenigen sind, die unmittelbar an den akademischen Ausgründungen beteiligt sind. Eine weitere wichtige Zielgruppe sind die Wirtschaftsförderer in der kommunalen und regionalen Verwaltung, zu deren Aufgabengebiet auch die Existenzgründung zählt. Sie können unterstützend tätig werden, um die akademischen Ausgründungen vor Ort zu halten. Externe Stakeholder, wie z.B. Banken (auch Entwicklungsbanken) oder die Kammern müssen jedoch berücksichtigt und zur Verstetigung der Gründungen eingebunden werden. Vor allem bei der Regionalentwicklung sind Partner außerhalb der Hochschule von großer Bedeutung.