Forschung

Das Ziel des Vorhabens besteht darin, die Ermüdungsfestigkeit im Bereich sehr hoher Belastungszyklen für aufgekohlten und pseudo-aufgekohlten Getriebestahl unter Verwendung bruchmechanischer Modelle zu evaluieren. Dazu werden Versuche mit dem Ultraschall-Ermüdungsverfahren bei unterschiedlichen Mittelspannungen durchgeführt, um die Dauerfestigkeiten und die Schwellwerte des Spannungsintensitätsfaktor für lange Risse zu bestimmen.

Die Molekularinformatik hat sich in den letzten Jahren von einer Nischendisziplin zu einer treibenden Kraft der Erforschung und Entwicklung funktioneller kleiner Moleküle wie Medikamente und Agrochemikalien entwickelt. Fortschrittliche Algorithmen sowie leistungsstarke Computerhardware eröffnen beispiellose Möglichkeiten für das gezielte Design sicherer und wirksamer kleiner Moleküle. Das volle Potenzial computergestützter Methoden in den Biowissenschaften ist jedoch noch lange nicht ausgeschöpft. Einer der Hauptgründe für diese Situation ist die Tatsache, dass die leistungsstärksten Technologien in der Molekularinformatik, insbesondere im maschinellen Lernen und in der Simulation, auf die Verfügbarkeit erheblicher Mengen qualitativ hochwertiger Daten für Entwicklung und Validierung angewiesen sind. Trotz kürzlich gestarteter Initiativen zur Förderung der gemeinsamen Forschung und des Lernens bleibt die überwiegende Mehrheit hochwertiger chemischer, biologischer und struktureller Daten hinter Unternehmens-Firewalls und unzugänglich für die Forschung durch Experten in der Wissenschaft. Diese Initiative für das Christian-Doppler-Labor für Molekularinformatik in den Biowissenschaften zielt darauf ab, die Grenzen des maschinellen Lernens und der Molekulardynamik-Simulationstechnologien für die Vorhersage der Bioaktivität kleiner Moleküle zu erweitern, indem sie drei akademische Experten-Forschungsgruppen der unterstützt mit Big Data zu den chemischen und biologischen Eigenschaften kleiner Moleküle und mit erheblichen Kapazitäten für experimentelle Tests und Methodenvalidierung. Die einzigartige Synergie, die durch dieses Konsortium generiert wird, ergibt sich aus zwei wichtigen Faktoren: Erstens haben die beiden Industriepartner dieses Konsortiums ein starkes Interesse an der Cheminformatik, aber ihre Geschäftsbereiche stehen nicht in Konkurrenz zueinander. Zweitens, und aus wissenschaftlicher Sicht sehr wichtig, konzentrieren sich diese Industriepartner auf unterschiedliche Bereiche der Chemie, was Wissenschaftlern eine einzigartige Gelegenheit eröffnet, die Kapazität und Anwendbarkeit von In-Silico-Methoden mit einzigartig vielfältigen, hochwertigen Daten zu verbessern.

Die Klimakrise verlangt nach Lösungen zur drastischen Verringerung des Treibhausgasausstoßes und, darüber hinaus, zur Ausschleusung von Kohlendioxid (CO2) aus dem kurzfristigen Kreislauf (Negativ-Emissions-Technologien – NET). Technologien, die nachhaltig produzierte Biomasse energietechnisch nutzen und gleichzeitig CO2 abscheiden und für eine Speicherung bereitstellen, können hier einen relevanten Beitrag leisten. Die in Wien entwickelte und zuletzt stark weiterentwickelte Zweibett-Wirbelschichttechnologie lässt sich sowohl für die Erzeugung erneuerbarer Gase als auch für die verfahrensinhärente Abscheidung von CO2 nach dem Chemical-Looping Prinzip nutzen. Für eine Maßstabsvergrößerung in Richtung einer kommerziellen Anlage ist ein Designprozess notwendig, der die optimale Dimensionierung der geometrischen Proportionen einer solchen Anlage betrifft. Um eine rationale Systemauslegung auf wissenschaftlicher Basis zu ermöglichen, wird im Projekt Fluid4NET ein bestehendes fluiddynamisches Kaltmodell einer Zweibett-Wirbelschicht-Technikumsanlage so adaptiert und messtechnisch ausgestattet, dass die Untersuchung von Gaserzuegung und Chemical Looping möglich wird. Im Zuge gezielter Messungen von Gas- und Partikelströmungen im Wirbelschichtsystem kann das Design am Kaltmodell in Bezug auf die Gas-Feststoff-Kontaktqualität und die angestrebte Betriebsstabilität hin optimiert werden. Ziel des Projektes ist, durch ein tiefes Verständnis der fluiddynamischen Vorgänge auf ein rational begründetes Wirbelschichtsystemdesign für eine mögliche, maßstabsvergrößerte Anlage zu kommen.