Forschungsschwerpunkte
Besondere Kennzeichen der Forschungsaktivitäten an der Fakultät Bauingenieurwesen sind die große Bandbreite der Projekte im In- und Ausland sowie der ausgesprochen hohe Anteil an Industriebeteiligungen. Dementsprechend beteiligt sich eine Vielzahl an Hochschullehrern und Mitarbeitern an den verschiedenen Forschungs- und Entwicklungsvorhaben. Der Schwerpunkt liegt auf anwendungsorientierten Forschungsarbeiten mit klar definierten Entwicklungszielen und kompakten Laufzeiten. Mit einem eingeworbenen Drittmittelvolumen von insgesamt 2,5 Mio. € im Jahr 2018 nimmt die Fakultät wiederholt einen Spitzenplatz an der Hochschule ein.
Die Forschungsthemen reichen von geotechnischen, wasserwirtschaftlichen und baustoffkundlichen Fragestellungen über Untersuchungen aus den Bereichen des Straßen- und Eisenbahnbaus bis hin zu Forschungsarbeiten auf den Gebieten des Konstruktiven Ingenieurbaus, Städtebaus sowie der Architektur. Besonders forschungsstark sind die Fachbereiche Geotechnik und Wasserwesen. Darüber hinaus wird die Forschungsarbeit im Forschungsgebiet internationales Wassermanagement (Kompetenzzentrum zur Uferfiltration in Indien) und nachhaltige Wassergewinnung im Rahmen des Post-Doc-Programms der HTW Dresden erfolgreich fortgesetzt.
Forschungsgruppen
Biolumineszenz – das natürliche Leuchten
Viele lebende Organismen können im Dunklen leuchten. Diese Fähigkeit machen sich Forschende bereits in der Medizin zunutze. Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Stefan Schramm von der HTWD untersucht, wie sich die leuchtenden Moleküle auch in der Industrie einsetzen lassen.
Biolumineszenz ist die Emission von Licht infolge von chemischen Reaktionen in Lebewesen. Das Phänomen existiert weltweit bei über 3500 verschiedenen Spezies – ob Glühwürmchen auf heimischen Wiesen, biolumineszente Pilze im brasilianischen Regenwald oder leuchtende Tintenfische, Haie und Bakterien in der Tiefsee.
Biolumineszenz hat sich in der Evolution mehr als 50-mal unabhängig voneinander entwickelt und erfüllt eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionen, zum Beispiel dient es zur Kommunikation, Nahrungssuche und Feindabwehr.
Die zugrunde liegende Chemie basiert bei vielen verschiedenen biolumineszenten Organismen allerdings nur auf einer kleinen Anzahl chemischer Moleküle. Dies ist ein bemerkenswertes Beispiel für konvergente Evolution, das heißt, die Organismen sind nicht miteinander verwandt, nutzen aber ähnliche chemische Reaktionen und Moleküle, um Licht zu erzeugen. Die Moleküle sind äußerst effizient und tragen dazu bei, dass Lebewesen erfolgreich innerhalb der Evolution überleben und sich vermehren können.
Diese Eigenschaft nutzen Forschende bereits in der Medizin – vor allem im bioanalytischen und biomedizinischen Sektor. Da das Licht innerhalb einer chemischen Reaktion erzeugt wird, benötigt das Verfahren im Vergleich zu ähnlichen Technologien wie Fluoreszenz kein Anregungslicht. In Verbindung mit modernen Detektoren können so analytische Nachweisgrenzen erreicht werden, die im Einzelmolekülbereich liegen. Solch eine Empfindlichkeit ist mit keiner anderen Technik möglich. Deshalb haben verschiedene Forschungsgruppen auf dieser Basis hochempfindliche Assays entwickelt, die die frühzeitige Diagnose von Krankheiten wie HIV, Krebs aber auch Corona ermöglichen.
In seinem in der Fachzeitschrift „ChemBioChem“ kürzlich veröffentlichten Artikel „Bioluminescence – The Vibrant Glow of Nature and its Chemical Mechanisms“ fasst Prof. Dr. Stefan Schramm, Professor für Angewandte Organische Chemie der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD) den aktuellen Forschungsstand zusammen. Ziel des Review-Artikels ist es, Forschenden und Studierenden, einen leicht verständlichen Einstieg in das Thema zu geben. Er basiert auf zwei Artikeln, die bereits in 2022 und 2023 in „Chemie in unserer Zeit“ auf Deutsch erschienen.
Von der Natur inspiriert zur industriellen Anwendung
Zukünftig wird das Team um Professor Schramm erforschen, wie natürliche Moleküle, die sich über mehr als 120 Millionen Jahre Evolution entwickelt und optimiert haben, verbessern lassen, um diese in der organischen Elektronik und Photokatalyse einzusetzen. Die Idee ist, sogenannte BiOLEMs (Biologisch inspirierte Organische Licht Emittierende Moleküle) zu entwickeln. Mit deren Anwendung können zum Beispiel OLEDs (organic light-emitting diode), die heute in Milliarden von Smartphones verbaut sind und giftige und sehr umweltschädliche Schwermetall-Komplexe enthalten, durch biologische Moleküle, die rein organisch sind und idealerweise auch komplett in der Umwelt abbaubar sind, ersetzt werden.
Das zweite Anwendungsfeld betrifft die Photokatalyse, eine Schlüsseltechnologie zur Förderung der Nachhaltigkeit in der chemischen Industrie. Für eine effiziente Photokatalyse sind hochwertige Photokatalysatoren erforderlich. Biologisch inspirierte Organische Licht Emittierende Moleküle (BiOLEMs) können auch hierfür eingesetzt werden.
Lehre mit Zukunft: Praxis und Theorie der Chemie
Dr. Stefan Schramm lehrt seit März 2024 an der Fakultät Landbau/Umwelt/Chemie (LUC) der HTWD. Aus seiner Sicht bietet gerade die Organische Chemie für Studierende eine faszinierende und praxisnahe Perspektive. In der Vorlesung „Organische Chemie auf der Basis nachwachsender Rohstoffe“ thematisiert er zum Beispiel Naturstoffe und deren industrielle Nutzung. Besondere Aufmerksamkeit erhalten Biolumineszenz, Chemilumineszenz und Organische Leuchtdioden, die durch eindrucksvolle Lichtphänomene begeistern und in der chemischen Industrie vielfältige Anwendungen haben. „Diese Themen sind nicht nur lehrreich, sondern öffnen Studierenden auch Türen zu Unternehmen im bioanalytischen Bereich sowie zu Forschungseinrichtungen in Dresden und Umgebung, die sich mit organischer Elektronik befassen“, so Schramm.
Veröffentlichungen
- Bioluminescence – The Vibrant Glow of Nature and its Chemical Mechanisms In: ChemBioChem, März 2024
Autoren: Prof. Dr. Stefan Schramm, Dr. Dieter Weiß
Weitere Dokumente/ Antragsformulare finden Sie hier: https://www.htw-dresden.de/hochschule/fakultaeten/bauingenieurwesen/forschung
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Schwerpunkte
- Cellulosefaser-Leichtbeton (CFLC)
- Einflüsse auf den Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand von Beton
- Festigkeitsentwicklung von Betonen im jungen Stadium der Erhärtung
- Einfluss von Schalung, Technologie und Trennmittel auf die Betonoberflächenqualität
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- Direkt zum Lehr- und Forschungsgebiet Baustoffe
Schwerpunkte
- Schwingungs- und Dauerbelastungsverhalten von Schienenbefestigungssystemen und komplexen Tragsystemen
- Wirkung von Geokunststoffen im Tragsystem
- Untersuchung zur Beanspruchung und zur Qualitätssicherung von Schienenfugen im Straßenbahngleisbau
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Schwerpunkte
- Untersuchung der hydromechanischen Eigenschaften von Geokunststoffen, Spezialversuche zum Verbundverhalten Boden/Geokunststoff, Modellversuche zur Erosions- und Standsicherheit
- Entwicklung eines wissensbasierten Systems zur Verwaltung und Nutzung umweltgeotechnischer Daten
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Das Institut vereint forschende Professoren:innen und Mitarbeiter:innen an der HTW Dresden. Durch diese Bündelung disziplinübergreifender Kompetenzen trägt das IBiK zu innovativen Lösungen zur Klimaanpassung im Bauwesen bei.
Mission
Das Ziel des Instituts ist es, durch anwendungsorientierte Forschung, Beratung und Innovation zur Klimaanpassung im Bauwesen und somit zur Stärkung der Resilienz von Städten und Gemeinden gegenüber Umwelteinwirkungen dauerhaft beizutragen.
Das IBiK entwickelt auf der Grundlage interdisziplinärer wissenschaftlicher Befunde und in enger Kooperation mit seinen Forschungs- und Industriepartnern innovative bautechnische Lösungen, die wirksam und nachhaltig die Anpassung der gebauten Umwelt an die Folgen des Klimawandels unterstützen. Die Mitglieder des Instituts beteiligen sich aktiv an der Neu- und Weiterentwicklung normativer Standards und Richtlinien.
Das IBiK ist ein Ansprechpartner für Akteure aus der Politik, Wirtschaft und Wissenschaft. Das Institut unterstützt seine Mitglieder bei der Akquise von Projekten und begleitet die Steuerung von Forschungsarbeiten. Darüber hinaus tritt es durch disziplinübergreifende Kommunikation als Initiator für F&E-Kooperationen auf.
Kontakt
- Prof. Dr.-Ing. Thomas Naumann (Institutsdirektor)
- Prof. Dr.-Ing. Holger Flederer (stellv. Institutsdirektor)
Weitere Informationen: Website IBiK
Schwerpunkte
- Beurteilung und Umgang mit bestehenden Stahlkonstruktionen
- Leichtbau
- Carbonbewehrte Betontragwerke
Kontakt
- Prof. Dr.-Ing. Thomas Bösche (Massivbau)
- Prof. Dr.-Ing. Holger Flederer (Konstruktiver Ingenieurbau/Brückenbau)
- Prof. Dipl.-Ing. Olaf Kempe (Baukonstruktion und Holzbau)
- Prof. Dr.-Ing. Christian Wolf (Stahlbau)
- Dr.-Ing. Lars Sieber (Leitender Forschungs- u. Entwicklungsingenieur)
Weitere Informationen: Labor Konstruktiver Ingenieurbau
Schwerpunkte
- Asphaltzusätze
- Gesteinskörnungen
- performanceorientierte Asphaltuntersuchungen
- performanceorientierte Prüfungen an Bitumen
- Recyclingbaustoffe
Kontakt
- Prof. Dr.-Ing. Ines Dragon
- Dipl.-Ing. Jutta Borek
Weitere Informationen
Schwerpunkte
- Grundwasserbewirtschaftung
- Integriertes Wasserressourcen-Management
- Uferfiltration und Grundwasseranreicherung
- Simulation von Strömungs- und Transportprozessen im Grundwasser
- Unterirdische Enteisenung
- Labor- und Feldmesstechnik zur Probennahme und Fließzeitermittlung
Kontakt
- Prof. Dr.-Ing. Thomas Grischek
- Dipl.-Ing. (FH) Fabian Musche
Weitere Informationen
- Direkt zum Lehr- und Forschungsgebiet Wasserwesen
Neue Erfindungen und Patente
Im Lehrbereich Bahnbau wurde in Kooperation mit der edilon)(sedra GmbH ein Messverfahren entwickelt, mit dem die räumliche Bewegung elastisch gelagerter Straßenbahnschienen während einer Überfahrt ermittelt werden kann. Für dieses Messverfahren wurde zum 18.06.2020 das Patent erteilt. Die Besonderheit des Messverfahrens besteht darin, dass die Messung der Schienenbewegung bei Fahrgeschwindigkeiten von bis zu 50 km/h vom fahrenden Schienenfahrzeug aus durchgeführt wird. Im Gegensatz zu konventionellen Messverfahren ist es mit der neuen Methode möglich, Messungen ohne Betriebsbeeinträchtigungen und ohne bauliche Maßnahmen am Verkehrsweg zu realisieren.