fh forum 2004 Internet - HTWG Konstanz · 25/06/2004 · "Wohnen im Bodenseeraum" im Rahmen des...

f o r u mDas Forschungsmagazin der Fachhochschule Konstanz

Architektur

Informatik

Technik

Wirtschaft

Fachhochschule KonstanzHochschule für Technik, Wirtschaft und GestaltungUniversity of Applied Sciences

foru

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3fhkforum . 2004/2005

Fachhochschule Konstanz


Vorwortvon Prof. Dr.-Ing. Gunter Voigt

EU-Forschungvon Prof. Dr.-Ing. Horst Werkle

Beispiel für ein Technologie-transferprojektvon Prof. Dr.-Ing. Peter Kuchar,Dipl.-Ing. Catalin Scafaru undDipl.-Ing. [FH] Andreas Burger

Studiengänge an der Fachhochschule Konstanz

Experten der FachhochschuleKonstanz [Auszug]

Architektur

Die Zeche Zollverein in EssenEin Beispiel für konstruktivenDenkmalschutzvon Prof. Cengiz Dicleli

Traditionelle Architektur in Togo als Beispiel für klimagerechtesBauen in den Tropenvon Prof. Dr.-Ing.Wolfgang Lauber

KostenplanungPflicht und Kürvon Prof. Dr.-Ing. Rolf Neddermann

Von der Vision zur Frage derUmsetzbarkeit - eine Zwischen-bilanz zur Bodenseestadtvon Prof. Raimund Blödt, Prof. FridBühler, Dipl.-Ing. [FH] Jörg Seifertund Dipl.-Ing. [FH] Faruk Murat

Soziologische Befindlichkeitsstudie "Wohnen im Bodenseeraum" imRahmen des Projektes "Entwick-lung urbaner Prototypen – Reali-sierungsstudie Bodenseestadt"von Dr. Jürgen Schmitt, Dr. JörgDombrowski und Dipl.-SozialarbeiterThomas Geyer

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Informatik

Rechnen sich ERP-Systeme? DieSoftware allein ist nicht das entscheidende Erfolgskriteriumvon Prof. Dr. Reiner Martin

"Instant Messaging" auf der Basisvon Webservices von Prof. Dr. Hans Albrecht Schmidunter Mitarbeit von Dirk Plate, Eugen Eissler, Andreas Müller, Henning Schäfer und GuntherWürz

Technik

Wohnraum für einen Zwei-Personenhaushalt in einer Kugelvon Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Franckeund Dipl.-Ing. [FH] Thomas Böhringer

Baulicher Brandschutz als ingenieurmäßige Herausforderungvon Dipl.-Ing. [FH] Joachim Wollstädt,Prof. Klaus-Jürgen Mattern und Prof. Dr.-Ing. Sylvia Stürmer

Erdbeben – Eine beherrschbareNaturgewalt?von Prof. Dr.-Ing. Horst Werkle

Optimierte Drosselspulen für diemoderne Leistungselektronikvon Prof. Dr.-Ing. Gunter Voigt,Dipl.-Ing. Alexey Dobrenko,Dr. Alexander Kirjuchin und Prof. Dr. Eugenie Komarov

Elimination von Schwermetallenaus industriellen Abwässern mitHilfe von Mikroorganismenvon Dr. rer. nat. Rainer Kreiken-bohm, Dipl.-Ing. [FH] Daniel Schillerund Prof. Dr.-Ing. Paul Gümpel

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Zum Einfluss der Oberflächen-qualität auf das Korrosions- und Reinigungsverhalten vonnichtrostenden Stählenvon Prof. Dr.-Ing. Paul Gümpel und Prof. Dr. Thomas L. Ladwein

Motorgetriebenes Freizeit-Mobilfür Straße, Schnee und Wasservon Dipl.-Ing. Catalin Scafaru,Dipl.-Ing. [FH] Stefan Thomas undProf. Dr.-Ing. Peter Kuchar

Wirtschaft

Kundenvertrauensindex im Relationship Marketingvon Dr. Frank Dornach und Prof. Dr. Leo Schubert


Projekte

Impressum

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Herausgeber:

Fachhochschule Konstanz - Hochschule für Technik,

Wirtschaft und Gestaltung, Prorektor für Forschung,

Prof. Dr.-Ing. Gunter Voigt [v.i.S.d.LPrG.]

www.fh-konstanz.de, ©Fachhochschule Konstanz

Redaktion:

Dipl.-Volksw. Sibylle Mühleisen, Dipl.-Ing. [FH] Andreas

Burger, Referent für Forschung & Entwicklung

Fotos:

Archiv, privat

Anschrift:

fhk-forum, Fachhochschule Konstanz,

Brauneggerstraße 55, D-78462 Konstanz,

Tel. +49 [0]7531 206-325,

Fax +49 [0]7531 206-436

Gestaltung und Anzeigenverwaltung:

bbv nuber visuelle kommunikation,

Tägermoosstrasse 11, D-78462 Konstanz,

Tel. +49 [0]7531 18047

Fax +49 [0]7531 18045

[email protected], www.bbv-design.com

Druck und Weiterverarbeitung:

werk zwei GmbH,

Max-Stromeyer-Straße 180, D-78467 Konstanz

gedruckte Auflage: 5.000 Exemplare

Printausgabe: ISSN 1619-9812, Ausgabe 2004/2005

Internetausgabe: ISSN 1611-3748

4 fhkforum . 2004/2005


Forschung und Lehre an Fachhoch-schulen sind anwendungsorientiert.Die Forschung ist neben Lehre undWeiterbildung eine wesentlicheHauptaufgabe an Fachhochschulen.Die FH Konstanz leistet ihren Beitragim deutschen Wissenschaftssystem,indem sie mit den Forschungseinrich-tungen der erkenntnis- und anwen-dungsorientierten Forschung zusam-menarbeitet. Sie stellt ihre Ergebnisseaus ihrer anwendungsbezogenen For-schung der Gesellschaft und der Wirt-schaft zur Verfügung und unternimmtWeiterentwicklungen in Kooperationmit der Wirtschaft und anderen For-schungseinrichtungen. Die Themender Forschungsarbeiten ergeben sichaus der Zusammenarbeit mit Partnernaus Industrie und Hochschulen aufBasis der an der Fachhochschule Kon-stanz vorhandenen hohen fachlichenKompetenz.

Partner in Forschungsprojekten sindkleine und mittelständische Unterneh-men der Region und international täti-ge Firmen, die sich durch Initiierung,Förderung und Mitarbeit in die Projek-te einbringen. Basis für eine erfolgrei-che Forschungstätigkeit sind exzellen-te fachliche Kompetenz der beteiligtenPartner, Entwicklung für Freiräume derForschungsinstitutionen und hinrei-chende apparative und personelle Aus-stattung. Hier konnten in den letztenJahren an der FH Konstanz durch kon-tinuierliche erfolgreiche Forschungs-förderung wichtige Voraussetzungengeschaffen werden.

Zunehmend legen öffentliche Fördererwert auf die Bildung von Forschungs-verbünden mit mehreren Hochschulenund Unternehmen zur Erweiterungvon Kompetenzen und Ressourcen.Die erfolgreiche öffentliche Einzelpro-jektförderung wird derzeit von wesent-lichen Drittmittelgebern, wie dem Bun-desministerium für Bildung und For-

schung, als abgeschlossene Anschub-finanzierung angesehen. Die For-schungsförderung des Landes Baden-Württemberg lässt hingegen noch dienotwendige Einzelprojektförderung zu.Einzelprojekte können weiterhin Pro-jekte des Technologietransfers, indu-striell geförderte Auftragsforschungoder Arbeiten in langfristigen Koope-rationsvereinbarungen zwischenUnternehmen und FH sein.

Die Stellung der Forschung an Fach-hochschulen kann mit der laufendenStudienreform durch die Einführungder gestuften StudienabschlüsseBachelor und Master verändert wer-den. Im ersten berufsqualifizierendenStudium wird die Bachelorthesis alsAbschlussarbeit in kürzerer Zeit ange-fertigt als die Diplomarbeit in den bis-herigen Diplomstudiengängen. Damitwerden verstärkt auch Studierendenicht nur in der Industrie betreut wer-den, sondern auch an der Fachhoch-schule in Forschungsarbeiten mitar-beiten können. WeiterqualifizierendeMasterstudiengänge beinhalten zumgroßen Teil Projektarbeiten, die wie-derum auch Teilaspekte in For-schungsthemen abdecken können.Damit ist eine personelle Stärkung derForschungsaktivitäten möglich. Gleich-zeitig wird die wissenschaftlichanwendungsorientierte Ausbildung derStudierenden durch die Mitarbeit inForschungsprojekten verbessert undinsbesondere im Bereich der Master-ausbildung auf höchstem Niveaugehalten. Die mögliche Ausgestaltungvon forschungsbasierten Masterab-schlüssen mit Anteilen der Ausbildungin wissenschaftlicher Methodik undfachspezifischer theoretischer Ausbil-dung, einer Schwerpunktbildung aberin Kenntnisgewinn durch Mitarbeit inForschungsprojekten sollte hier unbe-dingt genutzt werden. Durch diese ver-stärkte Einbindung von Studierenden indie Forschungsarbeit wird neben den

durch Drittmittel geförderten Projekteneine hochschulintern finanzierte For-schungstätigkeit entstehen können, diesich im Sinne einer Lehrforschungselbstverständlich an ähnlichen Krite-rien wie die bisherige Forschungstätig-keit messen lassen muss.

Öffentliche Drittmittel für die Projekt-förderung an Fachhochschulen stam-men in der Regel aus Programmen, indenen die geförderten Projekte in wis-senschaftlichen Begutachtungsverfah-ren wettbewerblich ermittelt werden.Dennoch wird die qualitative Bewer-tung von Forschungsleistung zuneh-mend auch an Fachhochschulen dis-kutiert. Dabei sind auf Grund derunterschiedlichen Ausrichtung derFachhochschulforschung als anwen-dungsorientiert und der universitärenForschung als grundlagenorientiertunterschiedliche Bewertungsmaßstäbeanzulegen. Entsprechend dieserBewertung kann eine weitere leis-tungsorientierte Forschungsförderungerfolgen. Als "Impact Faktor" kann fürdie Forschung an Fachhochschulen dieerfolgreiche Einbindung von Unter-nehmen sowie die mittelfristige Beein-flussung von umgesetzten Technologi-en herangezogen werden. Kriterienwie die reine Anzahl von Veröffentli-chungen oder die Höhe der Zitierhäu-figkeit stellen hier wie allgemein einestark in Frage zu stellende Größe dar.

Das vorliegende Forschungsmagazin"forum" in seiner 4. Ausgabe stelltErgebnisse und Zwischenergebnissevon Forschungsarbeiten an der FHKonstanz dar. Ebenso sind Zusam-menstellungen von vorhandenen Res-sourcen in Forschungseinrichtungenbeschrieben. Großer Wert gelegt wirdauf die Präsentation der gesamtenfachlichen Breite möglicher For-schungsaktivitäten vor der Darstellungaller an der FH Konstanz bearbeitetenProjekte. <

Vorwortvon Prof. Dr.-Ing. Gunter Voigt, Prorektor für Forschung

Forschung6 fhkforum . 2004/2005


1. Strategische Ziele

Die Politik der Europäischen Union imBereich Forschung und technologi-sche Entwicklung hat das Ziel, denEuropäischen Forschungsraum zu ver-wirklichen. Durch Vernetzung und in-tensive Zusammenarbeit der über denKontinent verstreuten Forschungsein-richtungen sollen diese gestärkt undihre Leistungsfähigkeit verbessert wer-den. Der Europäische Forschungsraumstellt somit ein Äquivalent zum gemein-samen Markt für Waren und Dienst-leistungen in der EU dar. Er fördert einebessere Koordinierung der Forschungs-arbeiten und die Konvergenz der For-schungs- und Innovationspolitik derMitgliedstaaten und der EuropäischenUnion.

Forschung und innovative technologi-sche Entwicklungen sind mitentschei-dend für die wirtschaftliche Lebens-fähigkeit von Industrieländern. Letzt-endlich sollen die Forschungsmaßnah-men der EU einen entscheidenden Bei-trag zur Stärkung der internationalenWettbewerbsfähigkeit der europäi-schen Industrie leisten. Darüber hinaussoll die Lösung wichtiger gesellschaft-licher und EU-politischer Fragen unter-stützt werden.EU-Forschungsförderung wird in mehr-jährigen Forschungs-Rahmenprogram-men umgesetzt, die die Kooperationzwischen Hochschulen, Forschungs-zentren und Firmen fördern und finan-ziell unterstützen. Derzeit aktuell istdas sechste Rahmenprogramm.

2. Sechstes EU-Rahmenprogramm

Das sechste Rahmenprogramm hateine Laufzeit von 2002 bis 2006 undist mit 17,5 Mrd. ¤ dotiert. Abbildung2 gibt einen Überblick über die unter-schiedlichen Themen und Förderungs-bereiche.

EU-Forschungvon Prof. Dr.-Ing. Horst Werkle, Wissenschaftlicher Direktor

des Instituts für Angewandte Forschung der Fachhochschule Konstanz

Abb. 1: Web-Auftritt des sechsten EU-Rahmenprogramms

Block 1: Bündelung und Integration der europäischen Forschung

7 vorrangige Themenbereiche

Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit

•Technologien für die Informationsgesellschaft

•Nanotechnologien und Nanowissenschaften,

wissensbasierte multifunktionelle Werkstoffe, neueProduktionsverfahren und -anlagen

•Luft- und Raumfahrt

•Lebensmittelqualität und -sicherheit

•Nachhaltige Entwicklung, globale Veränderungen

und Ökosysteme•

Bürger und modernes Regieren in der Wissensgesellschaft

Forschung zurPolitikunterstützung

Neue und sich abzeichnende

wissenschaftliche undtechnologische

Entwicklungen [NEST]

Spezielle Maßnahmen auf einembreiteren Feld der Forschung

KMU-SPEZIFISCHE FORSCHUNGSTÄTIGKEITEN:•

Kollektivforschung•

Kooperationsforschung [CRAFT]

Spezielle Maßnahmen zur Unterstützung der internationalen Zusammenarbeit

Block 2: Ausgestaltung des europäischen Forschungsraums

Block 3: Stärkung der Grundpfeiler des europäischen

Forschungsraums

Forschung und Innovation•

Humanressourcen und Mobilität•

Forschungsinfrastrukturen•

Wissenschaft und Gesellschaft

Abb. 2: Aufbau des sechsten EU-Rahmenprogramms

Koordinierung der Forschungstätigkeiten

•Entwicklung der Forschungs- und

Innovationspolitik

SECHSTES EU-RAHMENPROGRAMM

7fhkforum . 2004/2005


Den Hauptteil der Förderungsmaß-nahmen bildet das spezifische Pro-gramm des Blocks 1 "Bündelung undIntegration der europäischen For-schung". Hier werden eine begrenzteAnzahl vorrangiger Themenbereichefestgelegt, die für die Innovationskraftund mittelfristige Wettbewerbsfähigkeitdes europäischen Wirtschaftsraumsvon außerordentlichem Interesse sind.Anträge, die nicht in diese Themenbe-reiche fallen, können hier nicht gestelltwerden.

Auf die speziellen Bedürfnisse kleinerund mittlerer Unternehmen [KMU] istder Themenbereich "KMU-spezifischeForschungstätigkeiten" ausgerichtet.Dieser ist für alle Themen offen und indie beiden Bereiche "Kollektivfor-schung" und "Kooperationsforschung"[CRAFT] gegliedert.

Im Themenbereich "Neue und sichabzeichnende wissenschaftliche undtechnologische Entwicklungen [NEST]"sollen unkonventionelle, visionäre For-schungsarbeiten unterstützt werden,die neue Betätigungsfelder für Wissen-schaft und Technologie eröffnen kön-nen.Darüber hinaus werden die Vernet-zung sowie gemeinsame Maßnahmennationaler und europäischer Initiativenfür Forschung und Innovation und Fra-gen der Gemeinschaftspolitik geför-dert.

Die Blöcke 2 und 3 behandeln Förde-rungsmaßnahmen zur Behebung struk-tureller Schwächen der europäischenForschung und zur kohärenten Gestal-tung der Forschungs- und Innovations-politik in Europa. Hierzu zählen bei-spielsweise die Förderung des Aufbausvon Forschungsnetzwerken, der Aus-tausch von Wissenschaftlern, dieSchaffung von EU-Forschungsbera-tungsstellen und Beratungstools, aberauch Maßnahmen zur Förderung desDialogs zwischen Wissenschaft undGesellschaft und zur Unterstützungder Forschungspolitik.

Entsprechend der Ausrichtung der EU-Forschung auf den Europäischen For-schungsraum sind EU-Projekte immer

länderübergreifend. Ein Forschungs-antrag wird von einem Konsortium mitPartnern aus unterschiedlichen Mit-gliedstaaten und assoziierten Länderngestellt. Auch Mobilitäts- und Ausbil-dungsmaßnahmen werden nur grenz-überschreitend gefördert.

Für die Antragsteller von EU-Projektenbedeutet dies einen erheblichen Auf-wand zur Bildung des transnationalenNetzwerks, zur inhaltlichen Vorberei-tung und zur gegenseitigen Abstim-mung im Vorfeld der Antragstellung.Hierbei werden potentielle Antragstel-ler durch von der EU autorisierte Kon-takt- und Beratungsstellen unterstützt.Eine Reihe von IRC’s [Innovation RelayCentre] vermitteln Kontakte zu Firmenin anderen EU-Ländern zur Bildungeines Netzwerks. Dies ist auch imInternet durch Suche in der EU-Daten-bank http://www.cordis.lu/ möglich.

Die Anträge werden im Rahmen vonterminierten Calls for Proposals bei derEU eingereicht. Die Auswahl der geför-derten Projekte erfolgt in einem wett-bewerblichen Verfahren auf derGrundlage von Gutachterprüfungen.

Beim Management ihres Projektshaben die Konsortien große Autono-mie. Ein Projektteilnehmer muss dieKoordinierung übernehmen. Dieser istauch für die Verwendung der von derEU bereitgestellten Finanzmittel undderen Verteilung an die anderen Teil-nehmer verantwortlich. Der Koordina-tor ist auch für die Abgabe der Berich-te zuständig. Um die Einzelheiten derBeziehungen zwischen den Teilneh-mern festzulegen, schließen die Teil-nehmer in der Regel eine Konsortial-vereinbarung ab.

Eine ausführliche Darstellung des sechs-ten Rahmenprogramms befindet sichauf der Website www.cordis.lu/fp6/.

Antragsteller zu den sieben vorrangi-gen Themenbereichen sind typischer-weise große Firmen und Forschungs-zentren. Nachfolgend wird aus-schließlich über das CRAFT-Programmberichtet. Aufgrund von dessen spezi-fischer Ausrichtung auf die Koopera-

tion von kleinen und mittleren Unter-nehmen mit Forschungseinrichtungenerscheint es für die anwendungsorien-tierte Forschung an Fachhochschulenbesonders geeignet.

3. CRAFT

Das EU-Programm CRAFT [Co-opera-tive Research Action for Technology]ist auf innovative KMU ausgerichtet,die F&E-Aufgaben von externen For-schungseinrichtungen durchführen las-sen möchten. Das Programm fördertdie vorwettbewerbliche Forschung undEntwicklung und ist für alle Themenoffen. Das CRAFT-Programm ist mit320 Mio ¤ dotiert. Es soll zur transna-tionalen F&E-Kooperation zwischenKMU beitragen sowie KMU zurKooperation mit europäischen For-schungseinrichtungen ermuntern. DieRechte an den F&E-Ergebnissen ge-hören den beteiligten KMU. Einzelhei-ten werden in der Konsortialvereinba-rung festgelegt.

Antragsteller ist ein Konsortium, dassich aus mindestens drei voneinanderunabhängigen KMU aus zwei EU-Län-dern oder assoziierten Staaten und ausmindestens zwei F&E-Dienstleisternaus zwei EU-Ländern oder assoziiertenStaaten zusammensetzt [Abb. 3]. Min-destens ein KMU sowie mindestens einF&E-Dienstleister müssen aus einemEU-Mitgliedsland sein. Ein Konsortiumbesteht also aus mindestens 5 Partnern.

Die Zugangsvoraussetzungen für einbeteiligtes KMU sind gegeben, wenndas Unternehmen nicht mehr als 250Mitarbeiter hat und über einen Jahres-umsatz von maximal 40 Mio ¤ undeine Jahresbilanzsumme von 27 Mio ¤verfügt. Es darf nicht zu mehr als 25%im Besitz eines Nicht-KMU sein. F&E-Dienstleister können Hochschulen,IAF’s aber auch Steinbeis-Zentren undprivate Forschungseinrichtungen sein.

CRAFT-Projekte haben eine Laufzeitvon mindestens einem und höchstenszwei Jahren. Das Projektvolumen liegtzwischen 500.000 ¤ und 2.000.000¤ . Die Kosten der F&E-Dienstleisterund die Kosten für das Projektmana-

8 fhkforum . 2004/2005


gement werden in voller Höhe über-nommen, während die KMU ihre Auf-wendungen selbst finanzieren.

Einen Überblick mit den aktuellen Ter-minen für die Abgabe von Anträgengibt die Website von CRAFT unterhttp://sme.cordis.lu/craft/home.cfm.

4. Steinbeis-Europa-Zentrum

Um möglichst vielen Unternehmenden Zugang zu den EU-Mitteln zuerleichtern, wurden neben der natio-nalen Kontaktstelle bei der AiF in Kölnauch regionale Beratungsstellen einge-richtet. Eine solche Beratungsstelle istdas Steinbeis-Europa-Zentrum [SEZ] inStuttgart. Neben der Unterstützungvon KMU beim transnationalen Tech-nologietransfer übernimmt das SEZauch das Projektmanagement bei EU-

Projekten. Als IRC [Innovation RelayCentre] der EU hilft es, Unternehmeninternational zusammenzubringen.Weitere Informationen finden sich imInternet unter http://www-steinbeis-europa.de [Abb. 4].

Finanziert wird das Steinbeis-Europa-Zentrum durch das Land Baden-Würt-temberg, durch die EU [im Rahmenseiner Aufgabe als IRC] sowie durcheinen Eigenanteil, der beispielsweisedurch das Projektmanagement vonEU-Projekten erbracht wird.

Ein mögliches Szenario eines CRAFT-Projekts könnte so aussehen: Der Pro-jekt-Initiator hat die Projektidee undsucht hierfür 2-3 KMU und eine wei-tere Forschungseinrichtung als Partner.Das SEZ berät bei der Antragstellungund hilft bei der Suche nach weiteren

Partnern in anderen EU-Ländern. Beierfolgreicher Beantragung des Projektsübernimmt das SEZ das Projektmana-gement. Dadurch werden die Teilneh-mer des Konsortiums von den durch-aus umfangreichen organisatorischenAufgaben zur Koordination und wirt-schaftlichen Abwicklung des Projektsentlastet.

5. Ausblick

Die für F&E-Aufgaben an den Fach-hochschulen Baden-Württembergsakquirierten Drittmittel stagnieren inden vergangenen 3-4 Jahren, nachdemsie zuvor über viele Jahre hinwegeinen kontinuierlichen Anstieg auf-wiesen. Wenn auch die Gründe hier-für sicherlich vielfältig sind, so legt diesdoch nahe, nach weiteren RessourcenAusschau zu halten. Gerade kleineund mittelständige Unternehmen kom-men als "natürliche F&E-Partner" derFachhochschulen mit ihrem anwen-dungsorientierten Profil in Betracht.Die Vergabe von Forschungsaufträgenwiederum ist für viele Mittelständler zukostspielig. Hier helfen F&E-Program-me zur Kooperation zwischen KMUund Forschungseinrichtungen weiter,wie sie im europäischen Bereich dasCRAFT-Programm darstellt. In den ver-gangenen Jahren lag der Anteil der EU-Förderung bei ca. 10% des Gesamtan-teils der F&E-Drittmittel der Fach-hochschulen Baden-Württembergs,wobei das CRAFT-Programm nur gerin-ge Bedeutung hat. Der Anteil der EU-Förderung lässt sich bei Ausschöpfungaller Möglichkeiten von Programmenwie CRAFT sicherlich zukünftig deut-lich erhöhen. <

Abb. 3: Kooperationsforschung im Rahmen des CRAFT-Programms

Abb. 4: Web-Auftritt des SEZ

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10 fhkforum . 2004/2005


Die Fachhochschule Konstanz ist mitdem Institut für Angewandte Forschung- IAF - der Kooperationspartner derWirtschaft für Beratung, Auftragsfor-schung und Technologietransfer. ImFolgenden wird anhand eines abge-schlossenen Projektes geschildert, wieein konkretes Technologietransferpro-jekt durchgeführt wurde.

Die beteiligten Partner waren die Fach-hochschule Konstanz mit ihrem Insti-tut für Angewandte Forschung und dieFa. Theo KREBS AG, Kreuzlingen. DerKontakt kam über den damaligen Pro-rektor für Forschung, Prof. Dr. PaulGümpel, zustande, der als Ansprech-partner an der Hochschule den For-schungsreferenten, Andreas Burger,nannte. Dieser vereinbarte einen Ter-min in der Fa. KREBS AG mit demTechnischen Geschäftsführer HeinzKohlert und dem Leiter Entwicklung,Abraham Koller, seitens der Firmasowie Prof. Dr. Peter Kuchar, Fachbe-reich Maschinenbau, StudiengangKonstruktion, weiterhin Prof. Dr. PaulGümpel und ihm selbst Ende Februar2003.

Die KREBS AG ist ein Hersteller vonindustriellen Reinigungsgeräten für Tex-tilien, eines der Reinigungsgeräte ist das"KREBS System 2000" in Abbildung 1.

Fa. KREBS AG schilderte die Aufgabe,ein mobiles Reinigungsgerät für Tex-tilien, beispielsweise für die Anwen-dung in Hotels und Gastronomie, zuentwickeln. Die grundsätzliche Funk-tion ist derart, dass ein Reinigungsmit-tel mit einem Sprühkopf auf die ver-schmutzte Stelle von oben aufgebrachtund nach unten abgesaugt wird. DieFachhochschule Konstanz nahm dieAufgabe an und erarbeitete ein Ange-bot mit einem Forschungs- und Ent-wicklungsvertrag, in dem die beider-seitigen Rechte und Pflichten geregeltwurden und der ein Lastenheft enthielt

[Tabelle 1]. Dieser Vertrag wurde EndeApril 2003 unterzeichnet und das Ent-wicklungsteam bestehend aus Prof. Dr.Peter Kuchar als Projektleiter sowieDipl.-Ing. Catalin Scafaru und Dipl.-Ing.[FH] Stefan Thomas als Entwickler ge-bildet. Die Aufgabe des Konstanzer Ent-wicklungsteams war es nun die bewähr-te Technologie der traditionellen Gerä-te in ein mobiles, handliches und vorallem preiswertes Gerät umzusetzen.

Die Strategie des Entwicklungsteamsbestand hauptsächlich in der Auswahlvon Komponenten aus der Großserieund der Dimensionierung eines geeig-neten Netzteils zur Stromversorgungmit 12 V Gleichspannung als auch

ForschungEntwicklung eines "Mobilen Reinigungsgerätes"Beispiel für die Durchführung eines

Technologietransferprojektesvon Prof. Dr.-Ing. Peter Kuchar, Dipl.-Ing. Catalin Scafaru und Dipl.-Ing. [FH] Andreas Burger

Abb.1: KREBS System 2000

Tab. 1: Lastenheft des Technologietransferprojektes

Entwicklungsschritt Zeitraum

Entwicklung eines Lastenheftes mit den technischen Daten und AbmessungenVorstellung eines ersten Entwurfes mit der Anordnung der HauptkomponentenEinarbeitung von Änderungen gemäß dem Besprechungstermin vom 15.06.2003Vorstellung des überarbeiteten EntwurfesFreigabe der Einzelteilzeichnungen zur Fertigung in der Werkstatt der FH KonstanzBestellung der restlichen ZukaufteileFertigstellung der CAD-UnterlagenAbgabe der CAD-ProE-Zeichnungen nebst einer CD

25.04.2003-15.05.2003

15.06.2003

15.07.200330.07.2003

15.08.200320.08.200315.09.200330.09.2003

Abb. 2: CAD-Zeichnung des Funktions-musters ohne Deckelklappe

Abb. 3: CAD-Zeichnung der Deckel-klappe des Funktionsmuster

11fhkforum . 2004/2005


24 V Wechselspannung. Damit konn-ten für die restlichen KomponentenTeile aus der Großserie des PKW-Zulie-fermarktes eingesetzt werden, einUmstand der sowohl Preisvorteile alsauch Baugrößenvorteile bietet. DasEndergebnis, ein Funktionsmuster[siehe Abb. 2 bis 5], wurde anlässlichder regelmäßigen Besprechungen opti-miert und mit den Vertretern der Fa.Theo KREBS AG getestet.

Das Projekt ist auf der Grundlage desAngebotes nach dem Lastenheft mitnur geringer Verzögerung abgearbeitetworden. Fertigstellungstermin nachdem Angebot war Ende September2003, der letzte Besprechungsterminzu dem Projekt, nebst Übergabe desabgenommenen Funktionsmusters,war am 8. Oktober 2003.

Die Fa. Theo KREBS AG hat dasgesamte Wissen bezüglich der Reini-gungstechnologie sowie serienmäßigeingesetzte Baugruppen in einemKlima des gegenseitigen Vertrauensbereitgestellt. Die Umsetzung desLastenheftes erfolgte durch die Fach-hochschule, auch aufgrund der örtli-chen Nähe, in enger Absprache. DieKonstruktionsunterlagen sind mit demCAD-System ProE an der Fachhoch-schule Konstanz erstellt und das Funk-tionsmuster gemäß den CAD-Unterla-gen mit Hilfe der hochschuleigenenWerkstatt angefertigt worden. DieKosten für die Projekterstellung alsauch für den Bau des Funktionsmustershat die Fa. Theo KREBS AG übernom-men, das Projekt hat keine öffentlicheFörderung erfahren.

Die gesteckten Ziele ein kostengünsti-ges, mobiles Reinigungssystem zu ent-wickeln sind erreicht worden, das Pro-jekt wurde erfolgreich abgeschlossen.

Kontakt:Fachhochschule KonstanzInstitut für Angewandte ForschungBrauneggerstr. 55D - 78462 Konstanz

Tel. +49 [0]7531 206-325Fax +49 [0]7531 206-436e-Mail: [email protected] <

Abb. 4: Funktionsmuster geöffnet

Abb. 5: Funktionsmuster, Ansicht von oben

12 fhkforum . 2004/2005

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Weltwirtschaftssprachen / Chinesisch

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technik• Kommunikationsdesign • Maschinenbau / Produktion• Maschinenbau / Konstruktion und

Enwicklung• Maschinenbau / Verfahrenstechnik

und Umwelttechnik• Projekt-Ingenieur Elektro- und

Informationstechnik• Software-Engineering• Technische Informatik • Wirtschaftsinformatik• Wirtschaftsingenieurwesen [Bau]• Wirtschaftsingenieurwesen

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Master-Studiengänge• Architektur• Business Administration in

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13fhkforum . 2004/2005


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Prof. Constantin BoytscheffLehrgebiete: Digitale Medien, Archi-tekturdarstellungForschungsgebiete: Einsatz des Com-puters für die Planung, Integration vonUmweltgesichtspunkten in die Pla-nungstools, Erforschung und Entwick-lung von Virtual-Reality-Systemen fürdie Planung, Virtuelle Welten undInteraktionen [3-D-Cave vorhanden]Spezielles Fachwissen: Virtual-Reality-Systeme, Virtuelle Welten und Inter-aktionenTel.: +49 [0]7531 206-619e-Mail: [email protected]

Prof. Cengiz DicleliLehrgebiete: TragkonstruktionenForschungsgebiete: Geschichte desIngenieurbausSpezielles Fachwissen: TragwerksentwurfTel.: +49 [0]7531 206-180e-Mail: [email protected]

Prof. Bernd JahnkeLehrgebiete: Grundlagen Kommunika-tions-Design, Corporate Communica-tion, Marketing, DiplombetreuungForschungsgebiete: Corporate Com-municationSpezielles Fachwissen: Corporate De-sign, Corporate Communication, Ana-lyse und Bewertung von Kommunika-tionsmitteln und –medien, Messe- undAusstellungswesen, Orientierungs- undLeitsysteme, Interaktive Systeme, Vir-tual RealityTel.: +49 [0]7531 206-850e-Mail: [email protected]

Prof. Josef LenzLehrgebiete: Entwerfen [besondersWohnungsbau, Museen], Baukon-struktion [besonders Niedrigenergie-bauweise, Passivhaus-Standards]Spezielles Fachwissen: Passivhaus-Ent-wicklung, Solartechnik, Ausstellungs-design, MuseumskonzepteTel.: +49 [0]7531 206-188e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Rolf NeddermannLehrgebiete: Baumanagement mit denBereichen: Bauwirtschaft, Baubetriebund -durchführung, BaukonstruktionSpezielles Fachwissen: Baukostenpla-nung, kostengünstiger Wohnungsbau,Kostenplanung im Altbaubereich,Kosten- und Leistungsrechnung fürArchitekten und Ingenieure, Fachver-öffentlichungen, FortbildungenTel.: +49 [0]7531 206-688e-Mail: [email protected]

Prof. Stephan Romero Lehrgebiete: Entwurf, Darstellung,GestaltungSpezielles Fachwissen: Gebäudepla-nung, Stadtplanung, Objektplanungnach HOAI [alle Leistungsphasen]Tel.: +49 [0]7531 206-196e-Mail: [email protected]

Prof. Leonhard SchenkLehrgebiete: Städtebau und EntwerfenForschungsgebiete: Nachhaltigkeit imStädtebau, besonders: Innenentwick-lung, Brachflächenrecycling [Reduzie-rung der Flächeninanspruchnahme];Alternative Wohnformen, z.B. Bauge-meinschaftsmodelle; Zukunft der Bür-gerstadtSpezielles Fachwissen: Stadtplanung[Auszeichnung: Deutscher Städtebau-preis 2001], Wohnungsbau, Land-schaftsplanungTel.: +49 [0]7531 206-183e-Mail: [email protected]

Prof. Horst TeppertLehrgebiete: Entwerfen und Baukon-struktionForschungsgebiete: Entwurfskonzeptefür alle Gebäudetypologien, Konstruk-tion und Detail, Realisierung von BautenSpezielles Fachwissen: KommunaleBauten [Schulen, Rathäuser, Bürger-häuser, Frei- und Hallenbäder, Kirchli-che Bauten], Bauten für die Industrie[Verwaltungsbauten und gewerblicheBauten]Tel.: +49 [0]7531 206-195e-Mail: [email protected]

Auszug aus den Expertenprofilen nachjeweils eigenen Angaben

14 fhkforum . 2004/2005


Prof. Dr.-Ing. Wolfgang FranckeLehrgebiete: Stahlbau, Verbundbauund IngenieurholzbauForschungsgebiete: Brandschutztech-nische Bemessung, Verbundbau, Stahl-bau, Ingenieurholzbau, Stabilitätspro-bleme [Biegedrillknicken, Plattenbeu-len], Gesamtstabilität, Traglastuntersu-chungen, statische und dynamischelineare und nicht lineare Bemessung,Schockbelastungen, Virtuelle Experi-mente und Simulation in der LehreSpezielles Fachwissen: Brandschutz-technische Bemessung im Verbund-bau, Industriehallen und Geschoss-bauten aus Holz, Stahl und Stahl-Beton-Verbund, Parkhäuser aus Stahl-Beton-Verbund, Nicht lineare Berech-nungen [Gesamtstabilität, Biegedrill-knicken, Plattenbeulen], TransienteEinwirkungenTel.: +49 [0]7531 206-217e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Peter HirschmannLehrgebiete: Wasserbau und Wasser-wirtschaft, Hydromechanik/Hydraulik,Ökologie und Raumplanung, Geo-Informations-Systeme [GIS]Forschungsgebiete: ÖkologischerGewässerausbau, Retention, Strömungin Gewässern und RohrleitungenSpezielles Fachwissen: Wasserwirt-schaftliche Planung, ÖkologischerGewässerausbau, Wasser- und Bau-recht einschl. Genehmigungsverfah-ren, Raumplanung, HydraulikTel.: +49 [0]7531 206-219e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Bernd JödickeLehrgebiete: Physik, LichttechnikForschungsgebiete: Lichttechnik / Beleuchtung [Tageslicht, Licht undMensch, Messung von Licht]Spezielles Fachwissen: Lichttechnik /Beleuchtung, Wärmeübertragungs-messungTel.: +49 [0]7531 206-345e-Mail: [email protected]

Bauingenieurwesen

Prof. Dr. Horst WerkleLehrgebiete: Baustatik und Baudyna-mik, BauinformatikForschungsgebiete: Finite-Element-Methode, Bauinformatik [Ingenieur-Informatik]Spezielles Fachwissen: Finite-Element-Berechnungen, Baudynamische Berech-nungen, Softwareentwicklung/CADTel.: +49 [0]7531 206-164e-Mail: [email protected]

Prof. Franz A. Zahn, Ph.D.Lehrgebiete: Stahlbetonbau, Spannbe-tonbau, BetontechnologieForschungsgebiete: Spannbeton, Ver-bundbau, Erdbebensicherung von Bau-werkenSpezielles Fachwissen: Spannbeton,Verbundbau, Erdbebensicherung vonBauwerkenTel.: +49 [0]7531 206-216e-Mail: [email protected]

Prof. Eberhart ZollerLehrgebiete: Baubetrieb, Bauvertrags-wesen, Kalkulation, ProjektsteuerungForschungsgebiete: Schalungssystemeim Baubetrieb, Patent zur Betonver-schalung, Rationalisierung in der Bau-wirtschaft, AuslandsbauSpezielles Fachwissen: Bauprojektpla-nung, Bauprojektsteuerung, Baupro-jektkontrollen, Bauschadensanalysen,Baugutachten, Bauvorlageberechti-gung, Ausbildungsberechtigung, Aus-führungsberechtigung von statischenund konstruktiven UnterlagenTel.: +49 [0]7531 206-221e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Klaus-Peter MeßmerLehrgebiete: Technische Mechanik,BaustatikForschungsgebiete: NichtlineareBerechnung von Platten- und Schalen-tragwerkenSpezielles Fachwissen: NichtlineareBerechnung von Platten- und Schalen-tragwerkenTel.: +49 [0]7531 206-207, -212e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Wolfgang ReitmeierLehrgebiete: Geotechnik [Grundbau,Bodenmechanik]Forschungsgebiete: Untergrundverbes-serung mit StabilisierungssäulenSpezielles Fachwissen: Aufstehendeund -schwimmende Gründungen inweichen Böden, Vermessung, Aus-führung, QualitätssicherungTel.: +49 [0]7531 206-224

Prof. Dr.-Ing. Sylvia StürmerLehrgebiete: Baustofftechnologie / Bau-chemie, Bauphysik, Bauwerkserhal-tung / Bauschadensanalyse / Denk-malpflege, Darstellende GeometrieSpezielles Fachwissen: Untersuchungund Bewertung mineralischer Baustof-fe (auch historische Baustoffe), Bau-stoffe und Verfahren in der Bausanie-rung bzw. im BautenschutzTel.: +49 [0]7531 206-225e-Mail: [email protected]

Prof. Dieter VormsteinLehrgebiete: Mathematik für Elektro-techniker, Wirtschaftsmathematik, Phy-sikForschungsgebiete: Mathematik fürAusländerTel.: +49 [0]7531 206-356, -360e-Mail: [email protected]

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Spezielles Fachwissen: CAE [analog],Filterentwicklung [analog], Steuerung,Regelung mit Mikrocontroller, "Virtu-elle Labors”Tel.: +49 [0]7531 206-244e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Christian SchaffrinLehrgebiete: Werkstoffe der Elektro-technik, Elektrische Messtechnik,Erneuerbare EnergiesystemeForschungsgebiete: Multivalente Ener-giesysteme zur Strom- und Wärmever-sorgung, Optimierung der Betriebs-führung [Energiemanagement], Inte-grale Systemplanung für die Energie-versorgung [Integration nachhaltigerEnergieträger], BetriebswirtschaftlicheSystemoptimierung, Solarantriebe fürWasserfahrzeugeSpezielles Fachwissen: Solarelektrischangetriebene Wasserfahrzeuge, Multi-valente Energieversorgungsanlagen[Strom und Wärme], Energiemanage-ment in Energieversorgungsanlagen,Wirtschaftlichkeitsberechnung fürEnergieversorgungsanlagen, Entwick-lung von Simulationssoftware für Ener-giesystemeTel.: +49 [0]7531 206-240, -248e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Wolfgang SkupinLehrgebiete: Kommunikationstechnik,Mobilfunk, Mobilkommunikation,CDMA-Technik, GPSForschungsgebiete: Wireless LANs,Mobiler Datenfunk, Verkehrsbela-stungsszenarien [Kommunikationsver-kehr]Spezielles Fachwissen: Navigation/Funknavigation/SATNAV, CDMA-Systeme, Wireless LANsTel.: +49 [0]7531 206-257e-Mail: [email protected]

Elektrotechnik und InformationstechnikProf. Dr.-Ing. Thomas BirkhölzerLehrgebiete: Mathematik, Informatik,Software EngineeringForschungsgebiete: Entwurfsmuster fürobjektorientierte Software, Architekturvon vernetzten IT-Systemen [speziellim Gesundheitswesen], wahrscheinlich-keitsbasierte Modellierung von WissenSpezielles Fachwissen: IT Architektur[Entwurf z.B. UML und Umsetzung],Prozessmodellierung, Software-Mana-gement, Innovations-Management,Medizintechnik und IT-Systeme für dasGesundheitswesen, Entwurf von wahr-scheinlichkeitsbasierten Diagnose-systemenTel.: +49 [0]7531 206-239e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Wilhelm FrommLehrgebiete: Prozessautomatisierung,Speicherprogrammierbare Steuerungen[SPS], Schutz- und Stationsleittechnik,ProgrammierenForschungsgebiete: Schutz- und Stati-onsleittechnik [Automatisierung inSchaltanlagen]Spezielles Fachwissen: Schutz- undStationsleittechnik [Automatisierung inSchaltanlagen]Tel.: +49 [0]7531 206-368e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Manfred GekelerLehrgebiete: Leistungselektronik, Elek-trische Antriebstechnik, Energiewand-lungForschungsgebiete: Leistungselektro-nik, Power Factor Correction [PFC],Solarwechselrichter, Soft Switching,Vector ControlSpezielles Fachwissen: Leistungselek-tronik, Power Factor Correction [PFC],Solarwechselrichter, Soft Switching,Vector Control, Stromrichter, Frequenz-umrichter, Stromversorgungen, Schalt-netzteile [SMPS], Permanentmagnet-MotorenTel.: +49 [0]7531 206-220, -258e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Matthias GollorLehrgebiete: Raumfahrtelektronik,Elektronik, Hochspannungstechnik,Projektmanagement, ElektrotechnikForschungsgebiete: ElektronischeSysteme für Raumfahrtanwendungen,Hochspannungs- und Hochleistungs-systeme (insbesondere auch für Raum-fahrt)Spezielles Fachwissen: Elektronik undSysteme der Raumfahrt, Hochspan-nungsimpulstechnikTel.: +49 [0]7531 206-271e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Werner KleinhempelLehrgebiete: Signalverarbeitung, Simu-lation, Rechnergestützter Schaltungs-entwurfForschungsgebiete: Entwurf, Konzepti-on und Simulation von nachrichten-technischen Systemen, Entwicklungvon Verfahren der digitalen Signalver-arbeitung [Filteralgorithmen, Verfahrenzur Spektralanalyse, Multiraten-Signal-verarbeitung], Entwurf und Realisie-rung digitaler FilterSpezielles Fachwissen: Entwurf, Kon-zeption und Realisierung der digitalenSignalverarbeitungskomponenten vonFunksystemen und von RadarsystemenTel.: +49 [0]7531 206-260e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Robert KremerLehrgebiete: Analoge Signalverarbei-tung, Hochfrequenztechnik, Mikro-wellentechnikForschungsgebiete: HF-Sensorik,AntennenSpezielles Fachwissen: Kurzbereichs-funk, RADAR-Technik, Mikrowellen-Schattungstechnik, Mikrowellen-Mess-technikTel.: +49 [0]7531 206-269e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Richard LeinerLehrgebiete: Mikrocontroller, CAE[analog]Forschungsgebiete: Steuerung, Rege-lung über Internet, "Virtuelle Labors",Fernlehre, Telematik

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Prof. Dr. Michael GrützLehrgebiete: Betriebliche Systemanaly-se / Systemplanung, Betriebliche Sys-temforschung / Operations Research /Logistik, Informationssysteme öffentli-cher Betriebe [Krankenhaus-Informati-onssysteme] basierend auf einem Plan-spiel, Informationsmanagement, Pro-jektmanagementForschungsgebiete: Entwicklung EDV-gestützter Optimierungsmethoden und-modelle [Operations Research, Exper-tensysteme, Simulation], im besonde-ren im Bereich Personaleinsatzpla-nung, Decision Support Systeme imBereich Gesundheitsökonomie / Kran-kenhauswesenSpezielles Fachwissen: Entwicklungeiner rechnergestützten Lösung zurintelligenten Einsatzplanung für Aus-zubildende, Trainees und Praktikanten[Versetzungsplanung], Entwicklungeines Programmpakets zur rechnerge-stützten Auswahl und Verwaltung vonBewerbern für Arbeitsplätze, System-analyse in einem mittelständischenBetrieb zur Automatisierung vonBeschichtungsanlagenTel.: +49 [0]7531 206-398, -502e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Klaus HagerLehrgebiete: Software-EntwicklungSpezielles Fachwissen: Objektorien-tiertes Programmieren mit C++Tel.: +49 [0]7531 206-150e-Mail: [email protected]

InformatikProf. Dr. Oliver BittelLehrgebiete: Programmiertechnik,Algorithmen und Datenstrukturen, KI-Programmierung, Neuronale Netzeund Fuzzy Logic, RobotikForschungsgebiete: Neuronale Netzeund Fuzzy Logic, Mobile autonomeRoboterSpezielles Fachwissen: NeuronaleNetze und Fuzzy Logic, Mobile auto-nome Roboter, insbesondere Einsatzvon neuronalen Netzen und FuzzyLogic in Navigationssystemen [GPS,Loran-C]Tel.: +49 [0]7531 206-626e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Heiko von DrachenfelsLehrgebiete: Software-Entwicklung,Programmiertechnik [mit C++], Objekt-orientierte Systementwicklung [mitC++, Java, UML]Forschungsgebiete: Produktivitätsstei-gerung in der Software-Entwicklungdurch Standard-Architekturen und Ent-wurfsmuster, Software-Generierung,Fachsprachen, objektorientierte Reno-vierung von AltlastenSpezielles Fachwissen: verteilte Syste-me, Software-Architektur, Software-Engineering, 10 Jahre Praxiserfahrungdamit in der PostautomatisierungTel.: +49 [0]7531 206-643e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Wilhelm ErbenLehrgebiete: Statistik, Logisches Pro-grammieren, Genetische Algorithmen,Data MiningForschungsgebiete: (Meta-)Heuristikenfür Optimierungsaufgaben, Evolu-tionäre AlgorithmenSpezielles Fachwissen: (Meta-)Heuri-stiken für Optimierungsaufgaben, Evo-lutionäre AlgorithmenTel.: +49 [0]7531 206-507e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. habil. Jürgen GarloffLehrgebiete: Analysis, NumerischeMathematikForschungsgebiete: Globale Optimie-rung, Wissenschaftliches Rechnen mitautomatischer Ergebnisverifikation,Matrix-Analysis, Numerische LineareAlgebra, Robuste StabilitätSpezielles Fachwissen: Rundungsfeh-lerkontrolle, Matrix-Analysis, RobusteRegelung, Polynominale Gleichungs-und Ungleichungssysteme, restringier-te globale OptimierungTel.: +49 [0]7531 206-597, -627e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Gunter VoigtLehrgebiete: Hochspannungstechnik,Elektromagnetische Verträglichkeit[EMV], Energieübertragung und –ver-teilung, MesstechnikForschungsgebiete: Optimierung vonIsolationssystemen, Methoden derHochspannungsprüf- und messtechnikSpezielles Fachwissen: Untersuchungvon Isolationssystemen, Hochspan-nungsprüf- und messtechnikTel.: +49 [0]7531 206-510, -112e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Klaus WeigeltLehrgebiete: Elektrische Maschinen,KraftwerkstechnikSpezielles Fachwissen: Entwicklungvon Spezialmaschinen, Sondermaschi-nen, Kraftwerksgeneratoren, Schaden-und Fehleranalysen, FE-Berechnungen[mechanisch, thermisch, magnetisch,elektrisch], Entwicklung von Anlagen-monitoringsystemenTel.: +49 [0]7531 206-245e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Roland WeischedelLehrgebiete: Regelungstechnik, Sen-soren und AktorenSpezielles Fachwissen: Analyse, Iden-tifikation und Simulation dynamischerSysteme, Fuzzy-RegelungTel.: +49 [0]7531 206-266e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Werner WolffLehrgebiete: Grundlagen der Elektro-technik, Übertragungstechnik, Datenü-bertragung, Optische Nachrichtensy-stemeTel.: +49 [0]7531 206-270e-Mail: [email protected]

17fhkforum . 2004/2005


Prof. Dr. Jürgen NeuschwanderLehrgebiete: Integriertes Netz- undSystem-Management, Rechnersysteme,Sicherheit in der Informationstechnik,DigitaltechnikSpezielles Fachwissen: Netzwerk-Management von Kommunikations-netzen, Entwurf digitaler Steuerungen[einschl. Mikroprozessoren], Informa-tionstechnische Sicherheit [Sicherheitbeim E-Commerce], Projekt-Manage-ment [Methoden und Durchführung]Tel.: +49 [0]7531 206-648e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Hans Albrecht SchmidLehrgebiete: Software-Engineering,objektorientiertes Software-Engineering,Benutzeroberflächen, RealzeitsystemeForschungsgebiete: Komponentenar-chitekturen, Frameworks und Ent-wurfsmuster für verteilte technischeund Business-Softwaresysteme, Web-Anwendungen für E-BusinessSpezielles Fachwissen: Komponenten-architekturen, Frameworks und Ent-wurfsmuster für verteilte technischeund Business-Softwaresysteme, Web-Anwendungen für E-BusinessTel.: +49 [0]7531 206-631e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Gert VolandLehrgebiete: Digitaltechnik, DigitaleSchaltungsentwicklung, Elektronik,ASIC -Designmethodik Forschungsgebiete: Designmethodikdigitaler, analoger und gemischter inte-grierter SchaltungenSpezielles Fachwissen: Entwurf FPGAbasierter Schaltungen, Entwurf inte-grierter Schaltungen, Simulationssoft-ware für digitale, analoge undgemischte Systeme; Hochsprachenbasierte Design Flows; Co-Autor:Handbuch der Electronic Design Auto-mation, Hanser, 2001 Tel.: +49 [0]7531 206-644e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Paul WenzelLehrgebiete: Allgemeine BWL, Marke-ting, Betriebliche Softwareanwendun-gen, z.B. SAP-R/3, SAP-B1, Lexware-Fin., Navision-Fin.Forschungsgebiete: E-Learningsystemefür BWL und SoftwareanwendungenSpezielles Fachwissen: BetrieblicheSoftwareanwendungen, z.B. SAP-R/3,SAP-B1, Lexware-Fin., Navision-Fin.Tel.: +49 [0]7531 206-506e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Bernd WidmannLehrgebiete: Kommunikationsnetzeund Kommunikationsprotokolle [Vor-lesungen Planung und Betrieb vonNetzen, Nachrichtentechnik], Grund-lagenvorlesungen Elektronik und Rech-nerarchitektur [Hardware- und System-grundlagen]Forschungsgebiete: SatellitengestützteIP-Netze, Architektur von DatennetzenSpezielles Fachwissen: Entwicklungvon Routern und Gateways, Auslegungvon Datennetzen [Network Enginee-ring], Satellitenkommunikationsnetze;NetzmanagementTel.: +49 [0]7531 206-647e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Ulrich HedtstückLehrgebiete: Simulation, Algorithmenund Datenstrukturen, TheoretischeInformatik, Künstliche IntelligenzForschungsgebiete: Simulation [Simu-lationssoftware für ereignisorientierteSimulationen, Virtual-Reality-Simula-tionen], Natural Language ProcessingSpezielles Fachwissen: Ereignisorien-tierte Simulation, Virtual-Reality-Syste-me, Natural Language Processing,ExpertensystemeTel.: +49 [0]7531 206-508e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Eduard KleinLehrgebiete: Softwareentwicklung,objektorientierte Software, Internet-Software, C++/Java/PHP, Internet-DatenbankenForschungsgebiete: Visualisierung vonProgrammstrukturen, E-LearningSpezielles Fachwissen: KommerzielleSoftwareentwicklung, Data Warehou-sing, Business IntelligenceTel.: +49 [0]7531 206-512e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Ralf LeibscherLehrgebiete: Rechner- und Systemar-chitektur, Betriebssysteme, Rechner-netze, Verteilte SystemeForschungsgebiete: Verteilte Systeme,Internet-AnwendungenSpezielles Fachwissen: CORBA, Enter-prise Java Beans, SAP-SW-Technologie[BAPIs, SAP-Internet-Anwendungen,ALE]Tel.: +49 [0]7531 206-657e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Reiner MartinLehrgebiete: IT-Projektmanagementund Teamarbeit, Produktionslogistik[PPS]Forschungsgebiete: Einführung undNutzung unternehmensweiter Infor-mationssysteme [ERP-Systeme]Spezielles Fachwissen: IT-Projektma-nagement und Teamarbeit, Produkti-onslogistik [PPS]Tel.: +49 [0]7531 206-509e-Mail: [email protected]

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MaschinenbauProf. Dr. Klaus-Dieter DurstLehrgebiete: Messtechnik, Sensorik,Fertigungsmesstechnik, PhysikSpezielles Fachwissen: Sensortechnik,Akustik, exp. mechan. Spannungsana-lyse [DMS-Technik], Messsignalerfas-sung, Signalanalyse, Programmierungvon Messtechnik-Applikationen, Kali-briertechnik, Messstatistik, 3D-Koordi-natenmesstechnik, interferometrischeMesstechnik [Oberflächenmesstechnik]Tel.: +49 [0]7531 206-344e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Ludwig EicherLehrgebiete: Thermodynamik, Wär-meübertragung, StrömungslehreSpezielles Fachwissen: Klimatechnik,insbesondere Luftentfeuchtung undWassermanagement, Thermalanalyse,Systems-Engineering im Raumfahrtbe-reichTel.: +49 [0]7531 206-282e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Paul GümpelLehrgebiete: Werkstoffkunde, Werk-stoffprüfung, Korrosion und Ober-flächentechnikForschungsgebiete: Mikrobiell indu-zierte Korrosion, Formgedächtnislegie-rungen, Korrosionsverhalten vonNIRO-Stahl, Leistungsverhalten vonWerkzeugenSpezielles Fachwissen: Korrosionsver-halten von Stählen, NichtrostendeStähle, Werkzeugwerkstoffe, Ver-schleißverhalten von WerkstoffenTel.: +49 [0]7531 206-316e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Helmut AltmannLehrgebiete: Kinematik, Kinetik,Schwingungslehre, Höhere Mechanik,FEM, RegelungstechnikForschungsgebiete: Auslegung vonRegelkreisen für elektrische Antriebe,Simulation dynamischer SystemeSpezielles Fachwissen: Flugregelungund Navigation, Trägheitssensorik, Aus-legung von Regelkreisen, SimulationenTel.: +49 [0]7531 206-319e-Mail: [email protected]

Prof. Hans-Peter BlankLehrgebiete: Mathematik, Qualitäts-managementForschungsgebiete: Qualitätsmanage-ment [Einführung von QM-Systemen,EFQM-Modell / Malcolm-Baldrige-Assessment u.a., Werkzeuge wie DOE/ FMEA+FTA / QFD u.a., Q-Richtlinienin der EU, z.B. Maschinenrichtlinieu.a.m.]Spezielles Fachwissen: Systemanalysenzur Automatisierungstechnik, Vorbe-reitung von ZertifizierungenTel.: +49 [0]7531 206-288e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Peter BlohmLehrgebiete: KonstruktionslehreForschungsgebiete: Anlagenbau, Walz-werkstechnik, MaschinenelementeSpezielles Fachwissen: Blechbearbei-tung, Blechschneiden, AnlagenbauTel.: +49 [0]7531 206-560e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Martin DommLehrgebiete: Mathematik, Rechnungs-wesen / Kostenrechnung für Ingenieu-re, Produktivitätsmanagement, Auto-matisierungstechnikForschungsgebiete: Produktionsre-strukturierung, Gruppenarbeit, KVP-Prozesse, Robotertechnik, Handha-bungstechnik, BildverarbeitungSpezielles Fachwissen: Produktionsre-strukturierung, Gruppenarbeit, KVP-Prozesse; Robotertechnik, Handha-bungstechnik, Bildverarbeitung, Pro-duktionsmanagementTel.: +49 [0]7531 206-277e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Werner HofackerLehrgebiete: Thermische Verfahrens-technikForschungsgebiete: Verfahrenstechnik,Umwelttechnik, Energietechnik [ratio-nelle Energieverwendung, erneuerbareEnergien]Spezielles Fachwissen: Verfahrens-technik, Umwelttechnik, Energietech-nik [rationelle Energieverwendung,erneuerbare Energien], numerischeThermo- und Fluiddynamik, Simulati-onstechnik, thermische StofftrennungTel.: +49 [0]7531 206-593e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Peter KucharLehrgebiete: Technische Mechanik,KonstruktionslehreForschungsgebiete: Kommunalmaschi-nen, Fahrzeugbau, Zwei- und Dreirad-fahrzeuge, Fahrradprüfungen undFahrradkomponenten-Prüfungen nachDIN 79100-2Spezielles Fachwissen: Kommunalma-schinen, Fahrzeugbau, Zwei- undDreiradfahrzeuge, Fahrradprüfungenund Fahrradkomponenten-Prüfungennach DIN 79100-2Tel.: +49 [0]7531 206-321e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Burkhard LegeLehrgebiete: Konstruktionslehre,Maschinenelemente, CADForschungsgebiete: Schienenfahrzeug-technik [im Aufbau]Spezielles Fachwissen: Schienenfahr-zeugtechnik, Automatisierung vonSchienenfahrzeugen, Lokomotivbau,Fahrwerkberechnung, internationaleZulassungsanforderungen für Schie-nenfahrzeugeTel.: +49 [0]7531 206-309e-Mail: [email protected]

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Prof. Dr. Christian LiessLehrgebiete: Strömungslehre, Strö-mungsmaschinen [inkompressibel]Forschungsgebiete: Strömungsproble-me [experimentell und CFD-Simulati-on], Nachlaufwirbel, Ventilatorent-wicklungSpezielles Fachwissen: Strömungsan-geregte Schwingungen, Wasserturbi-nen, Pumpen, RadialventilatorenTel.: +49 [0]7531 206-229e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Carsten ManzLehrgebiete: Unternehmensführung,Projektmanagement, Industriegütermar-keting, Werkstofftechnik [Kunststoffe]Forschungsgebiete: StrategischesManagement, Innovationsmanage-ment, Technologiemanagement, Faser-verbundwerkstoffeSpezielles Fachwissen: Projektmana-gement, Unternehmensführung, Laser-materialbearbeitung [Reinigen, Abtra-gen], FaserverbundtechnologieTel.: +49 [0]7531 206-292 e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Roland NägeleLehrgebiete: Steuerungstechnik, Rege-lungstechnikForschungsgebiete: Strukturierte SPS-Programmierung, PC-based control[Soft-SPS], Prüfstandsautomatisierung,Frequenzmessungen und ModellierungSpezielles Fachwissen: Zustandsbeob-achter, Model-based fault detection,Optimierung der Zuverlässigkeit[dependability], Elektronische Schal-tungen, Komplexe Messdaten-Analyse,z.B. SprungdetektionTel.: +49 [0]7531 206-290, -276e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Antonius SaxLehrgebiete: Konstruktion / Konstrukti-onslehre, WerkzeugmaschinenSpezielles Fachwissen: Verzahnungen/ GetriebeTel.: +49 [0]7531 206-279e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Dieter SchaalLehrgebiete: Physik, Programmiertech-nikSpezielles Fachwissen: UNIX-Betriebs-systemeTel.: +49 [0]7531 206-598, -452, -348e-Mail: [email protected]

Prof. Eberhard SchillerLehrgebiete: Technische Mechanik,Statik, Methode der finiten ElementeSpezielles Fachwissen: Statik, "Festig-keit", Methode der finiten ElementeTel.: +49 [0]7531 206-280e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Klaus SchreinerLehrgebiete: Verbrennungsmotoren,Kraft- und Arbeitsmaschinen, Mathe-matikForschungsgebiete: Biodiesel auf demBodensee, Gasmotoren auf demBodensee, Motordiagnose, Motorsi-mulationSpezielles Fachwissen: Motorsimulati-on, Motordiagnose, Verbrennungsent-wicklung, Common-RailTel.: +49 [0]7531 206-307e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Dieter SchwechtenLehrgebiete: Konstruktionslehre, Appa-ratebau, CAD, Mechanik, TechnischesZeichnenSpezielles Fachwissen: Feststoffverfah-renstechnik, insbes. Mahlen und Sich-ten; Herstellung, Veredelung und Ana-lyse feiner und feinster Partikel[trocken, nass]; Sortiertechnik und Auf-bereitung, Recycling; Konstruktion ver-fahrenstechnischer Apparate, insbe-sondere Pharma und lebensmittelge-rechtes Design; On-line-Partikelmess-technik zur Steuerung und Regelungvon Mahl- und Sichtanlagen; Probe-nahme [kontinuierlich / diskontinuier-lich], auch pneumatisch zur On-line-AnalyseTel.: +49 [0]7531 206-535e-Mail: [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Andreas WilligeLehrgebiete: Fertigungstechnik, Werk-stofftechnik, OberflächentechnikForschungsgebiete: Schweißtechnik,Umformtechnik, Gießereitechnik,OberflächentechnikSpezielles Fachwissen: Schweißtech-nik [Schweißfachingenieur undEuropäischer Schweißfachingenieur],Umformtechnik, Gießereitechnik,Oberflächentechnik, Schadensanalyse[Sachverständiger]Tel.: +49 [0]7531 206-283e-Mail: [email protected]


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Wirtschafts- und SozialwissenschaftenProf. Dr. jur. Rainer BakkerLehrgebiete: Wirtschafts- und Gesell-schaftsrecht, EU-Recht, Rechtsverglei-chung, Konfliktmanagement / Alterna-tive Dispute Resolution [ADR], Ge-werblicher Rechtsschutz / IntellectualProperty inklusive Medien- und Urhe-berrechtForschungsgebiete: ADR [Einsatz derMediation und ähnlicher Verfahren imWirtschaftsrecht], Internationale Zulie-fererverträge und Kooperationsverträge[F&E]Spezielles Fachwissen: Gestaltunginternationaler Zuliefererverträge, Alt-ernative Streitbeilegung, Rechtsfragendes e-commerceTel.: +49 [0]7531 206-426e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. rer. pol. Jörg BeutelLehrgebiete: Volkswirtschaftslehre[Mikroökonomie, Makroökonomie],Umweltwissenschaften [Environmentaleconomics], Empirische Wirtschafts-forschung [DV-Anwendungen]Forschungsgebiete: Volkswirtschaftli-che Gesamtrechnung [National Ac-counts], Input-Output-Analyse [Input-Output-Analysis], Europäische Regio-nalpolitik [Structural Policies], Entwick-lungsplanung [Development Planning]Spezielles Fachwissen: NationalAccounts [Supply and use matrices,input-output-tables, capital stock data- Eurostat], European Structural Poli-cies [Evaluierung der EuropäischenRegionalpolitik - European Commissi-on], Development Planning [Pla-nungsministerium Saudi-Arabien]Tel.: +49 [0]7531 206-251e-Mail: [email protected]

Prof. Dr. Jochen BenzLehrgebiete: Logistik [insbes. Material-wirtschaft, Produktion, Simulation inder Logistik, IT-Systeme], Wirt-schaftsinformatik, Allgemeine BWLForschungsgebiete: ManagementInformationssysteme und BusinessIntelligenceSpezielles Fachwissen: ManagementInformationssysteme und BusinessIntelligence, Simulation in der LogistikTel.: +49 [0]7531 206-125e-Mail: [email protected]

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21fhkforum . 2004/2005


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Spezielles Fachwissen: Fort- und Wei-terbildung: Durchführung von Semi-naren zu Unternehmenskultur undWerteManagement für deutsche Unter-nehmen, Dozent für Unternehmens-ethik und -kultur der A1-Seminare derDeutschen Gesellschaft für Personal-führung [DGfP] sowie des Kontaktstu-diums "Management" und "Master ofBusiness Communication" der Techni-schen Akademie Konstanz, Leiter desEthikforums Euregio Bodensee, derHerbstakademie Wirtschafts- undUnternehmensethik des DNWE, derSommerakademie Wirtschaftsethik derEvang. Akademie Loccum, des BerlinerKolloquium Ökonomie und Theologieu.a. Consulting: Entwicklung undImplementierung von EthikManage-ment- und EthikAudit-Systemen inUnternehmen; außerdem Beratung der-Yabloko Fraktion der DUMA, Moskau[Projekt Wirtschaftsethik in Russland];-EU-Kommission, Brüssel [Arbeits-gruppe Education for Democratic Citi-zenship]; -Bund deutscher Arbeitgeber[BDA], Berlin [Arbeitsgruppe Code ofConduct]; -Kirchliche Akademie derLehrerfortbildung, Obermarchtal [Cur-riculum Wirtschaftsethik für Katholi-sche Freie Schulen in der Diözese Rot-tenburg-Stuttgart]; u.a. Tel.: +49 [0]7531 206-404e-Mail: [email protected]

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23fhkforum . 2004/2005

Architektur

Die Welterbekommission der UNESCOhat auf ihrer Sitzung am 14. Dezember2001 die Zeche und die Kokerei Zoll-verein in Essen-Katernberg, die imRuhrgebiet mit ihrem 55m hohen Dop-pelbock-Fördergerüst und ihren kubi-schen Tagebauten bekannt ist, in dieListe des Kultur- und Naturerbes derWelt aufgenommen [Abb. 1].

Die Zeche Zollverein, die 1847 inBetrieb genommen wurde, wurde nachdem 1834 von 18 deutschen Staatengegründeten Zoll- und Handelsvereinbenannt. Um die Arbeitsabläufe beiden Tagesanlagen weiter zu rationali-

sieren, entschloss sich die VereinigteStahlwerke AG 1928 eine Zentral-schachtanlage zu errichten. Die För-derung und Aufbereitung der Kohlesowie die Energieversorgung wurdesomit im Zollverein XII konzentriert,wobei die Ein- und Ausfahrt und dieVersorgung der Kumpel von den ande-ren Schachtanlagen übernommenwurde.

Martin Schupp [1896-1974] und FritzKremmer [1894-1945], die "Zollver-einarchitekten", haben diese Anlagevon vorn herein als ein Gesamtkunst-werk angelegt und bei aller Funktio-nalität auch als ein repräsentativesDenkmal der Arbeit und der Industria-lisierung geplant. Die von den Betriebs-ingenieuren vorgegebene Anordnungder Bauten und die einzelnen Funkti-onsabläufe wurden nach architektoni-schen Prinzipien der Achse und derSymmetrie geordnet und das Ensembledurch Grünflächen und Höfe struktu-riert [Abb. 2]. Im Jahre 1932 wurdendie Tagesanlagen und die Schachtför-derung in Betrieb genommen. Insge-samt bestand das Areal aus einer För-deranlage, einer Kohlenwäsche, einemFeinkohlenverladeturm, einer Freiluft-Umspannanlage, einem Kesselhausund mehreren Werkstätten. FritzSchupp wurde später auch mit der Pla-nung der Kokerei beauftragt. Die Koke-rei Zollverein, die in den Jahren 1957bis 1961 errichtet wurde, galt lange alsmodernste Kokerei Europas.

1986 wurde die Kohleförderung imBaufeld Zollverein eingestellt. Seitdemwerden lediglich zwei Schächte für diezentrale Wasserversorgung weiterbetrieben. Die Schachtanlage XIIwurde unter Denkmalschutz gestelltund vom Land NRW angekauft. Seit1998 koordiniert und organisiert dievom Land NRW und der Stadt Essengegründete Stiftung Zollverein die Akti-vitäten auf der Schachtanlage XII. Die

Architekturvon Prof. Cengiz Dicleli

Die Zeche Zollverein in EssenEin Beispiel für konstruktiven Denkmalschutz

gesamte Anlage wurde nach einemvorbildlichen Erhaltungsplan saniert.Insbesondere an den Fachwerkfassa-den wurden alle korrosionsgeschädig-ten Träger und Pfosten erneuert, dieAusfachung mit Mauerwerk an schad-haften Stellen ersetzt bzw. ausgebes-sert. Seit Anfang der 90er Jahre habensich auf Zollverein über zwanzig Insti-tutionen aus Kunst, Kultur, Design undNeue Medien angesiedelt. Unter ande-rem zog das renommierte Designzen-trum NRW in das vom LondonerArchitekturbüro Foster umgebaute Kes-selhaus ein. Im Turbinenhaus hat sichdas Gourmetrestaurant "Casino Zoll-verein" etabliert, im Salzlager derKokerei wurde die Installation von IljaKobakovs "Haus der Träume" instal-liert. In der großen Lesebandhalle, wofrüher Gesteinsbrocken aus der Kohlegelesen wurden, finden heute Konzer-te statt.

Abb.1: Zollverein XII, Förderturm

Abb. 2: Zollverein XII, Achse Schacht-halle

Prof. Cengiz Dicleligeboren in Istanbul, Studium des Bauingenieur-wesens an der TU Berlin, von 1970 bis 1975Mitarbeiter im Ingenieurbüro für BauwesenProf. Polonyi in Berlin, von 1975 bis 1986wiss. Mitarbeiter an der Universität Dortmundan den Lehrstühlen für Tragkonstruktionen undStahlbau. Seit 1986 Professor für Trag-konstruktionen an der Fachhochschule Kon-stanz im Fachbereich Architektur und Gestal-tung, zahlreiche Veröffentlichungen und Vorträ-ge zur Geschichte des Ingenieurbaus und zurGeschichte der Gestaltung von Ingenieurbau-ten sowie zur Geschichte der Architektur in derTürkei.

24 fhkforum . 2004/2005

Architektur

Am 31. August 2002 wurde die Welt-kulturerbeplakette feierlich überreicht.Auf Initiative der Stiftung Zollvereinwurde das Gesamtwerk von Schuppund Kremmer 2002 in einer Ausstel-lung im Zollverein gewürdigt. Die Aus-stellung ist in diesem Jahr im UNESCOHauptquartier in Paris zu sehen.

Zollverein XII wurde zu einem Zeit-punkt errichtet, als der Stahlbau inDeutschland in einem starken Wand-lungsprozess begriffen war. Etwa um1930 wurde der Übergang von denNiet- zu Schweißkonstruktionen ein-geleitet, und zwar auch bei dynamischbeanspruchten Tragelementen wieBrücken oder Fördergerüsten. Manging dazu über, große und weitge-spannte Träger nicht mehr aus einzel-nen Stäben zu Fachwerken zusammenzu setzen sondern aus vollwandigenBlechen zu schweißen. Ebenfalls umdiese Zeit wurden die Stahlqualitätengenormt und korrosionsträge Stahlsor-ten entwickelt. Alle diese Neuerungenfinden in den Zollvereinsgebäudenihren Niederschlag, was zusätzlich zurBedeutung dieser bemerkenswertenArchitektur beiträgt.

Für die Haltung von Schupp istbezeichnend, dass er in Bezug auf dieIngenieure eine eher partnerschaftlicheHaltung einnimmt. Seiner Meinungnach sollte der Architekt im Industrie-bau die künstlerische Fähigkeit haben,die Gegebenheiten in eine höhereOrdnung zu bringen. Sache des Archi-tekten sei es, die vom Ingenieur in derReihenfolge ihrer betrieblichen Funkti-on nebeneinander gestellten Bautenzusammen zu ordnen. Schupp ver-suchte nicht Dominanz auszuüben; erwar eher bemüht, die Arbeit des Inge-nieurs zu ergänzen und zu veredeln[1], [2].

Somit bestand auch bei der Planungder Schachtanlage Zollverein XII zwi-schen Architekten und Ingenieureneine klare Arbeits- und Kompetenztei-lung. Die technischen Anlagen wurdennach Maßgabe der von den Ingenieu-ren vorgegebenen Abläufe geordnet.Allen wurde dann eine gemeinsameHülle -das "Eisenfachwerk"- überge-

stülpt. Was die tragende Konstruktionanbetrifft, ist die Einflussnahme derArchitekten nur bei den von außensichtbaren Konstruktionen, wie z.B. beiden Fördertürmen, nachhaltig spürbar,während die vom Eisenfachwerkumhüllten Tragkonstruktionen eherden ausführenden Firmen überlassenwurden.

Die Stahlfachwerkkonstruktionen, diefür die Fassaden der Industriebautengewählt wurden, waren keine Erfin-dung von Schupp und Kremmer. Diesewurden bereits sowohl in Deutschlandals auch im Ausland mehrfach einge-setzt. Schupp und Kremmer zeichne-ten sich jedoch durch eine selteneKonsequenz aus, die Grenzen dieserBauweise auszuloten und über Jahr-zehnte hinweg ihre Gestalt zu perfek-tionieren.

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts gehtim Industriebau in Deutschland eineganz entscheidende Veränderung vor.Mit der Umstellung vom Transmissi-onsbetrieb auf den elektrischen Einzel-antrieb von Maschinen wird eine Neu-organisation der Arbeitsabläufe undder Fabrikationsbedingungen eingelei-tet [3]. Die Kraft der Dampfmaschinen,die als Energiequelle dienen, musstebis dahin mit Hilfe von mechanischenÜbertragungselementen wie Rädern,Wellen und Riemen bis an die einzel-nen Maschinen herangeführt werden.Dies hatte zur Folge, dass die Decken-und Dachkonstruktionen auch dieseElemente mit aufnehmen mussten. DerWegfall der Transmissionsaggregate hatunmittelbare Einwirkungen auch aufdie Konstruktion und die Architekturder Industriebauten. Befreit von dendynamischen Lasten, muss das Trag-werk nicht mehr so massiv ausgelegtwerden. Leichtere Stahlkonstruktionenführen zu höheren, helleren undgeräumigeren Hallenbauten.

In den 20er und 30er Jahren des 20.Jahrhunderts werden viele Skelettbau-ten mit vorgehängten oder vorgestell-ten Fassaden aus Mauerwerk gebaut.Bei den meisten Skelettbauten ausdem ersten Viertel des ZwanzigstenJahrhunderts wird die Tragkonstruktion

nach außen hin nicht gezeigt; sie wirddurch vorgestellte Mauerwerks- undGlasfassaden umhüllt. Man kann viel-fach nicht erkennen, dass es sich hiernicht um Massivbauten handelt. Oftwird die hinter dem Mauerwerk ver-steckte Skelettstruktur durch eine ent-sprechende Gliederung der Fassadennach Außen angedeutet. Die bestenBeispiele lassen sich in der "Siemens-stadt" und bei den Bauten der AEG inBerlin studieren. Das mehrgeschossige"Kleinbauwerk" [für Schalter, Steckdo-sen und Fassungen] des ArchitektenKarl Janisch [Baubeginn 1905] bestehtaus einem Stahlskelett mit aus [-Profi-len zusammengesetzten und an derFassade vollständig eingemauertenRahmenstützen. Auch das WernerwerkII von Karl Janisch und Hans Hertleinfür die Fabrikation von Messinstru-menten [1916] und das Schaltwerk-hochhaus [1916] [Abb. 3] sowie der1928 fertig gestellte Wernerwerk-Hochbau von Hans Hertlein sindbekannte Beispiele dieser Gattung.

Gleichzeitig beginnt man verstärkt,ausgemauerte Fachwerkfassaden ausStahl von außen sichtbar vor die tra-gende Stahlkonstruktion zu stellen; sowie bei dem Wasserturm von Pölzig inPosen 1911 [Abb. 4] und ebenfalls imgleichen Jahr bei der Porzellanfabrikvon Peter Behrens in Henningsdorf.Die Verwandtschaft mit den Fassadender Übertagebauten von Schupp undKremmer ist bei der Stoßstromprüfan-lage von Hans Hertlein aus dem Jahre1927 am deutlichsten zu erkennen[Abb. 5].

Abb.3: Siemens Schaltwerkhochhaus,Hans Hertlein, Baubeginn 1916,[Quelle: Maier-Leibnitz, Der Industrie-bau, Berlin 1932]

Abb. 5: Siemens Stoßstromprüfanlage,Hertlein 1927 [Quelle: Maier-Leibnitz]

25

Architektur

eisernen Konstruktionen wegen derSprödigkeit des Materials für Schraub-verbindungen entschieden, so setzensich mit der Zunahme von Walzprofi-len Nietverbindungen, später Schweiß-verbindungen durch.

Die ersten I-Profile werden in Deutsch-land um 1858 gewalzt. 1880 kommtdas "Deutsche Normalprofilbuch" fürWalzeisen heraus [T, [und - Formen].Bereits 1876 werden auf der PariserWeltausstellung 1,0 m hohe Walzträ-ger vorgestellt. Profile mit größerenHöhen können durch Schrauben, Nie-ten oder Schweißen aus Blechen und - Profilen zusammengestellt werden.Beim Zusammenschweißen von Gurt-und Stegblechen von I-Profilen tretenjedoch Probleme auf. Die Bleche ver-formen sich infolge ungleichmäßigerErwärmung und es entstehen so ge-nannte "Schrumpfspannungen". Damitbeim Schweißen die Stegbleche genaumittig auf den Gurtblechen sitzen unddie Schweißnaht etwas Abstand vomGurtblech hat, entwickeln die Stahl-baufirmen verschiedene Lösungen: Die"Nasenprofile" der Firma DortmunderUnion, die "Wulstprofile" von Dörnenund die "Rippenplatten" von Krupp[Abb. 7]. Solche Profile werden selbst-verständlich auch bei den Zechenbau-ten eingesetzt.

Die technischen Anlagen der Zechen-bauten werden nach Maßgabe der vonden Ingenieuren vorgegebenen Abläu-fe geordnet, dabei bleibt der Inhalt dereinzelnen Gebäude unangetastet.Allen Anlagen wird dann eine gemein-same Hülle - das "Eisenfachwerk"-übergestülpt [4]. Was die tragendeKonstruktion anbetrifft, ist die Einfluss-nahme von Schupp und Kremmer nurbei den von außen sichtbaren Kon-struktionen, wie z.B. bei den Förder-türmen, nachhaltig spürbar, währenddie vom "Eisenfachwerk" umhülltenTragkonstruktionen eher den aus-führenden Firmen überlassen werden[Abb. 8].

Die stählernen Fachwerkfassaden, dievon Schupp und Kremmer eingesetztwerden, müssen außer ihrem Eigenge-wicht und den horizontalen Windla-

Ein Bauwerk in Dortmund Bövinghau-sen sticht in diesem Zusammenhangganz besonders hervor: Die Maschi-nenhalle der Zeche Zollern 2, dasWerk des Architekten Bruno Möhringund des Bauingenieurs Reinhold Krohn[Abb. 6]. Bei dem 1902 fertig gestell-ten Bauwerk, dessen stählerne Trag-konstruktion zum Teil noch Jugendstil-verzierungen aufweist, liegt die Aus-mauerung in der Ebene der tragendenKonstruktion, die im Gegensatz zu denZollverein Gebäuden dadurch innenund außen voll sichtbar bleibt. Dieaussteifenden Diagonalstäbe, die sonstin die Konstruktionsachse gelegt wer-den, müssen wegen der Ausmauerungebenfalls innen und außen angeordnetwerden.

So wie man zu Beginn des Eisenbausbereits bekannte Tragsysteme desHolzbaus eingesetzt hatte, werden fürdie Stahlverbindungen ebenfalls Ver-bindungsarten des Holzbaus und desSchmiedehandwerks gewählt: Nieten,Schrauben, Feuerverschweißung, Keileund Klemmen. Hat man sich bei guss-

fhkforum . 2004/2005

Abb. 4: Wasserturm in Posen, Pölzig 1911

Abb. 6: Zeche Zollern 2 in DortmundBövinghausen, 1902. [Quelle: ArchivDicleli]

Abb. 7: Gurtprofile für Schweißträger[Quelle: Maier-Leibnitz]

Abb. 8: Isometrische Darstellung derAnlage Zollverein 12 [Quelle: DER BAUINGENIEUR, 1932,Heft 21/22, S. 297]

26 fhkforum . 2004/2005

Architektur

sten keine anderen Gebäudelastenübernehmen. Sie bestehen lediglichaus einer Umrahmung aus I- oder ]-Profilen, die mit Mauerwerk, Vergla-sung oder geeigneten Plattenwerkstof-fen ausgefüllt ["ausgefacht"] sind[Abb. 9]. Die Größe der einzelnen Fel-der der Ausfachung wird durch dieIntensität der Windbelastung begrenzt.

Bei größeren Höhen wird die Ausfa-chung wegen der Zunahme des Wind-drucks mit zusätzlichen Bewehrungs-stäben in den Fugen verstärkt. Die Aus-mauerung besteht ursprünglich aus 12cm starken Ziegeln, die in 14 cm hohe

[- oder -Profile eingelegt werden; einedamals allgemein übliche Lösung, dieauch einige Nachteile hat. Im Berg-senkungsgebiet sind Risse im Mörtel-bett nicht zu vermeiden [5], wodurchWasser leicht in die Kammer der Stahl-profile eindringen kann [Abb. 10].Die erheblichen Korrosionsschädenführen zu einer Korrektur dieser Aus-führung. Man wählt später 12 cm hoheProfile, füllt deren Kammer mit Mörtelaus und kann so die Ziegelausfachungbündig ausführen [Abb. 11,12,13]. Das "Eisenfachwerk" kann weitgehendunabhängig vom Raster des jeweiligenTragsystems vor oder in die Ebene derTragstruktur gestellt oder gehängt wer-den und kann dadurch den innerenbetrieblichen Erfordernissen gut ange-passt werden, da man diese Felder jenach Bedarf offen lassen, ganz oderteilweise verglasen, mit Wärmedäm-mung versehen bzw. auch zweischaligausführen kann. Schupp bleibt diesemPrinzip fast 30 Jahre lang treu, bis inden 60er Jahren Trapezbleche, groß-formatige Platten und Sandwichele-mente als Dach- und Fassadenabdeck-ung sich auf dem Markt durchsetzen.Die gesamte Schachtanlage ZollvereinXII ist überwiegend in Flussstahl 37erbaut. Lediglich für die stärker korro-sionsgefährdeten Teile, wie z.B. dasFördergerüst und die Verbindungs-brücken, wird der so genannte "Patina-stahl" St 37 mit 0,35% Kupferzusatzverwendet. Für das untere Gestell derWäsche und des Feinkohlenturmeswerden bis zu einer Höhe von 17,30 mStahlbetonrahmen gewählt, weil mannoch der Meinung ist, dass für dieseextrem hoch belasteten Bauteile dieVerwendung von Stahl zu riskant sei.Für die Hallen sieht man Zwei- undDreigelenkrahmen vor [Abb. 14]. DasDach und die Zwischenbühnen wer-den massiv ausgeführt. Diese Scheibenleiten die Windlasten auf die verschie-denen Rahmen und Windverbändeab. Sämtliche Transportbrücken wer-den wegen den zu erwartendenBodensenkungen statisch bestimmt alsBalken auf zwei Stützen mit je einemfesten und einem beweglichen Lagerausgebildet. Für die unteren Teile derEcktürme werden geschweißte Rah-men gewählt [Abb. 15].

Abb. 9: Möglichkeiten der Anordnungder nichttragenden Fachwerkfassadenin Bezug auf die tragende Konstruktion[Dicleli]

Abb. 10: Korrosionsschaden bei nichtbündiger Ausführung von Stahl-profil und Mauerwerk bei Fachwerk-wänden.[Archiv Dicleli: Zollverein XII, Halle 8:Kompressorenhaus, Aufn. Mai 2002]

Abb. 11: Typisches Fassadendetailbeim Zollverein XII [Quelle: Dicleli n. Zoepke]

Abb. 12: Vertikal- und Horizontalschnittdurch Stahlfachwerkwand mit Dämm-platte, Schupp [Quelle: Henn, Walter,Bauten der Industrie, Bd. 2, München1955]

Abb.13: Vertikal- und Horizontalschnittdurch zweischalige Stahlfachwerk-wand, Schupp [Quelle: ebd.]

27fhkforum . 2004/2005

Obwohl die großen Rahmenkonstruk-tionen mit bis zu 110 cm hohen Rie-geln ursprünglich als genietete Kon-struktionen konzipiert werden, ent-scheidet man sich aus wirtschaftlichenErwägungen [Gewichtsersparnis] dochfür eine geschweißte Konstruktion.Dipl.-Ing. Zoepke, der bei der Kon-zeption und Durchführung maßgeblichbeteiligt war, vermutet, dass sie diegrößte Schweißkonstruktion ist, diebis dahin in Europa ausgeführt wordenist [6]. Die einzelnen Teile werden inder Werkstatt in transportablen Größenzusammengeschweißt und auf derBaustelle nach dem Zusammenbau

Abb. 14: Die Tragkonstruktion der Wipperhalle, Zollverein XII [Zoepke]

Abb. 15: Der untere Rahmenteil desEckturms [Archiv Dicleli]

genietet [Abb. 16]. Nur die Rahmendes Kohleeckturms werden ver-schraubt. Bei dem Fördergerüst trautman sich wegen der dynamischenLasten doch noch nicht, es ganz zuschweißen. Zoepke berichtet, dassnach Abschluss der im Gang befindli-chen Untersuchungen die Zeit nichtmehr fern sei, wo man auch die Förd-ergerüste geschweißt ausführen wird.

Die Stahlkonstruktion wird von denWerken Dortmunder Union und Wan-heim der Vereinigte Stahlwerke A.G.geliefert und montiert. Die Schweißar-

beiten führt die Gesellschaft für Elek-troschweißung m.b.H. Dortmund aus.

Literatur

[1] Schupp, Fritz: Architekt gegenoder und Ingenieur. Berlin 1929.[2] Schupp, Fritz: Architekt und Inge-nieur im Industriebau, Berlin 1933.[3] Rogge, Henning: Fabrikwelt umdie Jahrhundertwende, Köln 1983.[4] Schupp [1], S.22.[5] Busch, Wilhelm: Stahlfachwerkar-chitektur, der Beitrag des Bergbaus zurmodernen Architektur. In Biecker,Johannes und Buschmann, Walter:Bergbauarchitektur, Bochum 1986, S.115-134.[6] Zoepke: Geschweißte Konstruk-tionen bei den Übertagebauten einerGroßschachtanlage. DER BAUINGE-NIEUR 21/22 (1932), S.297 ff. <

Abb. 16: Geschweißte Rahmeneckemit genietetem Montagestoß [Zoepke]

Architektur

ArchitekturTraditionelle Architektur in Togo als Beispiel für klimagerechtes Bauen

in den Tropen

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Lauber

lehrt im Studiengang Architektur und Gestal-tung der Fachhochschule Konstanz.Spezialgebiet: Architektur der Tropen. SeineForschungsarbeiten befassen sich mit traditio-neller und deutscher Kolonialarchitektur inWestafrika sowie mit ”klimagerechtem Bauenin der Dritten Welt”.

Stolz überragt das "Hotel du 2. Fèvri-er" alle anderen Gebäude der togoi-schen Hauptstadt Lomé. Das Prestige-objekt aus den achtziger Jahren istZeugnis für den damaligen Eifer, denAnschluss an die globale Welt zuerreichen – offenbar bedenkenlos.Denn was im gemäßigten Klima Euro-pas noch sinnvoll sein mag, wird imtropischen Klima zur energiepoliti-schen Katastrophe: Die Klimaanlagedes 22-stöckigen vollverglasten Hoch-hauses, das auch noch falsch zur auf-heizenden Abend- und Morgensonneausgerichtet ist, verschlingt heuteknapp 16 Prozent des Strombedarfs derMillionenstadt Lomé.Solchen Bausünden begegnete ichimmer wieder auf meinen Studienrei-sen in der Dritten Welt der Tropen.Deshalb befasse ich mich schon Jahr-zehnte lang mit traditionellen Bau-weisen in verschiedenen afrikanischenStaaten, die für mich beispielhaft sindfür eine klimagerechte und menschen-würdige Architektur. In mehrerenBüchern wurden die Ergebnisse meinerForschungsarbeiten veröffentlicht. Nach Arbeiten über die traditionelleArchitektur in Kamerun und Mali

sowie über die traditionelle deutscheKolonialarchitektur in Afrika erscheintnun eine weitere Untersuchung überdie traditionelle Architektur Togos ineinem neuen Lehrbuch mit dem Titel"Tropical architecture".Das Forschungsprojekt über diese tra-ditionelle Architektur wurde von derDFG als eines der wenigen Architek-turprojekte an deutschen Hochschulengenehmigt. In Zusammenarbeit mitder EAMAU Universität in Lomé wurdedas Projekt mit der Feldforschungs-phase im November 2003 begonnen.Elf Studenten unserer Hochschule undfünf togoische Studenten haben untermeiner Leitung die wichtigsten Bei-spiele aufgemessen und analysiert.Die traditionelle Architektur Togos istauf Grund ihrer geographischen Aus-dehnung vom feuchtheißen Klimaraumder Küste bis zum trockenheißen Kli-maraum der Savanne im Norden fürihre Auseinandersetzung mit demKlima beispielhaft.Die Forschungszusammenarbeit mitder EAMAU in Lomé hat wesentlicheAspekte des wissenschaftlichen Dialo-ges zwischen den beiden Hochschul-partnern eröffnet.Inhalt der Untersuchung sollen dieZusammenhänge zwischen Klima undBautypologie, Siedlungsform undGesellschaft, Baustoff, Konstruktionund architektonischer Form sein imSinne eines Vorbildes für eine neue kli-magerechte nachhaltige Architektur inden afrikanischen Tropen, angesichtseiner Vielfalt negativer Beispiele desheutigen Bauens in den tropischenLändern der Dritten Welt im Sinneeiner entwicklungspolitischen Maß-nahme.

Die feuchtheiße Klimazone der afrikanischen Küstenländer am Beispiel Togo

Das Klima ist geprägt durch eine hoheLuftfeuchtigkeit und einem vorherr-schend aus Südwest wehendem See-wind. Die Struktur der Siedlungen undder Bauten berücksichtigt diese Kli-mafaktoren durch Offenheit der Sied-lungsform ähnlich den Siedlungen imfeuchten Bergland von Kamerun. Die Bauten sind offen konstruiert, oftnur mit einem isolierenden Grasdachgedeckt mit weiten überhängendenDachtraufen als Schutz vor den stür-mischen Sommerregen. Der Sicht-schutz wird durch leichte luftdurchläs-sige Mattenwände gegeben, so dassdie kühlende Seebrise die Räumebelüften kann. Pflanzliche Baustoffewie Bambusrohr, Grasmatten und

28 fhkforum . 2004/2005

Architektur

von Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Lauber

Palmblattrispen ergeben leichte Raum-hüllen die sich nicht in der Tageshitzeaufheizen, sondern für behagliche Kli-mawerte in den Abendstunden sorgen.

Der Bau ist richtig Ost-West angesie-delt. Dadurch kann das leichte isolie-rende Grasdach, auf der Südseite weitabgehängt, den Aufenthaltsraum ange-nehm beschatten. Durch die offenenhohen Giebel durchlüftet der vorherr-schende Ostwind den Schulraum. Im Gegensatz dazu ist die benachbar-te neue Schule wohl konzeptionellrichtig Ost-West gestellt, zeigt offene

29fhkforum . 2004/2005

Architektur

Nord-Süd querbelüftete Klassenräumemit zu geringen verschattenden Dach-überständen. Jedoch ist die Konstruk-tion aus Beton und nicht isolierendenSandzementsteinen zu bemängeln.Angesichts solcher benachbarter posi-tiver und negativer gebauter Beispielewird der "Verlust der Tradition", derErfahrungen der anonymen Architekturgegenüber einer "offiziellen" Architek-tur besonders deutlich.

Die trockenheiße Klimazone derSavanne im Norden von Togo

Im Gegensatz zur feuchtheißen Küstebestimmt die Trockenheit das Klima,das nur in der kurzen Regenzeit derSommermonate durch Gewitter mitstarken Regenfällen unterbrochenwird. Aus dem wolkenlosen Himmeldes Hochdruckgebietes am nördlichenWendekreis erhitzt die Sonne diebewuchsarme Savannensteppe aufüber 40° Grad, im Gegensatz dazusind die Wintermonate sehr kalt,bedingt durch die nächtliche Abstrah-lung in den blanken Himmel und diegeringe Bodenfeuchtigkeit.Die traditionelle Architektur passt sichdiesem extremen Klima an durch intel-ligente Bauformen, welche durch dieGeschlossenheit der massiven Lehm-bauweise geprägt ist, mit ihrer isolie-renden und durch die Masse spei-chernden Wirkung: Im Winter dieTageswärme für die Behaglichkeit derinnenliegenden Wohn- und Schlafräu-me, im Sommer die Nachtkühle für dieWohnräume.Besonders eindrucksvoll sind die Tatasder Tanberma. Die mehrgeschossigenBauten sind in der wehrhaften abwei-senden Form von Burgen errichtet, aufPfeilwurfweite von den Nachbarn ent-fernt.Dadurch konnten sich die Tanberma-Bauern in den alten Zeiten gemein-schaftlich verteidigen, wenn sie alsgeschätzte Sklaven von den nördlichenReiterstämmen des heutigen BurkinaFaso gejagt wurden. Die Geschlossenheit der massivenLehmaußenwand mit wenigen Belüf-tungsöffnungen und Pfeilauswurf-löchern, die gleichzeitig Licht insDämmer des Innenraumes bringen,

Eine Schule in traditioneller Holz- und Bambusbauweise und ein neues Entwicklungshilfeprojekt

Das Beispiel einer Schule: Eine offene querbelüftete sonnengeschützte Versamm-lungshalle mit klimatisch richtiger Raumkonzeption und konstruktiv vorteilhafterMaterialwahl für das isolierende grasgedeckte leichte Bambusdach

Ein offener freistehender Küchenraumschafft angenehme Arbeitsbedingun-gen durch die Querlüftung und Abzugder Rauchgase durch die transparenteleichte Sichtschutzwand aus gespalte-nen Bambusstäben

30 fhkforum . 2004/2005

Architektur

stellt eine hervorragende Klimakon-zeption dar. Der Wohnraum im Erdge-schoss ist klimatisch geschützt durchdie umgebenden "Pufferräume" derSchleuse des Eingangsfoyers, derKüchen und der Kleintierställe. Dasdarüberliegende Schlaf- und Speicher-geschoss schützt isolierend die darun-terliegende Wohnhalle ebenfalls undbietet mit den Schlafzellen auf der brüs-tungsumwehrten Dachterrasse einengeschützten Bereich für Frauen undKinder, der im hochliegenden Oberge-schoss durch den auch nachts ständi-gen Hochdruckwind aus Nordostbehaglich gekühlt wird. Die Getreide-speicher mit Erdnüssen, Hirse undMais sind raubgeschützt durch ihreHochlage und die sie umgebendenbewachenden Schlafräume.Die Rundformen aus dem mit Kalkrie-sel ausgesteiften Lehm, bedingt durchdie Lage am Fuße eines abwitterndenKalksteinbergzuges, sind durch ihreRundform im statischen Sinne scha-lenartig ausgesteift nach dem Prinzipder Eierschale, obwohl sie nur 15-18cm dick aufgemauert werden. <

Aufsicht auf eine Tatagruppe unterhalb des vor dem Ostwind schützenden Bergzuges

Grundriss Erdgeschoss / Oberge-schoss und Schnitt einer Tata

Eine traditionelle Tata mit ihrem hochliegenden Schlaf- und Speichergeschoss

Die wirtschaftliche Krise der Bundes-republik ist allgegenwärtiges Thema inden Medien. Allen voran befindet sichdie deutsche Bauwirtschaft in ihrer bis-her schwersten Krise und der schonseit 4 Jahren anhaltende Auftragsrück-gang ist deutlich: In einem Jahr sind93.000 Arbeitsplätze weggefallen unddie Zahl der Wohnungsfertigstellungensank um 32% von 423.000 Wohnun-gen im Jahr 2000 auf 289.000 Woh-nungen im Jahr 2002. Die Baukostenwerden als Mitverursacher immer häu-figer genannt. Auch die Diskussion umdie Novellierung der HOAI zielt in dieRichtung, Maßnahmen zur Kostensi-cherheit Planungsaufgaben werden zulassen. Die noch verbleibenden Bau-aufgaben werden von SF-Unterneh-men und in PPP-Modellen gebaut, dadie Auftraggeber wenig Vertrauen indie Kostenaussagen der ArchitektInnenhaben. Diesen Markt gilt es durch Kom-petenz wieder zurück zu gewinnen.

Grundlagen

Eingangs möchte ich mit einigen Vor-urteilen aufräumen. • Kostenplanung ist nicht gleichbe-deutend mit "billig bauen", sondernbedeutet, jederzeit zu wissen, wie vieldie geplante Maßnahme kosten wird. • ArchitektInnen "machen" keine Bau-preise, sondern ermitteln sie.

31fhkforum . 2004/2005

Architektur

ArchitekturKostenplanungPflicht und Kür

Prof. Dr.-Ing. Rolf Neddermann

freier Architekt, Regierungsbaumeister, Büro für Architektur und Baukostenplanung inRemshalden.

Nach dem Studium der Architektur an der Uni-versität Stuttgart und einem anschließenden Bau-referendariat beim Innenministerium Baden-Würt-temberg seit 1988 selbständig als freier Architekt. Schwerpunkte sind die kostensichere Altbaumo-dernisierung und der kostengünstige Wohnungs-bau. 1993 Promotion über das Thema "Kostener-mittlung von Bauerneuerungsmaßnahmen". Autormehrerer Veröffentlichungen zum Thema Bauko-stenplanung. Professor im Studiengang Architek-tur im Fachgebiet Planungs- und Baumanagementan der Fachhochschule Konstanz.

• Baukosten lassen sich nicht steuern. Ferner umfasst eine ganzheitliche Kos-tenplanung mehr als nur die 9 Leistungs-phasen der HOAI. Sie beginnt schon vorder Grundlagenermittlung mit der Pro-jektvorbereitung und endet nicht mitdem Bezug des Gebäudes, da die Nut-zungskosten einer Immobilie ein Viel-faches der Baukosten erreichen können. Der folgende Beitrag beschränkt sichjedoch auf die Herstellungskosten.

Einfluss auf die Kosten

Der Einfluss auf die Kosten nimmt imPlanungs- und Bauverlauf sehr starkab: Den größten Einfluss auf die Bau-kosten haben die Beteiligten in derProjektvorbereitung, da hier Entschei-dungen über die Größe, Volumen desProjektes etc. gefällt werden. Im wei-teren Bauverlauf lassen sich die Bau-kosten nur noch in abnehmendemUmfang beeinflussen. Eine effizienteKostensteuerung wird deshalb immerversuchen, den Hebel in den frühenLeistungsphasen anzusetzen. EineSteuerung der Kosten, die erst in derWerkplanung mit der Wahl der Mate-rialien beginnt, wird keine nennens-werten Erfolge erzielen. Umgekehrtverhält sich der Geldfluss, der in derVorbereitungsphase noch sehr geringist und in Schritten ansteigt [Abb. 1].

von Prof. Dr.-Ing. Rolf Neddermann

Abb. 1

32 fhkforum . 2004/2005

Inhalte der Kostenermittlungen

Nach DIN 276 müssen alle Kostener-mittlungen folgenden Inhalt haben:• Aussage zu den Kosten aller Kosten-gruppen• Baubeschreibung• Kostenstand• Angabe zur Mehrwertsteuer• Datum der Kostenermittlung• Verweis auf die zugehörige Planung.Die DIN 276 gliedert die Kosten hori-zontal in 7 Kostengruppen und vertikalin 3 Ebenen, wodurch die in Abbil-dung 2 gezeigte Kostenstruktur ent-steht. Abweichend von dieser Gliede-rung lässt sie aber auch ausführungso-rientierte Gliederungen zu [Abb. 3].

Fehlerquellen

Im Planungsverlauf lauern auf dieArchitektInnen Fehlermöglichkeiten,die bei Kenntnis vermeidbar sind:• Man erliegt dem Wunschdenken, dieKosten nieder halten zu können, umden Auftrag nicht zu gefährden oderden Bauherren nicht zu schockieren.• Einzelne Kostenermittlungen wer-den nicht oder zu spät erstellt.• Fehler in der Berechnung oder beimKostenansatz.• Fehlende Kostenfortschreibung. ImFalle einer Kostenüberschreitung wer-den die nachträglichen Sonderwün-sche der Bauherren in den Topf der vonden ArchitektInnen verursachten Kosten-überschreitung geworfen werden.• Fehlende Beschreibung des Objektesund der Ansätze; die ArchtitektInnenhatten einen einfachen Standard ange-setzt, der Auftraggeber erwartet jedocheine luxuriöse Ausführung.• Einzelne Kostengruppen fehlen. • Wie gewohnt wird mit Netto-Preisengerechnet, der Bauherr geht von Brut-to-Preisen aus. Fehler derzeit: 16%.• Die ArchitektInnen erstellen ord-nungsgemäß die Kostenermittlungen,informieren jedoch ihren Auftraggebernicht.

Pflicht

Die HOAI verpflichtet die ArchitektIn-nen zu vier Kostenermittlungen im Pla-nungs- und Bauverlauf. Diese Kosten-

ermittlungen sind nach § 15 [2] HOAIals Grundleistungen definiert und wer-den von den Kommentatoren als zen-trale Grundleistungen mit besondererWichtung versehen, wonach das Unter-lassen einer Kostenermittlung rechtlichfatale Folgen hat. Die Kostenermitt-lungen sind im Einzelnen:

Die Kostenschätzung wird beschrie-ben als "überschlägige Ermittlung" derBaukosten. Sie ist unverrückbar derLeistungsphase 2 "Vorplanung – Pro-jekt und Planungsvorbereitung" zuge-ordnet, weshalb eine Kostenschätzung,die erst mit dem Baugesuch vorgelegtwird, falsch ist. Grundlagen für die

Architektur

Abb. 2

Abb. 3

Kostenschätzung sind:• Ergebnisse der Vorplanung, ggf. auchStrichskizzen.• Mengenberechnung von Bezugsein-heiten der Kostengruppen wie Grund-flächen oder Rauminhalte.• Erläuternde Angaben, Baubeschrei-bung.• Angaben zu Baugrundstück undErschließung.Die Kostenschätzung soll die Gesamt-kosten nach Kostengruppen in der1. Ebene enthalten und hat somit min-destens 7 Kostendaten [Abb. 2]. Diegeforderte Baubeschreibung sollte demInformationsstand des Vorentwurfs ent-sprechen, z.B.: "... Decken und Stahl-beton, Erd- und Obergeschoss Massiv-bauweise, Holzdachstuhl ...".

Die Kostenberechnung wird definiertals eine "angenäherte Ermittlung" derKosten und ist unverrückbar an die Lei-stungsphase 3 "Entwurfsplanung"gebunden. Grundlagen für die Kosten-berechnung sind:• Planungsunterlagen, vollständigeEntwurfs- oder Vorentwurfszeichnun-gen, ggf. Details.• Mengenberechnung von Bezugsein-heiten der Kostengruppen wie Bautei-le etc. • Beschreibungen, die für die Beurtei-lung und Berechnung der Kosten vonBedeutung sind.Die Kostenberechnung soll die Ge-samtkosten nach Kostengruppen biszur 2. Ebene der Kostengliederungermitteln und enthält 40 Einzelkosten-daten. Die Baubeschreibung soll demdifferenzierteren Informationsstand derEntwurfsphase entsprechen und könn-te lauten: "... UG: Stahlbeton-Außen-wände, Perimeterdämmung, Mauer-werk-Innenwände ...; EG: Außenwän-de aus Ziegelmauerwerk, Wärme-dämmverbundsystem, Innenputz, usw....". Die Kostenberechnung kann alter-nativ auch nach Leistungsbereichengegliedert werden, die dann formal der2. Ebene der Kostengliederung ent-spricht [Abb. 3].

Der Kostenanschlag ist eine "möglichstgenaue Ermittlung" der Kosten undnach HOAI in der Leistungsphase 7,der "Mitwirkung bei der Vergabe" zu

erstellen. Aufgrund seiner Position imPlanungsverlauf kommt dem Kosten-anschlag eine bedeutende Rolle zu, daer die letzte Kostenermittlung vor Bau-beginn ist.Grundlagen für den Kostenanschlagsind:• die endgültigen, vollständigen Aus-führungszeichnungen, Details etc.• Berechnungen für Standsicherheit,Wärmeschutz etc.• Mengenberechnung von Bezugsein-heiten der Kostengruppen oder Leis-tungspositionen.• Baubeschreibung und Erläuterungenzur Bauausführung und • Zusammenstellung von Angeboten,Aufträgen und bereits entstandenenKosten.Der Kostenanschlag soll die Gesamt-kosten nach Kostengruppen bis zur 3.Ebene der Kostengliederung erfassen,was 218 Einzeldaten entspricht. Alter-nativ können hier auch die Leistungs-positionen der Ausschreibung in deneinzelnen Gewerken aufgeführt sein,was dann formal der 3. Ebene derKostengliederung entspricht. In Praxiswird der Kostenanschlag auf derGrundlage der Leistungspositionenerstellt. Sinn des Kostenanschlags istes, vor Baubeginn [Leistungsphase 7]eine Kostenermittlung auf der Grund-lage von "Angeboten, Aufträgen undbisher entstandenen Kosten" zu errech-nen. Das bedeutet, dass alle Angebotevorliegen müssen und mit dem Baunoch nicht begonnen sein darf, dennnur so besteht die Möglichkeit zurKostensteuerung und Korrektur. Die Praxis sieht oft anders aus: DieAusschreibung der Rohbauarbeitenwird als erstes erstellt, vergeben undmit dem Bau begonnen. Mit einem ent-sprechenden Vorlauf werden dann dieweiteren Leistungsbereiche ausge-schrieben und beauftragt. Dadurchwird der eigentliche Kostenanschlagnach DIN 276 unmöglich und jedeMöglichkeit zur Kostensteuerung gehtverloren, denn erst bei den letztenGewerken wird festgestellt, dass diegeplanten Baukosten überschrittenwerden. Eine Kostensteuerung greiftdann nicht mehr, da die kostenintensiv-sten Leistungsbereiche vielleicht schongebaut sind. Daher empfiehlt sich, den

Kostenanschlag vor Baubeginn mitAngebots- oder Auftragspreisen zuerstellen. Sollte dies aus exogenenGründen nicht möglich sein, müssenandere, zusätzliche Kostenermittlun-gen den Verlust an Kostensicherheitkompensieren [vgl. Kür].Die dem Kostenanschlag zugehörigeBaubeschreibung entspricht dem Pla-nungsstand und hat im Planungsverlaufden höchsten Detaillierungsgrad. Es isti.a.R. die Leistungsbeschreibung derLeistungsverzeichnisse.

Die Kostenfeststellung hat keine Pla-nungs- und Steuerungsfunktion und wirddeshalb hier nicht weiter ausgeführt.

Kostenkontrolle und –steuerung: DieHOAI verpflichtet die ArchitektInnenneben den jeweiligen Kostenermitt-lungen auch zur Kostenkontrolle. Dasheißt, dass z.B. das Ergebnis derKostenberechnung mit dem derKostenschätzung verglichen, doku-mentiert und dem Auftraggeber vorge-legt werden muss. Ergeben sich Abwei-chungen, die der Auftraggeber nichtakzeptiert, müssen die Kosten gesteu-ert werden. Die Maßnahmen zur Kos-tensteuerung müssen dem jeweiligenPlanungsstand entsprechen: Eine Kos-tenschätzung kann durch Korrekturendes Objektvolumens, eine Kostenbe-rechnung durch Änderung der Kon-struktion und Ausführungsarten undein Kostenanschlag u.a. durch Ände-rung des Materials korrigiert werden.

Kür:Kostenplanung im Vorplanungs-stadium

Den frühen Leistungsphasen kommtbezüglich der Kostenplanung sehr gro-ße Bedeutung zu. Schon vor erstenKostenaussagen lässt sich die Wirt-schaftlichkeit eines Entwurfs anhandeiniger Parameter mittels benchmar-king überprüfen. Folgende Fragen kön-nen geprüft werden: Ist der zusätzlicheRaum, ist die geforderte Größe not-wendig, lassen sich Flächen verrin-gern, wie groß sind sie bei vergleich-baren Projekten? Die Regelgröße ist indiesem Planungsstadium das Volu-men, die Größe des Objektes.

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Architektur

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Architektur

Eine weitere Steuerungsmöglichkeitbesteht in der Vorentwurfsphase,indem z.B. die Verhältniszahlen derFlächenarten beurteilt und mit anderenObjekten verglichen werden. Sinnvol-le Parameter sind die Flächenwertenach DIN 277 wie Hauptnutzflächen,Nebennutzflächen etc. Eine aussage-kräftige Kennzahl ist z.B. das Verhält-nis von Verkehrsflächen zu Nutz-flächen oder Bruttorauminhalt zu Nutz-fläche. In der Literatur [z.B. BKI-Bau-kosten, Kostenkennwerte für Gebäude]finden sich hierfür geeignete Vergleichs-objekte. Im Geschosswohnungsbauwäre ein Verhältnis von 35% Verkehrs-zu Nutzfläche ein Indiz, dass dasgeplante Objekt unwirtschaftlich ist, dabei vergleichbaren Gebäuden das Ver-hältnis zwischen 5% und 29% liegt.

Verbesserung der Kostenermittlungendurch "upgrade"

Wie bereits erwähnt, gibt die DIN 276für jede Kostenermittlung eine ent-sprechende Tiefe der Kostengliede-rung vor: Kostenschätzung bis in die 1.Ebene der Kostengliederung mit 7 Ein-zelkostendaten, Kostenberechnung indie 2. Ebene mit 40 Einzeldaten undKostenanschlag bis in die 3. Ebene mit218 Einzeldaten.Bekannt ist, dass die Sicherheit einerKostenaussage mit der Anzahl der Ein-zelkostendaten steigt, weshalb ver-sucht werden sollte, die Kosten übermöglichst viele Einzeldaten zu ermit-teln. Das erhöht die Sicherheit, jedochauch den Aufwand. Eine Kostenschät-zung, die die Kosten für die Kosten-gruppen Baukonstruktion und Bau-technik mit ein und demselben Kosten-kennwert [z.B. ¤ /m3 Bruttorauminhalt]errechnet, birgt ein recht großes Feh-lerpotenzial. Außerdem berücksich-tigen globale Kostenkennwerte wieBruttorauminhalt oder Bruttogrund-fläche nicht die geometrischen Eigen-arten des Entwurfes.Mit geringem Mehraufwand könnenKostenschätzungen in die 2. Ebene derKostengliederung vertieft werden, unddie Kosten für das Bauwerk nach Bau-teilen errechnet werden. Allein eineVertiefung der Kostengruppen Bau-konstruktion und Bautechnik in die 2.

Ebene ergibt insgesamt 22 Einzelko-stendaten und berücksichtigt dieGebäudegeometrie und die Art derInstallation des Objektes. Der hierfürerforderliche relativ geringe Rechen-Mehraufwand rechtfertigt immer dasverbesserte Ergebnis, abgesehendavon, ist er als "besondere Leistung"honorarfähig. Mit geeigneten EDV-Programmen [z.B. dem Baukostenpla-ner des BKI] lassen sich die vertieftenKostenermittlungen ohne großen Auf-wand berechnen. Eine Kostenschät-zung wird dann in der 2. Ebene ent-sprechend einer DIN-konformenKostenberechnung, eine Kostenbe-rechnung in der 3. Ebene entsprechendeinem Kostenanschlag und ein Kosten-anschlag über Leistungspositionenermittelt.

Zusätzliche Kostenermittlungen

Auffällig an der Position der geforder-ten Pflicht-Kostenermittlungen im Pla-nungsverlauf ist deren Häufung in denEntwurfsphasen und der lange Zeit-raum ohne Kostenermittlungen zwi-schen der Kostenberechung und demKostenanschlag, wodurch für 46% derPlanungsleistungen keine Kostenaus-sagen vorgesehen sind [Abb. 4]. Jedezusätzlich erstellte Kostenermittlungverbessert die Sicherheit. Wann imPlanungsverlauf diese zusätzlichenKostenermittlungen erfolgen, liegt im

Ermessen der ArchitektInnen und denErfordernissen der Aufgabenstellung. Esbestehen keine normierten Anforde-rungen an diese zusätzlichen Kostener-mittlungen, sie sollten aber sinnvoller-weise dem Informations- und Pla-nungsstand entsprechen. Da diesezusätzlichen Kostenermittlungen keineGrundleistungen nach HOAI sind, sindsie grundsätzlich honorarfähig. Emp-fehlenswert ist, die lange Arbeitsphasevon der "Werkplanung" bis zur "Mit-wirkung bei der Vergabe" mit zusätzli-chen Kostenermittlungen zu bestücken,z.B. mit Kostenvoranschlägen.

Der Kostenvoranschlag

Die Bezeichnung "Kostenvoranschlag"findet sich weder in der HOAI nochder DIN 276, er bezieht sich darauf,dass er vor dem eigentlichen Kosten-anschlag eingefügt wird. Der BegriffKostenvoranschlag birgt eine gewisseGefahr, da in der Praxis fälschlicher-weise oft alle Kostenermittlungen alsKostenvoranschläge bezeichnet werden.Zwischenzeitlich gibt es am Markt aus-reichend Anbieter von mit Einheits-preisen versehenen Leistungsbeschrei-bungs-Texten [SIRADOS, Heinze,DBD, REWI], so dass sich in derWerkplanung bereits planungsbeglei-tend die Kosten für verschiedene Aus-führungsarten und Materialien gene-rieren lassen. Dadurch können vor der

Abb. 4

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Architektur

Ausschreibung bereits verlässliche Kos-tenaussagen, Kostenvoranschläge, ge-troffen werden. Liegen diese innerhalbdes zulässigen Kostenrahmens, könntez.B. planungsbegleitend mit dem Baubegonnen werden, noch bevor dereigentliche Kostenanschlag vorliegt.

Elementmethode

All den bisher genannten Kostenermitt-lungen ist ein grundsätzliches Problemgemein: Mit jeder Kostenermittlungwechselt die Bezugseinheit. Die Kosten-schätzung wird mit z.B. m3/Brutto-rauminhalt, die Kostenberechnung nachm2/Bauteil und der Kostenanschlagnach Leistungspositionen berechnet.Eine Kostenkontrolle kann folglich nurüber die Endsummen erfolgen; einespezifizierte LeistungspositionsscharfeKostenkontrolle ist nicht möglich, dasich der Preis für den angebotenenKubikmeter Stahlbeton aus dem Preisje Kubikmeter Bruttorauminhalt nichtherauslösen und vergleichen lässt. Eine Lösung bietet die Elementmethode,die für jede Kostenermittlung anwend-bar ist, sich immer auf die gleichenBezugseinheiten bezieht, sehr genauund einfach zu handhaben ist undaußerdem eine Grundlage für die Aus-schreibung bietet.Ein Element wird definiert als ein Bün-del von Einzelleistungen, die notwen-dig werden, ein Bauteil zu erstellen. Indiesem Bündel -Element- sind alleHaupt- und Nebenleistungen enthal-ten. Die o.g. Datenliteratur bildet dieVoraussetzung hierfür und bietet Lei-stungspositionen mit Einheitspreisenan, mit denen sich synthetische Ele-mente für alle erdenklichen Bauteilezusammenstellen lassen [Abb. 5].

Will man die Elementmethode für eineKostenberechnung nach DIN 276[oder eine Kostenschätzung mit erhöh-ten Anforderungen in der 2. Ebene]einsetzen, wird aus einem Elemente-Katalog auf Elemente zugegriffen, diez.B. das Bauteil "Decke" als Ganzesbeschreiben. Das Element ist beschrie-ben mit: "Stahlbetondecke mit schwim-mendem Zementestrich, Holzparkett,Untersicht verputzt und gestrichen". ImHintergrund dieses Elementes sind alleEinzelleistungen zusammengeführtund verwaltet, die zur Herstellung die-ser Decke notwendig sind: Von derVersiegelung des Parketts, über denStahlbeton der Decke bis zum unter-seitigen Anstrich der Tapete. Sinnvoll ist, auf vorgefertigte Elementezurückzugreifen [SIRADOS oderbüroeigene], da ein planungsbeglei-tendes Zusammenstellen von Elemen-ten in der Hektik des Projektes zu Feh-lerquellen führen würde. Wer denktschon in der Entwurfsphase an die Est-richwinkel?Formal werden mit geringem Mehr-aufwand die Anforderungen der DIN276 übererfüllt, außerdem ist dieKostensicherheit der Methode unüber-troffen, da im Hintergrund eines Ele-ments viele Einzelleistungen verwaltetwerden, was zu einer sehr hohen Zahlvon Einzelkostendaten und großerSicherheit führt. Bei einem Einfamili-enhaus können es bis zu 1000 odermehr Einzelkostendaten werden,wobei sich der Aufwand mit vorgefer-tigten Element-Katalogen und AVA-Programmen, die die Elementroutineunterstützen, in Grenzen hält. Mit derAnwendung der Elemente werdenauch für Altbauten sehr gute Ergebnis-se erzielt.

Intelligente AVA-Programme könnenferner aus Elementgestützten Kostener-mittlungen die Einzelleistungspositio-nen herauslösen, sortieren, mit derMenge des Elements multiplizierenund zu [fast] fertigen Leistungsver-zeichnissen zusammenstellen. Da jede Elementgestützte Kostener-mittlung auf dieselben Bezugseinhei-ten zurückgreift - die Leistungspositio-nen- können die Angebote mit demKostenvoranschlag, der Kostenberech-nung und sogar der Kostenschätzungverglichen werden. Damit wird eineeffiziente und durchlässige Kostenkon-trolle und Kostensteuerung möglich.

Schluss

Das System der Kostenplanung istunkompliziert, wenn, wie gezeigt, dieGrundlagen bekannt sind. Mit Kennt-nis der Methodik und einem geringenMehraufwand lassen sich die Ergeb-nisse wesentlich verbessern und sichern.Es müssen geeignete Maßnahmenergriffen werden damit die Kostenpla-nung nicht zum ungesteuerten freienFall wird, sondern zum gelenkten Flugmit abschließender Punktlandung. Diealleinige Erfüllung der Anforderungender HOAI und der DIN 276 wird inZukunft den gehobenen Ansprüchen andie Kostensicherheit nicht mehr ge-recht werden. Der sichere Umgang mitden Baukosten ist somit auch eine Fra-ge der Existenzsicherung unseresBerufsstandes. <

Abb. 5

Architektur

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Architektur

Von der Vision zur Frage der Umsetzbarkeit - eine Zwischenbilanz zur Bodenseestadt

Hervorgegangen aus der Initiative"Nachdenken über den Bodensee-raum" hat sich seit nunmehr vier Jah-ren die Forschungsgruppe Bodensee-stadt am Institut für Angewandte For-schung der FH Konstanz etabliert.Nach einer ersten Reihe von Veran-staltungen im Zeitraum 1998/99 wurdeseit Anfang 2000 aufbauend auf demNetzstadtkonzept1 von Franz Oswalddie "Vision Bodenseestadt" als städte-bauliches Leitbild für die Region ent-wickelt und der Öffentlichkeit zur Dis-kussion gestellt. Letzteres geschah inForm einer interaktiven Ausstellung so-wie von drei begleitenden Kolloquienin Singen, Konstanz und Radolfzell.2

Das Projekt wurde – wie bereits dieArbeit der "Nachdenken-Initiative" –durch Drittmittel in Form eines Hoch-schulsponsorings der GasversorgungSüddeutschland GmbH finanziert.

Die "Vision Bodenseestadt" ist jetztzusammengefasst und ergänzt durcheinige theoretische Beiträge in Buch-form erschienen [s. Abbildung]. Damitist die Arbeit am Leitbild der Regionweitgehend abgeschlossen. Bei denhieran anknüpfenden Forschungenwird es nun um die Frage der Umsetz-barkeit von Teilaspekten gehen. Unterder Überschrift "RealisierungsstudieBodenseestadt" wurde daher ein For-schungsfeld abgesteckt, das perspekti-visch in den nächsten 5-10 Jahren mitverschiedenen Projekten und Partnernbearbeitet werden soll.

Als Hochschule mehr Verantwortungübernehmen

Bei der Definition des künftigenArbeitsbereichs der ForschungsgruppeBodenseestadt wurde auch dem Para-digmenwechsel hinsichtlich der Rolleder Hochschulen in der GesellschaftRechnung getragen. Nach Ansicht vonExperten führt der Rückzug des Staates

aus der Prozesskontrolle der Hoch-schulen zu einer wachsenden Verant-wortung der Hochschulen sowieeinem komplexeren Geflecht von Ent-scheidungsstrukturen, Steuerungs- undVermittlungsinstanzen auf der Hoch-schul- wie auch auf der makrogesell-schaftlichen Ebene.3 "Lassen sich dieHochschulen vom [...] wachsendenKampf der verschiedenen Akteureuntereinander an den Rand drängenoder reklamieren sie in offener Kom-munikation ihre Dispositionsspielräu-me?" fragen Evelies Mayer, Hans-Die-ter Daniel und Ulrich Teichler vomZentrum für Berufs- und Hochschul-forschung der Universität Kassel. Nachihrer Ansicht werden die Hochschulennur erfolgreich sein, "[...] wenn esihnen gelingt, die gewonnenen Frei-

von Prof. Raimund Blödt, Prof. Frid Bühler, Dipl.-Ing. [FH] Jörg Seifert und Dipl.-Ing. [FH] Faruk Murat

Publikation: Vision Bodenseestadt.Städtebauforschung zwischen Utopieund Machbarkeitsstudie. Mit Theorie-beiträgen von Bart Lootsma, Jörg Seifert,Jürgen Schmitt, Franz Oswald, ThomasSieverts, Pierre Strittmatter. VDG Wei-mar, 1. Auflage 2003, 160 Seiten, 40 Abb. Farbe, Broschur,ISBN 3-89739-355-7, Ladenpreis: Euro 16,80

Prof. em. Frid BühlerArchitekt BDA/UIA, Fachbereich Architektur, Pro-jektleiter Bodenseestadt [IAF]

Dipl.-Ing. [FH]Faruk Murat

Projektbearbeiter Bodenseestadt [IAF]

Dipl.-Ing. [FH] Jörg Seifert

Projektbearbeiter Bodenseestadt [IAF]

Prof. Raimund BlödtArchitekt BDA Fachbereich Bauingenieurwesen,Projektleiter Bodenseestadt [IAF]

37fhkforum . 2004/2005

Architektur

heiten in ihrem Verantwortungsbe-reich gestaltend zu nutzen." Genau bei dieser gestaltenden Wahr-nehmung von Verantwortung imgesellschaftlichen Bereich setzen wirjetzt – wenngleich nicht ausschließlichaus hochschulpolitischen Gründen –verstärkt an. Zwar war es bereits Zielder 1998 ins Leben gerufenen "Nach-denken-Initiative", eine Plattform fürlokale und regionale Akteure anzubie-ten, die Diskussion um die Zukunft desBodenseeraums anzuregen und – bei-spielsweise durch Vortragsveranstal-tungen – fachliche Inputs zu liefern.Vor dem Hintergrund des angespro-chenen Paradigmenwechsels ist esnunmehr jedoch erklärtes Ziel der For-schungsgruppe Bodenseestadt, nichtnur als punktueller Impulsgeber, son-dern in Form prozesshafter Interaktionnachhaltig positiven Einfluss auf diePlanungsaktivitäten der Bodenseeregi-on zu nehmen.

Instrumentarium Bauausstellung

Das konkrete perspektivische Zielbesteht dabei in der exemplarischenUmsetzung konzeptueller Überlegun-gen, die im Verlaufe des vorangegan-genen Projekts "Vision Bodenseestadt"vorwiegend mittels Szenariotechnikgewonnen wurden5. Als geeignetesMittel wird hierfür das Instrumentariumeiner Bauausstellung angesehen.Wenngleich möglicherweise der Be-griff der Bau-Ausstellung zu fälschli-chen Assoziationen führen könnte, sohaben Siedlungen wie auch Einzelge-bäude als Forschungsinstrument einelange Tradition. Erwähnenswerte Bei-spiele in diesem Zusammenhang sindu.a. die Forschungssiedlung BerlinHaselhorst6, die Ende der ZwanzigerJahre des vergangenen Jahrhundertsunter der Mitwirkung von Walter Gro-pius entstand, sowie der niederländi-sche Expo-Pavillon7 in Hannover, dendie Architekten MVRDV als Mittel zurÜberprüfung ihrer Hypothesen einesverdichteten Städtebaus ansehen.

Da hier kein fertiges Serienprodukt"ausgestellt" wird, wäre eigentlich dieBezeichnung "Bau-Experiment" tref-fender, das immer dann sinnfällig

erscheint, wenn strukturelle Defiziteeiner Region oder andere veränderteParameter die Suche nach neuenLösungen erforderlich machen. Dabeihat jede Bauausstellung den gegebe-nen Umständen entsprechend indivi-duelle Schwerpunkte. Als Extrembei-spiel ist in diesem Zusammenhang dieIBA Fürst-Pückler-Land zu nennen, beider nicht Gebäude, sondern land-schaftsarchitektonische Konzepte imVordergrund stehen.8 Für eine mögli-che Bauausstellung im genannten Kon-text soll die "RealisierungsstudieBodenseestadt" die Grundlagen erar-beiten – bis hin zu konkreten Hand-lungsempfehlungen für die beteiligtenAkteure, beispielsweise in Form vonKriterien für Architektenwettbewerbe,welche dann die beteiligten Kommu-nen ausloben können.

Innovativ an der Konzeption einer"Bauausstellung Bodensee" wäre indiesem Fall die Tatsache, dass dieInitiative hierzu erstmalig vom akade-mischen Bereich in Gestalt einerHochschule ausginge, was vomerwähnten aktuellen Paradigmen-wechsel des akademischen Selbstver-ständnisses zeugt. Zwar hatte sichhierzu Rem Koolhaas bereits 1990 ander Architectural Association in Lon-don geäußert: "Er forderte Institutionenwie die AA dazu auf, sich von ihrenselbstgesetzten Zielen zu trennen undsich den Aufgaben zu stellen, dieihnen aus der wirtschaftlichen Ent-wicklung erwuchsen."9 Allerdings

schienen bis noch vor kurzem auchinternational renommierte Hochschu-len wie beispielsweise das BerlageInstitut Rotterdam nur sehr zögerlichauf diese Forderung zu reagieren.

Strategien und Standorte: Ein IBH-Projekt

Vor diesem Hintergrund sind jetzt imWintersemester zwei neue For-schungsprojekte angelaufen. Zumeinen handelt es sich hierbei um einVorhaben, das an der InternationalenBodenseehochschule angesiedelt istund aus EU-Mitteln des ProgrammsInterreg IIIA finanziert wird. Für diesesProjekt konnten in Gestalt der Schwei-zer Fachhochschulen St. Gallen undWinterthur zwei neue Kooperations-partner gefunden werden. Besonderserfreulich dabei ist, dass die jeweiligenDekane der Fachbereiche Architektur,Professor Gérard Butz und ProfessorStephan Mäder, die Zusammenarbeitzu ihrer eigenen Sache gemachthaben.

Gemeinsam mit den neuen Partnernsowie im verstärkten Austausch mitden Akteuren der trinationalen Boden-seeregion sollen in diesem ProjektAntworten auf die Frage nach mögli-chen Strategien gefunden werden undferner eine gezielte und detaillierteStandortsuche erfolgen. Bei der Erar-beitung von Strategien wird zu klärensein, wie sich eine Bauaustellung unterdem Gesichtspunkt einer nachhaltigen

Projektbezogene Kooperation mit Schweizer Partnern. V.l.n.r.: Prof. Stephan Mäder [Zürcher Hochschule Winterthur, Leiter DepartementArchitektur, Gestaltung und Bauingenieurwesen], Prof. Frid Bühler [FH Konstanz],Prof. Raimund Blödt [FH Konstanz], Prof. Gérard Butz, [Fachhochschule St. Gallen,Fachbereichsleiter Bauwissenschaften]. [Foto: Jörg Seifert]

Architektur

Strukturentwicklung organisatorischund politisch durchsetzen lässt. Dabeiwerden Aussagen gemacht zu einermöglichen Organisationsstruktur,Rechtsform, potentiellen Kooperati-onspartnern [Kommunen, Regional-verbände, Fachverbände, Schirmherr-schaft etc.], öffentlichen und privaten

Finanzierungsmöglichkeiten sowie zueinem realistischen Zeithorizont. Indiesem Rahmen wird u.a. eine Analy-se bisheriger Bauausstellungen [Stutt-gart, Berlin, Ruhrgebiet, "Fürst Pückler-Land"] erfolgen10. Bestandteil der Arbeit wird ferner dieKoordination und Abstimmung mit

den Planern der "IGA 2017" im Boden-seeraum sein. Ziel dieser Bestrebungenist das Hinarbeiten auf Synergieeffekte,d.h. speziell der Versuch, eine Verzah-nung zwischen Planungsaktivitäten imstädtebaulichen und landschaftsgestal-terischen Bereich in der Bodenseere-gion herbeizuführen. Aufgabe wird esu.a. sein, den Akteuren der Region zuvermitteln, dass die mit einer Bauaus-stellung angestrebte Konzentration vonSiedlungs- und ferner allgemein vonBautätigkeit in den Knoten der Netz-stadt der dauerhaften Freihaltung wich-tiger Landschaftsflächen dienen soll,was letztlich nur über die politischeEbene gewährleistet werden kann. Umdieses Anliegen in die Öffentlichkeit zutransportieren, wurde am 5. Mai mitden Planern der IGA ein gemeinsamesKolloquium unter dem Titel "Land-schaftspark Bodenseestadt?" durchge-führt.

Schließlich gilt es zu klären, wie eineFlexibilität einer dezentral angelegtenBauausstellung gewährleistet werdenkann, um zu ermöglichen, dass beste-hende Planungen in das Konzept einer

Städtebaulicher Input: Im Rahmen der Suche nach innovativen Funktionsüberlagerungen werden auch Beispiele aus anderenRegionen der Welt – wie hier z.B. Japan – in die Analyse mit einbezogen. [Bildquelle: Kaijima Momoyo/Kuroda, Junzo/Tsukamoto, Yoshiaru: Made in Tokyo, Tokio 2001, S. 82/83]

Nachhaltigkeitsimperativ des Netzstadtmodells: Ziel des zugrundegelegten Netz-stadtmodells von Franz Oswald ist es, die Wechselbeziehungen zwischen bebau-ten und unbebauten Flächen [Stadt und Landschaft] als Sytem zu betrachten undunausgewogenen Import-Exportbilanzen entgegenwirken zu können. [Bildquelle:Oswald, Franz/Baccini, Peter: Netzstadt. Einführung in das Stadtentwerfen,Basel/Bosten/Berlin 2003, S. 189]

Architektur

Bauausstellung integrierbar sind. Beider Standortsuche soll ein Gegen-stromprinzip zur Anwendung kom-men, das eine deduktive Vorgehens-weise mit einer induktiven verbindetund beide gegeneinander abgleicht.

Entwicklung urbaner Typologien: Ein aFuE-Projekt mit soziologischerAuftragsstudie

Bei dem zweiten, derzeit laufendenProjekt handelt es sich um ein mitaFuE-Mitteln des Bundesministeriumsfür Bildung und Forschung gefördertesVorhaben zur Entwicklung städtebau-licher Prototypen, die gleichermaßenden Gegebenheiten der Region, denLebensbedürfnissen ihrer Bewohnerwie auch der Forderung der Nachhal-tigkeit – vor allem hinsichtlich desFlächenverbrauchs – Rechnung tragen.Hergeleitet werden sollen diese Typo-logien aus folgenden Faktoren:

- einer Analyse der Wohnwünsche, diedurch eine soziologische Auftragsstu-die abgefragt werden [soziologischerInput]. - einer Analyse bisher realisierter undtheoretisch entwickelter verdichteterWohnformen seit der klassischenModerne [architektonisch-gebäudety-pologischer Input]. - einer Analyse möglicher Funktions-überlagerungen [außer der Wohnfunk-tion] anhand existierender Beispieleverdichteter Städte [z.B. Japan]11 sowieanhand theoretischer Überlegungen[z.B. Gedankenexperimente wie Meta-city/Datatown, Functionmixer, 3D-City

Typologischer Input: Im Rahmen derStudie werden verschiedene realisierteBeispiele verdichteter Wohnstrukturenmit Einfamilienhausqualität analysiert,wie z.B. die Bebauung der HalbinselBorneo Sporenburg in Amsterdamnach dem Masterplan von West 8Anfang Ende der 90er Jahre [Bildoben] und die Schweizer SiedlungenHalen und Thalmatt, entworfen vonAtelier 5 zwischen 1955 und 1974[Bilder unten]. [Alle Fotos: Christoph Hild]

von MVRDV – städtebaulicher Input]12.

Aus den Ergebnissen dieser Analysensollen als Synthese die speziellen, fürdie Bodenseeregion tauglichen Typo-logien herauskristallisiert werden.Dabei sollen Aussagen zu allenwesentlichen Kriterien gemacht wer-den, so dass ein Detaillierungsgraderreicht wird, der es ermöglicht, Aus-schreibungsprogramme für die Auslo-bung von Realisierungswettbewerbenaufzustellen. Am weitesten vorange-schritten sind derzeit die Arbeiten ander soziologischen Befindlichkeitsstu-die, welcher ein eigener Beitrag in die-ser Ausgabe gewidmet ist.

Anmerkungen

[1] Vgl. hierzu Baccini, Peter/OswaldFranz: Netzstadt : TransdisziplinäreMethoden zum Umbau urbaner Syste-me : Ergebnisse aus dem ETH-For-schungsprojekt Synoikos – Nachhal-tigkeit und urbane Gestaltung im RaumKreuzung Schweizer Mittelland,Zürich 1999.[2] Weitere Informationen zu den bis-herigen Veranstaltungen sind auf derWebsite nachzulesen:www.bodenseestadt.net[3] Vgl. Mayer, Evelies/Daniel, Hans-Dieter/Teichler, Ulrich: Kommentar:Neuordnung des Verhältnisses vonStaat, Gesellschaft und Hochschulen:ein deutscher "Sonderweg"? In: Dies.[Hrsg.]: Die neue Verantwortung derHochschulen : Anregungen aus deminternationalen Vergleich, der Hoch-schulforschung und Praxisbeispielen,

Bonn 2003, S.129-132, hier: S.130.[4] A.a.O., hier: S. 131.[5] Vgl. hierzu Junker, Rolf/Zickwolf,Dorothee: Szenariotechnik in derStadtplanung : Theorie und Anwen-dung, Dortmund 1985.[6] http://www.diegeschichteberlins.de/archiv/011/05.html[7] http://www.mvrdv.archined.nl/expo2000/index.php[8] Ziel ist es hier, bei der Rekultivie-rung ehemaliger Braunkohletagebauein Brandenburg interdisziplinär-wis-senschaftliche Konzepte zu erarbeitenund exemplarisch umzusetzen. Vgl.http://www.iba-see.de[9] Schumacher, Patrick: Wirtschaft,Forschung, Architektur. Projekte desDesign Research Lab, in: Lootsma, Bart[Hrsg.]: Forschungsbedarf: DAIDALOS:Architektur, Kunst, Kultur, H.69/70,Januar 1999, S. 34-45, hier: S. 34. [10] Vgl. hierzu u.a. Cramer, Johannes/Gutschow, Niels: Bauausstellungen:eine Architekturgeschichte des 20.Jahrhunderts, Stuttgart 1984.[11] Vgl. hierzu Kaijima Momoyo/Kuroda, Junzo/Tsukamoto, Yoshiaru:Made in Tokyo, Tokio 2001.[12] Vgl. hierzu MVRDV: Metacity/Datatown, Rotterdam 1999 sowieMaas, Winy: 3D City: Multiplyingurban capacities, in: Hunch: the Ber-lage Institut report, No.3, spring 2001,Rotterdam 2001, S. 94-131. <

39fhkforum . 2004/2005

Architektur40 fhkforum . 2004/2005

Architektur

Egal, wie gut ein neuer städtebaulicherAnsatz aus theoretischer, intellektuellerund künstlerischer Sicht ist: Ob er auchangenommen wird – und das heißtnicht zuletzt marktfähig, also verkauf-oder vermietbar ist – hängt wesentlichdavon ab, ob er auch den Wohnbe-dürfnissen seiner Zeit entspricht. Fürdie erfolgreiche Entwicklung neuerWohntypen muss also die richtigeMischung zwischen einer innovativenÜberwindung vorhandener Wohn-strukturen einerseits und einem Einge-hen auf vorhandene Ansprüche undWünsche andererseits gefunden wer-den. Aus diesem Grund beinhaltet dasProjekt "Entwicklung urbaner Prototy-pen – Realisierungsstudie Bodensee-stadt" auch eine soziologische Befind-lichkeitsstudie zum "Wohnen imBodenseeraum", die sich mit eben die-sen Wohnbedürfnissen, -ansprüchenund -wünschen analytisch auseinan-dersetzt.

Auf den ersten Blick scheinen diese aufder Hand zu liegen: Aus älteren eben-so wie aus aktuellen Umfragen ergibtsich immer wieder bei einer solidenMehrheit der Befragten der Wunschnach dem Wohnen in einem freiste-henden Ein- oder Zweifamilienhaus.Konkurrenz bekommt dieser Wunschgerade bei jüngeren Umfragen allen-falls durch den Wunsch nach demWohnen in der City. So gab etwa beieiner Umfrage der Illustrierten sternund der Bausparkasse Schwäbisch Hallunter dem Motto "Wie wollen wirwohnen?" eine überwiegende Mehr-heit der Befragten an, in der Innenstadtoder zumindest innenstadtnah wohnenzu wollen1. Die wünschenswertesteWohnstruktur wäre demnach dasinnerstädtische Ein- bis Zweifamilien-hausgebiet – ein Ideal mit einem rechtwidersprüchlichen Charakter, verbin-den sich doch mit dem Ein- bis Zwei-familienhaus und der Innenstadt eine

Reihe von Vorstellungen, die kaummiteinander vereinbar sind: Ruhe undBeständigkeit, aber auch Monotonieund Langeweile da, Erlebnisvielfaltund Spannung, aber auch Gefahr undAnonymität dort. Da die Sicherheit desVertrauten, dort der Reiz der Begeg-nung mit dem Fremden. Da die Domi-nanz des Privaten, dort die Dominanzdes Öffentlichen. Da Gartenzaun und-zwerg, dort Straßencafé und -strich.Dieser widersprüchliche Charakterbesteht allerdings möglicherweise nurscheinbar, denn die geschildertenGegensätze entstammen ja zunächsteinmal dem Vokabular derjenigen, diesich als architektonische Gestalter,soziologische Erforscher oder publizis-tische Berichter professionell mitWohnstrukturen beschäftigen. Diesesmuss sich aber nicht mit den Vorstel-lungen der tatsächlichen Benutzer die-ser Strukturen decken.

In unserer Studie möchten wir vor die-sem Hintergrund untersuchen, wassich für die Benutzer hinter den Wün-schen nach dem Wohnen im Ein- bisZweifamilienhaus bzw. dem inner-städtischen Wohnen verbirgt: Wird amEinfamilienhaus vor allem die Mög-lichkeit der Gartennutzung, die Auto-nomie oder etwas ganz anderesgesucht? Und ergibt sich die Attrakti-vität der Innenstadt aus ihrer alltagser-leichternden Infrastruktur, aus derNähe von Kino, Kindertagesstätte,Kaufhaus und Kneipe oder aus ganzanderen Faktoren? Unsere These hier-bei ist, dass für den Wunsch nachbestimmten Wohnstrukturen nebenganz alltagspraktischen Bedürfnissenauch tradierte und/oder medienver-mittelte Klischees und Mythen eineRolle spielen.

Soziologische Befindlichkeitsstudie "Wohnen im Bodenseeraum" im Rahmen

des Projektes "Entwicklung urbaner Prototypen – Realisierungsstudie Bodenseestadt"

Dr. Jörg DombrowskiDipl.-Ing., Promotion in Soziologie mit Erfahrungin der qualitativen Sozialforschung. Derzeit ar-beitet er beim Landesverband "Arbeit undLeben" in Mainz.

Dr. Jürgen SchmittDipl.-Ing., Promotion in Stadtsoziologie. Erfahrung in der qualitativen Sozialforschungbesitzt er u.a. aus seiner Tätigkeit am Institut fürSoziologie der TU Chemnitz von 1996 bis2001. Derzeit arbeitet er als Projektleiter im Unter-nehmensbereich "Stadtentwicklung und For-schung" der Nassauischen Heimstätte in Frank-furt/Main.

von Dr. Jürgen Schmitt, Dr. Jörg Dombrowski und Dipl.-Sozialarbeiter Thomas Geyer

Dipl.-SozialarbeiterThomas Geyer

hält insbesondere Lehrveranstaltungen zur Stadt-soziologie an der FH Weingarten-Ravensburgund zur Qualitativen Sozialforschung an der BAin Villingen-Schwenningen.

41fhkforum . 2004/2005

Architektur

Forschungsmethodik

Aus dieser Fragestellung ergeben sichKonsequenzen für die Wahl der For-schungsmethodik. Denn sie legt einenAnsatz nahe, bei dem sich das Erkennt-nisziel auf die Entdeckung von bisherunbekannten Erklärungsmustern stattauf die Überprüfung bereits vorab for-mulierter, bestehender Erklärungs-ansätze für das untersuchte Feld rich-tet. Schließlich sollen ja gerade Phä-nomene entdeckt werden, die demForschungsteam aus Erfahrung oderLiteratur bisher unbekannt sind. DieseAusrichtung an einer entdeckendenstatt an einer überprüfenden For-schungslogik entspricht der grundsätz-lichen Herangehensweise der soge-nannten qualitativen Sozialforschung2.Die konkrete Erhebungsmethode, mitder sich der Fragestellung dabeigenähert wird, ist das qualitative Inter-view, speziell das themenzentrierteLeitfadeninterview3. Im Gegensatz zudem aus großangelegten Meinungs-umfragen bekannten Fragebogeninter-view wird hier weder die Fragestellungnoch die Antwortmöglichkeiten vorge-geben. Vielmehr sollen die Interview-ten zum möglichst freien Erzählengebracht werden. Sie werden dabei alsExperten ihres eigenen Alltags ange-sprochen und die Befragung soll derkommunikativen Auseinandersetzungzwischen Interviewer und Interviewtenüber die Deutung ihrer Alltagssicht und-praxis dienen. Bei der Auswahl derInterviewpartner wird dabei daraufgeachtet, möglichst viele unterschied-liche Kontexte abzubilden. Wir unter-scheiden hier zum einen die Bewoh-nerinnen und Bewohner von Ein- bisZweifamilienhaussiedlungen und jenevon Innenstadtgebieten, zum zweitenHaushalte mit und Haushalte ohneminderjährige Kinder und zum drittenWohnorte im deutschen, im Schweizerund im österreichischen Bodensee-raum. Daraus ergeben sich zwölf Kom-binationsmöglichkeiten, die möglichstalle mit je einem Interview erfasst wer-den sollen. Die in der qualitativen Forschungspra-xis sehr etablierte Methode des Leitfa-deninterviews wird in der vorliegendenStudie durch einen bisher nur ver-

gleichsweise wenig erprobten metho-dischen Baustein ergänzt, nämlich denEinsatz von Fotos zur Unterstützungdes Interviews. In den USA gibt es zumEinsatz von Fotos in der Sozialfor-schung schon seit den 60er Jahren, vorallem aber seit den 80er Jahren eineintensive Diskussion, angeregt nichtzuletzt durch die Beiträge von HowardS. Becker und geprägt insbesonderedurch die Beiträge von Norman K.Denzin und Douglas Harper. Mit etwasVerspätung gewinnt das Thema in denletzten Jahren nun auch in der deut-schen Sozialforschung an Popularitätund die vorhandene Skepsis gegen ent-sprechende Forschungsansätze scheintzu bröckeln.

Allerdings ist der Einsatz von Fotos inder qualitativen Sozialforschungtatsächlich nicht unproblematisch.Dem Vorteil, dass Fotos mittlerweilezur Alltagskultur gehören und daherder Umgang mit Fotos den allermei-sten Menschen vertraut ist, steht näm-lich eine entscheidende Tücke desMediums gegenüber: Sie suggeriereneine Objektivität und Neutralität, diesie nicht erfüllen können. Denn Foto-grafien sind ja alles andere als objek-tive Abbildungen der Wirklichkeit,vielmehr liefern sie lediglich bildhafteDeutungen von Wirklichkeit. DasKameraauge ist schließlich immer einsehr selektives: In der Wahl des Motivs,des Ausschnitts etc. fließen Vorannah-men, Zuschreibungen, Interpretatio-nen in das Foto ein. Für Douglas Har-per sind daher "Fotos höchst merk-würdige Repräsentationen: Sie fangendie Welt anscheinend vor jeder mögli-chen Deutung ein, tun dies aber mitsubjektiver Voreingenommenheit. Esgibt kein anderes Verfahren zur Erfas-sung der Welt, das mit solcher Ironiedie eigene Inkonsistenz auf die Spitzetreibt"4. Sinnvoll scheint der Einsatzvon Fotos in der qualitativen Sozial-forschung vor allem dann, wenn dieserambivalente Charakter von Fotos posi-tiv genutzt wird, um in eine Interakti-on mit den Erforschten über deren sub-jektive Sicht zu treten. Bei einem sol-chen Vorgehen, das Harper "fotogelei-tete Hervorlockung"5 nennt, verlierendie Fotos ihren Anspruch auf Objekti-

vität und dienen im Gegenteil dazu,die Subjektivität der Interviewten frei-zusetzen.

In unserer Studie kommen verschiede-ne Varianten der fotogeleiteten Her-vorlockung zum Einsatz. Im ersten Teildes Interviews werden die Befragtenzunächst gebeten, jeweils fünf Fotosvon solchen Aspekten der eigenenWohnstruktur zu fertigen, die sie ganzpersönlich als Vorteile und ganz per-sönlich als Mankos empfinden. DieFotos werden mit einer Digitalkameragefertigt, so dass sie im anschließendenInterview auf einem Notebookgemeinsam angeschaut werden kön-nen. Die Fotos dienen dann dazu, dieInterviewten zum Erzählen anzuregen.Über die Frage, warum bestimmteAspekte und Motive gewählt wurden,soll sich den subjektiven Deutungender eigenen Wohnstruktur genähertwerden. Ein solcher Einsatz von Fotoshat für das Interview und die Interview-situation eine ganze Reihe von positi-ven Auswirkungen. Fotos erleichternzunächst einmal ganz praktisch dieInterviewsituation: Weil das Erklärenvon Fotos eine vertrautere Situation alsdas einfache "Erzählen" ist, wirkt derEinsatz von Fotos auf die Interviewtenentkrampfend, erleichtert ihnen dieArtikulation, verringert Stress im Inter-view und erhöht die Motivation für dieTeilnahme. Er hat aber darüber hinausauch den Vorteil, dass er den Interview-ten automatisch in die "Expertenrolle"bringt und damit einen weniger hie-rarchischen Dialog zwischen Forscherund Erforschtem ermöglicht, gleich-zeitig aber auch die Alltagssicht derInterviewten bereits abstrahiert und esihnen somit erleichtert, den eigenenAlltag aus einem anderen Blickwinkelzu betrachten.

Im zweiten Teil des Interviews wirddann noch eine andere Variante derfotogeleiteten Hervorlockung einge-setzt. Dabei werden den Interview-partnern Fotos vorgelegt, die zuvorvom Forschungsteam erstellt wordensind. Es handelt sich dabei um Fotosvon Wohnstrukturen, die jenen derInterviewten entgegengesetzt sind, alsoum solche von innerstädtischen Wohn-

Anmerkungen

[1] Vgl. http://www.sternstadt.de[2] Zu den Grundlagen qualitativerSozialforschung und ihren Unterschie-den zur sogenannten quantitativenSozialforschung, die sich an denNaturwissenschaften orientiert und vorallem mit zahlenmäßigen Messungenarbeitet, vgl. z.B. die Darstellungenbei: Brüsemeister, Thomas [2000]:Qualitative Forschung. Ein Überblick.Westdeutscher Verlag. Wiesbaden.[3] Auch die methodischen Grundla-gen des qualitativen Interviews könnenhier nicht ausgeführt werden. Vgl.hierzu z.B. die Ausführungen in Flick,Uwe [1998]: Qualitative Forschung.Theorie, Methoden, Anwendung inPsychologie und Sozialwissenschaf-ten. Rowohlt. Reinbek bei Hamburg.

42 fhkforum . 2004/2005

Architektur

strukturen bei den Bewohnern von Ein-bis Zweifamilienhaussiedlungen undumgedreht [siehe nebenstehendeAbbildungen]. Hier werden die Inter-viewten gebeten, Werturteile abzuge-ben und die mutmaßlichen Vor- undNachteile dieser Wohnsituation zuerläutern. Gerade durch die Kontras-tierung der Fremdsicht auf bestimmteWohnstrukturen mit der Sicht derBewohner selbst auf die entsprechen-den Strukturen sollen klischeehafteSichtweisen deutlich werden.

Nutzen für die "RealisierungsstudieBodenseestadt"

Es stellt sich zuletzt noch die Frage, inwelcher Form die Ergebnisse in die"Realisierungsstudie Bodenseestadt"eingebracht werden können. Die Stu-die beschäftigt sich mit der Frage,woran sich Menschen im Bodensee-raum bei der Wahl ihrer Wohnstrukturorientieren bzw. orientiert haben. Überdie Interpretation der konkreten Ein-zelfälle hinaus werden dabei in einemProzess der Kategorisierung und Kon-trastierung plausible Aussagen erarbei-tet, in welcher Weise bestimmteMuster und Zusammenhänge auch fürandere, ähnliche Fälle von Bedeutungsind. Das Ziel hierbei ist eine soge-nannte Typenbildung6, d.h. die Bil-dung verschiedener Typen von"Wohnorientierten", die sich bei denBewohnern von Ein- bis Zweifamilien-haussiedlungen bzw. bei jenen vonInnenstadtgebieten im Bodenseeraumfinden. Auf diese in der Studie ent-wickelten Typen und deren Ansprücheund Wünsche an das Wohnen kannwiederum bei der Entwicklung neuerstädtebaulicher Wohnstrukturen kon-kret eingegangen werden. Dabei istbesonders die Differenz zwischen die-ser Wohnorientierung und demWohnalltag interessant, d.h. die Frage,ob die Erwartungen, die an das Woh-nen geknüpft sind, in der eigenenWohnstruktur auch erfüllt werden.Gerade jene, bei denen der Deckungs-grad zwischen Wohnorientierung undWohnalltag sehr gering ist, könntensich nämlich für neue Wohnformeninteressieren.

Fotogeleitete Hervorlockung: Bilder dienen als Einstieg in die Interviews zur sub-jektiven Deutung der eigenen Wohnstruktur. [Fotografien: Thomas Geyer]

[4] Harper, Douglas [2000]: Fotografi-en als sozialwissenschaftliche Daten.In: Flick, Uwe/Kardorff, Ernst von/Steinke, Ines [Hrsg.]: Qualitative For-schung. Ein Handbuch. RowohltTaschenbuch Verlag. Reinbek beiHamburg. S. 403.[5] Ebd., S. 414.[6] Zur Typenbildung vgl.: Kelle, Udo/Kluge, Susann [1999]: Vom Einzelfallzum Typus. Leske + Budrich. Opladen.

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44 fhkforum . 2004/2005

Informatik

Viele Unternehmen führten oderführen mit gewaltigem Aufwand un-ternehmensweit integrierte betriebs-wirtschaftliche Software ein, soge-nannte Enterprise-Resource-Planning-[ERP-] Systeme. Doch rechnet sichdieser Aufwand für die Unterneh-men?

Betrachtet man die Kosten einer ERP-Einführung, kann man sich, provokativausgedrückt, auf die externen Kostenkonzentrieren. Dafür liegen demUnternehmen Rechnungen vor. Zwarsind die internen Aufwendungenenorm, doch streng betriebswirtschaft-lich können nur die echten Mehrkos-ten mit einbezogen werden. Die vorallem stattfindende Leistungsverdich-tung während der Systemeinführungbekommen zwar alle im Unternehmenzu spüren, doch zählen im Grunde nurgreifbare Zusatzkosten wie bezahlteÜberstunden oder zusätzliche Einstel-lungen von Mitarbeitern. So eng be-trachtet, investierten beispielsweisevon mir untersuchte 176 Unternehmenin ihre ERP-Einführung [SAP R/3]

durchschnittlich 2,6 Millionen Euro,das waren rund 2% eines Jahresum-satzes.

Quantitativer und qualitativer Nutzen

Bei der Frage nach dem Output, sprichdem Nutzen, den ein Unternehmendurch ein ERP-System erzielt, wird esknifflig. Direkt monetär messbareNutzeffekte, wie Bestandssenkung,Durchlaufzeitverkürzung oder die Ein-sparung von Wartungskosten, reichensicher nicht zur Begründung einesakzeptablen Return on Investment[RoI]. Beispielsweise konnten die vonuns untersuchten SAP-Anwender imLaufe der Zeit ihre Lagerbestände vonca. 20 auf 18,5 Millionen Euro verrin-gern; bei angenommenen Kapitalbin-dungssatz von 8 Prozent reduzierensich dadurch die jährlichen Kapital-bindungskosten um durchschnittlich120.000 Euro. Ein Großteil des Nut-zens kann lediglich qualitativ gemes-sen werden; das bestätigen auch dieerwähnten Untersuchungen. DieUnternehmen berichteten teilweiseüber substanziellen Mehrnutzengegenüber der Situation vor der ERP-Einführung, beispielsweise bei der Lie-fertermin-Treue, der Prozessflexibilitätoder der Prozesstransparenz. Dochleider können die qualitativ gemesse-nen Nutzenaspekte in eine klassischeRoI-Berechnung nicht mit einbezogenwerden.

RoI-Betrachtungen für alle von Nutzen

Sollen die bisherigen Ansätze weiterentwickelt werden, muss man sichzunächst die Frage stellen, was eigent-lich das Ziel der RoI-Betrachtungen ist.Primär geht es bei der Anwendung desVerfahrens nicht darum, einer ERP-Ein-führung nachträglich Noten hinsicht-lich ihrer Wirtschaftlichkeit zu erteilen.Die ex post Betrachtungen sollen dem

Unternehmen helfen gegebenenfallsbeim Nutzen gezielt nachzubessern.Für Unternehmen, die in eine ERP-Investition einsteigen, sind Nutzener-fahrungen der anderen eine wertvolleBasis zur Ermittlung der eigenen RoI-Erwartungen. Aber auch die ERP-Her-steller profitieren; sie erhalten aus denRoI-Betrachtungen bei ihren Kundenäußerst nützliche Informationen für dieWeiterentwicklung der Systeme, derImplementierungsstrategien und -werk-zeuge. Letztlich gilt es für alle, durchdie RoI-Betrachtungen die Basis füreinen wirtschaftlicheren ERP-Einsatzzu schaffen. Dabei geht es aus Anwen-dersicht bei weitem nicht nur darum,die bestgeeignete ERP-Software auszu-wählen, denn letztlich bestimmen derImplementierungsprozess und vorallem der unternehmensspezifischeEinsatz der Software die Wirtschaft-lichkeit. Diese Aspekte können inhohem Masse vom Anwendungsunter-nehmen selbst beeinflusst und geprägtwerden. Es ist kein Geheimnis, dassvergleichbare Unternehmen mit derselben ERP-Software stark unter-schiedlichen Nutzen erzielen. Leidermangelt es bis anhin an der methodi-schen Umsetzung dieser Erkenntnis.

Die Implementierung ist entscheidend

Was bereits abstrakt überzeugend tönt,wird auch durch die eingangserwähn-te Untersuchungen bestätigt: Wenn esdarum geht, die ERP-Nutzung aufeinen maximalen wirtschaftlichen Bei-trag im Unternehmen zu trimmen,kann das ERP-System allein es nichtrichten. Betrachten wir zunächst dieNutzenkategorien, bei denen dieBefunde der einzelnen Unternehmenvergleichsweise gering vom Durch-schnittswert aller betrachteten Unter-nehmen abweichen, also mit geringerVarianz. Hier ist der gemessene Nut-zen stark durch Merkmale geprägt, dieallen Unternehmen gemeinsam sind:

Informatikvon Prof. Dr. Reiner Martin

Rechnen sich ERP-Systeme?Die Software allein ist nicht das

entscheidende Erfolgskriterium

Prof. Dr. Reiner Martin

lehrt Wirtschaftsinformatik mit den Schwer-punkten IT-Projekt-Management und Produkti-onslogistik an der Fachhochschule Konstanz,wo er zudem den Masterstudiengang BusinessInformation Technology leitet.[[email protected]] Daneben ist er Mitgründer und Aufsichtsrats-vorsitzender der MQ result consulting AG,Tübingen und Reichenau am Bodensee.

45fhkforum . 2004/2005

Informatik

Dazu zählt das ERP-System selbst.Durch die SAP-Einführung nahm derNutzen im Bereich Unternehmens-controlling stark zu, aber auch dieArbeitsbelastung der User stieg deutlich.Die Bestände konnten nur moderatgesenkt werden, die Kapazitätsausla-stung wurde etwas verbessert und dieEDV-Mannschaft wuchs geringfügig an. Schwieriger wird die Ursachenzuord-nung für die Nutzenaspekte mit hoherVarianz. Hier wird offensichtlich: Dasallen gemeinsame Merkmal SAP-Anwendung als nutzenbestimmendesMerkmal wird überlagert durch starkunterschiedliche Merkmale des Ein-führungsprozesses und der Soft-wareanwendung Diese Merkmalegestalten maßgeblich die untersuchtenUnternehmen selbst – oder zusammenmit einem Beratungsunternehmen:Dazu zählen die NutzenkategorienGeschäftsprozesse, Kunden- undMarktorientierung und die Mitarbeiter-motivation. Bei diesen Nutzenkatego-rien muss die Systemeinführung durchumfassende organisatorische Maßnah-men flankiert werden, damit ein hoherNutzen für das Unternehmen entsteht.Die Chancen zur Bereinigung derAbläufe im Unternehmen, der Datenund der Zuständigkeit aufgrund derEinführung eines neuen Systems solltennicht ungenutzt bleiben. Eine gut pas-sende Standardsoftware macht demUnternehmen quasi Vorschläge füroptimierte Prozesse. Eine ordnendeMethodik durch ein externes Bera-tungsunternehmen, die alle Beteiligtenauf Kurs hält und moderierend denProzess steuert, kann hier die Unter-nehmen unterstützen. Denn das größ-te Problem ist offensichtlich dengroßen Implementierungsaufwand über-haupt zu bewältigen.

Weiter Untersuchungen im Gange

Was kann das Unternehmen an flan-kierenden Maßnahmen zur Reorgani-sation zusätzlich noch verkraften? Eswurde deshalb untersucht, wie sich derorganisatorische Umstrukturierungs-aufwand vor, während und nach derSystemimplementierung auf den erziel-ten Nutzen ausgewirkt hat. Erstaunli-cherweise wirkten sich weitere

Umstrukturierungen nach der ERP-Ein-führung am stärksten auf den Nutzenaus. Die Befunde legen folgendenSchluss nahe: Vor der Einführung mussvor allem das neue Prozessdesign erar-beitet werden und allen klar gemachtwerden, wo das Unternehmen hin will.Umstrukturierungen in größerem Maßsind in dieser Phase nicht möglich,denn zu ihrer Umsetzung wird ein ent-sprechendes Informationssystembenötigt, dessen Implementierung jaerst ansteht. Während der Einführungverträgt ein Unternehmen nur einbegrenztes Maß an Umstrukturierun-gen, die schon vom System abgefordertwerden, ein perfekter Zustand kannhier noch nicht erreicht werden. Des-halb besitzen wohl die Umstrukturie-rungen nach der Einführung diesehohe Wirkung auf den Nutzen.Weiteren Aufschluss über den Einflussdes ERP-Systems und des Einführungs-prozesses auf den wirtschaftlichenErfolg der ERP-Anwendung erhoffenwir uns durch unsere derzeit laufendenUntersuchungen bei Anwendern vondrei weiteren, namhaften ERP-Syste-men. Momentan werden die Datenvon über 260 Unternehmen ausge-wertet, die diese Systeme eingeführthaben. Erste Analysen zeigen, dass dieursprünglichen Nutzenerwartungenweitgehend mit denen der SAP-Anwender übereinstimmen, dassjedoch teilweise signifikante Unter-schiede beim realisierten Nutzenbestehen. Wir erwarten weiteren Auf-schluss über den Einfluss auf den Nut-zen der Beteiligten. Umfassende Ergeb-nisse werden noch in diesem Jahr vor-liegen.Bereits die bisherigen Befunde ver-deutlichen, wie wichtig für die Unter-nehmen eine methodische Unterstüt-zung bei der ERP-Einführung bzw. derERP-Einsatzoptimierung ist, die alleBeteiligten auf die Erzielung einesmaximalen wirtschaftlichen Erfolgesfokussiert. Interessanterweise stellte dieGartner Group fest, dass über 80 Pro-zent der von Unternehmensberaternunterstützten Projekte nach ihrem Startweder überwacht noch an denursprünglichen Erwartungen gemessenwerden. Nicht zuletzt deshalb gibt esjunge Beratungsfirmen, die in der Wei-

terentwicklung der Methode und in derUnterstützung der Unternehmen beider Anwendung in Praxis der ERP-Ein-führungen oder ERP-Optimierungeneine Marktnische sehen.Erste Praxiserfahrungen zeigen, dassmit dieser Methode zur Wirtschaftlich-keitsfokussierung die Unternehmens-leitung die Zügel in die Handbekommt. Sie führt damit das gesamteam Projekt beteiligte "Gespann", denSoftwarelieferanten, den Implementie-rungspartner und die unternehmensin-ternen Projektmitglieder an der kurzenLeine zum maximalen RoI. Für erfüll-te – oder unerfüllte – RoI-Erwartungenist eben nicht nur die Software ent-scheidend, von belang sind vielmehrdie Hausaufgaben, welche alle Betei-ligten und insbesondere das Unter-nehmen selbst bei der Implementie-rung und Anwendungsoptimierungmachen müssen.

Literaturhinweis:

Reiner Martin, Peter Lempp, HeikoMauterer: Wie Software wirklich Nut-zen bringt. In: Harvard Businessmana-ger, H. 6, 2003, S. 71-77 [Sonderdrucküber: http://www.mqresult.com/de/publications/default.asp].

Erstmalig erschienen: NZZ, 23.09.2003, Nr.220, S.66 <

46 fhkforum . 2004/2005

Informatik

Webservices stellen ein neues Mittelzum Aufruf von Systemdiensten dar,das unabhängig von der verwendetenPlattform und Programmiersprache ist,und bei dem nur die Spezifikation,nicht aber die Implementierung derDienste bekannt gemacht wird. In die-sem Beitrag werden Webservices kurzeingeführt und es wird am Beispieleines selbst entwickelten "Instant Mes-saging"-Systems gezeigt, wie manWebservices vorteilhaft zur Erstellungeines Systems nutzen kann. Diebeschriebenen Arbeiten wurden zumTeil im Rahmen eines vom MWFBaden-Württemberg und vom BMBFdurch die DLR geförderten Projektes zuWeb-Applikationen [vergleiche [SR04]]durchgeführt.

1. Überblick über Webservices

Was ist ein Webservice? Ein Webservi-ce stellt eine Menge von zusammen-gehörigen verbindungslosen Dienstendar, die von einem Web-Server bereit-gestellt und auf ihm ausgeführt wer-den. Zum Beispiel könnte ein Online-Buchhändler auf einem Web-Serverden Dienst "gib Preis zu ISBN-Num-mer", der zu einer gegebenen ISBN-Nummer den Preis zurückgibt, undden Dienst "bestelle Buch mit ISBN-Nummer" in Form eines Webservicebereitstellen. Ein solcher verbindungs-loser Dienst ist mit einem Funktions-aufruf einer Programmiersprache ver-gleichbar: Zum Aufruf wird keine Ver-bindung benötigt; nur die Spezifikati-on des Dienstes ist bekannt, und zwarsowohl die Syntax als auch die Para-meter; es spielt jedoch keine Rolle, wieer implementiert ist.Ein als Webservice angebotener Dienstkann sehr einfach über das Internetvon einem entfernten Computer ausaufgerufen werden, ohne dass einefeste Verbindung vom Aufrufer zumDiensterbringer etabliert wird. Ein Pro-gramm oder eine Web-Seite in einem

Browser muss dafür nur einen HTTP-Aufruf [das HTTP-Protokoll stellt dasgrundlegende Internet-Kommunika-tionsprotokoll auf Anwendungsebenedar] über das Internet schicken undden Namen des Aufrufs, seine Para-meter und Rückgabewerte in einemspeziellen XML-Format [XML ist in denletzten Jahren zum grundlegendenDatenaustauschformat geworden],Simple Object Access Protocol [SOAP]genannt [siehe [SOAP]], codieren. Zur Beschreibung eines Webservicedient die Web Service Description Lan-guage [WSDL] [siehe [WSDL]], die einstandardisiertes Format zur Beschrei-bung der Syntax eines Webservice,d.h. seines Namens, der Parameter undRückgabewerte, und seiner Semantik,d.h. das was er macht, darstellt. Mit derWSDL kann der Online-Buchhändlerdas Format der von ihm bereitgestell-ten Dienste beschreiben und dieseBeschreibung an alle Interessenten fürseine Dienste weitergeben, so dassdiese die erforderlichen HTTP/SOAP-Aufrufe an seinen Web-Server absetzenkönnen. Will er seine Webservices all-gemein bekannt machen, so kann erdies auf einer Art "Gelbe Seiten" tun,deren Format durch das UniversalDescription and Discovery InterfaceUDDI [siehe [UDDI]] beschriebenwird.Lassen Sie uns an dem Beispiel einender Vorteile, die sich durch die Benut-zung von Webservices ergeben, auf-zeigen. Angenommen der Online-Buchhändler liefert seine Bücher übereinen Paketdienst aus. Sein Bestell-und Auftragsverwaltungssystem gibtdie Lieferaufträge direkt an das Systemdes Paketdienstes weiter. Wenn diesesSystem seine Dienste ebenfalls in derForm von Webservices anbietet, sokann der Online-Buchhändler zur Lie-ferungsverfolgung seinen Kunden ein-fach die Lieferungsnummer [inklusivePasswort oder ähnlicher Sicherheitsin-formation], die er vom Paketdienst

Informatikvon Prof. Dr. Hans Albrecht Schmid unter Mitarbeit von Dirk Plate,

Eugen Eissler, Andreas Müller, Henning Schäfer und Gunther Würz

"Instant Messaging" auf der Basis von Webservices

Prof. Dr. Hans Albrecht Schmid

war nach seinem Studium an der Universität Stutt-gart, am Institut National Polytechnique de Gre-noble und nach seiner Promotion mit einem Dok-torandenstipendium der Studienstiftung des deut-schen Volkes als Assistent an der Universität Karls-ruhe, als Gastprofessor an der University of Toron-to und als Forschungsgruppenleiter an der Uni-versität Stuttgart tätig. Darauf war er zehn Jahreim IBM Entwicklungslabor Böblingen in ver-schiedenen leitenden technischen und Manage-ment-Positionen tätig, bevor er als Professor andie Fachhochschule Konstanz kam. Seine For-schungsschwerpunkte sind fortgeschrittene Soft-waretechnologien in technischen und kommerzi-ellen Anwendungsgebieten. Er hat eine größereAnzahl von Forschungsprojekten, darunter einDFG-Projekt, durchgeführt und eine beträchtlicheAnzahl international anerkannter Veröffentlichun-gen auf diesen Gebieten publiziert.

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Informatik

erhält, geben. Auf diese Weise kannein Kunde die Lieferung direkt überden Aufruf der Webservices des Paket-dienstes verfolgen. Würde das Systemdes Online-Buchhändlers die Dienstedes Paketdienstes über eine andereTechnologie zum entfernten Dienst-aufruf wie zum Beispiel Java RMI undCORBA [CACM98] aufrufen, so könn-te die Lieferungsverfolgung nicht direktdurch den Kunden ausgeführt werden.Weitere Vorteile und auch Nachteilevon Webservices werden in der Folgeanhand unseres Instant-Messaging-Systems beschrieben.

2. Das Instant Messaging System I3M

Das I3M-System [International InternetInstant Messaging] bietet in Chatrooms"Instant Messaging"-Dienste und inKonferenzen "Instant oder DelayedMessaging"-Dienste an. Es ist dembekannten ICQ-System ähnlich, ver-bessert es aber in verschiedener Hin-sicht, wie etwa automatischer Über-setzung der Nachrichten oder durchdie Bereitstellung von Wandtafeln, aufdenen entfernte Partner gemeinsamZeichnungen erstellen können. Außer-dem vermeidet es, da es auf HTTP alsKommunikationsprotokoll basiert, dieSchwierigkeiten mit Firewalls, die beider Benutzung von ICQ auftreten kön-nen. I3M wurde von Eugen Eisler, And-reas Müller, Dirk Plate, Henning Schä-fer und Gunther Würz am FachbereichInformatik der Fachhochschule Kon-stanz in einem Projekt entworfen undentwickelt, das unter Anleitung desHauptautors vom Herbst 2002 bis zumSommer 2003 durchgeführt wurde. Inder Folge werden verschiedene Aspek-te von I3M beschrieben.

3. Interoperabilität

Ein I3M-System besteht aus einem Ser-ver und mehreren Clients [siehe Abbil-dung 1]. Der I3M-Server, der auf einemHTTP-Applikations-Server installiertwird, speichert alle Benutzerdaten zen-tral und bietet die Dienste von I3M inder Form von Webservices den Clientsan. Das in der Microsoft-Program-miersprache C# geschriebene Server-programm läuft auf einem Windows

2000 IIS Server mit C#. Das in Java mitdem von IBM stammendem GUI-Werkzeug IIS geschriebene Client-Pro-gramm kann auf jeder Java 2 JDK 1.4.1Plattform laufen.Der Server bietet für die Clients zweirelativ komplexe Webservice-Schnitt-stellen an, die etwa 30 Operationenenthalten. Eine Operation hat primiti-ve Datentypen und auch öfters eineoder zwei von insgesamt acht Klassenals Parametertyp. Trotzdem konntenwir ohne Schwierigkeiten die Kommu-nikation zwischen dem C#-Programmauf dem Server, das die Webservicesbereitstellt, und den Client-Program-men in Java, welche die Webservicesaufrufen, durchführen. Ohne Webser-vices wäre dies recht schwierig undkomplex, so dass wir viel mehr Ent-wicklungszeit und -aufwand investie-ren hätten müssen. Denn die Alterna-tive wäre gewesen, entweder die Kom-munikation auf den niederen Ebenenvon TCP-Socket-Verbindungen durch-zuführen, was die Definition eineseigenen Anwendungs-Kommunika-tionsprotokolls für jeden der 30 Dien-ste erforderlich gemacht hätte, oder siedurch eine Zusammenarbeit von JavaRMI/CORBA und Microsoft DCOMmittels Adaptern durchzuführen.

4. Benutzersitzungen

Ein Benutzer muss bei einem I3M-Ser-ver mit seinem Namen, Passwort, Spra-che und ähnlicher Information regis-triert sein. Dazu meldet sich ein Benut-zer einmalig über den Client an [sieheAbbildung 2]. Ein registrierter Benutzermuss sich bei dem I3M-Server einlog-gen, um eine Sitzung zu etablieren.Nach dem Login kann er zwischen ver-schiedenen Funktionalitäten wählen:er kann sich das "Dilbert"-Comic desTages anschauen, sich die Liste seinerKumpels [Buddies] mit der Angabe, obsie online oder offline sind, zeigen las-sen, er kann sich in einem Chatroomoder an einer Konferenz beteiligenoder auf der Wandtafel Diagrammeerstellen [siehe Abbildung 3]. Ein Chat-room ist für alle Benutzer offen, dieonline sind. An einer Konferenz sindnur eingeladene Kumpel beteiligt, dieauch offline sein können, wobei sie

dann die Konferenz-Nachrichten mitVerspätung erhalten, wenn sie wiedereinloggen, oder auch ohne Verzöge-rung über Fax oder Email. SowohlChatroom- als auch Konferenz-Nach-richten werden in die Benutzerspracheübersetzt.

Abbildung 4 gibt einen Überblick überden I3M-Server [unten] und die I3M-Clients [oben]. Ein Client besteht auseiner einzigen Programmkomponente,die aus einer größeren Anzahl vonJava-Klassen besteht. Die beiden inAbbildung 4 gezeigten Clients habenjeweils das Login durchgeführt undeine Sitzung etabliert [welche durchden Tunnel vom Client zum Server dar-gestellt wird], und sich danach an Kon-

Abb.2: Bildschirmmaske für Benutzer-anmeldung

Abb. 3: I3M Haupt-Bildschirmmaskemit Wandtafel und Konferenz

Abb. 1: I3M-System mit Server und 3 Clients in 2 Konferenzen

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Informatik

ferenzen und Chatrooms beteiligt. EinClient ruft hauptsächlich Dienste derzentralen Server-Komponente auf,Core-Komponenten genannt, welchedie Konferenz-, Chatroom- und einigeandere Dienste bereitstellt.Wenn ein Benutzer eine Nachricht ein-gibt, ruft der Client einen Webserviceauf, um sie an den Server weiterzuge-ben. Dieser hält alle Zustandsinforma-tionen zentral. Ein Client muss jedochseinen Zustand [d.h. die angezeigtenNachrichten usw.] ändern, wenn eroder andere Benutzer, die an den glei-chen Chatrooms oder Konferenzenbeteiligt sind, eine neue Nachricht ein-gegeben haben. Die Standard-Lösungnach dem Beobachter-Entwurfsmuster[GHJV95] wäre, den Client zum Beob-achter des Servers zu machen: Beijeder Zustandsänderung würde derServer alle betroffenen Clients durchden Aufruf eines "Update"-Webservicedarüber benachrichtigen. Wir sind die-sem Ansatz nicht gefolgt, da dannjeder Client einen HTTP-Applikations-server installieren müsste. Dies könn-te zusätzlich zu logistischen und orga-nisatorischen Problemen zu Firewall-Problemen für alle Clients, die hintereinem Firewall arbeiten, führen. Des-wegen pollt ein Client in regelmäßigenZeitabständen den Server, um zu ermit-teln, ob in den Chatrooms oder Kon-ferenzen, an denen er beteiligt ist, eineZustandsänderung eingetreten ist.Das I3M-System muss sicherstellen,dass nur ein Benutzer, der sich korrekteingelogt hat, die Nachrichten aus denChatrooms oder Konferenzen erhält,an denen er beteiligt ist. Es muss aus-geschlossen werden, dass ein nicht-registrierter oder nicht erfolgreich ein-gelogter Benutzer die Webserviceseines I3M-Servers aufruft, um auf dieNachrichten Zugriff zu erhalten, undebenso, dass ein erfolgreich eingelog-ter Benutzer Nachrichten von Chat-rooms oder Konferenzen erhält, andenen er sich nicht beteiligt hat. Zudiesem Zweck muss der I3M-Servereine Client-spezifische Sitzung für je-den Benutzer etablieren und ihren Zu-stand festhalten. Dies scheint auf denersten Blick nicht möglich zu sein, daein Webservice ein verbindungsloserAufruf ist. Im Rahmen eines Applikati-

onsserver lässt sich diese Forderungjedoch realisieren; wir können hiernicht darauf eingehen, wie dasgemacht wird.

5. Fein-Granulare Server-Komponenten

Der I3M-Server besteht aus der Core-Komponente [siehe Abbildung 4 untenmitte] und verschiedenen anderenKomponenten wie der Benutzerver-waltungs-Komponente [User Adminis-tration], die ihre Dienste für die Core-Komponente über eine Webservice-Schnittstelle [im Gegensatz zu einerüblichen lokalen Programmierspra-chenschnittstelle] bereitstellen. Wirbeschreiben in der Folge die Verant-wortlichkeiten dieser Komponentenzusammen mit den unterschiedlichenGründen, warum ihre Zusammenarbeitinnerhalb des Systems nicht, wieüblich, über lokale Programmierspra-chenschnittstellen durchgeführt wird.

Die Benutzerverwaltungs-Komponente[siehe Abbildung 4 unten links] spieltzusammen mit der Core-Komponenteeine zentrale Rolle im System. DieCore-Komponente ruft Dienste derBenutzerverwaltungs-Komponente zurIdentifikation eines Benutzers beimEinloggen auf, und auch, wenn einBenutzer Suchen nach anderen Benut-zern durchführt. Der Hauptgrunddafür, dass wir diese beiden Verant-wortlichkeiten in zwei Komponentenaufgeteilt haben, die über Webservice-Schnittstellen zusammenarbeiten, ist,dass dann auch ein Client die Benut-zerverwaltungs-Komponente direktaufrufen kann. Dies ist nämlich erfor-derlich, wenn sich ein Benutzer zumersten Mal von einem Client aus regis-triert, weil die Core-Komponente nurLogin-Anforderungen von registriertenBenutzern akzeptiert. Ein andererGrund ist, das auf diese Weise die Iso-lation der Benutzerverwaltungs-Kom-

Abb. 4: Feingranulare Komponenten, aus denen I3M-Server [unten] und die I3M-Clients [oben] bestehen

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Informatik

ponente verbessert wird.Diese Aufteilung hat jedoch zur Folge,dass wir garantieren müssen, dass keinanderes Programm vorgeben kann, dieCore-Komponente zu sein, um so dieDienste der Benutzerverwaltungs-Komponente aufzurufen. Um dies zuvermeiden, benutzt die Core-Kompo-nente ein Passwort und einen privatenSchlüssel, wenn sie die Dienste derBenutzerverwaltungs-Komponente auf-ruft. Der Übersetzungsdienst [TranslationService, siehe Abbildung 4 untenrechts] wird von der Core-Komponen-te in "Realzeit" aufgerufen, wenn diean einem Chatroom oder einer Konfe-renz beteiligten Benutzer unterschied-liche Sprachen sprechen. Der Über-setzungsdienst kann entweder in Formeiner Übersetzungsdienst-Komponenteals integrierter Bestandteil eines I3M-Servers bereitgestellt werden, oder erkann von einem unabhängigen drittenDienstanbieter erbracht werden. DieCore-Komponente ruft den Überset-zungsdienst über einen Webserviceauf, um von dem tatsächlichen Anbie-ter und seiner Lokation unabhängig zusein. Nach dem Stand vom Jahr 2003bieten verschiedene Anbieter auf demInternet Übersetzungsdienste an, wieetwa Babelfish [www.xmethods.net/sd/2001/BabelFishService.wsdl]. Ein Auf-ruf von Babelfish mit einigen Worten,die übersetzt werden sollen, kostetetwa 0.5 Sekunden Antwortzeit vomNetz der Fachhochschule Konstanzaus. Jeder Betreiber eines I3M-Serverskann einen unterschiedlichen Über-setzungsdienst benutzen und ihn nachseiner eigenen Wahl auswählen, basie-rend auf den Kriterien Preis und Über-setzungsqualität, ohne dass dies Ände-rungen des Programmcodes erforder-lich machen würde.Andere Dienste wie etwa der Fax- oderEmail-Dienst werden auch überWebservice-Schnittstellen aufgerufen,aus den gleichen Gründen wie für denÜbersetzungsdienst besprochen. Nachdem Stand vom Jahr 2003 gibt es eini-ge Fax-Server mit Webservice-Schnitt-stelle auf dem Internet, so dass I3M dieDienste von einem von ihnen aufruft.Aber jeder Betreiber eines I3M-Serverskann einen unterschiedlichen Fax-

dienst benutzen und ihn nach seinereigenen Wahl auswählen. Diese Beschreibung hat gezeigt, dassder I3M-Server aus verschiedenenKomponenten besteht, die auch dieZusammenarbeit innerhalb desSystems mittels Webservice-Aufrufendurchführen, weil dies im Vergleichzur Zusammenarbeit über Program-miersprachenschnittstellen verschiede-ne Vorteile mit sich bringt.

6. Vorteile beim Aufruf von Dienstenüber WebservicesLassen sie uns die Vorteile bei der Ver-wendung von Webservices zusam-menfassen:Wie das Beispiel der Benutzerverwal-tungs-Komponente zeigt, können auchKomponenten außerhalb eines Teil-systems [wie z.B. der Client] oderSystems auf die Dienste von system-internen Komponenten zugreifen,wenn die system-interne Zusammen-arbeit über Webservices erfolgt.Wie das Beispiel der Übersetzungs-und Faxdienste zeigt, wird eine neueArt von Flexibilität erreicht, die imPrinzip keine Änderungen des Pro-grammcode erfordert [auch wenn diesbei der Benutzung heutiger Werkzeu-ge noch nicht möglich ist]. Ein System-betreiber hat die Wahl, ob er einenDienst von einer system-internen Kom-ponente oder von einem beliebigenexternen Dienstanbieter erbringen lässt.Wie das Beispiel des Clients und Ser-vers zeigt, wird eine Plattform- undProgrammiersprachen-Unabhängigkeiterreicht. Ein Teilsystem kann auf Linuxlaufen, ein anderes auf Windows. Einein Java programmierte Komponenteversteht sich auch mit einer in C# pro-grammierten Komponente.Werden die Dienste eines Teilsystemsüber das Internet aufgerufen, so mussnur Port 80, der HTTP-Port, freigege-ben sein. Damit gibt es keine Proble-me mit Gateways und Firewalls, wasallerdings auch negative Folgen habenkann. Weil Firewalls durch Benutzungdes Port 80 umgangen werden, könnendiese auch nicht ihre Schutzfunktionwahrnehmen. Ein Trojaner, derWebservices verwendet, kann z.B.unbemerkt Daten senden und emp-fangen.

7. Nachteile beim Aufruf von Diensten über Webservices

Wenn Dienste über Webservices auf-gerufen werden, muss man nach demMotto: "Nichts ist umsonst" die Ver-größerung der Flexibilität mit einemPerformanzverlust bezahlen. Wir ha-ben Messungen durchgeführt, um dieGröße der Performanzverluste zuermitteln. Die Kosten eines Webservice-Aufrufsfür zwei Komponenten, die auf demgleichen Computer allokiert, also kol-loziert sind, wurden in Form der Ant-wortzeit für den Aufruf von dreiWebservices mit unterschiedlichenParametern gemessen: Dienst 1 be-rechnet die Wurzel einer Integer-Zahlund gibt ein Integer-Resultat zurück;Dienst 2 konkateniert zwei String-Parameter und liefert ein String-Resul-tat zurück; Dienst 3 hat zwei Vektoreneiner benutzer-definierten Vektorklasseals Parameter und gibt die Summe alsVektor zurück.Ein kollozierter Webservice-Aufrufkostet nach dem Stand vom Jahr 2003für Dienst 1, 2, und 3 auf einem Pen-tium III mit 800 MHz und Windows2000 im Durchschnitt [siehe Abbil-dungen 5 und 6]:• unter Windows 2000 IIS und C#[siehe Abbildung 5]: 8.8, 8.9 und 9.2ms [Millisekunden]• unter Java 2 JDK 1.3 mit Tomcat/Axis[siehe Abbildung 6]: 22, 19, und 22 ms • unter Java mit Sun WSDP: 13, 10,und 11 ms. Wie wir sehen, hat die Art und Anzahlder Parameter keinen direkten Einflussauf die Antwortzeit und damit die Per-formanz-Verluste.

Ein lokaler Aufruf dieser Dienste übereinen Methodenaufruf einer Klassekostet zwischen 1.5 and 3.5 Mikrose-kunden; ein CORBA-Aufruf [CACM98]zwischen kollozierten Objekten kostetetwa 0.5 Millisekunden und zwischenentfernten Objekten etwa 0.9 Millise-kunden, wie unsere Messungen in dergleichen Systemumgebung ergebenhaben.Somit kostet der Aufruf eines Webser-vice auf der von uns benutzten Win-dows 2000 IIS Plattform etwa 9 Milli-

50 fhkforum . 2004/2005

Informatik

sekunden Zusatzkosten im Vergleichzu einem lokalen Methodenaufruf und8 Millisekunden im Vergleich zu einemCORBA-Aufruf. Diese Zusatzkostensind der Preis, den man für die Platt-formunabhängigkeit, Flexibilität undEinfachheit der Webservice-Aufrufebezahlt.

8. Weiterführende Problemstellungen

Wir möchten noch kurz einige weiter-führende Problemstellungen anspre-chen, die in unserem Forschungspro-jekt bearbeitet werden, auch wenn wirleider in diesem Beitrag nicht näherdarauf eingehen können. Die Performanzverluste bilden einenwichtigen Punkt: Kann man bei derErstellung eines Systems, um die Vor-teile von Webservices wie Flexibi-litätsverbesserung usw. zu genießen,die Performanzverluste einfach so inKauf nehmen? Diese Fragestellung istdeshalb von besonderem Interesse undRelevanz, weil zum Beispiel Anbieter

von "Business Suite"-Systemen wieetwa SAP Pläne haben, ihre Systemeunter Nutzung von Webservices zurestrukturieren. Siehe Bericht der Com-puter Zeitung [CZ04], nach dem SAPPläne hat, die Business Suite Mysap inden beiden nächsten Jahren in eineSystemarchitektur aus fein-granularenKomponenten zu restrukturieren, diemiteinander lose über Webservicesgekoppelt sind. Das Ziel der Restruk-turierung sei, die Individualisierungdes Systems für einen Kunden einfa-cher und kostengünstiger zu machen.Ein Resultat unserer Forschungsarbei-ten ist, dass man die Performanzverlu-ste zumindest beim system-internenAufruf von lokalen Diensten nicht soeinfach in Kauf nehmen sollte, da siein diesem Fall besonders stark zum Tra-gen kommen. Wir haben am Beispielvon I3M ermittelt, dass sich seinDurchsatz um über 80% vermindernkann, wenn ein einziger Aufruf einesinternen Dienstes nicht lokal über eineProgrammiersprachenschnittstelle,sondern über einen Webservice erfolgt.Es wurde auch ein patentiertes bzw.zum Patent angemeldetes Verfahrenerfunden, wie man die Performanz-verluste beim system-internen Aufrufvon lokalen Diensten vermeiden kann,ohne die Vorteile zu verlieren. Eine andere Fragestellung, mit der wiruns beschäftigen, ist das Verhältnis vonService-orientierten Architekturen [ver-gleiche [LRS02]], bei denen die Aufru-fe von Diensten nach einer dynami-sche "Discovery" mittels UDDI gebun-den werden, zu solchen Architekturen,bei denen die Aufrufe von Diensten zufrei wählbaren Zeitpunkten an durchParameter vorgegebene Dienstegebunden werden, danach aber biszum nächsten Neu-Binden fest sind.

9. Referenzen

[CACM98] Special section on CORBA;Communications of the ACM, Vol.41,No.10, October 1998[CZ04] [No author] Walldorf setzt aufWebservices [German]; Computer Zei-tung 35, No. 1-3, 12.1.2004[GHJV95] E. Gamma, R. Helm, R.Johnson, J. Vlissides: Design Patterns:Elements of Reusable Object-Oriented

Software; Addison-Wesley, 1995[LRS02] F. Leymann, D. Roller, M. T.Schmidt: Web Services and BusinessProcess Management; IBM SystemsJournal Vol.41, No2, 2002[SR04] H. A. Schmid, G. Rossi: Mode-ling and Designing Processes in E-Commerce Applications. IEEE InternetComputing, Jan./Feb. 2004, pp.2-10[SOAP] see: http://www.w3org/TR/SOAP12.html[UDDI] see: http://www.uddi.org[WSDL] see: http://www.w3org/TR/WSDL.html <

Abb. 6: Kosten [in Millisekunden] von50 lokalen Webservice Aufrufen unterJava Tomcat mit Axis

Abb.5: Kosten [in Sekunden] von 50 lokalen Webservice Aufrufen unterWindows 2000 IIS mit C#

Seku

nden

Zeit

[ms]

BauingenieurwesenWohnraum für einen Zwei-Personenhaushalt in einer Kugel

52 fhkforum . 2004/2005

Technik

Konzept

Geplant wurde ein Haus für einenZwei-Personenhaushalt mit einerkugelförmigen Geometrie und einemDurchmesser von 8,30 m. Der Wohn-bereich verteilt sich auf zwei Ebenen,die eine Gesamtfläche von 73 m2

ergeben. Im Untergeschoß wurde derEingangsbereich und Technikraumangeordnet.Durch die auffallende und ungewohn-te Form des Gebäudes eignet es sichinsbesondere für Ausstellungsmessenoder als Werbeobjekt.Von großem Vorteil ist das Verhältnisvon Volumen zur Oberfläche. Ver-gleicht man eine Kugel mit anderengeometrischen Körpern, so ist zum Bei-

spiel bei gleichem Volumen die Ober-fläche von einem Würfel um 26%größer. Bedenkt man, dass ein Großteilder Wärmeverluste sich proportionalzur Außenfläche des Gebäudes ver-hält, ist bei einem Kugelhaus miterheblichen Energieeinsparungen zurechnen.

Wohnen in runden Räumen

Damit die runden Formen auch nochim Innern wirken, wurde nur der Sani-tärbereich als separater Raum geplant.Im Erdgeschoss sind keine Trennwändevorgesehen. Die Krümmungen imSchnitt [Abb. 2] wirken sich kaum aufdas Erdgeschoß aus und erlauben es,Schränke und "Stehbereiche" auch an

von Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Francke und Dipl.-Ing. [FH] Thomas Böhringer

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Francke

geboren 1961 in Oberhausen/Rhld. Studiumdes Bauingenieurwesens an der Technischen Uni-versität [TUD] in Darmstadt. WissenschaftlicherMitarbeiter am Institut für Stahlbau und Werk-stoffmechanik an der TUD. Projektleiter für Son-derkonstruktionen, Geschossbauten aus Stahl undVerbundbau. Zahlreiche Veröffentlichungen zuausgeführten Projekten, Verbundbau und Stabi-litätsfragen im Stahlbau. Seit 1999 Professor fürStahlbau, Holzbau und Verbundbau an der Fach-hochschule Konstanz.Email: [email protected].: 07531/206-211Fax: 07531/206-87217

Dipl.-Ing. [FH] Thomas Böhringer

geboren 1973 in Laupheim. AbgeschlosseneLehre als Zimmerer. Studium des Bauingenieur-wesens an der Fachhochschule Konstanz mit demSchwerpunkt Konstruktiver Ingenieurbau;Abschluss: Diplom-Ingenieur [FH] im SS 2003.

Abb. 1: Modell des Kugelhauses: Gut zu erkennen ist die Außenfassade mit denumlaufenden Lärchenlamellen

53fhkforum . 2004/2005

Technik

der Außenwand mit ausreichenderRaumhöhe zu planen [Abb. 3].Im Obergeschoss konzentrieren sichSchränke, Dusche und "Stehbereiche"zur Mitte des Raumes, wobei Bett,Badewanne und niedrige Schränke

unter den "Dachschrägen" angeordnetwerden [Abb 4]. Ein Oberlicht sorgt fürzusätzliches natürliches Licht undermöglicht einen Blick in den Sternen-himmel.

Konstruktionsprinzip

Im konstruktiven Ingenieurholzbauwurde bisher ein deterministischesSicherheitskonzept verwendet. Bedingtdurch die Harmonisierung der europäi-schen Normen wird diese nun durchein semiprobabilistisches Sicherheits-konzept, das auf der Wahrscheinlich-keitstheorie basiert, ersetzt. Dafür wer-den Teilsicherheitsbeiwerte eingeführt;es wird nachgewiesen, dass die Trag-struktur oder Einzelteile davon festge-legte Grenzzustände der Tragfähigkeitund der Gebrauchstauglichkeit miteiner angemessenen Wahrscheinlich-keit nicht erreichen oder überschreiten.Damit verbunden ergibt sich eine völ-lig neue Normengeneration im Bauwe-sen [1], [2]. Erläuternde Fachliteraturfehlt im Holzbau fast vollständig, dasich seit 2001 die Allgemeine Bauauf-sichtliche Einführung der E DIN 1052[1] verzögert.Genaue Konstruktions- und Aus-führungsdetails werden hier nicht ver-öffentlicht; die Planer freuen sich überNachfragen von Interessenten.Für das statische System wurde einStabmodell gewählt. 16 gebogene Bin-der aus Brettschichtholz mit einemQuerschnitt von b/h = 18/35 cm ver-laufen gleich den Längengraden derErdkugel [Abb. 5]. Eine vollkommenrunde Form des Gebäudes wird durchumlaufende Lärchenlamellen erreicht,die in der äußeren Schale der Fassadeangeordnet wurden und somit wesent-lich zur optischen Aufwertung derAußenfassade beitragen [Abb.1]. Indemdie Lamellen auch über die Fensterbe-reiche geführt werden, können flächi-ge Fenster eingebaut werden ohne dierunde Form zu unterbrechen [Abb. 6].Beim Außenhüllenaufbau handelt essich um einen klassischen Wandaufbaueines Holzhauses. Die Tragfunktionübernehmen gebogene Binder, die vonbeiden Seiten beplankt werden. In demZwischenraum der beiden Beplankun-gen ist die Wärmedämmung vorgese-

Abb. 2: Schnitt durch die Kugel

Abb. 3: Grundriss Erdgeschoss

Abb. 4: Grundriss Obergeschoss

Abb. 5: Statisches Modell - gerendert

Abb. 6: Blick vom Ausschnitt ins Raum-innere des EG: Treppe ins OG; dieBeplankung wird über die Fenster geführt und sorgt somit für ein harmoni-sches Licht

Abb. 7: Blick vom Ausschnitt ins Raum-innere des OG: Das "Fensterband" istin die Südrichtung ausgerichtet undbildet zusammen mit der Kuppel span-nende Beleuchtungseffekte

54 fhkforum . 2004/2005

Technik

hen. Für die gekrümmten und schrägzu laufenden Dämmfelder bietet sichein Zellulosefaser Material gerade zuan. Als Witterungsschutz dient einehinterlüftete Membran, die zusätzlichnoch durch die Gestaltung der Farb-gebung auf das äußere Erscheinungs-bild des Gebäudes Einfluss nehmenkann.In der Planungsphase wurde großenWert auf eine Realisierbarkeit des Pro-jekts gelegt. In diesem Zusammenhangwurden Aspekte diskutiert, die dasSystem auf Transportier- und Elemen-tierbarkeit, Montage und Wirtschaft-lichkeit untersuchen.

Montage

Die komplette Kugel soll weitgehendin der Werkstatt vorgefertigt werden.Durch ein unterteilen der gebogenenBinder jeweils in der Gebälkebeneerhält man in jedem der drei Stock-werke 16 Elemente. Um die Fugenan-zahl bei der Endmontage zu reduzie-ren werden jeweils vier Elemente einesStockwerkes zu einem Hauptelementzusammengefasst. Zusätzlich könnenjetzt die umlaufenden Lamellen in derWerkstatt angebracht werden; manerhält trotz Vorfertigung eine "runde"Außenfassade.Bei den horizontal und vertikal Stößender Hauptelemente überlappen sichMembran und Lamellen, dies führt zueinem schnellen und reibungslosenAufrichtvorgang. Auch die Gebälkebenen sind in jeweils4 Elemente unterteilt und werden inder Werkstatt komplett vorgefertigt.

Literatur

[1] E DIN 1052 [2000-05]: Entwurf,Berechnung und Bemessung von Holz-bauwerken[2] DIN 1055-100: Einwirkungen aufTragwerke; Grundlagen der Tragwerks-planung; Sicherheitskonzept undBemessungsregeln[3] Francke, W.: Sicherheitskonzept,

Abb. 8: Aufgeschnittene Seite: Innenraum und die einzelnen Hauptelemente

Weltweit arbeiten unsere Geräte im klinischen Einsatz. Unsere Stosswellentechnologie findet in verschiedenen medizinischen Bereichen ihre Anwendung. Die bekannteste Anwendung ist wohl die Zertrümmerung von Nierensteinen, ganz ohne chirurgischen Eingriff ...

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Konstanz, 2001 [Eigenverlag][4] Francke, W.: Bemessungshilfen fürden Ingenieurholzbau nach E DIN1052 [2000-05], Konstanz, 2001[Eigenverlag][5] Böhringer, Th.: Systemfindung undBemessung eines kugelförmigenGebäudes im konstruktiven Ingenieur-holzbau, FH-Konstanz, Diplomarbeit,2003, [unveröffentlicht] <

Bauingenieurwesen55fhkforum . 2004/2005

Technik

Dem vorbeugenden baulichen Brand-schutz kommt in der heutigen Zeit einegänzlich veränderte Bedeutung zu alsnoch vor zehn Jahren. Die Architektursieht immer filigranere, lichtdurchläs-sigere und offenere Bauwerke vor.Diesem Stil unserer Zeit muss sichauch das Baurecht anpassen, um einbedarfsgerechtes objektspezifischesSicherheitskonzept zulassen zu können.

Das Grundgesetz der BundesrepublikDeutschland weist das Bauordnungs-recht als Sicherheitsrecht den Ländernzu. Um gewährleisten zu können, dassgleich geartete Fälle auch baurechtlichgleich geregelt werden, wurde aufBundesebene die Musterbauordnung[MBO] erlassen. Die Landesbauord-nungen [LBO] der Bundesländer basie-ren auf der MBO und sind in den ein-zelnen Ländern als verbindlicheRechtsgrundlage für das Baugeschehenanzusehen. Als obersten Grundsatzsieht die Landesbauordnung für Baden-Württemberg den Schutz von Lebenund Gesundheit von Mensch und Tiersowie die Aufrechterhaltung der öffent-lichen Sicherheit. Auf diesem Grund-satz basierend, fordert § 15 [1] LBO fürBaden-Württemberg, dass "der Aus-breitung von Feuer und Rauch […]vorgebeugt wird und bei einem Brandwirksame Löscharbeiten und die Ret-tung von Menschen und Tieren mög-lich sein muss". Bei konsequenter Anwendung dieserVorschrift könnte so manches filigrangeplante Bauvorhaben nicht zur Aus-führung kommen. Bei der aktuellen,offenen Architektur werden oftmalsdurchgehende Lufträume vom Erdge-schoss bis in die oberen Geschossegewünscht. Somit wird der Ausbrei-tung von Rauch im Falle eines Brandesnicht entgegengewirkt und die not-wendigen Rettungswege wären mögli-cherweise nicht schnell genug begeh-bar. In derartigen Fällen besteht imSinne der LBO die Möglichkeit, von

den vorhandenen Vorschriften abzu-weichen, falls den Schutzzielen desBaurechts auf andere Art und Weiseentsprochen werden kann. Der Nachweis einer nach §§ 3 und 15LBO ausreichenden Sicherheit beieinem geplanten Objekt ist grundsätz-lich auf drei verschiedene Arten mög-lich.

• Konventionelle Beurteilung• Beurteilung nach anerkannten

Regeln der Technik• Ingenieurmäßige Beurteilung

In dem vorliegenden Beitrag soll aufdie ingenieurmäßige Beurteilung einesObjektes mittels EDV-gestützter Brand-simulation eingegangen werden. Dieseist derzeit als Stand der Technik einzu-stufen was zur Folge hat, dass dieErgebnisse vollständig dokumentiert,validiert und nachvollziehbar gemachtwerden müssen. Somit sind sämtlicheAnnahmen und alle physikalischenGrundlagen bei der Nachweisführungdarzulegen. Die Validierung z.B. derBrandsimulation ist dadurch gegeben,dass die Ausgangswerte, wie sie derSimulation zugrunde gelegt werden,empirisch erwiesen und die physikali-schen Rechengänge hinreichenderforscht sind. Grundsätzlich existieren drei in derPraxis verwendete Modelle zur Model-lierung und Simulation von Bränden:

• Systemcodes• Zonenmodelle• Feldmodelle

Systemcodes sind spezielle Codes fürkerntechnische Fragestellungen. Siedienen der Berechnung der Energie-freisetzung in geschlossenen Syste-men. Diese Art der Berechnung hat imnicht nuklearen, also im konventio-nellen Bereich des Brandschutzinge-nieurwesens keine Bedeutung [1].Bei den Zonenmodellen werden die

von Dipl.-Ing. [FH] Joachim Wollstädt, Prof. Klaus-Jürgen Mattern und Prof. Dr.-Ing. Sylvia Stürmer

Baulicher Brandschutz alsingenieurmäßige Herausforderung

Joachim Wollstädt, Dipl.-Ing. [FH]geboren 1977, Studium des Konstruktiven Inge-nieurbaus an der Fachhochschule Konstanz,Gruppenführer in der Freiwilligen Feuerwehr Rott-weil, seit 01.01.2004 tätig beim Ingenieurbürofür Brandschutz, Steinachstraße 11, D-72336Balingen

Prof. Klaus-Jürgen Mattern, [Dipl.-Ing.]geboren 1938, Studium des Bauingenieurwe-sens an der TH Stuttgart, Professor für Baustoff-technologie und ehemaliger Leiter der öffentli-chen Prüfstelle an der Fachhochschule Konstanz,Sachverständiger u.a. für Bauphysik, Baustoff-technologie, allgemeine Bauberatung/Bauschä-den und Projektbegleitung

Prof. Dr.-Ing. Sylvia Stürmergeboren 1964, Studium der Baustoffverfah-renstechnik an der Bauhaus-Universität Weimar.Von 1990 bis Mitte 1998 als wissenschaftlicheMitarbeiterin am Fingerinstitut für Baustoffkundeder Bauhaus-Universität Weimar in Lehre, For-schung und gutachterlich tätig. 1998 Promotion.Von September 1998 bis August 2003 bei Col-firmit Rajasil beschäftigt als Produktmanagerin fürBausanierung und Leiterin der Abteilung Baube-ratung. Mitglied der WTA. Seit September 2003Professorin für Baustofftechnologie an der Fach-hochschule Konstanz.

56 fhkforum . 2004/2005

Technik

betrachteten Raumbereiche [Brand-raum / angrenzende Räume] in bis zu20 volumenvariable Zonen aufgeteilt.Für diese Zonen wird im Sekunden-zeitschritt die Energie- und Massenbi-lanz aufgestellt, wobei die einzelnenZonen als Bereiche homogener physi-kalischer Verhältnisse betrachtet wer-den. So werden Aussagen über die Mit-telwerte der Temperatur, bezogen aufden ganzen Raum bzw. die Heißgas-schicht, die mittlere Dicke dieser Heiß-gasschicht sowie die Ventilationsrateerhalten. Auch die Energie- bzw. Mas-senerhaltung wird hierbei lediglich aufglobaler Ebene berücksichtigt. DieImpulserhaltung wird ausschließlichim Bereich der Brandquelle angesetzt.Aus diesem Grund benötigt dieserRechenansatz zur Darstellung dyna-mischer Phänomene zusätzliche empi-rische Relationen, welche grundsätz-lich vorausgesetzt werden.So ist zum Beispiel das Vorhandenseineines Plumes1, der bis zur Decke desRaumes reicht, eine der Berechnungzugrunde gelegte Annahme.Es ist ersichtlich, dass die Anwendungdieses Ansatzes auf Brände im Freienoder auf andere spezielle Brandszena-rien [wie z.B. in hohen Atrien] nichtanwendbar ist. Daher wurden bereitsanfangs der 70er Jahre die ersten Feld-modelle entwickelt, bei denen dieseProblematik nicht besteht.Bei diesem Verfahren werden Metho-den der numerischen Strömungsdyna-mik [Computational Fluid Dynamics:CFD] eingesetzt, um die Temperatur-verteilung, die Gasströmung [Konvek-tionsströmung, Auftriebsströmung,Ventilationsströmung] und weitere fürdie Brand- und Rauchausbreitungwichtige Größen zu ermitteln.Die Zustände im Brandraum und inden Folgeräumen werden durch Syste-me von nicht linearen partiellen Diffe-rentialgleichungen dargestellt. ZurBerechnung werden die Räume ininfinitesimale Kontrollvolumina einge-teilt und hierfür die Energie- und Mas-sebilanz aufgestellt.Die Lösung wird in Zeitschritten von0,1 bis 0,01 Sekunden ausgegeben.Daher ist diese Berechnung bei einerAnzahl von bis zu 5 Millionen zuberechnenden Punkten numerisch sehr

aufwendig und erst seit kurzer Zeit aufdem Niveau von Personal Computerndurchführbar.Der Vorteil dieser Methode gegenüberanderen Modellansätzen besteht darin,dass, wie oben erwähnt, wesentlicheBrandphänomene wie die Existenzeiner Heißgasschicht oder eines Plu-mes, nicht vorausgesetzt werden, son-dern sich in ihrer Entwicklung auf derBasis grundlegender physikalischerGesetze der Strömungs- und Thermo-dynamik bestimmen lassen. Die Aus-breitung von Rauch und Wärme hängtdamit im Wesentlichen nur noch vonden Anfangs- und Randbedingungendes untersuchten Brandszenariums[vor allem von der Stärke und Lage derBrandquelle sowie von den baulichenGegebenheiten und den Ventilations-bedingungen] ab.Während man bei Zonenmodellenversucht, eine aus empirischen Model-len abgeleitete Betrachtungsweise zuverfeinern, basiert der Feldmodellan-satz auf der Lösung der lokalen undzeitabhängigen hydrodynamischenErhaltungsgleichungen für Masse,Energie und Impuls, welche die durcheinen Brand entstehende Konvektions-strömung beschreiben.Diese für die Brandsimulation ele-mentaren Gleichungen werden nach-folgend angegeben:

Gleichung 1:Kontinuitätsgleichung

ρ : Gesamtdichte des Gasgemischest : Simulationszeitschritt

: Ableitung einer physikalischenGröße nach der Zeit [die Größe verändert sich zeitabhängig]

∇ : Gradient einer ortsabhängigenVariablen [die Größe verändertsich ortsabhängig]

ν : Geschwindigkeitskomponenten in Richtung der Koordinaten-achsen

Die Kontinuitätsgleichung gibt an, dassdie zeitliche Änderung der Dichte ineinem beliebig kleinen Volumenbe-

reich aus der Summe des Ein- und Aus-stroms in dieses Kontrollvolumenresultiert. Dies wird noch ergänztdurch Beiträge des Massenquellterms

, welcher vor allem den Massenzu-wachs in der Gasphase durch die Frei-setzung von Verbrennungsproduktenbeschreibt [2]. Als nächstes sei dieEnergiegleichung angeführt:

Gleichung 2:Energiegleichung

e : spezifische innere Energie, wobei diese über die Tempertur T und die spezifische Wärmekapazität cV zu e = cVxT beschrieben wird

p : Druckσ̂ : Spannungstensor, der die Viskosi-

tätseffekte des Mediums beschreibtJ : Wärmestrom, er verknüpft die

örtliche Änderung der Tempera-tur T mit dem Koeffizient derWärmeleitfähigkeit λ zu J = T . λ

Die Energiegleichung beschreibt denVorgang der Balance zwischen ther-mischer und kinetischer Energie inner-halb des betrachteten Volumenele-ments. Weiter stellt sie den Ener-gieaustausch an der Oberfläche desVolumens durch Konvektion und Wär-meleitung dar. ist hierbei die Brand-leistung. Gegebenenfalls wird mitzusätzlich die Wirkung der Tropfeneiner Sprinkleranlage berücksichtigt[2]. Schließlich ist noch auf die Impuls-gleichung einzugehen:

Gleichung 3:Impulsgleichung

g : Gravitationsbeschleunigung

Die Impulsgleichung beschreibt dieImpulserhaltung. In der hier darge-stellten Form wird sie auch als Navier-Stokes-Gleichung bezeichnet [2].Alle Größen in den obigen Gleichun-gen hängen vom Ort x = (x, y, z) undder Zeit t ab. Sie sind somit physikali-

δδt

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57fhkforum . 2004/2005

Technik

sche Felder, woraus sich die Namens-gebung für diese Art der Brandsimula-tion, das Feldmodell, ergibt.Aus der Darstellung der obigen Bezie-hungen wird die Komplexität des rech-nerischen Nachweises ersichtlich.Grundlegende physikalische Größenwerden als Ausgangswerte der Feld-modellsimulation herangezogen. Hier-durch ist der numerische Aufwandsowie die sich daraus ergebenden lan-gen Rechenzeiten [teilweise mehrereTage] bei der Durchführung der Simu-lation zu begründen.Beispielhaft für die Programme, wel-chen der Feldmodellansatz zugrundeliegt, soll das Programm KOBRA-3Dangeführt werden. KOBRA-3D ist einauf den obigen Grundlagen basieren-des Feldmodell, welches im Rahmenmehrerer vom BMFT2 geförderter For-schungs- und Entwicklungsprojektevon der I.S.T. GmbH, Frankfurt, ent-wickelt wurde.Seine Aussagekraft bei der Simulationvon Großbauten wurde u.a. auchdurch Beiträge auf entsprechendenFachtagungen und durch Fachpublika-tionen dokumentiert bzw. demons-triert.Abbildung 1 soll das räumliche Ge-bäudemodell nach der Eingabe in dasSimulationsprogramm darstellen.Nach der Durchführung der Brandsi-mulation also in der Regel nach einerRechendauer von ca. 5-10 Tagen kön-nen dem Programm die Rechenergeb-nisse sowohl in graphischer als auch intabellarischer Form entnommen wer-den. Es werden Schnitte in Längs- undQuerrichtung sowie der Grundriss desGebäudes ausgegeben. Die nachfol-genden Skizzen zeigen die optische

Dichte, d.h. die Verrauchung des obendargestellten Gebäudes, wie sie dasProgramm für den Zeitschritt 3 Minu-ten nach Brandentstehung im Erdge-schoss des Atriums ausgibt:

Des Weiteren können auch detaillier-te Angaben bezüglich der Strömungs-geschwindigkeiten oder der Gastem-peraturen aus dem Programm ent-nommen werden. Auf diese Weisebesteht bezüglich der als wahrschein-lich angenommenen Brandszenariendie Möglichkeit, eine Aussage über dieBenutzbarkeit der Rettungswege zumachen. Hierfür muss im Zuge einesganzheitlichen Brandschutzkonzeptesauf die spezifischen Eigenschaften desGebäudes hinsichtlich dessen Nut-zung und Benutzern eingegangen wer-den. Bei der Definition der Schutzzie-le muss bereits im Vorfeld die Dauerfestgelegt werden, welche für eine Ent-fluchtung des Gebäudes benötigt wird,also wie lange die Rettungswege freivon Rauch sein müssen. Die gleiche

Zeit ist für die Erfordernis einergemäßigten Raumtemperatur imBereich der Fluchtwege anzusetzen.Somit wird ersichtlich, dass diese Artder Nachweisführung objektspezifischund aus diesem Grund für jedesGebäude aufs Neue äußerst aufwändigist. Die ausführliche brandschutztech-nische Betrachtung und ingenieur-mäßige Nachweisführung wird für denkonventionellen Wohnungsbau in denseltensten Fällen angewandt. Wohlaber bei der Planung von architekto-nisch individuellen Objekten, wo auf-grund der besonderen Bauweise auchbesondere bauliche Maßnahmen nötigwerden, ist die genauere ingenieur-mäßige Betrachtung notwendig. Insolch besonderen Fällen können durchobjektspezifische Planung zum eineneine filigrane und moderne Architekturermöglicht und dabei wesentlichKosten bei der Bauausführung mini-miert werden.

Literaturverzeichnis

[1]: U. Schneider u. a. [2001]: Ingeni-eurmethoden im baulichen Brand-schutz, Renningen: Expert-Verlag[2]: Dr. V. Schneider [2001]: Brandsi-mulation für Brandschutzkonzepte,Grundlagen der Modellierung vonBränden mit Feldmodellen, Frankfurta.M.

1Plume: Rauchpilz, der sich innerhalbdes Brandraumes von der Decke inRichtung Fußboden ausbreitet.2BMFT: Bundesministerium für For-schung und Technik <

Abb. 1: Dreidimensionales Gebäudemodell

Abb. 2: Querschnitt bei Brandquelle

Abb. 3: Längsschnitt bei BrandquelleAbb. 4: Rauchpilz [Plume]1

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59fhkforum . 2004/2005

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1. Einführung

Erdbeben stellen eine selten auftreten-de, aber häufig extrem hohe Belastungfür Bauwerke dar. Auch heute kommtes, selbst in modernen Hochtechnolo-gie-Ländern, immer wieder zu folgen-schweren Schäden bei Erdbeben.

Vorschriften zur Erdbebensicherungvon Bauwerken gibt es in Ländern mithoher seismischer Gefährdung wieden USA oder Japan schon seit Beginndes 20. Jahrhunderts. In Deutschlanderschien 1957 erstmalig die DIN 4149"Bauten in deutschen Erdbebengebie-ten – Richtlinie für Bemessung undAusführung". Sie galt allerdings nur alsEmpfehlung und nicht als bindendeBauvorschrift. Im Jahr 1972 erschien inBaden-Württemberg die "VorläufigeRichtlinie für das Bauen in Erdbeben-gebieten des Landes Baden-Württem-berg", deren Anwendung verbindlichwar. Viele Bestimmungen dieser "Vor-läufigen Richtlinie" wurden dann derim Jahr 1981 erschienenen unddanach baurechtlich verbindlich ein-geführten Neufassung der DIN 4149"Bauten in deutschen Erdbebengebie-ten – Lastannahmen, Bemessung undAusführung üblicher Hochbauten"zugrunde gelegt. Für kerntechnischeAnlagen wurde eine spezielle Norm,die KTA-Regel 2201, entwickelt, dieden höheren sicherheitstechnischenAnforderungen dieser Bauwerke ge-recht wird. Eine neue Normengenera-tion entstand in den 90-er Jahren mitder Entwicklung der europäischenNormung. Für Erdbebeneinwirkungengilt der Eurocode 8 "Auslegung vonBauwerken gegen Erdbeben". Diesergibt nicht nur den neuesten techni-schen Stand der Berechnungs- undBemessungsverfahren wieder, sonderner enthält auch Regeln zur seismischenAuslegung von Brücken, Türmen,Masten, Behältern und Rohrleitungenund geht damit über das Anwen-

dungsgebiet der bisherigen DIN 4149weit hinaus. Da noch offen ist, wanndie Eurocodes die nationalen Normenablösen werden, wird derzeit die DIN4149 auf der Basis des Eurocode 8überarbeitet.

2. Entstehung von Erdbeben und Bau-grunderschütterungen

Nach der Wegnerschen Plattentheoriebesteht die Erdkruste aus großräumi-gen Platten. Die Platten liegen aufdem zähflüssigen Erdmantel auf undführen, durch endogene Kräfte bedingt,immer wieder geringfügige Relativbe-wegungen durch. Diese können alsKriechbewegungen erfolgen oder aber,wenn sich die Plattenteile "verklem-men", auch durch eine plötzliche Span-nungslösung, die ein Erdbeben auslöst.Erdbeben sind natürliche Erscheinun-gen, die aber wegen der hier zu beach-tenden geologischen Zeiträume leichtin Vergessenheit geraten und, wenn siedann auftreten, Unverständnis undSchrecken hervorrufen.

Die an den Plattenrändern auftreten-den Verwerfungen können sich bis andie Erdoberfläche erstrecken. Abbil-dung 1 zeigt ein Einfamilienhaus in

BauingenieurwesenErdbeben – Eine beherrschbare Naturgewalt?

Prof. Dr.-Ing. Horst Werkle

ist Wissenschaftlicher Direktor des Instituts fürAngewandte Forschung der FachhochschuleKonstanz. Er lehrt seit 1989 Baustatik und Bauin-formatik im Fachbereich Bauingenieurwesen.Seine fachlichen Interessen liegen insbesondereim Bereich der Anwendung der Finite-Element-Methode in der Baustatik und Baudynamik sowieder Softwareentwicklung mit modernen Soft-waretechnologien. Ein weiterer Tätigkeits-schwerpunkt sind Online-Wörterbücher und Ter-minologiedatenbanken für den KonstruktivenIngenieurbau.

von Prof. Dr.-Ing. Horst Werkle

Abb. 1: Einfamilienhaus auf derHayward-Verwerfung in Kalifornien

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Kalifornien, das unwissentlich aufeiner Verwerfung, die eine Kriechbe-wegung durchführt, errichtet wurde.Man erkennt, dass es an der rechtenHausecke durch die Kriechbewegungdes darunter liegenden Baugrundesimmer wieder zu Schäden kommt.

Meistens, so auch in Deutschland,sind die Verwerfungen jedoch voneiner mehrere Kilometer mächtigenSedimentschicht überdeckt. Vom Ent-stehungsort des Bebens, dem Hypo-zentrum, breiten sich Bodenwellenzur Erdoberfläche aus. Beim Durch-gang durch den Boden werden dieWellen gefiltert. Hierdurch kommt esinsbesondere durch die obersten Bo-denschichten zu Änderungen derAmplituden und des Frequenzgehaltes.

3. Erdbebensicherung von Bauwerken

3.1 AllgemeinesDie Erdbebenerschütterung des Bo-dens wird durch zwei horizontale undeine vertikale Komponente beschrie-ben. Für die Beanspruchung von Bau-werken sind insbesondere die horizon-talen Bodenbeschleunigungen maß-gebend, da die vertikale Erdbebenbe-schleunigung meist geringer als diehorizontale ist und das Bauwerk ausden im Wesentlichen vertikalen Last-fällen Eigengewicht und Verkehrbereits erhebliche Tragreserven gegen-über vertikalen Lasten besitzt.

3.2 Baudynamische BerechnungenGrundlage der dynamischen Berech-nung eines Bauwerks ist die sich ausder Finite-Element-Methode ergebendeBewegungsgleichung

K ist die Steifigkeitsmatrix des Systems,C die Dämpfungsmatrix, M die Mas-senmatrix, ein Vektor zur Beschrei-bung der Anregungsrichtung, u(t) derVektor der Verschiebungszeitverläufeund der Beschleunigungszeitver-lauf des Bodens. Als Lösungsverfahrenkommen insbesondere das Zeitver-laufsverfahren und das Antwortspek-trenverfahren in Betracht [1, 2].

3.3 Boden-Bauwerk- und Flüssigkeits-Bauwerk-WechselwirkungDer Baugrund beeinflusst durch seineelastischen und dämpfenden Eigen-schaften das Schwingungsverhaltendes Bauwerks. Dieser als Boden-Bau-werk-Wechselwirkung bezeichneteEffekt ist insbesondere bei massiven,steifen Bauwerken von entscheidenderBedeutung. Die Modellbildung desBodens stellt eine besondere Schwie-rigkeit dar, da sich Wellen im Boden ineinen sehr viel größeren Bereich aus-breiten als statische Verformungen.Die Modellierung des Bodens aus-schließlich durch Finite Elementescheidet wegen der Größe des erfor-derlichen Modells daher in der Regelaus. Analytische Methoden und dieRandelementmethode sind für homo-gene und für wenig geschichteteBöden geeignet. Bei stark geschichte-ten Böden ist der Rechenaufwand mitdiesen Methoden jedoch sehr hoch.Eine äußerst effiziente, semianalytischeMethode, mit der auch Böden mit aus-geprägter Schichtung mit demselbenAufwand wie homogene Böden dyna-misch berechnet werden können,wurde erstmalig von Waas in Berkeleyentwickelt und später von Kausel undWerkle für allgemeine dreidimensio-nale Systeme erweitert [Abb. 2], [3].

Ein derzeit aktuelles Forschungsgebietist die Flüssigkeits-Bauwerk-Wechsel-wirkung. So werden bei der Erdbeben-beanspruchung von Flüssigkeitsbehäl-tern zusätzlich zum statischen Flüssig-keitsdruck dynamische Druckzuständehervorgerufen. Die rechnerische Be-handlung der komplexen Interaktionder Schwingungen der Flüssigkeit undder Bauwerksschwingungen ist mit derFinite-Element-Methode möglich.

Daneben gibt es auch vereinfachteFeder-Masse-Dämpfer-Modelle für spe-zielle Systeme.

3.4 Tragwiderstand und DuktilitätFür das Erdbebenverhalten eines Trag-werks ist neben seinem Tragwiderstandgegen horizontale Kräfte auch dessenDuktilität oder Verformungsvermögenvon entscheidender Bedeutung. Unterder Duktilität versteht man das Ver-hältnis zwischen der Verformung imVersagenszustand und der Verformungan der Elastizitätsgrenze. Man unter-scheidet zwischen der Verschiebeduk-tilität ganzer Bauwerke, der Deh-nungs- und der Krümmungsduktilitäteines Querschnitts und der Rotations-duktilität eines plastischen Gelenks.Nach Bachmann [4] besteht bezüglichdes Versagens eines Gebäudes beiErdbebenbelastung folgender grund-sätzliche Zusammenhang:

Die Auslegung eines Bauwerks für eingegebenes Bemessungserdbeben istalso entweder mit einem hohen Trag-widerstand und geringer Duktilitätoder mit einem niedrigerem Tragwider-stand und entsprechend hoher Dukti-lität zu erreichen [Abb. 3].

Die konsequente Nutzung der Trag-werksduktilität führt zu dem Verfahrender Kapazitätsbemessung. Dieses kannkurz wie folgt charakterisiert werden:

• In einem Tragwerk mit Erdbebenein-wirkungen werden die plastifizie-renden Bereiche bewusst gewählt und so festgelegt, dass ein geeigne-ter plastischer Mechanismus entsteht.

• Die plastifizierenden Bereiche wer-den so bemessen und konstruktivdurchgebildet, dass sie genügendduktil sind.

• Die übrigen Bereiche werden mitzusätzlichem Tragwiderstand [Kapa-zität] versehen, damit sie elastischbleiben, wenn die plastifizierendenBereiche ihre Überfestigkeit ent-wickeln. [Hugo Bachmann in An-lehnung an Thomas Paulay [4]]

Abb. 2: Semianalytisches Verfahren fürgeschichteten Baugrund

"Güte des Erdbebenverhaltens" = Tragwiderstand · Duktilität

[1]

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Fließgelenke sollten nach der Kapa-zitätsbemessung in der Regel durchentsprechende konstruktive Durchbil-dung nicht in den Stützen sondern inden Riegeln von Rahmen angeordnetwerden. Ein klassisches Beispiel zeigtAbbildung 4. Der Stützenmechanismus[a] ist ungeeignet, da Stützen aufgrunddes spröden Betonverhaltens beihohen Normalkräften eine deutlichgeringere Duktilität als Riegel besitzen.Weiterhin treten große Verformungenund damit hohe Zusatzkräfte infolgeTheorie II-ter Ordnung auf. Wesentlichbesser geeignet ist der Riegelmecha-nismus [b]. Stützenmechanismen vonunzureichend bemessenen Stützensind häufige Einsturzursache vonHochbauten bei Erdbeben.Praktische Hinweise, wie Stahlbeton-bauteile für einen vorgegebenen Trag-widerstand duktil bemessen und kon-struktiv ausgebildet werden können,werden in [4, 5] gegeben.

3.5 Erdbebensichere Gebäudeplanungund konstruktive Durchbildung Bereits bei der Bauplanung werdenwesentliche Festlegungen bezüglichder Erdbebensicherheit eines Gebäu-

des getroffen. So sind mehrgeschossi-ge Gebäude mit exzentrischen hori-zontalen Aussteifungselementen we-sentlich ungünstiger als solche, beidenen Massen- und Steifigkeits-schwerpunkt übereinstimmen, dadurch eine exzentrische Aussteifungzusätzliche Torsionsbeanspruchungenvon erheblicher Größe auftreten. Aberauch die konsequente konstruktiveDurchbildung ist im Stahlbetonbauentscheidend, damit das rechnerischangesetzte Tragverhalten auch tatsäch-lich gewährleistet ist. So müssen bei-spielsweise tragende Bügel entwederverschweißt werden oder mit 135°-Abbiegungen nach innen verankert

werden, damit sie bei Erdbebenbean-spruchung wirksam sind [Abb. 5].Grund dieser Maßnahme ist, dass beiErdbebenbeanspruchung von einemAbplatzen der Betondeckung ausge-gangen werden muss.Die wichtigsten praktischen Maßnah-men zur Planung und konstruktivenDurchbildung von Gebäuden versuchtBachmann durch "35 Grundsätze fürIngenieure, Architekten, Bauherrenund Behörden" zu systematisieren.Einige Regeln seien exemplarischangegeben:• GS 1: Enge Zusammenarbeit von

Architekt und Bauingenieur beimEntwurf!

• GS 20: Fugen zwischen benach-barten Gebäuden fachgerechtausbilden!

• GS 28: Fundation durch Kapazitäts-bemessung schützen!

• GS 30: Mögliche Bodenverflüssig-gung untersuchen!

• GS 32: Fassadenbauteile auch fürhorizontale Kräfte verankern!

Die 35 Grundsätze sind in [6] aus-führlich erläutert und illustriert. Weite-re Hinweise und Beispiele für Kon-struktionsdetails, insbesondere ausdem Wohnhausbau, finden sich in dervom Innenministerium des LandesBaden-Württemberg herausgegebenenPlanungshilfe "Erdbebensicheres Bauen"[7] sowie in den Publikationen vonMüller/Keintzel [8], Paulay/Bachmann/Moser [9] und Bachmann[4].In komplizierten Fällen kann die Abtra-gung von Horizontallasten auch miteinem dreidimensionalen Finite-Ele-ment-Modell rechnerisch untersuchtwerden. Abbildung 6 zeigt beispiels-weise ein Modell zum rechnerischenNachweis der Aussteifung des "Lago-Center Konstanz" in den beiden Unter-geschossen. Das Gebäude besitztGrundrissabmessungen von 153 m x94 m und ist wegen des als Untergrundanstehenden sehr weichen Seetonsauf einer kombinierten Pfahl-Boden-platte gegründet. Die Lastaufteilungder von den vier Obergeschossen ein-wirkenden Erdbebenkräfte auf die aus-steifenden Wände, die durch Öffnun-gen geschwächt sind, kann mit demFinite-Element-Modell detailliert ermit-telt werden.

Abb. 3: Zusammenhang zwischen Tragwiderstand und Duktilität [4]

Abb. 4: Plastische Mechanismen eines Rahmens

[a] ungeeigneter Stützenmechanismus [b] besser geeigneter Riegel-mechanismus

Abb. 5: Ausführung von Bügeln beiStützen

daher bei Bedarf auf ihre Erdbebensi-cherheit überprüft und, falls erforderlich,durch geeignete Sanierungsmaßnah-men ertüchtigt. So wird derzeit in derSchweiz vom Bundesamt für Wasserund Geologie die Erdbebensicherheitbundeseigener Gebäude untersucht.Beispielsweise zeigt Abbildung 9 diefür Erdbebenbelastungen nachträglichausgeführten Verstärkungsmaßnahmenan einem Gebäude der ETH Zürich inForm eines Stahlfachwerks. In Kalifor-nien werden häufig ältere Bauwerkemit teilweise umfangreichen Maßnah-men für Erdbebenbeanspruchungenertüchtigt. So wird derzeit ein mehr-jähriges Sanierungsprogramm für dieGolden-Gate-Bridge bei San Franciscodurchgeführt [Abb. 10].

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bau Schubnocken, vorgespannte Zug-Druck-Lager oder Vorrichtungen, dieein Abheben der Lager bei Torsionsbe-anspruchung des Brückenkörpers ver-hindern, eingesetzt [9], [10].

4.2 MauerwerkAn den Einsatz von Mauerwerk für aus-steifende Wände in Erdbebengebietensind besondere Anforderungen zu stel-len. So sind in bestimmten Fällen nurSteinsorten mit in Wandlängsrichtungdurchgehenden Stegen zugelassen.Auch durch Stahlbetonwandscheibenkönnen Mauerwerksbauten in Erdbe-bengebieten wirksam ausgesteift wer-den. Eine andere Möglichkeit ist derEinsatz von bewehrtem Mauerwerk[Abb. 8]. Durch die eingelegte [i. d. R.korrosionsgeschützte] Bewehrung wer-den die Aufnahmefähigkeit für Zug-kräfte und die Duktilität von Mauer-werk erhöht [6].

4.3 Erdbebenertüchtigung bestehen-der BauwerkeIn den vergangenen Jahrzehnten hat dasWissen um die Erdbebenbeanspru-chung von Bauwerken in hohem Maßezugenommen. Bestehende Gebäude,vor allem solche von besonderer Be-deutung für die Allgemeinheit, werden

4. Besondere Konzepte zur Erdbeben-sicherung von Bauwerken

4.1 Konstruktive Lösungen und SonderkonstruktionenWenn in Gebieten mit hoher Seismi-zität Erdbeben wesentlich höhere Hori-zontalkräfte hervorrufen, als sie inanderen Lastfällen auftreten, könnenSonderkonstruktionen sinnvoll sein.Ein typisches Beispiel ist im Brücken-bau die Aufnahme der horizontalenErdbebenkräfte. In Brückenlängsrich-tung werden Brücken mit großerSpannweite in der Regel an einem Pfei-ler unverschieblich und an allen übri-gen Pfeilern verschieblich gelagert,um Zwängungen zu vermeiden. Damitwirkt die gesamte Masse der Brückebei Erdbebenbeanspruchung an einemPfeiler. Für derartige Konstruktionengibt es eine Reihe von Sondervor-schlägen. Beispielsweise wurden ander Rheinbrücke Konstanz die unver-schieblichen Lager in Brückenlängs-richtung nur für kleinere Erdbebenausgelegt. Bei größeren Beben werdenAnschläge wirksam, die entsprechendduktil bewehrt sind [Abb. 7]. Gegebe-nenfalls müssen nach einem solchenBeben die Lager gewechselt werden.In anderen Fällen werden im Brücken-

Abb. 7 [a]: Rheinbrücke Konstanz Abb. 7 [b]: Rheinbrücke KonstanzBrückenpfeiler

Abb. 8: Wand aus bewehrtem Mauer-werk auf dem Erdbeben-Rütteltisch der University of California, Berkeley

Abb. 9: Erdbebensanierungsmaßnah-men an einem Hörsaalgebäude derETH Zürich

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Abb. 6: Finite-Element-Modell, Lago-Center Konstanz [Teilmodell des 1. und 2. UG]

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4.4 SchwingungsisolierungUnter der Schwingungsisolierung ver-steht man die Lagerung des Bauwerksoder Bauteils auf Elastomerlagern oderStahlfedern. Bei der Schwingungsiso-lierung eines Bauwerks wird einegrößere Anzahl von Lagerungselemen-ten über die gesamte Gründungs-ebene verteilt. Durch diese für Bau-werke aufwendige Maßnahme werdendie Erdbebenbeschleunigungen erheb-lich reduziert. Problematisch kann dieGröße der horizontalen Verschiebun-gen im Erdbebenfall werden. Um diesezu begrenzen, müssen zusätzlichDämpferelemente vorgesehen werden.Ein Schwingungsisolierungssystem mussim Einzelfall auf den Schwingungsge-halt des Erdbebenstandortes und dieEigenfrequenzen des Bauwerks abge-stimmt werden. Zu beachten ist auch,dass die Höhe von Bauwerken mitSchwingungsisolierung begrenzt ist.Bei sehr hohen Bauwerken treten Kipp-momente auf, die in den äußerstenLagern unzulässig große vertikaleLagerkräfte hervorrufen können.

4.5 Verformungskontrollierte SystemeInsbesondere in Japan werden zurReduktion der Erdbebenbeanspru-chungen aber auch von Windschwin-gungen in großen Hochhäusern TMD-Systeme eingesetzt. Ein Tuned MassDamper [TMD] ist eine elastisch gela-gerte Masse, die an einem Bauwerk imobersten Geschoss angebracht wird,um Resonanzschwingungen zu verrin-gern. Die Masse und die Steifigkeit des

TMD werden so abgestimmt, dassseine Eigenfrequenz nahe bei derEigenfrequenz des Gebäudes liegt. ZurEnergiedissipation wird der TMDzusätzlich mit Dämpferelementen ver-sehen. Wird das Gebäude zu reso-nanzähnlichen Schwingungen ange-regt, beginnt der TMD ebenfalls zuschwingen und dissipiert in hohemMaße Energie. Zur Dissipation eines Teils der demBauwerk zugeführten Erdbebenener-gie können auch spezielle Dämpfer-elemente in das Tragwerk eingebautwerden. Dämpfer als Konstruktions-elemente haben auch den Vorteil, dasssie bei langsamen Verformungen wiez.B. Temperaturbeanspruchungen einezwängungsfreie Lagerung ermöglichenund gleichzeitig bei stoßartigen Bean-spruchen im Lastfall Erdbeben eineKraftübertragung ermöglichen. EinenÜberblick über weitere, aktuelle Neu-entwicklungen geben [11] und [12].Spezielle Dämpfer wurden auch beimFlughafen Athen eingebaut, um dieauftretenden hohen Erdbebenkräftesicher aufnehmen zu können [Abb. 11].

5. Zur Beherrschbarkeit des Natur-risikos Erdbeben

Für die Erdbebensicherheit eines Bau-werks sind eine Reihe von Faktorenvon entscheidender Bedeutung. Überdie Stärke und den Frequenzgehalt desam Standort anzusetzenden Erd-bebens müssen seismologisch zuver-lässige Angaben vorliegen. Die Bau-planung erfordert umfangreiche Kennt-

nisse und Erfahrungen des Erdbeben-ingenieurwesens und die Bauaus-führung muss entsprechend den Pla-nungsunterlagen erfolgen, wobei auchDetails z.B. bei der Bewehrungs-führung entscheidend sein können.Sind diese Faktoren gegeben und istein Bauwerk nach zeitgemäßen Nor-men erstellt, so besitzt es auch bei Erd-

Abb. 10: Erdbebensanierungsmaßnah-men an der Golden-Gate-Bridge

Abb. 11: Viskoser Dämpfer an derDachkonstruktion des Terminalgebäudesdes Flughafens Athen [Hochtief AG]

Abb. 12: Erdbeben von Kobe 1995[14], [15]

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bebenbeanspruchung die notwendigeSicherheit. Dies wird von Untersu-chungen nach dem Kobe-Erdbeben am17. Januar 1995 in Japan bestätigt.Bereits wenige Tage nach dem Bebenstellten F. Seible u.a. nach einer erstenUntersuchung der entstandenen Schä-den fest: "Very little damage in buil-dings of newer construction was obser-ved which can be at least partially attri-buted to significant changes in theJapanese building codes in the mideighties towards a capacity designbased approach which recognizes theneed for ductile detailing" [13]. Dieswurde auch durch nachfolgende,detaillierte Untersuchungen in [14]bestätigt. Den Einfluss der Erdbeben-Normengeneration auf das Schadens-ausmaß beim Erdbeben von Kobe zeigtAbbildung 12. Es wird deutlich, dassüberwiegend vor 1971 errichteteGebäude geschädigt wurden. Bei nach1982, dem Einführungsjahr der moder-nen japanischen Norm, errichteten

Gebäuden traten praktisch keineschweren Schäden und Gebäudeein-stürze auf.

6. Literaturverzeichnis

[1] Werkle H., Finite Elemente in derBaustatik, 2. Auflage, Vieweg, Wies-baden, 2001[2] Flesch R., Baudynamik – praxisge-recht, Bd. 1, Bauverlag, Wiesbaden,1993[3] Waas G., H.R. Riggs, H. Werkle,Displacement solutions for dynamicloads in transversely-isotropic stratifiedmedia, Earthq. Eng. and Struct. Dyn.,John Wiley&Sons, 1985[4] Bachmann H., Erdbebensicherungvon Bauwerken, Birkhäuser Verlag,Basel, 2002[5] Paulay T., H. Bachmann, K. Moser,Erdbebenbemessung von Stahlbeton-hochbauten, Birkhäuser Verlag, Basel,1990[6] Bachmann H., Erdbebengerechter

Entwurf von Hochbauten – Grundsät-ze für Ingenieure Architekten, Bauher-ren und Behörden, Bundesamt fürWasser und Geologie, Bern, 2002[7] Erdbebensicher bauen – Planungs-hilfe für Bauherren, Architekten undIngenieure, Innenministerium Baden-Württemberg, Referat Bautechnik,Stuttgart, 1988[8] Müller F.-P. , E. Keintzel, Erdbe-bensicherung von Hochbauten,Ernst&Sohn, Berlin, 1984[9] Priesley, M.J.N., F. Seible, G.M.Calvi, Seismic Design and Retrofit ofBridges, John Wiley&Sons, New York,1996[10] Billig B. u.a., Brückendynamik imRahmen des Taiwan High Speed Rail-way Projekts, in: Baudynamik, VDI-Be-richt 1754, VDI-Verlag, Düsseldorf, 2003[11] Meskouris K., K.-G. Hinzen, Bau-werke und Erdbeben, Vieweg, Wies-baden, 2003[12] Pocanschi A., M.C. Phocas, Kräf-te in Bewegung – die Techniken deserdbebensicheren Bauens, Teubner,GWV Fachverlage, Wiesbaden, 2003[13] Seible F., M.J.N. Priestley, G.MacRae, The Kobe Earthquake ofJanuary 17, 1995, Report No. SSRP-95/03, University of California, SanDiego, Februar 1995[14] Ikunai M., Investigation of buil-ding damages by the 1995 HyogkenNanbu Earthquake, Structural Dyna-mics – Eurodyn’96, Augusti Borri &Spinelli, Balkema, Rotterdam, 1996[15] T. Wenk, Einführung in das Erd-bebeningenieurwesen, Vorlesung, ETHZürich, 2001

Gekürzte Fassung eines Vortrags beim2. Symposium "bauhaus goes business"am 26.9.2003 an der Bauhaus-Uni-versität Weimar <

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fhkforum . 2004/2005 65

Technik

Prof. Dr.-Ing. Gunter Voigt

Promotion über Hochspannungsleistungsschalteran der RWTH Aachen. Technischer Leiter beiHaefely Trench AG, Basel bis 1998, danachVertriebsleiter HIGHVOLT Prüftechnik, Dresden.Seit 1999 Professor an der Fachhochschule Kon-stanz. Arbeitsgebiete: Hochspannungstechnik,EMV, Energieübertragung.

ElektrotechnikOptimierte Drosselspulen für die moderne Leistungselektronik

Leistungselektronische Baugruppenwerden in unterschiedlichsten Anwen-dungen und unterschiedlichstenGrundschaltungen eingesetzt [Konver-toren, DC-DC-Wandler …]. In derWeiterentwicklung stehen die Redu-zierung der Baugrößen, Reduzierungder Verlustleistung und die Erhöhungder Leistungsparameter im Vorder-grund. Immer ist die Erfüllung der Vor-gaben zur Elektromagnetischen Ver-träglichkeit [EMV] zu gewährleisten.

Reduzierung der Baugröße und Er-höhung der Leistungsparameter gehenim Allgemeinen einher mit der Er-höhung von internen Taktfrequenzen.Dies ermöglicht auch eine Reduzie-rung der Netzrückwirkungen durchReduzierung oberschwingungsbehaf-teter Eingangsströme. Schnelle Schalt-zeiten und optimierte Schaltungen zurReduzierung von Verlustleistung inden Schaltventilen der Leistungselek-tronik haben zu Taktfrequenzen voneinigen 100 kHz geführt. [1,2]Bestandteil aller modernen Schaltun-gen der Leistungselektronik sind Dros-selspulen mit unterschiedlichen Detail-aufgaben innerhalb der Schaltungen.Die eingesetzten Drosseln können vomBauvolumen her auf Grund der höhe-ren Taktfrequenz und der damit ver-bundenen Reduzierung des benötigtenmagnetischen Flusses verkleinert wer-den. Bei reduzierten Ventilverlustenwerden die Verluste in den Drossel-spulen entscheidend für den Gesamt-wirkungsgrad von Stromrichterschal-tungen. Daher sind insbesondere auchdie Drosselverluste zu minimieren.

Drosselspulen im Betrieb

Drosseln in leistungselektronischenAnwendungen werden selten mit reinsinusförmigen Strömen beansprucht,häufig werden sie mit hohem Gleich-stromanteil überlagert von dreieckförmi-gen Stromverläufen betrieben [Abb. 1].

Die hochfrequenten Anteile der Strom-beanspruchung führen zur Erhöhungder Gesamtverluste in der Drossel.Diese Gesamtverluste setzten sichzusammen aus:• Ummagnetisierungsverluste im Kern • Ohmsche Verluste der Wicklung • Wirbelstromverluste• Skineffekt • Proximity Effekt.

Der Skineffekt beschreibt eine Er-höhung der Verluste durch Stromver-drängung innerhalb eines Leiters durchdas Eigenmagnetfeld. Unter dem Pro-ximity Effekt wird hier eine Erhöhungder Leiterverluste verstanden auf Grunddes Magnetfeldes nahe liegender wei-terer stromdurchflossener Leiter. BeideEffekte sind stark frequenzabhängig.

Die Baugrößenreduzierung der elek-tronischen Schaltungen verringert denAbstand von Bauteilen und Baugrup-pen zueinander. In diesem Fall könnenDrosseln mit Luftspalt dabei auf Grundder Streufelder verstärkt zu gerätein-ternen Problemen der elektromagneti-schen Unverträglichkeit führen. DieWahrscheinlichkeit des Überschreitensder Emission unzulässig hoher Störspan-nungen und Störleistungspegel steigt.

Ziel der Untersuchungen

Ziel der Untersuchungen ist die Ent-wicklung eines Verfahrens zur Opti-mierung von Drosselspulen mit fol-genden Optimierungskriterien:• Messung, Separierung und gezielte

Minimierung der Verlustleistungen• Verminderung der Masse der

Drosselspulen durch die Verwen-dung von Permanentmagneten

• Verbesserung der EMV- Situation – Verminderung der Störaussendung

von Prof. Dr. Gunter Voigt, Dipl.-Ing. Alexey Dobrenko,Dr. Alexander Kirjuchin und Prof. Dr. Eugenie Komarov

Dipl.-Ing. AlexeyDobrenkoMEI [TU] Moskau

Dr. Alexander KirjuchinFH Konstanz

Prof. Dr. EugenieKomarovMEI [TU] Moskau

66 fhkforum . 2004/2005

Technik

Messung der Verlustleistung

Im Rahmen eines Forschungsprojekts ander FH Konstanz wurden Messeinrich-tungen entwickelt und aufgebaut, mit de-ren Hilfe die Verlustleistungen von Dros-selspulen bei unterschiedlichen Strom-beanspruchungen ermittelt werden.

Bei der Untersuchung werden typischeLastfälle von Drosseln nachgebildet bzw.Beanspruchungen erzeugt, die eineoptimale Untersuchung der Drosselngemäß den Zielvorgaben ermöglichen:

Sinusförmige Strombeanspruchung:ResonanzgeneratorenDC Strom plus Wechselanteile:Impulsgeneratoren

Beide Generatoren sind manuell undüber Rechnerschnittstelle automatisiertzu betreiben.

Die Variation von Stromform und Fre-quenz ermöglicht dabei die Separie-rung in die unterschiedlichen, beschrie-benen Verlustanteile. Ebenso soll dieReduzierung des Bauvolumens vonDrosseln mit hohem DC Anteil durchVerwendung von Permanentmagnetenzur Vormagnetisierung untersucht wer-den. Ergebnis der Untersuchungen istdann die optimierte Wahl von Kern-material und Kernform inklusive Luft-spalt, sowie die detaillierte Gestaltungder Wicklung.

Bei der Erfassung der Verlustleistungwurde besonderes Augenmerk aufreproduzierbare Versuchsbedingungenund eine hinreichende Messgenauig-keit gelegt. Beispielsweise hat die Tem-peratur der Drossel erhebliche Aus-wirkung auf die Gesamtverlustleistung,

wobei einzelne Verlustmechanismenstark unterschiedliche Temperaturko-effizienten aufweisen.

Impulsgeneratoren

Der Impulsgenerator [IG] ist durchzwei Spannungsquellen dargestellt, dieeine nach der anderen mit wählbarerFrequenz der Drossel zugeschaltetsind. Es entsteht ein Stromverlauf wiein Abbildung 1 gefordert. Mit dem ent-wickelten Generator sind Ströme mög-lich bis zu:

Imax = 20 A, fmax = 30 kHz.

Drosseln mit hohem DC Anteil im Last-strom können durch die Verwendungvon Permanentmagneten zur Vorma-gnetisierung des Magnetkreises in derBaugröße deutlich reduziert werden.Die Verluste dieser Lösung könnenebenso mit der beschriebenen Mess-technik ermittelt werden wie das Lang-zeitverhalten der verwendeten Perma-nentmagnete.

Resonanzgeneratoren

Eine wichtige Betriebsart von Drosselnist die Beanspruchung mit hochfre-quenten sinusförmigen Strömen (Reso-nanzbetrieb). Zur Erzeugung hoherDrosselprüfströme wird ein Generatorauf Basis eines Serienresonanzkreisesverwendet. Die Resonanzfrequenzenwerden bei vorhandener Drossel überwählbare Kapazitätswerte eingestellt.Der Resonanzabgleich der erregendenFrequenz erfolgt automatisch. Mit dementwickelten Generator sind Strömemöglich bis zu:

Imax = 10 A, fmax = 250 kHz.

Abb. 2: Prinzipschaltbild zur Verlust-leistungsmessung mit Impulsgenerator

Abb. 3: Impulsgenerator Aufbau

Abb. 4: Messergebnisse Impulsbetrieb

Abb.5: Prinzipschaltbild zur Verlustleis-tungsmessung mit Resonanzgenerator

Abb. 1: Prinzipielle Strombelastung einer Drossel im Impulsbetrieb

67fhkforum . 2004/2005

Zusätzlich zu den hier beschriebenenVerfahren zur Untersuchung und Mini-mierung von Verlustleistung und derenEinflüsse auf Dimensionierung vonDrosseln sind Forschungen zur Ver-besserung von EMV- Situation in derUmgebung der Drosselspule geplant.Dabei sind die in [3] beschriebenenVerfahren der Aktiven Kompensationvon Streufeldern weiter zu entwickeln.

Literatur:[1] M. Gekeler: Power Electronics, fhk-forum 2001, ISBN 3-00-007032-X[2] M. Gekeler: Leistungsfaktorkorrek-tur (PFC) mit Silizium-Karbid-Diode,fhk-forum 2002, ISSN 1619-9812 [3] A. Kirjuchin, G. Voigt, E. Komarov:Aktive Kompensation von magneti-schen Streufeldern bei Drosselspulenin leistungselektronischen Anwendun-gen, EMC Kompendium 2003, ISBN 3-934698-10-7 <

In Reihe mit dem Resonanzkreis wirdein Widerstand Rk geschaltet, der derKalibrierung der Verlustleistungsmes-sung dient. Für die Stromerfassungwird induktivitätsarmer Shunt R einge-setzt. Die Ermittlung der Drosselverlu-ste erfolgt über:

Die Verluste der Resonanzkapazität Cmüssen in diesem Fall rechnerischberücksichtigt werden.

Bewertung der Verlustleistungen

Verluste entstehen im Kernmaterialund in den Leitern der Wicklung.

Die Verlustleistung in den Leitern wird ineinem effektiven ohmschen Widerstandzusammengefasst, der auf Grund derbeschriebenen Einflüsse Skin- und Pro-ximity-Effekt stark frequenzabhängig ist.

Die Verlustleistung im Kern setzt sichzusammen aus den Verlusten durchUmmagnetisierung [Hystereseverluste]und Verlusten auf Grund von Wirbel-

strömen. Diese Art der Verluste könnenempirisch folgendermaßen beschrie-ben werden:

PK – gesamte Verluste im KernPH – HysteresisverlustePWS – Wirbelstromverluste

Erste Ergebnisse zeigen, dass die er-höhte Temperatur des Kernes zur einerVerminderung der gesamten Verlusteder Drossel führen kann. Dieser Effektberuht darauf, dass die Erhöhung derTemperatur des Kernes zur Verminde-rung der Fläche der Ummagnetisie-rungskurve führt. Die Experimentehaben gezeigt, dass die Temperaturer-höhung einer Drossel um 20°C zurVerminderung der gesamten Verlustevon bis zu 15% führen kann.

Die in der FH Konstanz entwickeltenMesseinrichtungen und Messmetho-den ergaben bereits praktische Ergeb-nisse bezüglich der Anwendung derPermanentmagneten für die Vorma-gnetisierung von Drosselspulen. BeiHalbierung der Masse der Drosselspu-le ergaben sich keine Änderungen derelektrotechnischen Eigenschaften, dieVerlustleistung konnte auf gleichemNiveau gehalten werden.

Zusammenfassung und Ausblick

Verfahren zur Untersuchung der Ver-luste in Drosselspulen für leistungs-elektronische Anwendungen wurdenentwickelt, entsprechende Versuchs-stände aufgebaut und in Betriebgenommen. Verschiedene Strombean-spruchungen sind bei unterschiedli-chen Frequenzen erzeugbar. Eineexperimentelle Überprüfung von Ent-wicklungen ist dadurch einfach durch-führbar.

Zur Baugrößenreduzierung bieten sichhier vormagnetisierte Drosseln an. Dieeinzusetzenden Permanentmagnetesind auf ihr Langzeitverhalten unterunterschiedlichen Betriebsbedingun-gen hin zu untersuchen.

Abb. 6: Prinzipieller Stromverlauf undMessergebnisse Resonanzbetrieb

Technik

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Die saubere Alternative!

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Umwelt schonen!Gewässer schützen!

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69fhkforum . 2004/2005

Problemstellung im Forschungsvorha-ben "Schwermetallelimination aussauren Beizabwässern"

In dem vorliegenden Beitrag sind diewesentlichen Ergebnisse des FuE-Vor-habens "Verfahren zur Schwermetall-elimination aus sauren Beizabwäs-sern" zusammengefaßt. Die Untersu-chungen wurden im Rahmen des Pro-gramms "Förderung von innovativenNetzwerken InnoNet" als Projekt IN-1185 durchgeführt, das vom Bundes-ministerium für Wirtschaft und Arbeit[BMWA] und den am Projekt beteilig-ten Firmen unterstützt wurde. UmSchwermetalle aus industriellen Ab-wässern zu eliminieren, wurde ein bio-logisches Verfahren weiterentwickelt,dessen prinzipielle Schritte bereits ineiner Patentschrift niedergelegt wordenwaren [1]. Die in dieser Patentschriftvorgeschlagene Prozessführung wurdeder Vielfalt und Komplexität schwer-metallhaltiger Industrieabwässer ange-paßt. Die unten skizzierte modifizier-te Prozessführung basiert auf denwesentlichen Ergebnissen, die währenddes Projekts gewonnen wurden.

Schwermetalle in der Umwelt

Als Schwermetalle werden Metalle miteiner Dichte > 5 g/cm3 bezeichnet. MitAusnahme von Eisen und Manganzählen die Schwermetalle als Wasser-inhaltsstoffe zu den Spurenstoffen, daihre Konzentrationen meist unter 0,1mg/l liegen. Die natürlichen Hinter-grundkonzentrationen der Spurenme-talle liegen im Bereich von 0,01 bis 0,1µg/l. Werden in Oberflächengewässerndeutlich höhere Konzentrationengefunden, dann sind diese meist aufindustrielle Einträge zurückzuführen.Für sämtliche Lebewesen gelten Eisen,Mangan, Kupfer und Zink als Spuren-elemente, während Chrom nur beihöheren Organismen als notwendigerBestandteil der Nahrung nachgewiesen

wurde. Von Lebewesen nicht benötig-te Metalle wirken meist toxisch undwerden nur in geringen Dosen tole-riert. Typische Vertreter dieser Gruppesind Cadmium, Blei und Quecksilber.Neben ihrer Funktion als Spurenele-mente können einige Schwermetalle inoxidierter Form auch als Elektro-nenakzeptoren im Zuge einer anaero-ben Atmung fungieren. Hierzu gehörenneben Eisen- und Mangan- auchSelen-, Arsen- sowie Chromverbin-dungen [2].Die anhaltende Freisetzung vonSchwermetallen in die Umwelt bleibtaufgrund des bereits erreichten hohenNiveaus ein dauerhaftes Problem, dadie langfristigen Auswirkungen auf dasökologische Gesamtsystem trotz inten-siver Forschungsarbeiten in den letztenJahrzehnten noch nicht abzusehensind. Global steht den vielfältigenBemühungen um eine Verminderungder Schadstoffemissionen die jährlicheZunahme aufgrund fortschreitenderIndustrialisierung oder Verlagerungvon Produktionsstätten an Orte mitgeringeren Umweltauflagen gegen-über. Gemäß der Fachliteratur [3] kanndavon ausgegangen werden, dass dieToxizität der jährlich mobilisiertenMetalle insgesamt die Giftigkeit der proJahr erzeugten organischen Abfälleübersteigt. Außerdem bietet sich für diemeisten organischen Abfallinhaltsstof-fe der mikrobielle Abbau als Lösungs-weg an, während bei der Beseitigungvon Schwermetallen die Masse derSchadstoffe erhalten bleibt, da siedurch einen Reinigungsprozess nurvom Wasser, der Luft oder dem Bodenan anorganische Partikel oder an Bio-masse adsorbiert werden können.

An der Emission von Schwermetallensind eine Reihe von Industriezweigenbeteiligt. Als Quellen kommen indu-strielle Abwässer aus der Erzaufberei-tung, der Metallbe- und verarbeitung inBetracht. Außerdem befinden sich

Prof. Dr.-Ing. Paul Gümpel

vertritt die Fachgebiete Werkstoffkunde, Werk-stoffprüfung und Oberflächentechnik an der Fach-hochschule Konstanz in Forschung und Lehre.

TechnikElimination von Schwermetallen aus industriellen Abwässern mit Hilfe von Mikroorganismen

von Dr. rer. nat. Rainer Kreikenbohm, Dipl.-Ing. [FH] Daniel Schiller und Prof. Dr.-Ing. Paul Gümpel

Dipl.-Ing. [FH] Daniel Schiller

1996-2000 Studium in biologischer Verfahrens-technik an der Fachhochschule Furtwangen. 2001Tätigkeit als Projektmitarbeiter an der Fachhoch-schule Konstanz, seit Mai 2002 Tätigkeit amWITg. Tätigkeitsschwerpunkt: Umweltbiotechnolo-gie und mikrobiell induzierte Korrosionsvorgänge.

Dr. rer. nat. Rainer Kreikenbohm

ist seit Juli 1996 wissenschaftlicher Mitarbeiter ander Fachhochschule Konstanz und tätig in For-schungsprojekten zur Elimination von Schwerme-tallen aus industriellen Abwässern und zu mikro-biell induzierten Korrosionsvorgängen an nicht-rostenden Stählen.

Technik

Schwermetalle in den Abwässernunterschiedlicher Industriezweige, diemetallhaltige Produkte herstellen bzw.verwenden [u.a. Farbenherstellung,Pestizidproduktion, Elektronikindustrie,chemische Industrie, Batterieherstel-lung, Papierherstellung, Lederfabriken].

Stand der Technik bei der Reinigungschwermetallbelasteter Abwässer

In den Betrieben der metallverarbei-tenden Industrie wird eine Vielzahl vonProzesslösungen mit den unterschied-lichen Inhaltsstoffen zur Oberflächen-behandlung eingesetzt. Abwässer ausdiesen Prozessen sind meist stark mitSchwermetallen, Säuren, Komplex-bildnern, Inhibitoren, belastet. Dage-gen ist der Gehalt an Schadstoffen inSpülwässern ohne Kreislaufführungmeist gering. Andererseits führenmoderne Spültechniken [Abb. 1], dieunter dem Aspekt der Wasserein-sparung installiert werden, aufgrundder Rückführung der Spülwässer auchzu einer Aufkonzentration der ver-schiedenen Schadstoffe [4].In der nebenstehenden Grafik [Abb. 2]ist die Abfolge der verschiedenen phy-sikalisch-chemischen Prozessschrittebei der Behandlung von Abwässernaus der metallverarbeitenden Industrienach dem Stand der Technik dar-gestellt [4].Bei der Schwermetallfällung mittelsNeutralisation wird nach geeigneterVorbehandlung [Oxidation bei cya-nidhaltigen und Reduktion bei chrom-haltigen Abwasserteilströmen] einepH-Einstellung durch Zufuhr von Säureoder Lauge derart vorgenommen, dassdie Schwermetalle als Hydroxide aus-fallen.In der Praxis ist insbesondere dieerreichbare Restkonzentration des zueliminierenden Metalles von Interesse,die annähernd aus dem Löslichkeits-produkt der gebildeten Verbindungberechnet werden kann.In Gegenwart von Neutralsalzen, dietypischerweise in schwermetallhalti-gen Abwässern vorhanden sind, kön-nen oftmals Grenzwerte, die aus dervon Fremdionen unbeeinflussten Situa-tion abgeleitet worden sind, nicht ein-gehalten werden [5]. Ein praktikabler

70 fhkforum . 2004/2005

Technik

Abb. 1: Schematische Darstellung einer galvanischen Produktion [4]

Abb. 2: Behandlung schwermetallhaltiger Abwässernach dem Stand der Technik [4]

Abb. 3: Löslichkeitsdiagramme für verschiedene Metallionen beialleiniger Anwesenheit [5]

71fhkforum . 2004/2005

Kompromiss besteht in der Orientie-rung an den Werten, die in der Abbil-dung 3 dargestellt sind. Diese Löslich-keitsdiagramme sind als Tendenzen fürjenen pH-Wert zu interpretieren, der füreine effiziente Schwermetallausfällungmindestens eingestellt werden muss.Spezielle Fällmittel für saure Lösungensind NaOH, Na2CO3 und Kalkmilch[Ca[OH]2]. Bei alkalischen Lösungenkommen Rauchgas, CO2, Mineralsäu-ren, HCl und H2SO4 zur Anwendung.Die Menge an Fällmittel, die zum Ein-satz kommt, ist theoretisch schwer be-stimmbar. Als praktische Orientierungs-hilfe kann Tabelle 1 verwendet werden.In komplexen Abwassergemischen istder Chemikalienverbrauch wenig vor-hersehbar, da dort mit Wechselwir-kungen zwischen den verschiedenenSubstanzen zu rechnen ist. Er muss inder Praxis meist experimentell ermitteltwerden. Die Fällung mit NaOH hatden Vorteil, dass der Schlammanfallnicht erhöht wird. Kalk ist im Vergleichdazu billiger. Als Ca[OH]2 löst er sichin saurem Abwasser sehr schnell. Liegtaber ein basisches Abwasser vor, wie

es für die Fällung vieler Metalle nötigist, so werden aufgrund der geringerenLöslichkeit hohe Überschüsse anCa[OH]2 gebraucht. Folglich kommt eszu einem erhöhten Schlammanfall.Neben der Hydroxidfällung kommenauch die Carbonat- und seltener auchdie Sulfidfällung zum Einsatz. Nebendem gleichen Reinigungsgrad bei nied-rigerem pH-Wert ist die gute Kristalli-nität der Niederschläge ein Vorteil derCarbonatfällung.Die niedrigsten Löslichkeitsproduktebesitzt die Sulfidfällung. Der Einflussvon Fremdsalzen ist wesentlich gerin-ger und die Fällung ist sowohl inAnwesenheit von Komplexbildnern alsauch bei niedrigem pH-Wert möglich.Trotz dieser Vorteile ist die Sulfidfäl-lung in der Praxis kaum vorzufinden.Gründe dafür sind die Giftigkeit desH2S und dessen niedriger Geruchs-schwellenwert von < 1 ppm. Dadurchwird eine solche Anlage apparativ auf-wendig und kann nur von fachkundi-gem Personal betreut werden.

Technik

Prozessführung gemäß Patentidee

Gemäß der Patentschrift 196 04 689"Verfahren zum Entfernen von Eisenund/oder einem Schwermetall, Nitratund Fluorid aus sauren Lösungen" wareine zweistufige Prozessführung vor-gesehen, wie in der Abbildung 4 dar-gestellt. Zu diesem Konzept gehörteine bestimmte Reihenfolge der mikro-biellen Prozesse, wobei zuerst eineDenitrifikationstufe vorgesehen war,der dann eine Stufe für die Sulfatre-duktion nachgeschaltet werden sollte.

Biologische Prozesse für die Schad-stoffelimination: Denitrifikation undSulfatreduktion

Abbau von Nitrat unter Schwerme-tallbelastung bei Einsatz verschiedenerSubstrate

Um einen möglichst vollständigenÜberblick über die Wirkung einzelnerSchwermetalle auf den Abbau vonNitrat bei Verwendung verschiedenerLösungsmittel als Substrat zu erhalten,wurde ein Gemisch von Bakterienkul-turen aus mehreren Versuchsreihenhergestellt und in 100-ml-Fläschchenmit Substraten und Schwermetallen ineiner Salzlösung inkubiert.Neben den Lösungsmitteln wurde beidiesen Experimenten D,L-Lactat alsKontrollsubstanz eingesetzt. Bei Ver-wendung dieser Monocarbonsäure alsSubstrat wird allein die Toxizität derSchwermetalle getestet, denn D,L–Lac-tat ist einerseits nicht giftig, leichtabbaubar und besitzt andererseits einehohe Energieausbeute, die für das Zell-wachstum genutzt werden kann. Der unter 30 verschiedenen Bedin-gungen gemessene zeitliche Verlauf[Abb. 5] des Nitratabbaus im Zuge derDenitrifikation kann qualitativ bzgl.der Schwermetalle folgendermaßenzusammengefasst werden: Zink hemmtin der eingesetzten Konzentration nurden Abbau von Methylethylketon[MEK] und Ethylenglykol, dagegen beiden anderen Lösungsmitteln gar nicht.Kupfer und Nickel haben eine durch-gehend verzögernde Wirkung, wäh-rend Chrom unabhängig vom Substratdie Denitrifikation vollständig inhi-

Tabelle 1:Theoretischer Chemikalienbedarf in kg für die Fällung von100 kg Metallionen [5]

Fällmittel

Ca(OH)2

NaOH

Na2CO3

Mg(OH)2

Cd2+

65,9

71,2

94,3

51,9

Ni2+

65,9

71,2

94,3

51,9

Zn2+

113,3

122,4

162,1

89,2

Cu2+

116,6

125,9

166,8

91,8

Cr3+

213,7

230,8

305,8

168,3

Al3+

411,9

444,8

589,3

324,3

Fe3+

199

214,9

284,7

156,7

Fe2+

132,7

143,3

189,8

104,1

Abb. 4: Fließschema für eine zweistufige Prozessführung bei der Schwermetalleli-mination aus sauren Beizabwässern gemäß Projektantrag

72 fhkforum 2004/2005

biert. Betrachtet man das Spektrum dereingesetzten Substrate so ergibt sich,dass MEK, sobald ein Schwermetall an-wesend ist, kaum noch umgesetzt wird,während bei den anderen Lösungsmit-teln meist nur eine leichte Verzögerungim Nitratabbau zu beobachten war.

Bildung von Sulfid unter Schwerme-tallbelastung bei Einsatz verschiedenerSubstrate

Um vergleichbare Ergebnisse für dieDenitrifikation und die Sulfatreduktionin Gegenwart von Schwermetallen beiVerwendung von Lösungsmitteln alsSubstraten zu erhalten, wurde die Sul-fidbildung mit denselben 30 Kombi-nationen wie vorher beim Nitratabbaugetestet. Als Ergebnis wurden die in der

Abbildung 6 aufgezeichneten Wertefür den zeitlichen Verlauf der Sulfid-konzentration erhalten.Die dargestellten Kontrollversuche zei-gen, dass Methanol und Methylethyl-keton als Substrate bei der Sulfatreduk-tion auch ohne Schwermetallbelastungnur geringfügig abbaubar waren. Wiebereits bei der Denitrifikation beo-bachtet, hatte Zink in der vorgegebenenKonzentration fast durchgehend einenfördernden Einfluss auf den bakteriellenStoffwechsel. In Gegenwart von Kupferund Nickel setzte die Sulfidbildungmeist verzögert ein und führte in keinemFall zu einer vollständigen Umsetzung.In Gegenwart von Chrom ist die Sulfat-reduktion unabhängig vom eingesetz-ten Substrat durchgehend gehemmt.

Versuche an LaborreaktorenUnter Einsatz von vier Laborreaktorenwurde - wie in der Patentschrift vorge-schlagen – versucht, die Denitrifikati-on als ersten und die Sulfatreduktionals zweiten Prozessschritt ablaufen zulassen. Gemäß Abbildung 7 wurdejeder Reaktor über eine peristaltischePumpe mit Salzlösung, Substratge-misch und Beizabwasser versorgt.

Die Reaktoren wurden bis zur Höhedes Wassermantels mit Polypropylen-füllkörpern befüllt, um den Bakteriendie Möglichkeit zur Anhaftung zugeben, damit sie bei der Durchströ-mung des Systems mit Abwasser nichtausgewaschen werden.

Ausgewählte Versuche zurDenitrifikation

In Abbildung 8 ist ein Kontrollversuchzur Denitrifikation ohne Schwermetall-belastung dargestellt.Nach der ersten Zugabe von Substratund Nitrat erfolgten noch drei weitere,wobei die Nitratkonzentration aufWerte in der Größenordnung von 20mM erhöht wurde. Aus dem Kurven-verlauf konnte eine Abbaurate vonNitrat im ungehemmten Fall von 136mM/d bestimmt werden.In der Abbildung 9 ist ein Versuch zurDenitrifikation bei stündlicher Zufuhrvon schwermetallhaltigem Abwassermit der Bezeichnung G6 gezeigt. Inden ersten drei Stunden fiel zwar derpH-Wert stark ab, trotzdem nahm dieNitratkonzentration mit einer Rate vonr = 96 mM/d ab. Ab der 3. Zugabe desBeizabwassers wurde durch gleichzei-tige Zugabe von 2 M Na2CO3 derAbfall des pH-Wertes teilweise kom-pensiert. Trotzdem sank die Abbaura-te für das Nitrat auf den Wert von r =2.4 mM/d. Dieser zweiphasige Verlaufdes Experimentes ist in der Abbildung9 gezeigt.Das Fazit dieses Versuchs besteht infolgenden zwei Punkten: Erstens isttrotz Zugabe von Beizabwasser beioptimaler Einstellung der Systempara-meter pH-Wert, Redoxpotential undBakteriendichte ein Abbau von Nitratmit relativ hoher Rate möglich. Diesjedoch nur kurzfristig, bis sich auf-

Abb. 5: Nitratabbau bei Einsatz von verschiedenen Substraten unter Schwermetall-belastung

Abb. 6: Sulfidbildung bei Einsatz von verschiedenen Substraten unter Schwermetall-belastung

Technik

73fhkforum . 2004/2005

Technik

grund der wiederholten Zufuhr vonBeizabwasser die Akkumulation derSchadstoffe im Reaktor auf die Mikro-organismen negativ auswirkt, vor

allem, wenn neben den Schwermetal-len auch Cyanid im Abwasser enthal-ten ist. Ein biologischer Abbau diesesHemmstoffes konnte im Reaktorsy-

stem nicht beobachtet werden. Es istjedoch möglich, Cyanid vorab oxida-tiv rein chemisch zu entfernen.

Langzeitversuch zur Sulfatreduktion

Abbildung 10 zeigt einen Langzeitver-such zur Sulfatreduktion bei Zufuhreines Lösungsmittelgemisches. Zur Sta-bilisierung des pH-Wertes wurdeaußerdem ein alkalisches Abwassermit der Bezeichnung W3 eingesetzt,dessen Zugaben in der Abbildung 8entsprechend markiert sind.Die Dauer der Zufuhr des Substratge-misches und somit die Zeit für die Pro-duktion eines sulfidhaltigen Überlaufskonnte von 15,5 h pro Woche auf25,75 h pro Woche gesteigert werden.Die Sulfidkonzentration im Reaktorbetrug mit wenigen Ausnahmen zwi-schen 1,2 mM und 2,3 mM und derpH-Wert lag über 7 Wochen stabil imBereich von pH = 7,1 bis pH = 8,3.

Dieser Versuch zeigt, dass es möglichist, geeignete alkalische Abwässer zurStabilisierung des pH-Wertes beigleichzeitiger Steigerung der Stoff-wechselleistung der sulfatreduzieren-den Bakterien zu nutzen. Im Mittelproduzierte der Reaktor dabei in derletzten Versuchsphase 275 ml sulfid-haltiges Abwasser mit einer mittlerenSulfidkonzentration von 1,75 mM.

Zusammenfassung

Als weitere Erkenntnisse aus dem Pro-jekt können festgehalten werden:

1. Um eine ungestörte Denitrifikationablaufen zu lassen, müssen aus einemschwermetall- und nitrathaltigemAbwasser Cyanid entfernt und Chro-mat stark vermindert werden.2. Eine weitgehende Elimination derSchwermetalle mittels vorgeschalteterSulfidfällung führt auch zu einer Ver-minderung des Chromgehaltes durchBildung von Cr(OH)3. Eine mikrobiel-le Reduktion von Chromat ist im Prin-zip möglich, wahrscheinlich ist jedochim Reaktorsystem mit hoher Schad-stoffbelastung nur eine chemische Aus-fällung zu erreichen.3. Durch Cyanid im Abwasser wird der

Abb. 7: Aufbau der Laborreaktoranlage

Abb. 8: Zeitlicher Verlauf der Nitratkonzentration und des pH-Wertes währenddes Kontrollversuchs

Abb. 9: Zeitlicher Verlauf der Nitratkonzentration und des pH-Wertes unterSchwermetallbelastung

74 fhkforum . 2004/2005

Technik

Abbau des Nitrats im Reaktor dauer-haft verhindert. Da kein bakteriellerCyanidabbau einsetzt, muss Cyanidvorab oxidativ unter Einsatz von H2O2

entfernt werden.4. Unter Einsatz eines Substratgemi-sches aus D,L-Lactat und Ethylacetatwerden im Reaktorsystem ohne Zuga-be von Beizabwasser Nitratabbauratenvon r = 135 mM/d oder 8400 mg/l·derreicht. Nach der Zugabe von Beiz-abwasser sinkt die Abbaurate auf r =2,4 mM/d oder 150 mg/l·d, sobald einpH-Wert von pH = 6,8 unterschrittenund ein Wert für das Redoxpotentialvon EO/R = 350 mV überschritten wird.5. Als Abbauraten für Nitrat können beiEinsatz eines Abwassers aus einem Ent-giftungsvorrat eines Galvanikbetriebes

Werte von 20 mM/d möglicherweisebis 45 mM/d erreicht werden.6. Substratgemische mit einem relativhohen Anteil an D,L-Lactat ergeben diebesten Wachstumsbedingungen sowohlfür denitrifizierende als auch für sulfat-reduzierende Bakterien.Methylethylketon ist als Substrat unge-eignet, andere Lösungsmittel wie Ethyl-acetat oder Ethylenglykol könnenjedoch bei beiden Stoffwechseltypeneingesetzt werden. Unter semikonti-nuierlichen Bedingungen ist eine opti-male Sulfidproduktion unter Einsatzeseines Gemisches aus Ethylacetat, Ethy-lenglycol und Methanol möglich.

Konzept zum Ende des Projekts

Um Schwermetalle aus industriellenAbwässern zu eliminieren, wurde einbiologisches Verfahren weiterent-wickelt, dessen prinzipielle Schrittebereits in einer Patentschrift niederge-legt worden waren [1]. Die in dieserPatentschrift vorgeschlagene Prozess-führung wurde der Vielfalt und Kom-plexität schwermetallhaltiger Indust-rieabwässer angepasst.

Den wesentlichen Ergebnissen derwährend des Projekts durchgeführtenExperimente wird durch die unten dar-gestellte Prozessführung Rechnunggetragen:

1. Eine vorgeschaltete Sulfidfällungentlastet die Denitrifikationsstufe bzgl.der Schwermetallbelastung. Vor allemChromat muss vorab unter reduzie-renden Bedingungen als Cr(OH)3 aus-gefällt werden.

2. Cyanid wird aus den alkalischenAbwasserteilströmen mit Hilfe vonH2O2 oxidativ entfernt, bevor ggf.alkalische und saure Teilströme zusam-mengeführt werden, um einen mög-lichst neutralen pH-Wert einzustellen.

3. Alkalische Entfettungsbäder könnendirekt zur Stabilisierung des pH-Wertesin der Reaktorstufe für die sulfatredu-zierenden Bakterien eingesetzt wer-den.

Abb. 10: Sulfatreduktion bei Zufuhreines lösungsmittelhaltigen Substratge-misches im Langzeitversuch

Abb. 11: Prozessführung bei Reini-gung schwermetallhaltiger Industrie-abwässer gemäß dem im Projekt gewonnenen Erkenntnisfortschritt

Grenzen des Einsatzes mikrobiellerProzesse

Im Vorhaben zur "Schwermetallelimi-nation aus sauren Beizabwässern" wur-den die Grenzen für den Einsatz einesumweltbiotechnologischen Verfahrenszur Reinigung von industriellemAbwasser deutlich. Vorteil und Nach-teil biologischer Verfahren ist ihre Spe-zifität, die den Gegebenheiten imBetrieb (diskontinuierliche Abwasser-ströme mit variierender Zusammenset-zung) gegenübersteht. Die im Projektaufgezeigte notwendige Anpassungdes zugrundeliegenden Konzeptesführte zwangsläufig zu einer Erweite-rung der Prozessführung um Kompo-nenten, die sicherstellen, dass die bio-logischen Prozesse auch unter schwie-rigen Bedingungen ablaufen, die durcheine Vielzahl an Hemmstoffen aus ver-schiedenen Substanzklassen gekenn-zeichnet sind.


[1] Patent Nr.: 196 04 689 "Verfahrenzum Entfernen von Eisen und/odereinem Schwermetall, Nitrat und Fluo-rid aus sauren Lösungen." Erfinder:Prof. Dr.-Ing. P. Gümpel, Dr. R. Krei-kenbohm[2] Madigan, T. M. et al.: Brock Mikro-biologie. Spektrum Akademischer Ver-lag, Heidelberg, 2001[3] Moore, J. W.: Inorganic contami-nants of surface water. Springer, NewYork, 1991[4] Bosse, K.: SchwermetallhaltigeAbwässer aus der Oberflächenbe-handlung – Vermeidung, Verminde-rung, Behandlung. In: Kornmüller, A.(Red.): Behandlung von Abwässernmit schwermetallhaltigen Verbindun-gen. Kolloquium an der TU Berlin, 20.und 21. November 2000 Schriftenrei-he Biologische Abwasserreinigung 14[5] Abwassertechnische Vereinigunge.V. (ATV): Abwasser, das in der metall-verarbeitenden Industrie anfällt. (Hin-weis H 765 Blatt 1: Grundlagen derBehandlung) Gesellschaft zur Förde-rung der Abwassertechnik e.V. (GFA),St. Augustin, 1991 <

75fhkforum . 2004/2005

Technik

1. Einleitung

Nichtrostende Stähle werden in ganzunterschiedlichen Bereichen und mitmannigfaltiger Oberflächenaus-führung, wie z.B. gebeizt, gestrahlt,geschliffen, blankgeglüht u.s.w. einge-setzt. Wie alle hochwertigen Gegen-stände sollten auch Teile aus nichtros-tendem Stahl regelmäßig gereinigt wer-den. Die Reinigungsintervalle richtensich nach dem Verschmutzungsgradund den Anforderungen. Die Abhän-gigkeit des Pflege- und Reinigungsauf-wandes von der Rauhigkeit der Ober-fläche lässt sich vereinfachend wiefolgt beschreiben:

Je rauher die Oberfläche, umso leich-ter haben es Ablagerungen [von nor-malem Schmutz bis zu Bakterien],einen Haftgrund zu finden, und umsoschwieriger und aufwendiger ist dieReinigung. Ein weiterer, bei denBetrachtungen oftmals nicht berück-sichtigter Einfluss stellt die Grenz-flächenchemie dar. In der Grenzflächeeines atomaren oder ionischen Ver-bandes befinden sich die Atome bzw.Ionen im Vergleich zu den im Innernangeordneten Atomen in einemunvollständigen und damit wenigerstabilen Bindungszustand. Währenddie inneren Bausteine nach allen Sei-ten hin gleichmäßig von Bindungs-nachbarn umgeben sind und mit die-sen durch Bindungswechselwirkungenihren elektronischen Energiezustand"günstig" gestalten können, fehlen denin der Grenzfläche liegenden Atomendie äußeren Bindungspartner. Dieserungünstige Bindungszustand vonGrenzflächenatomen und ihr darausfolgendes Bindungsbestreben verursa-chen eine Reihe bemerkenswerterOberflächen- bzw. Grenzflächeneffek-te und bestimmen letztendlich dieGrenzflächenchemie in einem System.An einer "sauberen Metalloberflächetrachten die aufgrund ihrer unvoll-

kommenen Abbindung sehr reaktions-freudigen Oberflächenatome danach,aus der Umgebung Gas- oder Wasser-moleküle zu adsorbieren [Chemie-sorption]. Darüber hinaus adsorbierteMoleküle werden mit geringerer Inten-sität angelagert [Physiosorption]. Diean einer Grenzfläche "flüssig/gasför-mig" in Erscheinung tretende Ober-flächenspannung oder die in engenSpalten an einer Grenzfläche "fest/flüs-sig" zu beobachtende Kapillarwirkungspiegeln ebenfalls die Bindungsakti-vität von Grenzflächenatomen wiederund wirken sich neben der reinenOberflächentopographie ganz ent-scheidend auf das Reinigungs- und dasKorrosionsverhalten von nichtrosten-den Stählen aus. Für die Korrosionsan-fälligkeit eines Materials ist die Ober-flächenbeschaffenheit ausschlagge-bend, denn auf ihr bildet sich dieschützende Passivschicht, eine poren-freie oxydische bzw. hydroxydischeDeckschicht. Poren, Risse und Rau-higkeit erschweren die Bildung einerzusammenhängenden Passivschichtweitgehend.Chrom-Nickel-Stähle korrodierendaher selektiv an den Stellen, an denendiese Passivschicht mit einer Stärkevon 10 - 12 AE, [1 AE = 10-8cm] durchPoren mit einem größeren Durchmes-ser als die Stärke der Passivschichtunterbrochen wird.Je sauberer und je geringer die räum-liche Oberfläche eines nichtrostendenStahles, umso günstiger ist daher seinKorrosionsverhalten. In der vorliegen-den Arbeit wurden daher an handels-üblichen nichtrostenden Stählen Ver-suche zum Einfluss der Oberflächen-ausführung auf das Benetzungsverhal-ten und die Korrosionsbeständigkeitdurchgeführt.

TechnikZum Einfluss der Oberflächenqualität auf das Korrosions- und Reinigungsverhalten von nichtrostenden Stählen

Prof. Dr.Thomas Ladwein

studierte Chemie und Metallkunde an den Uni-versitäten Saarbrücken und Münster und promo-vierte 1984 bei Fritz Umland über ein Thema derHochtemperaturkorrosion von Nickellegierungenin Salzschmelzen. Nach einer Tätigkeit in derAnwendungstechnik für hochkorrosionsbeständigeChemieapparate arbeitete er 16 Jahre in der Ent-wicklung und Anwendungstechnik von nichtros-tenden Stählen mit Schwerpunkt auf dem höchst-legierten Bereich. Seit April 2003 ist er Professorfür Elektrochemie, Korrosion, Korrosionsschutz undTribologie an der Fachhochschule Aalen.

von Prof. Dr.-Ing. Paul Gümpel und Prof. Dr. Thomas Ladwein

Prof. Dr.-Ing. PaulGümpel

vertritt die Fachgebiete Werkstoffkunde, Werk-stoffprüfung und Oberflächentechnik an der Fach-hochschule Konstanz in Forschung und Lehre.

2. Werkstoffe

3. Benetzungsverhalten

Die zwischen einer Flüssigkeit undeinem Festkörper auftretenden Grenz-flächenkräfte äußern sich im Benet-zungsverhalten der Flüssigkeit. Beste-hen zwischen beiden Substanzenintensive Grenzflächenbindungen, sobilden beide eine möglichst großegemeinsame Grenzfläche guter Benet-zung aus und es kommt zu einem klei-nen Kontakt- bzw. BenetzungswinkelΘ [Abb. 1]. Der Benetzungswinkel Θdient somit als quantitatives Maß fürdie Benetzbarkeit einer Werkstoffober-fläche. Da in dem dargestellten Systemneben der Grenzfläche "flüssig/fest"noch die Grenzfläche "flüssig/gasför-mig" existiert hängt das Benetzungs-verhalten auch von der umgebendenAtmosphäre ab. Entsprechend derYoungschen Gleichung gilt [2]:

Die hohe Oberflächenspannung desFestkörpers führt daher zu einem klei-nen Kontaktwinkel und somit zu einerbesseren Benetzung.Ziel der Untersuchungen war zu prü-fen, ob die nach verschiedenen Ver-fahren erzeugten Oberflächen [Zustän-de] des Duplex-Stahls 1.4462 unter-schiedliche Oberflächenspannungenaufweisen. Diese könnten einen Hin-weis auf die Ursachen der unter-

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Technik

Abb. 1: Kräftegleichgewicht und Benetzungsverhalten einer Flüssigkeit an unter-schiedlichen Grenzflächen [nach 1]A] Gute Benetzung bei intensiven GrenzflächenbindungenB] Schlechte Benetzung bei geringen Grenzflächenbindungen

Tabelle 1: Legierungszusammensetzung der untersuchten Werkstoffe

C0.0260.0350.0400.0200.0160.0210.02

Werkstoffnr. 1.4301 1.4401 1.4571 1.4462 1.4539 1.4565 2.4856

Cr 18.116.716.722.320.724.322.1

aMo -2.12.13.24.84.69.2

Ni8.710.610.55.724.017.762.1

N--0.010.150.080.47

Andere--0.44 Ti-1.4 Cu5.9 Mn3.4 Nb

Legierungsgehalte in Gew. %

schiedlichen Anhaftung von Substan-zen auf diesen Oberflächen geben.Einschränkend muss an dieser Stellebemerkt werden, dass als Materialei-genschaft durch Kontaktwinkelmes-sungen die Oberflächenspannungenjedoch nur für glatte ebene Flächenermittelt werden kann. Oberflächen-rauhigkeiten verändern die auftretendenKontaktwinkel, wobei die in Abhän-gigkeit von der Oberflächenvorberei-tung ermittelten Oberflächenspannun-gen eine erste Einstufung erlauben. Für die Bestimmung der Oberflächen-spannungen wurden jeweils 4 Prüf-körper in den Abmessungen 20 x 20mm2 mit einer Dicke zwischen 5 mmund 15 mm eingesetzt. Die Untersu-chungen wurden am Fraunhofer Insti-tut für Fertigungstechnik und Material-forschung in Bremen mit insgesamt 3Flüssigkeiten durchgeführt. Die Ober-flächen der Prüfkörper wurden wiefolgt hergestellt:1. gestrahlt, geschliffen und gebeizt2. gestrahlt3. elektropoliert4. geschliffen, 60er Korn5. geschliffen, 320er Korn6. geschliffen, 320er Korn und gebeizt7. gestrahlt und gebeizt, Oberflächen-

rauhigkeit ca 3 µm8. gestrahlt und gebeizt, Oberflächen-

rauhigkeit ca 6 µmDie Ergebnisse der Messungen derOberflächenenergien sind in Abbil-dung 2 in Form von Streubalken dar-gestellt. Die Unterschiede zwischenden unterschiedlich präparierten Ober-flächen sind nicht sehr groß, insbe-sondere da die Streubreite der einzel-nen Messwerte erheblich ist und teil-weise bei 50% des Mittelwertes liegt.Trotzdem ist erkennbar, dass die Ober-flächenenergie von gestrahlten undgebeizten Proben im gleichen Bereichliegt wie die der elektropolierten Ober-fläche. Deutliche Unterschiede inAbhängigkeit von der Rauhigkeit dergestrahlten und gebeizten Oberflächensind nicht erkennbar, im Gegenteilwurden doch an der Probe mit demniedrigsten Rauhigkeitswert 3 µm dasgrößte Streuband und die absoluthöchsten Werte gemessen.Die an den gestrahlten Proben gemes-senen Oberflächenenergien liegen

σFD: Oberflächenspannung des festenKörpers σFFI: Grenzflächenspannung zwischenFestkörper und FlüssigkeitσFID: Oberflächenspannung zwischenFlüssigkeit und ihrem Dampf

Young: σFD = σFFI + σFID . cos Θ

77fhkforum . 2004/2005

Technik

demgegenüber zu leicht höheren Wer-ten verschoben, während die geschlif-fenen Proben die niedrigste Ober-flächenenergien aufweisen, wobeidiese Werte etwas unerwartet sind.Dies könnte evtl. daher rühren, dassdurch die bei geschliffenen Proben aus-geprägte Schleifrichtung sich die aufge-brachten Flüssigkeitstropfen nicht alsKugelkalotte sondern als Ellipsoid aus-breiteten, so dass die Ablesung des Kon-taktwinkels stark richtungsabhängig ist.Zur Auswertung wurde auf den Mittel-wert zwischen dem größten und demkleinsten gemessenen Kontaktwinkel zu-rückgegriffen, wissend, dass die Aussage-kraft möglicherweise eingeschränkt ist.Aus den Messungen der Oberflächen-energien lässt sich insgesamt festhal-ten, dass zwar gewisse Tendenzen auf-gezeigt werden können, letztlichjedoch eine andere Messmethodegebraucht wird, die insbesondere Mes-sungen unabhängig von einer Vor-zugsrichtung ermöglicht.Das Ergebnis von Rauheitsmessungenan den untersuchten Oberflächen ist inTabelle 2 zusammengefasst. Es zeigtsich, dass bei dem Feinschliff die ge-ringste Rauhigkeit erreicht wird, wäh-rend bei der elektropolierten Probe dieRauhigkeit in einer ähnlichen Größen-ordnung wie bei der gestrahlten und mit

grobem Korn geschliffenen Probe liegt.Das Rauhigkeitsprofil wurde mittelsLaserprofilometer bei der Fa. SulzerInnotec vermessen. Hierbei zeigensich die Unterschiede in der Ober-flächentopografie sehr deutlich [Abb.3]. In den Schluchten einer rauenMaterialoberfläche bleiben nicht nurdie Schmutzpartikel haften, sondern eslagern sich dort auch die für dasWachstum der Mikroorganismen not-wendigen Substrate sowie biologischesMaterial ab. Insbesondere bei Anlagenin der Medizin- oder Lebensmittel-technik, wo eine gewisse Keimfreiheitgefordert wird, sollten möglichst glat-te Oberflächen mit geringer Ober-flächenenergie zum Einsatz kommen.

4. Korrosionsverhalten

In der vorliegenden Arbeit wurde derEinfluss der Verfahren Beizen, Schlei-fen und Glasperlenstrahlen auf die Kor-rosionsbeständigkeit verschiedenerStähle untersucht.Um die Auswirkungen der Ober-flächenbehandlung genauer zu ermit-teln, wurden die Proben verschiedenpräpariert. Einmal wurden die Probenin einem Ofen bei 600 °C ausgelagert,um eine gleichmäßige, die gesamteOberfläche bedeckende Oxidschicht

Abb. 2: Ergebnisse der Kontaktwinkelmessungen an unterschiedlich vorbereitetenEdelstahloberflächen

Tabelle 2: Rauheitsmaße: Rauhtiefe: Rt/Mittenrauhwert: Ra/gemittelte Rauhtiefe: Rz

geschliffen, 60er

9,47

5,93

0,57

9,47

[µm]

Rmax

Rz

Ra

Rt

geschliffen, 320er

0,68

0,54

0,05

0,68

gestrahlt

10,62

8,28

1,21

10,62

elektropoliert

7,47

6,09

1,12

7,47

a] Geschliffene Oberfläche, Korn 60

b] Geschliffene Oberfläche, Korn 320

d] elektropolierte Oberfläche

Abb. 3: Topographie der unterschied-lich behandelten Oberflächen.Aufnahmen mit dem Laserprofilometer

c] Gestrahlte Oberfläche

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Technik

zu erhalten. Der Einfluss von Seige-rungen, wie sie beim Schweißen imBereich der Schmelze entstehen, wurdesomit ausgeschlossen. Die erzielten Er-gebnisse hängen also ausschließlichvon dem Werkstoff und dem ange-wandten Oberflächenbehandlungsver-fahren ab. Die Oberflächen der Probenaus der zweiten Versuchsreihe wurdenohne Zusatzwerkstoff mit dem WIGVerfahren aufgeschmolzen. Die Stre-ckenenergie betrug etwa 3 kJ/cm.Anschließend wurden die Proben ent-weder gebeizt, geschliffen oder ge-strahlt. Zur Bestimmung der Korrosions-beständigkeit wurden verschiedene,standardisierte Messungen durchgeführt.

4.1 Stromdichte-PotentialmessungenAls Prüfmedium wurde eine 3%igeNaCl-Lösung verwendet, die Strom-dichte-Potentialkurven wurden beiRaumtemperatur mit einer Polarisati-onsgeschwindigkeit von 100 mV/h beieinem Startwert von -200 mV ermittelt.Ausgewertet wurde das Potential, beidem die jeweilige Probe einen Sum-menstrom von 1 A/m2 erreicht hat.Diese Potentialgrenzwerte für die Ent-stehung von Lochfraß sind in Abbil-dung 4 über den aus der Legierungs-zusammensetzung errechneten Wirk-summen [3] aufgetragen.

Mit steigender Wirksumme steigt daskritische Lochfraßpotential an. DieUnterschiede bezüglich des ange-wandten Oberflächenbehandlungsver-fahrens sind deutlich zu erkennen.Linearisiert man unter Berücksichti-gung der Oberflächenbehandlungsver-fahren die Messpunkte, so ist festzu-stellen, dass die so erhaltenen Geradenlediglich parallel verschoben wurden.Die Gerade der gebeizten Proben istgegenüber der Geraden der geschliffe-nen und der gestrahlten Proben deut-lich zu höheren kritischen Lochfraß-potentialen verschoben. Hieraus kanneine deutlich höhere Korrosionsbe-ständigkeit von gebeizten Oberflächengegenüber mechanisch behandeltenOberflächen abgeleitet werden.Im weiteren ist auffällig, dass sich beiden üblichen Austeniten wie 1.4301,1.4401, 1.4571 die Art der Oberflä-chenbehandlung stärker auf das Kor-

Abb. 4: Kritische Lochfraßpotentiale [Stromdichte von 1 A/m2] aufgetragen überder Wirksumme des jeweiligen Werkstoffes in Abhängigkeit des angewandtenOberflächenbehandlungsverfahrens [Potential gegen SHE]

Abb. 5: Kritische Lochfraßtemperatur aufgetragen über der Wirksumme in Abhän-gigkeit des angewandten Oberflächenbehandlungsverfahrens von flächig-oxidier-ten und behandelten Proben

Abb. 6: Kritische Lochfraßtemperatur aufgetragen über der Wirksumme in Abhän-gigkeit des angewandten Oberflächenbehandlungsverfahrens von geschweißtenund behandelten Proben

gebeizt

geschliffen

gestrahlt

gebeizt

geschliffen

gestrahlt

gebeizt

geschliffen

gestrahlt

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Technik

rosionsverhalten auswirkt als bei denhöherlegierten Werkstoffen wie z.B.1.4565, 2.4856.

Für die Praxis bedeutet dies, dass gera-de bei üblichen Austeniten durch einegezielte Oberflächenbehandlung eineErhöhung der Korrosionsbeständigkeiterreicht werden kann, bzw. dass die Kor-rosionsbeständigkeit in gestörten Be-reichen, wie z.B. bei einer Schweißnaht,nahezu wieder den für den Grund-werkstoff spezifischen Wert erreicht.

4.2 Kritische LochfraßtemperaturDer FeCI3-Test nach ASTM G48 [4]stellt ebenfalls einen Schnelltest zurBestimmung der Lochfraßbeständig-keit dar. Die Proben werden in eine10%ige bzw. 5%ige FeCl3-Lösung ein-getaucht. Im Zyklus von 24 h wird dieTemperatur um jeweils 5°C erhöht. DieProben werden jeweils vor der Tem-peraturerhöhung auf Lochfraßstellenuntersucht. Der Versuch endet, sobaldLochfraß auf der Probenoberflächesichtbar wird. Die Prüflösung wurdetäglich gewechselt. Das VerhältnisPrüflösung/Probenoberfläche betrug 10ml/cm2. Differenziert wurde bei dieserUntersuchung nach Lochfraß an denSchnittkanten und der Walzfläche. ZurBeurteilung wurden jedoch nur dieWerte der Walzfläche herangezogen.Es sei jedoch bemerkt, dass die Loch-fraßtemperaturen der Schnittkanten zugeringeren Werten gegenüber denWalzflächen verschoben sind [5]. Inder Praxis sind deshalb Schnittkantenin Bereichen korrosiver Belastung kon-struktionstechnisch zu vermeiden.

In diesem Test zeigt sich generell, dassdurch Beizen eine zum Teil erheblichhöhere Lochfraßtemperatur erreichtwurde als durch die übrigen, hieruntersuchten Oberflächenbehand-lungsverfahren [Abb. 5 und 6]. DieUnterschiede zwischen den mechani-schen Oberflächenbehandlungsverfah-ren waren zum Teil geringer und konn-ten deshalb nicht immer eindeutigklassifiziert werden. Insgesamt warauch bei diesen Versuchen zu erken-nen, dass sich die Art des Ober-flächenbehandlungsverfahrens beiWerkstoffen mit sehr hohen Legie-

rungsgehalten geringer auf das Ergeb-nis auswirkt als bei den austenitischenStandardstählen.Bei den Proben mit Aufschmelznaht[Abb. 6] ist ebenso wie bei den flächigoxidierten Proben [Abb. 5] eine deut-lich höhere Lochfraßtemperatur dergebeizten Proben zu verzeichnen. Ver-gleicht man jedoch die absolutenWerte der flächig oxidierten Probenmit den Proben mit Aufschmelznaht,so sind Differenzen der Lochfraßtem-peratur von bis zu 20°C zu erkennen.Der Nickelbasiswerkstoff [2.4856]zeigt bei dieser Korrosionsbelastungbis zu der höchsten untersuchten Tem-peratur keinerlei Korrosionsangriff.

Die Sprühnebelprüfung [3] stellt eineLangzeituntersuchung dar. Hierbeiwurden die Proben ständig mit einer5%igen NaCl-Lösung besprüht. DieTemperatur wurde bei 32°C konstantgehalten. Die mit dieser Untersuchungerzielte Korrosionsbelastung führte nurbei den üblichen Austeniten [1.4301,1.4401, 1.4571] zu Korrosionserschei-nungen. Beispielhaft zeigt Abbildung 7den zeitlichen Verlauf der Korrosion beidem Stahl 1.4401. Die geschliffenenProben begannen schon nach wenigenStunden zu korrodieren, wogegen diegestrahlten Proben erst nach Tagenerste Korrosionserscheinungen zeigten.Es war deutlich der Korrosionsverlaufentlang den Riefen von geschliffenenProben zu sehen. Bei diesem Versuchzeigt sich deutlich, dass die Korrosions-rate in direktem Zusammenhang mit derOberflächenrauhigkeit steht.Es fällt auf, dass die gebeizten Proben

verglichen mit den mechanisch behan-delten Proben eine überdurchschnittli-che hohe Korrosionsbeständigkeit auf-weisen. Die mechanisch bearbeitetenProben zeigten zum Teil schon nachkürzester Zeit Korrosionserscheinun-gen. Weiterhin ließ diese Untersu-chung eine Differenzierung der me-chanischen Oberflächenbehandlungs-verfahren zu. Mit glasperlengestrahltenProben wurden stets höhere Standzei-ten als mit geschliffenen Proben erzielt.Bei den Proben mit Aufschmelznahtwurde jedoch generell beobachtet,dass insbesondere bei den gestrahltenProben im Bereich der Wärmeeinfluss-zone [WEZ] ein linienförmiger Korro-sionsangriff erfolgte. Dies könnte aufungenügende Entfernung der dünnenOxidschicht im Randbereich der WEZzurückzuführen sein [Abb. 8].

Abb. 7: Zeitlicher Verlauf der Korrosionsrate der Salzsprühnebelprüfung SS DIN 50021 [subjektive Bewertung]

Abb. 8: Gestrahlte Proben nach derKorrosionsprüfung. Deutlich erkennbarist, dass der Lochfraßangriff entlangder Schweißnaht und der Wärmeein-flusszone verläuft

konnte deutlich gezeigt werden, dassdie Korrosionsrate in direktem Zusam-menhang mit der Oberflächenrauhig-keit steht. Nur mit einer geringenOberflächenrauhigkeit sind zufrieden-stellende Ergebnisse bezüglich der Kor-rosionsbeständigkeit zu erzielen.Durch die Kaltverformung der Ober-fläche können partiell Zugspannungenauftreten, die zu Spannungsrißkorrosi-on führen [6]. Ebenso besteht dieGefahr, dass durch zu hohe Anpress-kräfte, stumpfe Schleifscheiben oder zuhohe Schleifgeschwindigkeiten erneutTemperaturen auftreten, die wiederumOxidschichten auf der Oberflächezurücklassen. Eine frühzeitige Ober-flächenkorrosion ist die Folge.Ferner zeigte sich, dass die mechani-schen Oberflächenbehandlungsverfah-ren arbeitsintensiver sind als das Bei-zen. Kostenmäßig relativiert sich diesjedoch, wenn man die Umweltbela-stungen und die damit verbundenenEntsorgungskosten berücksichtigt.Wird ein optimaler Korrosionsschutzverlangt, so ist das Beizen durch kein

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anderes der untersuchten Verfahren zuersetzen. Es hat sich jedoch gezeigt,dass die Kombination von chemischenund mechanischen Verfahren zu exzel-lenten Ergebnissen bezüglich der opti-schen und korrosionschemischenErfordernissen führen.

Literatur

1.] Bergmann, W.: Werkstofftechnik;Carl Hanser Verlag, München, 20002.] Paus, H. J.: Physik in Experimentenund Beispielen; Carl Hanser Verlag,München, 19943.] Gümpel, P.: Rostfreie Stähle; expert-Verlag, Renningen 20004.] ASTM G 48: Standard TestingMethod of Pitting and Crevice Corro-sions Resistance of Stainless Steel andRelated Alloys by the use of FerricChloride Solution [1980]5.] Herbsleb, G; Schwenk, W.: Werkst.Korros. 8 [1967] 685ff6.] Protogerakis, E.: Chem. Ing.-Tech.63 [1991] 115ff <

5. Zusammenfassung

Die durchgeführten Untersuchungenzeigen eindeutig, dass durch Beizendie für den Werkstoff höchste Korrosi-onsbeständigkeit erzielt wird. Beson-ders markant waren die Unterschiedegegenüber den mechanischen Ober-flächenbehandlungsverfahren bei denüblichen Austeniten mit Aufschmelz-naht. Dies hängt mit der Bildung vonSeigerungen und dem Ausscheidungs-verhalten dieser Stähle zusammen. Beiden mechanischen Oberflächenbe-handlungsverfahren stellte sich im all-gemeinen das Strahlen als das bessereVerfahren zur Oberflächenbehandlungheraus. Das Strahlen von Oberflächenwirkt sich aufgrund der entstehendenDruckeigenspannungen positiv auf dasSpannungsriss- und Schwingungsriss-korrosionsverhalten aus. Nachteilig istjedoch die erhöhte Gefahr der Ober-flächen- und Lochkorrosion im Bereichder WEZ wo die Oxidschichten offen-sichtlich nicht ausreichend gut besei-tigt werden. An geschliffenen Proben

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Technik

Mit dem Förderkennzeichen 170 93 01hat das BMBF das oben genannte Pro-jekt in der Zeitspanne von 01.09.2001bis 31.05.2003 gefördert. Dem Einsatzund der Mitarbeit von Dipl.-Ing. Cata-lin Scafaru, Gastwissenschaftler an derFachhochschule Konstanz und Akade-mischer Rat an unserer Partner-Uni-versität TRANSILVANIA Brasov ausRumänien, als auch Dipl.-Ing. [FH]Stefan Thomas, einem Absolvent derFachhochschule Konstanz ist es zu ver-danken, dass bei guter Betreuung vonStudenten des 4. Semesters Studien-gang MK, dieses komplexe als auchumfangreiche Projekt zur Entwicklungeines Fahrzeuges als auch zweierUmbausätze zu einem guten Erfolggebracht werden konnte.

Für die Verwaltung der im CAD-System ProE erstellten technischenZeichnungen und Stücklisten ist eingeeignetes Stücklistenverwaltungssy-stem im Exel97-Format von StefanThomas entwickelt worden.

In Abbildung 3, 4 und 5 ist der Aufbaudes entwickelten Systems dargestellt.

Prof. Dr.-Ing. Peter Kuchar

vertritt die Fachgebiete Technische Mechanikund Konstruktionslehre.

TechnikMotorgetriebenes Freizeit-Mobil für Straße, Schnee und Wasser

Abb. 1: Straßenversion Freizeitmobil

CAD / Bauteilverwaltung

Um auf die CAD-Datensätze aller ver-wendeten Teile schnell zugreifen zukönnen, sind diese in einer Stücklisteabgelegt. Modelle und Zeichnungen sind miteiner Versionsnummer versehen, sodass sich die vollständigen Dateina-men ergeben:

Stückliste

Die Stückliste ist im Excel97-Formaterstellt und enthält mehrere Makros,die beim Öffnen der Datei nicht deak-tiviert werden sollten.

Verwendung der Stückliste

Nach dem Öffnen der Stückliste befin-den sich in der Mappe "Baugruppen"die Hauptbaugruppen des Trike2000-Projekts. Die einzelnen Baugruppensind als Hyperlink angelegt, derenVerweis in die entsprechende Haupt-baugruppenmappe führt.Durch anklicken des Hyperlinksgelangt man in die gewünschteMappe. Hier befinden sich in derobersten Stückliste, die dieser Haupt-baugruppe zugeordneten Unterbau-gruppen.Die oberste Tabelle enthält die Haupt-baugruppe und die Unterbaugruppen,die wieder mit Hyperlinks mit den ent-sprechenden Stücklisten in dieserMappe verbunden sind. Die Hauptbaugruppe ist in mehrereTeile aufgeteilt, die teilweise farblichunterschieden werden. Unter der ober-sten Liste befindet sich die Liste dererstellten Teile und aller Kaufteile. Dar-auf folgen alle verwendeten Normteile.

Abb. 2: Straßenversion Freizeitmobil

Trike2000 _ 00 _ 00 _ 00 . prt . 0

Projekt_Hauptbaugruppe_Unterbaugruppe

_Einzelteil . Modell . Version

Dipl.-Ing.Catalin Scafaru

Akademischer Rat an der Universität TRANSIL-VANIA Brasov, Rumänien

Dipl.-Ing. [FH] Stefan Thomas

Absolvent der FH Konstanz

von Dipl.-Ing. Catalin Scafaru, Dipl.-Ing. [FH] Stefan Thomas und Prof. Dr.-Ing. Peter Kuchar

83fhkforum . 2004/2005

Technik

Die Einzelteile in den Haupt- undUnterbaugruppen sind mit Abbildungenverlinkt, die das Teil als Bild anzeigen,wodurch die Identifikation vereinfachtwird [Abb. 6]. Um in die Excel-Dateiretour zu wechseln, muss der aktivierteBildeditor nicht geschlossen werden, esgenügt ein Klick in das Exceldokument. Ein Sprung retour eines Links innerhalbder Excel-Datei kann durch denRetour-/ Vorwärtsbutton [Abb. 7] erfol-gen. Dies ist sinnvoll, da die Sprüngezwischen den Blättern und Zellen oftüber große Zellindexbereiche erfolgen.

Das Herzstück der Wintersportversion,in ihrer zweiten Ausbaustufe, bestehtaus der Hauptantriebswelle, welchedas Doppelzahnradritzel für die Leis-tungsübertragung von den Hinterrad-trommeln des VW-Antriebsmotors aufdie drei profilierten Antriebsräder derGummiantriebskette beinhaltet.

In Abbildung 10 ist eine CAD-Darstel-lung des linken und rechten Antriebs-systems wiedergegeben.

Die vormontierten Antriebseinheitenwerden an das Trike angebaut.Abbildung 11 zeigt das Trike mit derlinken Antriebseinheit.

Die Antriebseinheit wird nun noch umdie Gummikette ergänzt, letztere über-trägt in verschneitem Gelände die An-triebskraft und sorgt für den Vortrieb.Die überarbeitete Version der verstell-baren Einzelabstützung für die Vorder-ski ist in Abbildung 13 dargestellt.

Im Sommer des Jahres 2003 konnteauch die Wassersportversion am Bo-densee getestet werden [Abb. 15].Abschließend soll bemerkt werden,dass an dem Projekt über hundert Stu-denten mitgearbeitet haben und überdie Fertigung der Einzelteile in dermechanischen Werkstatt der Fach-hochschule Konstanz der Anspruch derFachhochschule eine praxisgerechteAusbildung zu fördern sicherlichbestätigt werden konnte. Anlässlichmehrerer Referate, die Dipl.-Ing. Cata-lin Scafaru an der PartneruniversitätTRANSILVANIA aus Brasov gehaltenhat, konnten wir auch einen ehemali-gen Sokrates-Stipendiaten von derFakultät für Mechanik begeistern einSchwesterfahrzeug zu dem hier be-schriebenen in Brasov zu bauen. <

Abb. 3: Systemaufbau Abb. 4 und 5: Systemaufbau

Abb. 6: Anwendung des Programms

Abb. 7: Anwendung des Programms

Abb. 8: Vollständiges Fahrzeug in derStraßenversion als CAD-3 D Modell

Abb. 9: CAD-Darstellung der Hauptan-triebswelle für die Wintersportversion

Abb. 10: CAD-Darstellung des linkenund rechten Antriebssystems,Antriebseinheiten für die Wintersport-version

84 fhkforum . 2004/2005

Abb. 11: Trike mit der linken Antriebseinheit

Abb. 12: Antriebssystem links vollständig

Abb. 13: CAD-Darstellung des Einzel-abstützungssystems–Version 2

Abb. 14: Testfahrten im Februar 2004in Wald am Arlberg

Abb. 15 [rechts]: Testfahrten Wasserversion

In Kontakt bleiben.Verein der Freunde, Förderer und Absolventen derFachhochschule Konstanz e.V.

Ziel des Verbandes derFreunde, Förderer undAbsolventen der Fach-hochschule Konstanz e.V.ist die Förderung derFachhochschule Kon-stanz und ihrer Studie-renden in Lehre und For-schung. Als Förderver-band unterstützen wir dieHochschule jährlich mitnamhaften Beträgen, wer-ben Sachspenden von Fir-men ein und ermöglichendadurch unbürokratischdie schnelle Be-schaffungvon Lehrmitteln und Ein-richtungen. Seit Bestehen

des Verbandes wurdenvon den rund 600 Einzel-mitgliedern und den 60Firmen und Verbän- denmehr als 3 Millionen EuroFördermittel und Sach-spenden an die Hoch-schule weitergeleitet. Ne-ben unserer Aufgabe, denKontakt der Fach-hoch-schule und ihrer Studie-renden zu Behörden,Industrie und Wirtschaftzu vermitteln und zu hal-ten, fördern wir auch dieVerbindung der Absol-venten zur Fachhochschu-le und sind Ansprech-

partner für alle Belangeder "Ehemaligen".

Nur durch einen großenMitgliederkreis kann derVerband seine Aufgabenwirkungsvoll erfüllen. Wirwenden uns daher an alle,die sich mit der Fach-hochschule Konstanz ver-bunden fühlen, unsereZielsetzung durch eineMitgliedschaft im Verbandzu unterstützen.

Geschäftsstelle Fachhochschule KonstanzHerr Klemens BlaßBrauneggerstr. 55D-78462 Konstanz

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Wirtschaft85fhkforum . 2004/2005

Wirtschaft

1. Einleitung

Mitte der 90iger Jahre begannen vieleUnternehmer zu erkennen, dass dieOrientierung an Kundenbedürfnisseneinen Wettbewerbsvorteil in gesättig-ten Märkten ermöglicht. Endlich wurdedie "Bedürfnisbefriedigung" nicht nurtheoretisch, sondern auch praktisch alsAuftrag der Wirtschaft begriffen. DasZiel der Gewinnmaximierung wurdedurch das Ziel der Kundenorientierungergänzt. Als Maß für die Zielerreichungdiente entsprechend die Kundenzu-friedenheit. Während der Gewinn alsErfolg vergangener Perioden ausge-wiesen wird, schien die Kundenzufrie-denheit den Erfolg zukünftiger Peri-oden zu repräsentieren, da zufriedeneKunden in hohem Maße dem Unter-nehmen treu blieben und damit weni-ger Akquisitionskosten bewirkten.In einigen servicebetonten Unterneh-men wurde begonnen, die Entwick-lung der Kundenzufriedenheit sogar inGeschäftsberichten auszuweisen oderentsprechende Spitzenplätze werblichzu verwerten1. Die seit 1992 jährlich aktualisiertenKennzahlen des KundenmonitorDeutschland zeigen für diese verein-fachte Argumentation jedoch seit Jah-ren Handlungsbedarf auf: Während dieKundenzufriedenheit in einzelnenBranchen gestiegen ist, sinken trotz-dem die entsprechenden Kennzahlenzur Kundenbindung. Hieraus leitet sichein Forschungsbedarf zur Bestimmungder weiter bedeutenden Erklärungsfak-toren zum Ausbau der Kundenbezie-hung ab.

2. Credo des Relationship Marketing

Der Paradigmawechsel äußerte sich imMarketing durch eine Verlagerung derAktivitäten vom Transaktionsmarketinghin zum Relationship-Marketing.2

Neben dem Zielkriterium "Share ofMarket" wurde der "Share of Wallet/

Customer" bedeutsam. Auch auf derSeite der Informations- und Kommuni-kationsindustrie wurden anstelle derCAS [Computer Aided Selling] Pro-gramme zunehmend CRM [CustomerRelationship Management] Soft-warepakete angeboten. Die klassischeBindung der Kunden durch technische,ökonomische und juristische Barrierenwurde durch das Streben um emotio-nale Verbundenheit durch hohe Kun-denzufriedenheit, Vertrauen und Com-mitment erweitert3. Das Credo lautete: Mit loyalen Kundenlassen sich höhere Gewinne erzielen,da Akquisitionskosten entfallen, derWiederholungskauf weniger Vertriebs-kapazität beansprucht, mehr Cross-und Upselling Potentiale genutzt wer-den können, die nachlassende Preis-sensitivität höhere Preise durchsetzbarmacht und diese zufriedenen Kundenz.T. Neukunden werben [Akquisiti-onskosten]. Die dabei aufgestelltenKalkulationen des Bindungsnutzenshatten häufig den Charakter einer sog."Milchmädchenrechnung" und dientenmehr motivationalen Zwecken auf Sei-ten der Mitarbeiter bzw. CRM-Soft-warekäufer. Mit der einsetzenden Bais-se wurden die Budgets und die Beur-teilung des Nutzens loyaler Kundennüchterner. I.d.R. hatten nur die Unter-nehmen Marktvorteile erzielen kön-nen, die von Anfang an konsequentRelationship Marketing betrieben [z.B.der englische LebensmittelhändlerTesco]4. Unternehmen, die ihre Kun-den nicht richtig kannten bzw. einstuf-ten waren häufig enttäuscht5. AuchZufallskunden können profitabel seinund Dauerkunden unrentabel, da dieseden Wert ihrer Loyalität zunehmendwahrnehmen und z.B. Treuerabattefordern. Darüber hinaus wird das Aus-nutzen von Loyalität [im Glauben andie geringere Preissensitivität] vomKunden vereitelt und z.T. sanktioniert.Hierzu zählt auch das Werben vonNeukunden mit Sonderkonditionen,

von Dr. Frank Dornach und Prof. Dr. Leo SchubertKundenvertrauensindex im Relationship Marketing

Prof. Dr. Leo SchubertStudienschwerpunkte an der Universität Augs-burg: Marketing und Unternehmensforschung1985: Promotion über Methoden der Daten-analysebis 1991: CEO-Stabsstelle einer Großbankseit 1991: Professur für Marketing an der FHK1999: Kurzzeitdozentur an der Univ. Havanna.2003: Forschungsaufenthalt in Costa RicaForschungsschwerpunkte: Marktforschung [insb.Kapitalmarkt- und Zufriedenheitsforschung]

Dr. Frank DornachDr. Frank Dornach ist Vorstand der ServiceBa-rometer AG, dem Forschungs- und Beratungs-unternehmen für unternehmensspezifische Kun-denbarometer. Er betreut seit 1992 die bun-desweit umfassendste Studie zur Kundenorien-tierung, den Kundenmonitor Deutschland.

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Wirtschaft

die die Wechselentscheidung erleich-tern sollen, den loyalen Kundenjedoch nicht angeboten werden.

3. Risiko und Vertrauen

Um Relationship Marketing effektiv zubetreiben, sollten Unternehmen ihreKunden möglichst gut kennen. DerKunde muss hierfür seine Anonymitätaufgeben und das Risiko des Miss-brauchs seiner Daten eingehen. DasBedürfnis nach dauerhaften und profi-tablen Kundenbeziehungen ist vomRisiko, dass die Abhängigkeit aus-genützt wird, überschattet. Im Falle derNeukunden, stellt das Risiko zumfalschen Dienstleister zu wechseln,eine Entscheidungsbarriere dar.Risiken, im Sinne von Unsicherheiten,lassen sich durch Informationen [z.B.aus früheren Erfahrungen, Empfehlun-gen etc.] reduzieren, jedoch seltenganz beseitigen. Entscheidungsrisikenbetreffen die Zukunft, und diese istnicht die Verlängerung der Vergangen-heit über die Gegenwart hinaus. DieTheorie bietet für Entscheidungenunter Risiko Modelle, die jedoch min-destens voraussetzen, dass die poten-tiellen zukünftigen Zustände oder Ver-haltensweisen bekannt sind und dassdie objektiven Wahrscheinlichkeitenfür deren Eintritt ermittelt werden kön-nen6. Auch wenn der ökonomischnicht vertretbare Aufwand betriebenwürde, diese Parameter zu schätzen,stellen diese Schätzungen lediglichstatistische Erwartungen dar. OhneVertrauen, dass diese Erwartungenauch eintreten, werden keine Ent-scheidungen getroffen. "Vertrauenüberzieht die vorhandene Informa-tion"7 und nimmt subjektiv optimisti-sche Eintrittswahrscheinlichkeiten an."Wer Vertrauen erweist, nimmt Zukunftvorweg."8 Vertrauen im weitesten

Sinne ist für den Soziologen NiklasLuhmann "Zutrauen in die eigenenErwartungen". Für ihn könnte ohne jeg-liches Vertrauen niemand morgenssein Bett verlassen [oder seinenFinanzdienstleister wechseln, den Fra-gebogen eines Kundenclubs ausfüllen,eine Kaufentscheidung treffen etc.].

Kunden besitzen i.d.R. Erwartungenhinsichtlich einer Leistung [Soll]. ImVergleich mit der erfahrenen bzw.wahrgenommenen Qualität [Ist] ent-steht individuell verschieden die sub-jektive "Zufriedenheit" [vgl. Abb.1].Zufriedenheit ist i.d.S. vergangenheits-orientiert, Vertrauen dagegen istzukunftsorientiert. Auch hier ist eineErwartung [Soll] Ausgangspunkt. Dadiese Erwartung nicht sicher eintretenwird, muß in Anbetracht des wahrge-nommenen Risikos individuell ver-schieden Vertrauen gefaßt werden.Vertrauen zu fassen stellt eine Ent-scheidung dar. Vertrauen ist in Ent-scheidungssituationen notwendig, indenen riskante Vorleistungen erbrachtwerden müssen und in denen eineAbhängigkeit vom zukünftigen Verhal-ten anderer, die der eigenen Kontrolleentzogen sind, besteht9. Insofern dürf-te die Bedeutung von Vertrauen mitzunehmendem Involvement des Kun-den in das Leistungssystem des Anbie-ters steigen [Extremfall: personenge-richtete Dienstleistung]. Dem häufigerhobenen Vertrauen in eine Markez.B. "Daimler-Chrysler", fehlt das Kri-terium einer riskanten Vorleistung. Beieiner anstehenden Kaufentscheidungwürde dieses allgemeine Markenver-trauen durch zusätzliche Informatio-nen [aus z.B. Empfehlungen, Bera-tungsgespräche, Tests etc.] überprüftund präzisiert werden.

Vertrauensmessung

Zur Messung von Zufriedenheit wur-den zahlreiche Instrumente ent-wickelt10. Die Erfassung von Vertrauendagegen fand bislang primär nur imKontext der Psychologie Beachtung11

und konzentrierte sich dort stark aufdas Vertrauen als Persönlichkeitsvaria-ble. Die Erhebung der ImagefacetteVertrauen dient primär der Markenpo-sitionierung und bietet häufig lediglichDaten in qualitativer Form und seltenAnsatzpunkte für konkrete Defizite.Um den Erfolg der Bemühungen umVertrauen zu messen, werden nachfol-gend vier Indizes vorgestellt. Diesewerden anschließend anhand vonempirischen Daten für die Telekom-munikationsbranche getestet (erhobenim Rahmen der Kundenbefragungendes Kundenmonitor Deutschland 2003).Das Ideal, das Vertrauen in Entschei-dungssituationen zu erfassen, ist erhe-bungstechnisch kaum möglich, es seidenn, es stehen genügend Neukundenbzw. Wechselkunden für eine derarti-ge Erhebung zur Verfügung12. Umeine derartige Situation wenigstensanzudeuten, kann die Bereitschaft,sich länger an ein Unternehmen ver-traglich zu binden oder kritische Ereig-nisse, die evtl. zum Wechsel desAnbieters führen könnten, mit denerwarteten Eintrittswahrscheinlichkei-ten erfragt werden. Auch das Kriterium,eine Kauf- bzw. Wechselentscheidungin den vergangenen Wochen gefällt zuhaben, könnte als Filter in der Befra-gung dienen. Die einfachste Bildung eines Vertrau-ensindex geht von einer direkten undpauschalen Antwort des Kunden zuseinem Vertrauen in einen Anbieteraus. Durch Normierung der Ausprä-gungen auf das Intervall [0;1] ergibtsich der Index IV.

V: [durchschnittliche] Vertrauens-ausprägung

Vmax: maximal mögliche Vertrauens-ausprägung

Abb. 1: Grundlagen von Zufriedenheit und Vertrauen

Iv =Vmax

V

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Ein derartiger einfacher Index liegt z.B.der Vertrauensstudie des US-amerika-nischen MeinungsforschungsinstitutsGallup zugrunde, das im Jahr 2002 in47 Ländern 36000 Menschen befrag-te13. Inhalt der Befragung war das Ver-trauen zu 17 gesellschaftlichen Institu-tionen beim Wirken für die Gesell-schaft. Als Antwort waren vier Katego-rien vorgesehen: "viel", "einiges","wenig/nicht viel", und "gar nicht/kein"Vertrauen. Als Index wurden die Pro-zent der Befragten angegeben, die"viel" oder "einiges" Vertrauen hatten.Bei dieser binären Ausprägung genügtdie einfache Normierung [durch Pro-zentbildung] zur Indexkonstruktion.Die in Deutschland befragten 503 Pro-banden besaßen das höchste Vertrau-en in die Polizei [88%] und die UNObzw. die Streitkräfte [70%] und dasgeringste Vertrauen in große Gesell-schaften [45%] und religiöse Grup-pen/Kirchen [39%]. Diese Ergebnissefallen in den 47 Ländern z.T. sehrunterschiedlich aus. Kritisch angemerktwerden muß, daß der Index lediglichausdrückt, wie viele Personen Vertrau-en absolut in die jeweilige Organisati-on besitzen, das Ausmaß bleibt jedochunberücksichtigt. Darüber hinausbleibt unklar, inwiefern die Befragtenalle Einrichtungen [wie z.B.: NGO’s,IWF, Weltbank, WHO] überhaupt kann-ten bzw. die Nichtkenntnis zugaben.

Der zweite Index IF erfaßt in etwa das"Zutrauen in die eigenen Erwartungen"und entsteht aus dem Sicherheitsgrad,mit dem der Kunde das Erfüllen ver-schiedener Vertrauensfacetten durchden Anbieter erwartet. Aus diesen wirdmittels Hauptkomponentenanalyse einVertrauensfaktor extrahiert und so nor-miert, daß der Index auf das Intervall[0;1] beschränkt ist14:

Vi: Ausprägung der Vertrauens-facette i = 1, .., m

Vmax: maximal mögliches Zutrauenin eine Vertrauensfacette

fi: Faktorladung für die Vertrau-ensfacette i = 1, ..., m fürden Vertrauensfaktor

Der dritte Index IW basiert auf einemProdukt aus der individuellen Bedeu-tung von negativen Ereignissen und dersubjektiven Wahrscheinlichkeit, daßsich diese nicht ereignen werden. Erdrückt quasi den Erwartungswert aus,daß die individuell bedeutenden"Befürchtungen" bei seinem Anbieternicht auftreten werden. Durch den Zähler [B1 + B2 + ... + Bm]wird der Index auf das Intervall [0;1]begrenzt. Wenn der Kunde davon aus-geht, dass keines der negativen Ereig-nisse auftreten wird, ist der Index IW=1, d.h. der Kunde fühlt sich bei demAnbieter absolut sicher vor negativenÜberraschungen und zeigt maximalesVertrauen.

Bi: Bedeutung des negativenEreignisses i = 1, .., m

pi: Wahrscheinlichkeit, dass beimAnbieter das negative Ereignisi = 1,..., m auftritt

Beim Index IF wird die Gewichtungeinzelner Vertrauensfacetten durch dieHauptkomponentenanalyse vorge-nommen. Dagegen wählt der Kundebeim Index IW selbst die Wichtigkeitder einzelnen Ereignisse. Währendbeim Index IF allgemeine Vertrauens-facetten [Vertrauen in Servicewillen, -kompetenz, Fairness etc.] vorgegebenwerden, stützt sich der Index beim IWauf potentielle negative Ereignisse[z.B.: Leitungsstörungen, verzögerteMangelbehebung, fehlerhafte Abrech-nung etc.] und macht damit stärkerRisiken bewusst. Damit entspricht derIndex IW ein wenig mehr der Vertrau-ensdefinition in Entscheidungssituatio-nen. Die Anzahl von m Befürchtungen

kann fest vorgegeben oder individuellvariieren bzw. offen sein. Dafür bein-haltet der Ansatz neben der Bedeutungauch die erwartete Auftrittswahr-scheinlichkeit und bietet damit einedetailliertere Information.

Einen größeren Aufwand erfordert dieBestimmung des Index IFS: Die Faktor-ladungen f1 bis fm werden zwar wie imIndex IF eingesetzt, jedoch erfolgtderen Bestimmung im Rahmen einesStrukturmodells [vgl. Abb. 2]. Anwen-der von Strukturmodellen gehen davonaus, dass bestimmte Phänomene [z.B.Vertrauen, Loyalität, Zufriedenheit etc.]nicht direkt beobachtet werden kön-nen. Lediglich über sog. Indikatoren,die Ausdruck des entsprechenden Phä-nomens sind, können diese latentenVariablen geschätzt werden. Im Falleder Loyalität eines Kunden könnten diebeobachtbaren Indikatoren z.B. Wei-terempfehlungsbereitschaft und Wie-derkaufabsicht sein. Diese sog. laten-ten Variablen werden in einem Struk-turmodell je nach Abhängigkeit bzw.Einfluss durch lineare Beziehungenverknüpft.

Um die Faktorladungen f1 bis fm fürden Index IFS zu bestimmen, müssenquasi simultan Faktorenanalysen [zurSchätzung der latenten Variablen] undRegressionsschätzungen [zur Schät-zung der Parameter der linearen Bezie-hungen] vorgenommen werden. In derfolgenden Abbildung 3 sind diese Fak-torladungen fV1 bis fV4. In dieser Abbil-dung wird ein einfaches Strukturmo-dell zu Entstehung von Kundenloyalitätgezeigt. Zufriedenheit, Commitmentund Vertrauen gelten als bedeutendeEinflussgrößen auf die Loyalität vonKunden15. Die Zufriedenheit wird

IF =Vmax (f1+f2+...+fm)

V1f1+V2f2+...+Vmfm

Iw =B1+B2 +...+Bm

B1[1-p1]+B2[1-p2]+...+Bm[1-pm]

Abb. 2: Strukturmodell mit latenten und beobachtbaren Variablen

anhand von 5 Indikatoren charakteri-siert, Commitment durch den Indikator"Vorteilhaftigkeit gegenüber dem Ange-bot der Mitbewerber" und Vertrauendurch die Erwartungen bzgl. 4 Ver-trauensfacetten. Das Strukturmodellgeht von den Hypothesen aus, dass mitsteigender Zufriedenheit, steigendemVertrauen bzw. erhöhtem Commitmentauch die Loyalität des Kunden höherist. Zudem wird davon ausgegangen,daß gute Erfahrungen in der Vergan-genheit [also Zufriedenheit] das Ver-trauen in den Anbieter erhöhen. Es mussangemerkt werden, dass das Struktur-modell lediglich das Zustandekommenvon Loyalität erklären will und nichtdie Zufriedenheit oder das Vertrauen.Hierzu müsste das Strukturmodell er-weitert werden16. Die Parameter desStrukturmodells sind primär die Regres-sionskoeffizienten βFL, βCL, βVL, βFV.

Anwendung in der Branche Telekom-munikation [Festnetzanbieter]

Auf der Basis der Daten einer Erhebungim Jahre 2003 durch ServiceBarometerAG in München bei 1.006 Festnetz-Kunden von Telekommunikationsun-ternehmen in Deutschland wurden dieIndizes IV, IF, IFS und IW berechnet. DieNamen der 6 größeren Festnetzanbie-ter dieser Branche wurden zur Anony-misierung geändert. Für die Berech-nung der Indizes wurde die Stati-stiksoftware SPSS Version 8.0 und EQSVersion 3.0 [Structural Equation Pro-gram] eingesetzt.

Die Grafik zu den Vertrauensindizes inder Telekommunikationsbranche zeigt,daß die Indizes IV und IF/IFS in etwa dieselben Rangfolgen hinsichtlich desVertrauens in die 6 Unternehmenabbilden. Der Index IW zeigt geringeVertauschungen in der Rangfolge18. InAnbetracht dessen, daß hierbei unter-schiedliche Merkmale und Konstruktevorliegen, spricht das Resultat doch füreine Anwendung jeder dieser Indizes.Die direkte Befragung des Vertrauens[Index IV] scheint die Vertrauenswerteder einzelnen Unternehmen ein wenigstärker zu differenzieren.

Anhand mehrerer Fit- bzw. Qualitäts-kriterien wird beurteilt, ob ein Struk-turmodell gut ist im Sinne von "kom-patibel mit den empirischen Daten"19.Das oben dargestellte Strukturmodell[vgl. Abb. 5] stellt lediglich eine mög-liche "kompatible" Lösung dar. Mit dendabei ermittelten Parameterwertenwird exemplarisch der Index IFS für dieBranche insgesamt [vgl. Tabelle 1]berechnet.

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Tabelle 1: Vertrauensindizes zu 6 Festnetzanbietern17

Anbieter

LET-Tel.

UED-Tel.

CRA-Tel.

CLET-Tel.

LAC-Tel.

NOS-Tel.

Branche insgesamt

Index IV

,649

,497

,631

,542

,533

,636

,515

Index IF

,771

,674

,719

,671

,683

,736

,681

Index IFS

,770

,670

,718

,670

,681

,735

,678

Index IW

,638

,559

,667

,637

,644

,674

,574

Die Bestimmung des Vertrauens-IndexIFS der Branche ergibt sich aus den ent-sprechenden Faktorladungen fV,1 bisfV,4. Ergänzend muss die maximaleVertrauensausprägung Vmax = 3 unddie durchschnittlichen Ausprägungender Vertrauensfacetten x7 = 1.81 bisx10 = 2.12 bei der Berechnung einbe-zogen werden:

In analoger Weise lassen sich derIndex IF, ein Zufriedenheits- oder einLoyalitätsindex bestimmen.Die Strukturanalyse zeigt, dass dielatente Variable Commitment miteinem Regressionskoeffizienten von0.861 den stärksten Einfluss auf dieLoyalität ausübt. Dies erscheint plau-sibel, da auch bei Unzufriedenheit miteinem Anbieter kein Wechsel vorge-nommen wird, falls der Kunde sichdadurch verschlechtern würde. Derdirekte Beitrag von Zufriedenheit undVertrauen fällt mit ca. 0.29 gleich aus.Dies bedeutet, dass Vertrauen eineneigenständigen Beitrag zur Kunden-bindung leistet. Zufriedenheit wirktsich insbesondere dann kundenbin-dend aus, falls weiterhin auf eine sehrgute Leistung vertraut werden kann. Bei der Bildung von Vertrauen müssenverschiedene Informationskategorieneinbezogen werden20. Im Strukturmo-dell wurde nur ein Teilaspekt des Ein-flussfaktors Erfahrung mit dem Gewicht0.504 berücksichtigt. Die Bedeutunganderer Einflussfaktoren [z.B. Reputa-tion, Image, Empfehlungen von Freun-den, Persönlichkeit etc.] auf das Ver-trauen wurde in diesem Modell nichtuntersucht.

IFS =

3*[0.790+0.548+0.669+0.735]

1.81*0.79*2.22*0.548*2.05*0.669+2.12*0.735

=0.678

Abb. 3: Strukturmodell zur Loyalität [Bsp.: Festnetzanbieter]

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Ausblick

Vertrauen wird in einzelnen Wirt-schaftszweigen unterschiedlich be-deutsam. Strukturmodelle können dazubeitragen, Differenzen zwischen denBranchen aufzudecken bzw. aufzei-gen, wo am Vertrauen gearbeitet wer-den sollte, um erfolgreiches Relation-ship Marketing umzusetzen. Das Management von Vertrauen ist, imVergleich zur Kundenzufriedenheitkomplexer. Einerseits benötigt Vertrau-en Zeit und ist nicht käuflich, sondernwird verliehen21. Ferner kann derbeabsichtigte Aufbau von Vertrauen

über die Frage nach dem Motiv zuMisstrauen führen.22 Authentizität alsvertrauensförderndes Kriterium könnteim Widerspruch zur Kundenorientie-rung bzw. Servicephilosophie stehen.Ist Vertrauen einmal geschenkt wor-den, wird es häufig bereits bei kleinenVerstößen entzogen.23 Auch die For-derung selbst Vertrauen zu schenken,wenn man es von anderen erwartet24,ist im Kundenkontakt nicht undifferen-ziert möglich. Bei unnötig bzw. leicht-gläubig verschenktem Vertrauen mußim Falle des Missbrauchs mit einer Bla-mage statt mit Verständnis gerechnetwerden.25

Wirtschaft

Abb. 5: Strukturmodell zur Loyalität mit geschätzten Parametern [Bsp. Festnetzanbieter]

Abb. 4: Vertrauensindizes zu Unternehmen der Telekommunikation

Aufgrund dieser Konstellationen soll-ten die Möglichkeiten, den Vertrau-ensbedarf zu senken [z.B. durchGarantien, Datenschutzaudits, Qua-litätszertifizierungen, Nutzung aufProbe, Weiterempfehlung, etc.] ausge-schöpft werden, bevor an das Vertrau-en des Kunden appelliert wird. Viel-leicht stellt gerade diese Vorleistungeinen wichtigen Katalysator bei derEntstehung von Vertrauen dar.


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Wirtschaft

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Fußnoten

1 Obgleich diese Information aufgrundder breiten Palette unterschiedlicherErfassungsinstrumente nur selten mehrals eine Absichtserklärung darstellte,da die Indizes z.T. von einemGeschäftsjahr zum darauffolgendenumgestellt wurden oder nur in mehr-jährigen Abständen erhoben wurden.Nationale Zufriedenheitsbarometerdagegen ermöglichen Vergleiche in alsauch zwischen Branchen [vgl. z.B.Meyer A., Dornach F. [1995]; Ertl R.[2000].2 vgl. Diller H. [1995]; Grönroos, C.

[1994]; Gummesson, E. [1999]; Hen-nig-Thurau Th., Hansen U. [2000].3 So wirbt heute IBM mit dem Verzichtauf technische Wechselbarrieren [auf-grund von firmeneigenen Betriebssy-stemen] indem das offene Betriebssy-stem LINUX empfohlen wird und hofftdabei auf einen emotionalen Vorteildurch mehr Vertrauenswürdigkeit. 4 Der Kern des Relationship Marketingbei Tesco ist ein Datenwürfel mit Kun-denzufriedenheitsdaten sowie Datenzum Kaufverhalten der Kunden undsoziodemografische Daten. Auf dieserGrundlage ist es Tesco möglich, an dieca. 8.5 Mio Kunden mit Loyalitätskar-te pro Quartal 65 000 unterschiedlicheMailings zu versenden. Da diese fürrelativ kleine Kundengruppen maßge-schneiderte Angebote enthalten, erzieltTesco Responsequoten von 20-30%während sich der Branchendurch-schnitt mit 0,5% zufrieden gebenmuss. [vgl. Meyer A., Fend L., SpechtM. [1999]]. 5 Eine Studie an 16 000 Privat- undFirmenkunden zeigte einen schwa-chen Zusammenhang zwischen Dauereiner Kundenbeziehung und den Pro-fiten. Die gemessenen Korrelationsko-effizienten verdeutlichen Branchenun-terschiede: Lebensmittelhändler: 0.45,Unternehmensdienstleister: 0.30,Direktbank: 0.29, Versandhändler: 0.20.In einem High-Tech-Serviceunterneh-men waren "die Hälfte der profitabel-sten Kunden Zufallskäufer, die in kur-zer Zeit zahlreiche Produkte mit hoherGewinnspanne kauften, bevor sie wie-der verschwanden". [Reinartz W.,Kumar V. [2003], S. 68-78.]. 6 Vgl. Entscheidungsmodelle zu Risikound Unsicherheit in z.B.: Bamberg G.,Coenenberg A. G. [2002]. 7 vgl. Luhmann N. [1989], S. 20, 26.8 Luhmann N. [1989], S. 8.9 vgl. Ahlert D., Kenning P., PetermannF., [2001], S. 281.10 vgl. z.B. Bailom, F., Hinterhuber, H.,Matzler, K., Sauerwein, E. [1996], ErtlR. [2000], Meister U., Meister H.[1998], Scharnbacher K., Kiefer G.[1998].11 vgl. z.B. Petermann F. [1996].12 Auch im Falle der Erfassung vonZufriedenheit als Differenz zwischender Erwartung und der tatsächlich

erfahrenen Wahrnehmung stellte sichdie ex ante bzw. ex post Erfassung vonErwartung bzw. Wahrnehmung alskaum realisierbar heraus. 13 vgl. Graw Ansgar [2002], S. 3.14 Die Indexbildung mittels Hauptkom-ponentenanalyse ist aus der Kunden-zufriedenheitsforschung bekannt.15 Z.T. beschränkt sich die Diskussionder Einflussgrößen auf die Kunden-loyalität auf diese drei Faktoren [vgl.Henning-Thurau Th., Hansen U.,2000, S. 8].16 Zur Erklärung von Kundenzufrie-denheit im PKW-Sektor wurde vonPeter S. [1998] ein Strukturmodell vor-gestellt.17 Abweichungen in den Faktorladungvon IF und IFS sind z.T. durch eineleicht geringere Fallzahl bei derenBerechnung begründet. Bei IF wurden835 und bei IFS 794 Fälle der 1.006Fälle einbezogen. 18 Diese Abweichungen sind evtl.durch eine Vereinfachung bei der Erhe-bung entstanden. Für die Bedeutungder negativen Ereignisse wurde ledig-lich eine binäre Variable verwendet! 19 Im Gegensatz zur konfirmatorischenDatenanalyse, in der die Struktur einHypothesenkonglomerat wiedergibt,und damit fix sein sollte, wird in derexplorativen Datenanalyse [auchDatasnooping genannt] in den Datennach Beziehungen und Zusammen-hängen gesucht. Diese Vorgehenswei-se scheint im Umgang mit Strukturm-odellen zu dominieren. 20 vgl. Rippberger T. [1998, S. 99]; Rie-mer K., Klein St. [2001] S. 714; GrundM. [1998], S. 108; Ahlert D., KenningP., Petermann F. [2001], S. 289. 21 "Trust is an experience good. Wecannot assert trust or claim it, we can-not purchase it. Trust is earned and per-ceived. Trust is accumulated throughtime and reliable behavior." [Moore J.[2002], S. 96].22 vgl. Luhmann N. [1989], S. 46.23 Misstrauen ist schneller erreichbarals Vertrauen [vgl. Luhmann N. [1989],S. 99]. 24 vgl. "If firms ask for customer trust,they should also trust their customersin return." Cowles D.L. [1996], S. 3.Grüninger St. [2001], S. 207f sieht ris-kante Vorleistungen als initiierendes

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Moment von Vertrauensbildung inKooperationen. 25 Bei Missbrauch von Vertrauen isteine "Schuldzurechnung beobachtbar,deren Urteil danach variiert, ob dieSituationskontrollle notwendig oderleichtsinnig aus der Hand gegebenwurde." "Es scheint, dass persönliches

Vertrauen sich nur dort bildet, wo esgebraucht wird" [Luhmann N. [1989],S. 39, 49]. <

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Realisierungsstudie BodenseestadtAusführlicher Bericht siehe Seite 36.

Forschungen zur neueren ArchitekturgeschichteUnter dem Aspekt einer zunehmendenBedeutung des Bauens im Kräftefeldhistorischer Bausubstanz für den Archi-tekten von heute, auch aber unter demAspekt eines erweiterbaren Spektrumsder Architektentätigkeit nach Abschlussdes Studiums, werden im Rahmen desProjektes die Grundlagen des architek-tonischen Wirkens in der Gegenwartuntersucht, die aus den verschiedenenArchitekturwegen, insbesondere desspäten 19. und des 20. Jahrhunderts, hierbis in die fünfziger Jahre hinein, heraus-gefiltert werden sollen. Diese For-schungen zur Entstehung der modernenArchitektur sollen die Notwendigkeiteiner engen Verknüpfung verschiedenerDisziplinen, etwa die der Bauingenieu-re, der Denkmalpfleger, der Historikerund der Architekten aufzeigen sowie dieUnabdingbarkeit der vertieften Kenntnisneuerer Architekturgeschichte zurGestaltung einer aktuellen und dochüber dem Fluss des Modischen stehen-den Architektur, zur Ausbildung einereigenen, genuinen Formsprache.

Prof. Dr. Immo BoykenTel.: +49 [0]7531 206-199e-Mail: [email protected]

Archiv für Architektur- und BauingenieurwesenAn der Fachhochschule Konstanz istein Archiv für Architektur- und Bauin-genieurwesen eingerichtet worden, indem schwerpunktmäßig - aber nichtausschließlich - aus der Region Boden-see Materialien zum gegenwärtigenund vergangenen Architektur- undBauingenieurgeschehen zusammenge-tragen, bewahrt, dokumentiert und

Prof. Dr. Bernd JödickeTel.: +49 [0]7531 206-345e-Mail: [email protected]

Self-Purification of severage systemscaused by variation of runoff characteristics by discharge brakeswith flushing deviceIn combined water sewers sedimenta-tion occurs during dry water flow thatcauses obstructions of flow. This leadsto great transport of high loads into thereceiving waters and the sewer treat-ment plant. At present the seweragesystems have to be cleaned in regularintervals. The existing discharge brakewill be remodelled and used instead ofthese time-consuming and expensivemethods. The effects of the dischargebrake on sediments in sewage systemshave to be analysed but it is expectedthat it will reduce the amount of sedi-ments on the sewer. Additionally thedischarge brake enables the precau-tionary cleaning of the sewers disre-garding the occurence of high preci-pitation. One or several pilot-plantswill be developed. The planned rese-arch will be implemented at theseexperimental plants in the laboratory.Brakes arranged in form of a cascadeof brakes helps to evaluate the currentflow conditions. It has to be analyzedif the existing flow conditions avoidsediments or if intermittent flush wavehas to be. If experimental models willbring succesful results the new techni-que will be computersimulated[hydraulic and load simulations] andtested in existing sewage systems. Ifnecessary it is possible to change con-struction details of the brakes at thisstage. In a next step practical tests incities and communities will be carriedout which demonstrate the brakesadvantages in general use.

Prof. Dr. Werner LutzTel.: +49 [0]7531 206-218e-Mail: [email protected]

wissenschaftlich aufgearbeitet werdensollen. Das Archiv steht allen an Lehreund Bauforschung Interessierten offen.Seine Aufgabe ist, durch die Ausrich-tung auf eine überschaubare Regiongrößere Flexibilität, Überschaubarkeitund Effektivität zu erreichen sowie dieGemeinsamkeiten der DisziplinenArchitektur und Bauingenieurwesensichtbarer werden zu lassen. Dergegenwärtige Bestand - Materialien zurdeutschen expressionistischen Archi-tektur, zur "Stuttgarter Schule" um PaulBonatz und Paul Schmitthenner, zurArchitektur der ersten Jahre nach 1945,zu Eisen- bzw. Stahlbrückenkonstruk-tionen, eine umfangreiche Groß-Dia-positiv-Sammlung mit Originalaufnah-men vorwiegend zur Architektur derzwanziger Jahre sowie Möbel vonEgon Eiermann - beruht auf Legatenvon privater Hand. Zusammenhän-gende Plankonvolute führender Archi-tekten sind zugesagt.

Prof. Dr. Immo BoykenTel.: +49 [0]7531 206-199e-Mail: [email protected]

Traditionelle Architektur in Togo als Beispiel für klimagerechtes Bauenin den TropenAusführlicher Bericht siehe Seite 28.

r.vipar - räumliche Visualisierungphysikalischer Parameter in derArchitekturAus Teillösungen aus dem Bereich der3D-Visualisierung wird ein System auf-gebaut, mit dem die räumliche Dar-stellung physikalischer Daten in dieArchitektur möglich ist. Die Schnitt-stellen und das System sind so zuerstellen, dass Immersion und Interak-tivität möglich sein sollen. Es ist zu prü-fen, welche Darstellungsformen geeig-net sind.

ProjekteArchitektur und

Gestaltung

Bauingenieurwesen


93fhkforum . 2004/2005


Echtzeitsimulation für Schutz- und Sta-tionsleittechnik mit Matlab/SimulinkZiel des Projektes ist der Aufbau unddie Untersuchung eines Echtzeitmo-dells für typische Schutztechnik-Anwendungen. Es wird ein Echtzeit-Netzmodell aufgebaut, bestehend ausSimulationsrechner-Hardware, Prozes-sankopplung für analoge Signale, Pro-zessankopplung für binäre Signale undSimulationssoftware. Darauf erfolgt dieInbetriebnahme des Echtzeit-Netzmo-dells mit Schutzgeräten [TNA=Transi-ent Network Analyzer, Leitungsschutz,Generatorschutz/Sammelschienenum-schaltung] sowie der Untersuchungbeispielhafter Anwendungen.

Prof. Dr. Wilhelm FrommTel.: +49 [0]7531 206-368e-Mail: [email protected]

Verbund Virtuelles LaborDas Projekt VVL hat 9 Teilprojekte.Davon werden an der Fachhochschu-le Konstanz die Teilprojekte Bildverar-beitung, Automation und Didaktikdurchgeführt. Die Grundlagen undVerfahren der 3D-Bildverarbeitungwerden mit Hilfe eines ferngesteuertenLabor-Aufbaus theoretisch und experi-mentell unterrichtet. Im Teilprojekt"Automation" wird der Aspekt "Regel-kreis" durch Simulation und Experi-mente an einer realen stromrichterge-speisten elektrischen Maschine gelehrt.Im Teilprojekt "Didaktik" wird die Auf-bereitung für Teile der zu realisieren-den Teilprojekte geleistet. Anhand dergewonnenen Erkenntnisse und Erfah-rungswerte sollen Transferkriterien fürweitere Projekte entwickelt werden.URL des Projektes: http://www.vvl.deProf. Dr. Richard Leiner,Prof. Anneliese Fearns, Prof. Dr. Robert MassenTel.: +49 [0]7531 206-150e-Mail: [email protected]

ZAFH-NETDas zafh.net forscht anwendungsori-entiert an neuen Technologien derganzjährigen Solarenergienutzung zumKühlen, Heizen und der Stromerzeu-gung sowie an integrierten Energiema-nagement- und Informationssystemenim Gebäude. Die mittelständischeIndustrie ist Partner der Verbundfor-schung und wird durch eine direkteKooperation mit dem "Kompetenz-und Innovationszentrum Solare Tech-nologien Marbach [kisem]" einbezo-gen. Schwerpunkt des neuen For-schungsfeldes Nachhaltige Energie-technik ist zunächst die nachhaltigeGebäudeklimatisierung. Als innovativeKomponente mit hohem Marktpoten-zial entwickelt die FH Stuttgart Kälte-maschinen im mittleren Leistungsbe-reich, die mit Solarenergie oderAbwärme betrieben werden können.Die regelungstechnischen Problem-stellungen, die sich aus dem zeitlichfluktuierenden Energieangebot erge-ben, werden von der FH Reutlingenbearbeitet. Die Optimierung der Ener-gieerzeugungsanlagen sowie dieAnbindung an die Haustechnik wer-den von den Versorgungstechnikernder FH Offenburg gelöst. Computerge-stützte Planungswerkzeuge und dieBetriebsüberwachung über die Gebäu-deleittechnik anhand von Online-Anlagensimulationen werden von derFH Konstanz bereitgestellt. Die FHBiberach stellt ihr Technikum fürSystemversuche und technischeDemonstrationen zur Verfügung undbringt eigene Forschungskompetenzenzur Bauteilaktivierung in Verbindungmit oberflächennaher Geothermiesowie zur Regelung und Optimierungregenerativer Kühlung durch natürlicheund hybride Lüftung mit ein.URL des Projektes: http://www.zafh.net

Prof. Dr.-Ing. Christian SchaffrinTel.: +49 [0]7531 206-248e-Mail: [email protected]

Qualitätskontrolle von Spritzgussteilenmittels TE MessungDie Qualität eines Kunststoffspritzgus-ses ist bei Verwendung metallischerGehäuse unter Anderem durch Rönt-gen zu untersuchen. Im Rahmen desProjektes wurde versucht, die zer-störungsfreie Methode der Teilentla-dungsmessung anzuwenden um Hoh-lräume im Spritzguss zu detektieren.Die Anwendbarkeit als Routineprüfungwurde orientierend überprüft.

Prof. Dr.-Ing. Gunter VoigtTel.: +49 [0]7531 206-112e-Mail: [email protected]

Parametermengenschätzung mittelsglobaler OptimierungZiel des beantragten Projektes ist diegemeinsame Entwicklung von zuver-lässigen Lösungsmethoden zur Para-metermengenschätzung. Verwendetwird Intervallarithmetik, um Unsicher-heiten zu modellieren und um diezulässigen Werte für die Parameter zubestimmen. Die französische Seite[Université de Nantes] wird Methodender Constraint-Programmierung unddie deutsche Seite [FachhochschuleKonstanz] Branch and Bound-Verfah-ren beitragen, die es erlauben werden,Innen- und Außenabschätzungen fürdie Menge der zulässigen Werte für dieParameter anzugeben.URL des Projektes: http://www-home.fh-konstanz.de/~garloff/

Prof. Dr. rer. nat. Jürgen GarloffTel.: +49 [0]7531 206-597, -627e-Mail: [email protected]

Lösung globaler Optimierungsaufga-ben mit Nebenbedingungen mittelsRelaxationstechnikenGlobale Optimierungsprobleme mitNebenbedingungen stellen eine grosseKlasse praktisch bedeutsamer Proble-me dar. Ziel ist die Entwicklung einesneuen Verfahrens zur Lösung dieserProbleme, wobei besonderes Gewichtauf Güteaussagen für die erhaltenenNäherungen gelegt wird. Die zugrun-degelegte Methode beruht auf einerneuen Art von konvexer Relaxation,

Elektrotechnik und

Informations-technik

Informatik

die besonders vorteilhaft ist, wenn diefunktionalen Zusammenhänge durchPolynome in mehreren Variablenbeschrieben werden. NumerischeErfahrungen, die mit anderen Relaxa-tionstechniken gewonnen wurden, las-sen erwarten, dass das Verfahren zurLösung von Problemen mit sehr gros-ser Variablenzahl einsetzbar sein wird.Zunächst werden grundlegende Eigen-schaften der neuen Relaxation unter-sucht, dann wird das Verfahrenzunächst im ein- später dann im mehr-dimensionalen Fall formuliert, imple-mentiert und mit einem Programmpa-ket zur Lösung restringierter Optimie-rungsaufgaben kombiniert.URL des Projektes: http://www-home.fh-konstanz.de/~garloff/


Konvexe untere Schrankenfunktionenund ihre Anwendung in der globalenOptimierungZiel des Vorhabens ist die Entwicklungneuer konvexer unterer Schranken-funktionen für Polynome in mehrerenVariablen. Diese basieren auf der Ent-wicklung eines Polynoms in Bernstein-Polynome und werden im Rahmen vor-handener Branch-und-Bound-Verfah-ren eingesetzt werden, um restringier-te globale Optimierungsprobleme zulösen im Fall, daß die funktionalenZusammenhänge durch Polynomebeschrieben werden.Die mit Hilfe dieser Schrankenfunktio-nen erhaltenen Ersatzprobleme sindkonvex. Schranken für den Approxi-mationsfehler sowie die Frage der Kon-vergenz der Folge der Näherungslö-sungen, die das Verfahren liefert, sindweitere Punkte des Arbeitsprogramms.Die Anwendung dieser unteren Schran-kenfunktionen wird mittels Taylor-Ent-wicklung auf beliebige, hinreichend oftdifferenzierbare Funktionen erweitertwerden. Ferner werden alle währendder Rechnung auftretenden Rundungs-fehler unter Kontrolle gebracht werden,so dass die erhaltenen Schranken auchwirklich garantiert werden können. Dieentwickelten Schrankenfunktionenwerden in Kombination mit Methoden

des interval constraint solving auf dasProblem der Parametermengenschät-zung angewendet. Sie werden fernereingesetzt werden, um die Lösungenvon nichtlinearen Gleichungssystemeneinzuschließen.URL des Projektes: http://www-home.fh-konstanz.de/~garloff/


Programmier- und TechnikparkZiel des Vorhabens ist die Entwicklungneuer Formen und Konzepte für dieDurchführung von Unterrichtseinhei-ten und technischen Arbeitsgemein-schaften in Zusammenarbeit von Wis-senschaftlern der Fachhochschule undLehrern der Schulen für die Unter-richtsfächer Technik, Mathematik/Pro-grammieren, Naturwissenschaften undNaturphänomene insbesondere umMädchen weiterführender Schulen zumotivieren sich in Richtung techni-scher Berufe zu orientieren. Hierfürsollen Konzepte mit aufbauenden tech-nischen Modulen entwickelt und wie-derholt angeboten werden.

Prof. Dr. Elke-Dagmar HeinrichTel.: +49 [0]7531 206-343e-Mail: [email protected]

Business-Komponenten-Architekturund Framework für Web-Browser-und Applet-basierende unternehmens-weite Anwendungen mit EnterpriseJavaBeansDas Vorhaben hat das Ziel, eine ein-heitliche Business-Komponenten-Archi-tektur für Web-Browser- und Applet-basierende unternehmensweite Anwen-dungen mit Enterprise JavaBeans zuerstellen, mit der Unternehmen, dieInternet- bzw. Intranet-Anwendungenfür e-Business und e-Commerce erstel-len, ihre Geschäftsprozesse möglichstschnell und einfach implementierenkönnen. Die erstellten Komponentensollen sich in verschiedenen Geschäfts-vorfällen und Anwendungen wiederver-wenden lassen. Unterstützende Werk-zeuge wie etwa ein Klassen-Frame-work, das zur Erstellung anwendungs-spezifischer Komponenten benutzt wird,

sollen die Entwicklung der Komponen-ten erleichtern und vereinfachen.Anhand von Demonstrationsanwen-dungen, die sich in einem größeren, rea-litätsgetreuen Rahmen bewegen sollen,wird der Einsatz der Komponentenar-chitektur und Werkzeuge evaluiert unddemonstriert, so daß die in diesem Pro-jekt entwickelte Architektur und Kom-ponentenstruktur möglichst einfach,leicht und schnell in die Praxis trans-feriert werden können.

Prof. Dr. rer. nat. Hans-AlbrechtSchmidTel.: +49 [0]7531/206-631e-mail: [email protected]

Wissenschafts- und Wirtschafts-PortalBaden-Württemberg/ShanghaiDas Institut für Angewandte Forschungder Fachhochschule Konstanz errichtetin Zusammenarbeit mit der Stadtregie-rung von Shanghai die Einrichtungeines Wissenschafts- und Wirtschafts-portals. Baden-Württembergische Fir-men, die an einer Zusammenarbeit mitPartnern im Raum Shanghai interessiertsind, können sich im Rahmen desWirtschaftsportals mit ihrem Produkt-und Leistungsspektrum zweisprachigenglisch/chinesisch präsentieren. Aufder anderen Seite präsentieren sich alleUnternehmen aus dem Raum Shang-hai, die an einer Zusammenarbeit mitbaden-württembergischen Unterneh-men interessiert sind. Das Portal sollinteressierten baden-württembergi-schen Unternehmen im Rahmen diesesModellprojektes die Möglichkeit bie-ten, die Markterschließung sowie dieAnbahnung von Geschäftsbeziehungenin der Region Shanghai zu erleichtern.

Prof. Dr. Reinhard Nürnberg, Prof. Dr.Wolfgang ThomassenTel.: +49 [0]7531 206-645e-Mail: [email protected]

Intelligente Lamellendoppelkupplungfür KraftfahrzeugeZiel des Projektes ist die Optimierungvon im Öl laufenden Lamellen-Dop-pelkupplungen für Fahrzeuggetriebe,die unter Last schaltbar sind. Dabei soll

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Maschinenbau

bei hohem Schaltkomfort eine erheb-liche Verbrauchsreduzierung durchden neuartigen Einsatz elektromecha-nischer Aktoren in Kombination miteinem Verstellnocken und Sensorikerreicht werden.

Prof. Dr.-Ing. Michael ButschTel.: +49 [0]7531 206-390e-Mail: [email protected]

Entwicklung eines neuartigen, kosten-günstigen Getriebes für die Zerkleine-rungstechnikZiel des Vorhabens ist die Reduktionvon Größe und Gewicht von Unter-setzungsgetrieben für die Zerkleine-rungstechnik um ca. 30-40% bezogenauf konventionelle Getriebe mit glei-chen Leistungsdaten. Die Kosten sollenum 30% reduziert werden. Längerfri-stig sollen für andere AnwendungenGetriebe aus Kunststoff mit einer nochdeutlicheren Gewichts- und Kostenre-duktion entwickelt werden.

Prof. Dr. Dr. h. c. Florin IonescuTel.: +49 [0]7531 206-289, -320e-Mail: [email protected]

Elimination von Schwermetallen ausindustriellen Abwässern mit Hilfe vonMikroorganismenAusführlicher Bericht siehe Seite 69.

Schadensfallanalysen und WerkstofftechnikNeben Schadensfallanalysen an metal-lischen Bauteilen werden Dienstleis-tungen auf dem Gebiet der Werkstoff-prüfung und Beratungsleistungen inwerkstoffkundlichen Fragen angebo-ten. Daneben werden Problemstellun-gen der metallverarbeitenden Industriein Forschungsaufträgen bearbeitet. Spe-ziell für die stahlverarbeitende Industriekann auf ein breites Erfahrungspotenti-al zurückgegriffen werden. Es könnenKorrosionsuntersuchungen und Versu-che zum tribologischen Verhalten vonWerkstoffen durchgeführt werden.Prof. Dr.-Ing. Paul GümpelTel.: +49 [0]7531 206-316e-Mail: [email protected]

Formgedächtnis-Marknagel zur KnochenverlängerungKnochendefekte können beispielswei-se durch Tumor oder Unfall entstehen.Während der chirurgischen Behand-lung dient der Marknagel zur Stabili-sierung und ermöglicht bei geeigneterGestaltung die körpereigene Neubil-dung von Knochenmaterial. Gegen-stand des Projektes ist die Entwicklungeines aktiven Marknagels mit einemAntrieb durch Formgedächtnislegie-rungen [FGL] zur Knochenverlänge-rung und Defektüberbrückung ent-sprechend der Methode nach Betz undBaumgart.Nach der Knochendurchtrennung wirdder Marknagel in die Markhöhle desRöhrenknochens eingeführt und anden beiden Knochenfragmentenfixiert. Durch Hochfrequenz-Energie-einkopplung erfolgt die Erwärmungdes Formgedächtniselementes undbewirkt anschließend die Knochen-verlängerung. Die Operationswundewird nach der Implantation wiedervollständig geschlossen, so dass dasInfektionsrisiko minimal bleibt. BeimAuseinanderwandern der Knochen-fragmente - ca. 1 mm pro Tag - wirdKnochenmaterial nachgebildet, wel-ches später die hervorragendenmechanischen Eigenschaften einesRöhrenknochens besitzt. Derzeit imklinischen Einsatz befindliche Mark-nägel besitzen gegenüber allen bishe-rigen Lösungen entscheidende Vortei-le; jedoch sind ihnen sowohl hinsicht-lich der Miniaturisierung und Anpas-sung an die anatomische Gestalt desRöhrenknochens als auch aufgrundder hohen Ausfallwahrscheinlichkeit[kompliziert ausgestaltetes Planeten-rollengetriebe mit vielen bewegtenTeilen] empfindliche Grenzen gesetzt.Das sehr einfache mechanische Prin-zip und die Kompaktheit des Formge-dächtnismarknagels ist daher beson-ders vorteilhaft für Anwendungen amUnterschenkel sowie an der oberenExtremität und hat den zusätzlichenVorteil der Kostenersparnis und dererhöhten Betriebssicherheit.

Prof. Dr.-Ing. Paul GümpelTel.: +49 [0]7531 206-316e-Mail: [email protected]

Entwicklung eines Aktuators vorzugsweise aus Formgedächtnis-elementen am Anwendungsbeispieleiner steuerbaren WellendichtungZiel des Vorhabens ist es, eine steuer-bare bzw. schaltbare Wellendichtungvorzugsweise aus Formgedächtnisle-gierungs-Materialien zu entwickeln. Insensitiven Anwendungsbereichen, beidenen aus der Abdichtung einer rotie-renden Welle keinesfalls ein etwaigerÖlverlust auftreten darf, ist es bisheri-ger Stand der Technik aus Sicherheits-gründen einen zweiten zusätzlichenWellendichtring oder eine zusätzlicheDichtlippe einzubauen. Diese zusätz-liche Abdichtung, die ständig im Ein-griff steht, erzeugt eine beträchtlichezusätzliche Reibung und damit unnöti-ge Energieverluste und Erwärmung.Diese Verluste lassen sich weitgehendreduzieren oder vollständig vermei-den, wenn der Anpressdruck der Dich-tung steuerbar ist oder die zusätzlicheDichtlippe im Normalzustand be-rührungsfrei steht und mit Hilfe einesgeeigneten Werkstoffaufbaus nur imBedarfsfall fremd aktiviert oder selbst-tätig zuschaltbar ist.


Zum Einfluss der Obenflächenqualitätauf das Korrosions- und Reinigungs-verhalten von nichtrostenden StählenAusführlicher Bericht siehe Seite 75.

Schnellschaltende Aktoren für adap-tive Sicherheitssysteme im Kraftfahr-zeugbauGegenstand des Projektes ist die werk-stoffkundliche Entwicklung eines adap-tiven Sicherheitssystems mit Formge-dächtlnislegierungen zum Einsatz inKraftfahrzeugen. Durch die spontaneUmwandlung der FGL beim Über-schreiten einer kritischen Temperaturkönnen sehr schnell und funktionssi-cher Linearbewegungen ausgeführtwerden. Das Problem der Langzeitsta-bilität des Formgedächtniseffeketes sollin diesem Forschungsvorhaben be-trachtet werden. Hierzu werden Aus-lagerungsversuche sowohl die Auswir-kungen von Ausscheidungen als auch

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der Motorbetrieb für weitergehende sta-tistische Auswertungen dokumentiertsowie die Auswertung von Analysen amEnde der jeweiligen Saison bearbeitet.

Prof. Dr.-Ing. Klaus SchreinerTel.: +49 [0]7531 206-307e-Mail: [email protected]

Oxidationskatalysatoren für biodie-selbetriebene BootsmotorenDie Verwendung von Oxidationskata-lysatoren bei Dieselmotoren ist heuteim Bereich der Fahrzeugmotoren undbei Stationärmotoren Stand der Tech-nik. In Sportbooten ist diese Art derAbgasnachbehandlung jedoch nochnicht sehr verbreitet. Beim Einsatz vonOxidationskatalysatoren auf Sportboo-ten treten aufgrund der speziellen Ein-satz- und Einbaubedingungen beson-dere Probleme auf. Die Motoren wer-den häufig nur kurzfristig und/oder beigeringer Last betrieben, wodurch diefür herkömmliche Oxidationskatalysa-toren erforderliche Abgastemperaturvon 350 C nicht erreicht wird. Weiter-hin erfolgt bei vielen Booten die Ein-leitung des Abgases nicht in die Luft,sondern ins Wasser, wodurch derAbgasgegendruck ansteigt. Diesen Pro-blemen soll durch die Verwendungneuartiger Katalysatorbeschichtungensowie weiterer konstruktiver Maßnah-men Rechnung getragen werden. Wei-terhin herrscht noch immer Unsicher-heit über die Auswirkungen von Oxi-dationskatalysatoren auf die Abgasebiodieselbetriebener Motoren. Aus die-sem Grund sind Abgasmessungen anden umgebauten Booten erforderlich.

Prof. Dr.-Ing. Klaus SchreinerTel.: +49 [0]7531 206 307e-mail: [email protected]

Motorgetriebenes Freizeit-Mobil für Straße, Schnee und Wasser Ausführlicher Bericht siehe Seite 82.

Entwicklung des Mobilen Reinigungs-gerätesAusführlicher Bericht siehe Seite 10.

die metallkundlichen Hintergründe fürdie Entstehung der Ausscheidungenbetrachtet. Durch die Kenntnis derablaufenden Vorgänge sollte es mög-lich sein, Legierungen einzusetzen,die die erforderliche Langzeitstabilitätaufweisen. In einem weiteren Projekt-schritt werden Schnellerwärmungssy-steme entwickelt und erprobt, die esermöglichen, mit den vorhandenenBordstromnetzen eine schnellstmögli-che und sichere Erwärmung der FGL-Elemente zu gewährleisten.


Entwicklung einer neuartigen Prüfan-lage zur Prüfung von Bauelementenaus FormgedächtnismetallenZiel des Projektes ist die Entwicklungund der Bau einer Prüfanlage, um anFormgedächtnislegierungen [FGL] diePhasenumwandlungstemperaturen beiVariation der Parameter Dehnung, Last[Spannung] und Temperatur zu ermit-teln. Es soll das jeweilige Werkstoff-verhalten für Applikationen an fertigtrainierten FGl-Elementen [dünneDrähte, Rohre] geprüft werden.

Prof. Dr.-Ing. Paul GümpelTel.: +49 [0]7531 206-316e-mail: [email protected]

Biodiesel und Sportschifffahrt in derEuregio BodenseeIm Projekt arbeiten der Bodensee-Seg-ler-Verband und die FH Konstanzzusammen, um den Einsatz vonBiodiesel auf dem Bodensee zu unter-stützen. Biodiesel hat gegenüber her-kömmlichem Dieselkraftstoff dengroßen Vorteil, dass er gewässerscho-nend und nahezu vollständig biolo-gisch abbaubar ist. Dadurch wird derBodensee als Trinkwasserreservoirnachhaltig geschützt. Im Projekt werdenYachtbesitzer darin unterstützt, ihreDieselmotoren mit Biodiesel zu betrei-ben. Im Einzelnen werden die Erstellungeiner Broschüre, mit der sich Interes-senten über die Umrüstung ihrer Moto-ren informieren können, die Verteilungvon Fahrtenbüchern an ausgesuchteInteressenten. In diesen Büchern wird

WEB.MBA - Entwicklung von Fern-studienmodulen für deutsch- undenglischsprachige MBA-StudiengängeDas Projekt wird internetgerecht didak-tisierte Inhalte für Lehrveranstaltungenin drei MBA entwickeln und für denEinsatz auf einer virtuellen Lernplatt-form medialisieren. Für fünf Lehrver-anstaltungen in den berufsbegleiten-den Masterstudiengängen Internatio-nales Management Asien, HumanCapital Management und Accountingand Corporate Finance werden Inhal-te entwickelt und auf einer virtuellenLernplattform dargestellt. Diese media-le Vermittlungsform bietet den Teil-nehmern der berufsbegleitenden Auf-baustudiengänge den Vorteil einer teil-weisen zeitlichen und räumlichenUnabhängigkeit. Das vom baden-würt-tembergischen Wissenschaftsministe-rium geförderte Projekt dauert von2001 bis 2006. Zu den Inhalten zähleneinerseits englischsprachige Veranstal-tungen über "Interkulturelles Manage-ment" und "Interkulturelles Marketing",andererseits Kurse in Wirtschaftseng-lisch. Sie sollen die Internationalitätder vermittelten Qualifizierung erhö-hen. Es sollen extensive Online-Lehr-veranstaltungen entstehen, deren Formdie effektive und effiziente Vermittlungder Lerninhalte sowie Diskurs- undFeedbackmechanismen ermöglicht,die in den Präsenzphasen etablierte"Wissensgemeinschaft" unterstützt undergänzt, und ein Maximum an zeitli-cher Flexibilität für die Teilnehmergewährleistet. Dafür wird ein Konzeptfür eine Ressourcen-basierte Lernum-gebung entwickelt, die eine Reihe voninternetgerechten Vermittlungs- undKommunikationsformen beinhaltet.Wesentlicher Bestandteil des Projektsist die Erstellung von digitalisiertenLerninhalten zu den Lehrveranstaltun-gen in Form von Hypertext und dieEntwicklung anderer Lernressourcen inmedial angemessener Form, zum Bei-spiel Audio-Sequenzen mit Exper-teninterviews und Vortragsausschnit-ten, Graphiken, Animation und kom-mentierten Internet-Verknüpfungen zu

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Wirtschafts-und Sozial-

wissenschaften

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anderen frei verfügbaren Wissensbe-ständen. Synchrone und asynchroneKommunikationswerkzeuge, etwaAudio-Konferenzen, Whiteboardingund Foren, werden in das didaktischeGesamtkonzept angemessen integriert.Plattform für die zu entwickelnde Lern-umgebung ist die vom Projektleiter mit-entwickelte Delta Intercultural Acade-my [www.dialogin.com], eine virtuelle‚knowledge and learning community’zum Thema ‚Interkulturelle Wirtschafts-und Managementkommunikation’.URL des Projektes: http://www.fhk-mba.de

Prof. Peter FranklinTel.: +49 [0]7531 206-396e-Mail: [email protected]

E-DEU-KOMM: Anglo-German Business CommunicationZiele des Projektes sind zum einen dieGewinnung von Einsichten über dieForm und insbesondere über dieSchwierigkeiten der anglo-deutschenInteraktion im internationalen Wirt-schaftsleben, zum anderen die auf derBasis dieser Erkenntnisse aufbauendeEntwicklung [Erarbeitung von Inhaltenund deren digitale und medialeUmsetzung] eines an britische bzw.amerikanische Geschäftsleute gerich-teten, webbasierten Leitfadens zurKommunikation mit deutschenGeschäftspartnern. Die Ziele im ein-zelnen sind:1. Erkenntnisse über die Form und ins-besondere über die von Beteiligtenund Beobachtern wahrgenommenenSchwierigkeiten der deutsch-britischenbzw. in der deutsch-U.S.-amerikani-schen Interaktion in der Wirtschaft zugewinnen;2. rezipierte, teilweise nicht ausreichendkritisch tradierte Einsichten und Ansich-ten über die deutsch-britische bzw. diedeutsch-U.S.-amerikanische Interaktionim internationalen Wirtschaftsleben zuüberprüfen, die entweder aus eherimpressionistischen oder aus kulturge-nerell angelegten Studien oder vor län-gerer Zeit gewonnen wurden;3. die gewonnenen Einsichten als Basisfür die Entwicklung eines webbasier-ten, englischsprachigen Leitfadenszum Thema "Communicating and

Negotiating in German Business" zunutzen, in dem Unterschiede undGemeinsamkeiten, potentielle Schwie-rigkeiten und situationsabhängigeHandlungsempfehlungen dargestelltund begründet werden. Übergeordne-tes Ziel des Projektes, das in Zusam-menarbeit mit einem englischen undeinem U.S.-amerikanischen Unterneh-men durchgeführt wird, ist es, einenBeitrag zur Verbesserung der interkul-turellen Wirtschaftskommunikation unddamit der Wirtschaftsbeziehungen zwi-schen Deutschland und den zwei nachwie vor wichtigen HandelspartnernGroßbritannien und USA zu leisten.

Prof. Peter FranklinTel.: +49 [0]7531 206-396e-Mail: [email protected]

Vergleichsstudie TestDaF – DSHAusländische Studienbewerber kön-nen ihre Deutschkenntnisse mit Hilfeverschiedener Sprachtests nachwei-sen. Der standardisierte "Test Deutschals Fremdsprache für ausländische Stu-dienbewerber" [TestDaF] wird vomTestDaF-Institut in Hagen verwaltet,während die "Deutsche Sprachprü-fung für den Hochschulzugang" [DSH]von den Hochschulen vor Ort verwal-tet wird. Ziel der Studie ist ein Ver-gleich beider Tests. Durch eine Analy-se der unterschiedlichen Testkonstruk-te und Anforderungsniveaus sollenEmpfehlungen für einen Umgang mitden Testergebnissen und Perspektivenfür eine Weiterentwicklung der Testserarbeitet werden. TeilnehmendeHochschulen: Universität Mainz, Tech-nische Universität Braunschweig, Uni-versität Hannover und die Fachhoch-schule Konstanz.

Prof. Christian KrekelerTel.: +49 [0]7531 206-395e-Mail: [email protected]

ECOM - Ökologische KommunikationinternationalZiel des Projektes ist der rasche Zu-gang zur deutschsprachigen Fachlite-ratur, der sachgemäße Umgang mitihren Texten bzw. die Einführung in dieaktuelle Diskussion zum genanntenThema in seiner komplexen Über-

schneidung von Naturwissenschaftund Technik, Ökonomie und Ökolo-gie, Recht und Politik, Produktinnovati-on und Transfermöglichkeiten, zukunfts-orientierter Technologie und ethischemVerantwortungsprinzip. Daraus wer-den folgende sprachliche Teillernziele,mit unterschiedlicher Gewichtung,abgeleitet: Vermittlung eines allgemei-nen Grundwortschatzes, Vermittlungfachspezifischer Terminologie, Ver-mittlung von Kenntnissen der Wortbil-dung zur analytischen Nutzung vonLexika, Vermittlung notwendiger gram-matikalischer Strukturen, Vermittlungvon Kenntnissen häufig verwendeterKommunikationsverfahren und fach-üblicher Textbaupläne, Vermittlung vonLese- und Entschlüsselungsstrategien,Vermittlung von Kenntnissen unter-schiedlicher Lesestile.

Prof. Anneliese FearnsTel.: +49 [0]7531 206-420

Performance der Portfoliooptimierungmit TSP-VektorIn der klassischen Portfoliooptimierungwird die Varianz der Renditen als Risi-komaß verwendet. Da die Varianz nurim Falle symmetrischer bzw. normal-verteilter Renditen Investorenängste zuerfassen vermag, wurde ein Modell zurPortfoliooptimierung entwickelt, indem das Risiko durch einen target-short-fall-probability-Vektoren charakterisiertwird. Dieses diskrete lineare Optimie-rungsmodell kann mit guten OptimizernPortfolios aus ca. 700 Aktien innerhalbeiner Stunde bilden, so dass es bereitsjetzt als praxistauglich bezeichnet wer-den kann. Neben der Möglichkeit die-ses intuitiv verständliche und Inve-storängste besser repräsentierende Risi-kokriterium bei der Portfoliobildungeinzusetzen, ist die Performance derResultate entscheidend.Das Forschungsvorhaben beabsichtigtdeshalb, verschiedene Performancea-spekte des entwickelten Mean-Target-shortfall-probability-Vektor-Modells zuuntersuchen. Ein weiteres Ziel des For-schungsvorhabens ist u.a. die Opti-mierung des Value at Risk, der für dieErmittlung der bankaufsichtlichen Eigen-kapitalhinterlegung Industriestandard ist.


"Good Corporate Governance" und diehiermit in Zusammenhang stehenden"Listing Standards" der grossen Börseneminent an Bedeutung, da diese aus-drücklich die Beachtung und systema-tische Integration dieser Elemente indie operativen und strategischen Pro-zesse von Unternehmen einfordern.URL des Projektes:http://www.kiem.fh-konstanz.de

Prof. Dr. habil. Josef WielandTel.: +49 [0]7531 206-404e-Mail: [email protected]

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Prof. Dr. rer. pol. Leo SchubertTel.: +49 [0]7531 206-429e-Mail: [email protected]

Operationalisierung eines werte-adjustierten, verhaltensorientiertenRisikomanagements, dabei Konzeptualisierung des FaktorsMoral als strategische Ressource und Operationalisierung mittelsBalanced Scorecard

Ziel des Projektes ist die Entwicklungeines präventiv wirkenden, werteadjus-tierten Risikomanagementsystems, dasauf Basis der Theorie der Governance-ethik auf die Integration und Sicher-stellung der nachhaltigen Vitalität vonmoralischen Werten in Unterneh-menskulturen zur Vermeidung verhal-tensbedingter Risiken zielt. Hinter-grund für die Fokussierung auf verhal-tensbasierte Risiken sind die Anforde-rungen des KonTraG und der interna-tional geforderten Standards der Cor-porate Governance. Existente Risi-komanagementsysteme decken dieo.g. Risiken nicht ab.


Integritätsorientiertes Lieferantenma-nagementIn welcher Weise kann die eng geführ-te Diskussion über das Lieferantenma-nagement eines Unternehmens umden Aspekt einer governanceethischkonzipierten, präventiv wirksamen undmoralischen Verhaltenssteuerung er-weitert werden? Wie kann ein inte-gritätsorientiertes Lieferantenmanage-ment instrumentiert und als eine steu-ernde intra- und extra-organisationaleAnreizstruktur für die Unternehmens-praxis konkret gestaltet und ökono-misch relevant organisiert werden?Wie sind integritätsorientierte Liefe-rantenscreening-, Lieferantenbewer-tungs- und Lieferantenentwicklungssy-steme konkret zu gestalten? WelcheWechselwirkungen und Synergieeffek-te generiert die Konzeption und Imple-mentation eines präventiv wirkendenintegritätsorientierten Lieferantenma-nagements auf die strategische und

operative Unternehmensführung? Wiekann mit Hilfe eines solchen inte-gritätsorientierten Lieferantenmanage-mentsystem praktisch gelingen mit denstrategisch und operativ bedeutsamenLieferanten nachhaltige Lieferantenbe-ziehungen zu organisieren und zuerhalten?


Ethik und Good Corporate Gover-nanceVor dem Hintergrund vielfach exis-tenzgefährdender Unternehmenskrisenund der in den letzten Jahren vermehrtauftretenden Fälle von Korruption undWirtschaftskriminalität in Wirtschaftund Politik, zielt das Forschungsvor-haben auf die Einbettung governan-ceethischer Steuerungsstrukturen in dieCorporate Governance von Unterneh-men und somit der Entwicklung einerwertehaltigen "Good Corporate Gover-nance". Eine solche wertehaltige"Good Corporate Governance" basiertvor dem Hintergrund der Theorie derGovernanceethik auf der Integrationund Sicherstellung der nachhaltigenExistenz von moralischen Werten inUnternehmen. Diese Neugestaltungscheint notwendig, da existierendeCorporate Governance Konzepte - wiedie in der vergangenen Zeit gemachtenErfahrungen zeigen - hinsichtlichmoralisch zweifelhaftem und dolosemVerhalten der Mitarbeiter keinepräventive Steuerungswirkung zubesitzen scheinen. Hierfür sind ineinem ersten Zugriff drei wesentlicheGründe zu benennen:1. Existierende Corporate GovernanceKonzepte integrieren die implizitenElemente von Transaktionsbeziehun-gen, die durch Werte gesteuert werdenkönnen, nicht systematisch.2. Sie fokussieren nur auf die Unter-nehmensleitung als Formbegriff undnicht als Prozessbegriff und basieren3. in der Regel auf ex post wirksamenMonitoring Mechanismen. Jedoch, dievorgenannte, erforderliche Fokussie-rung auf moralische Faktoren undWerte gewinnt durch die national undinternational geforderten Standards der


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fh forum 2004 Internet - HTWG Konstanz · 25/06/2004 · "Wohnen im Bodenseeraum" im Rahmen des...

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