Die zeitaufgelöste Terahertz-Spektroskopie erzielte in den letzten 20 Jahren erhebliche Entwicklungsfortschritte. Aber auch davor haben bereits Untersuchungen der dielektrischen Eigenschaften in diesem Spektralbereich mit herkömmlichen Spektrometern unter anderen Termini stattgefunden. Viele Anwendungsfelder der Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie sind noch unzureichend erforscht, weshalb in dieser Arbeit der Einsatz in der Polymeranalytik und primär an Polyamiden näher untersucht wird. Außerdem weist die Terahertz-Systemtechnik für kohärente Messungen noch erhebliche Verbesserungspotenziale auf. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher das neue Verfahren Optical Sampling by Laser Cavity Tuning (OSCAT) entwickelt. Es ermöglicht auf elegante Weise eine variable Zeitverzögerung von Pulsfolgen, wie sie in Terahertz-Zeitbereichsspektrometern erforderlich ist. Dabei wird die Möglichkeit veränderbarer Repetitionsrate bei Ultrakurzpulslasern genutzt. Die Vorteile des OSCAT-Verfahrens, wie z. B. Skalierbarkeit, Robustheit, großer Messbereich und Messgeschwindigkeit, sowie die Funktion werden in dieser Arbeit sowohl theoretisch als auch experimentell vorgestellt und diskutiert. Erste Terahertz-Messungen an polymeren Schmelzen demonstrieren potenzielle Anwendungsgebiete für Terahertz-Spektrometer. Der Rezepturanteil und Zerstörungsgrad eingebrachter Füllstoffe kann sehr gut über den Brechungsindex bestimmt werden. Die Ergebnisse zeigen außerdem ein stark temperaturabhängiges Verhalten polarer und unpolarer Polymere. Neben der Auswirkung der temperaturinduzierten Dichteänderung auf den Brechungsindex konnte insbesondere bei Polyamiden ein starker Anstieg der Absorption mit zunehmender Temperatur nachgewiesen werden. Deshalb wurden die Absolutwerte des Brechungsindex und Absorptionskoeffizienten im niederfrequenten Terahertz-Spektralbereich tiefergehend untersucht. Es zeigte sich, dass der Brechungsindex polarer Polymere aus einem polaren und unpolaren Anteil besteht. Der unpolare Anteil wird primär durch die Material- bzw. Amidgruppendichte bestimmt. Der polare Anteil wird durch das inter- und intramolekulare Schwingungsverhalten bzw. dessen resultierenden Absorptionsbanden beeinflusst. Diese Schwingungsmoden wurden daher mittels breitbandiger Spektroskopie in abgeschwächter Totalreflexion (ATR) an unterschiedlichen Polyamiden aufgenommen. Simulationsrechnungen mit Lorentz-Oszillatoren zeigen, wie bedeutsam eine kritische Diskussion absoluter Absorptionswerte aus solchen ATR-Messungen ist. Die ermittelten Ursachen sind Änderungen des Brechungsindex der Probe infolge von Temperaturänderung sowie Dispersion durch Schwingungsmoden – auch weit abseits des Bandenmaximums. Die gemessenen Schwingungsmoden wurden anhand quantenmechanischer ab-inito Berechnungen der Molekülketten und -cluster analysiert und mit Literaturangaben abgeglichen. Verschiedene Schwingungen konnten hierbei im Terahertz-Spektralbereich bei unterschiedlichen {\alpha}- und {\gamma}-Polyamiden ausgemacht werden. Sie erweisen sich als sehr komplex und erstrecken sich meist über die gesamte Molekülkette. Schwingungen einzelner Atome oder Gruppen sind meist mit umfangreichen Ausgleichsbewegungen des Molekülrückgrats gekoppelt. Insbesondere phononenartige Schwingungen konnten hierbei im Vergleich zu bisherigen Publikationen sehr präzise beschrieben werden. / Terahertz spectroscopy has achieved considerable progress over the past 20 years, although prior investigations of the dielectric properties have already taken place with conventional spectrometers under other terms in this spectral regime. Many fields of application or terahertz time-domain spectroscopy are still insufficiently investigated. Therefore, here the use in polymer analysis and primarily on polyamides is examined in detail. In addition, terahertz system technology with coherent detection still has considerable potential for improvements. Therefore, the new method Optical Sampling by Laser Cavity Tuning (OSCAT) was developed within this work. It allows a smart variable time delay of pulse sequences as required in terahertz time-domain spectroscopy. The possibility of tunable repetition rates in ultra-short pulsed lasers is used. The advantages of the OSCAT method, such as scalability, robustness, large measuring range and measuring speed as well as the function, are presented and discussed in this work both theoretically and experimentally. First terahertz measurements on polymer melts demonstrate potential applications for terahertz spectrometers. The recipe content and degree of destruction of fillers can be determined very well by the refractive index. The results also show a strong temperature-dependent behavior of polar and nonpolar polymers. In addition to the effect of the temperature-induced density change on the refractive index, a strong increase in the absorption with increasing temperature could be detected, especially on polyamides. Hence, the absolute values of refractive index and absorption coefficient in the low-frequency terahertz spectral range were investigated in more detail. It appears that the refractive index of polar polymers consists of a polar and non-polar part. The non-polar part is primarily determined by the material and amide group density, respectively. The polar part is influenced by inter- and intramolecular oscillations and its resulting absorption bands. Broadband spectroscopy in attenuated total reflection arrangement (ATR) allowed the resolution of these oscillation modes on different polyamides. Simulation calculations with Lorentz oscillators show the importance of a critical discussion of absolute absorption values from such ATR measurements due to changes in refractive index of the sample as a result of temperature changes as well as dispersion by means of oscillation modes – even far away from the band maximum. The measured vibrational modes were analyzed by quantum mechanical ab-initio calculations of molecular chains or clusters and compared with literature data. Various oscillations were identified in the terahertz spectral range for different {\alpha}- and {\gamma}-polyamides. They are found to be very complex and extend over the entire molecular chain. Vibrations of individual atoms or groups are usually coupled with extensive compensatory motions of the molecule backbone. In particular, phonon-like vibrations could be described very precisely in comparison to previous publications. / Die Terahertz-Technologie erschließt permanent neue Forschungsbereiche und wird auch vermehrt im kommerziellen Bereich eingesetzt. Diese Entwicklung wird in eigenen Analysen dargestellt. Als Kernaspekte dieses Buchs werden technologische Verbesserungen für gepulste Terahertz-Systeme und der spektroskopische Einsatz für die Polymeranalytik vorgestellt. Einen besonderen Stellenwert nehmen dabei Untersuchungen an Polymermischungen im Schmelzezustand während der Prozessierung ein. Bemerkenswert ist hierbei das temperaturabhängige Verhalten von verschiedensten Polyamiden. Die Änderung der optischen und spektroskopischen Eigenschaften und die Einflussfaktoren werden tiefergehend betrachtet. Dabei werden verschiedene klassische und neuere Experimentalmethoden, Modellierungen und quantenchemische Simulationsmethoden eingesetzt, um insbesondere die intermolekularen Wechselwirkungen aufzuklären.

Um den CO2-Ausstoß von Kraftfahrzeugen zu reduzieren, ist die Beimischung von biogenen Kraftstoffen zum fossilen Ottokraftstoff interessant. Der Einsatz dieser führt zum veränderten Rußpartikelausstoß, welcher aufgrund der zunehmend verschärften gesetzlichen Regulierungen im Automobilsektor hinsichtlich Partikelmasse und -anzahl begrenzt ist. In der Arbeit werden Flammenstruktur und Rußbildungsprozess bei der Anwendung flüssiger Brennstoffe mit biogenem Anteil in laminaren, vorgemischten Modellflammen charakterisiert. Durch die Verwendung verschiedenster Messtechniken werden experimentelle Referenzdaten ohne den Einfluss von komplexen Wechselwirkungen, hervorgerufen durch den motorischen Betrieb, erhoben. Anhand der gemessenen Partikelgrößenverteilungen wird der chemisch hemmende Einfluss der biogenen Komponenten Ethanol und Butanol auf die Rußbildung gezeigt. Diese wird verlangsamt, sodass die Partikeldurchmesser abnehmen und die Rußmenge deutlich minimiert wird, wobei bzgl. der Gesamtpartikelanzahl kein eindeutiger Einfluss erkennbar ist.

Enormous demands for fast and low-power computing and memory building blocks for consumer electronics, such as smartphones or tablets, have led to the emergence of silicon nanowire transistors a decade ago. Along with the Si-based nanotechnology, the silicon compatible optical and chemical sensing applications have boosted the research on hybrid devices that combine the organic and inorganic materials. Apart from the revolution in the device dimensions, the rapid growth of artificial intelligence in the software industry brunch requires the next generation’s computers with the revolutionized hybrid device architecture. Implementing such new devices can effectively perform machine learning tasks without the massive consumption of energy. The hybrid Si nanowire devices have an excellent capability to replace the conventional computing element by providing new functionalities of combined materials to the traditional transistor devices preserving the advantage of CMOS technology. A goal of this thesis is to develop functional hybrid Si nanowire-based transistors modulated by the stimuli-dependent gate to go beyond the current digital building blocks. The hybrid devices converge semiconductor channel and various materials from organic molecules to silicate composite as a gate of the transistor. External stimuli change the electronic state of the gate materials which is transformed to the gate potential of the transistors. First, this thesis studies the electronic characteristics of the Si nanowire FETs under the optical stimulus. Optical stimulus induces the strong conductance change on bare Si nanowire FETs. Under the light with low power intensity, the transistor shows an unconventional negative photoconductance (NPC) which is dependent on the doping concentration of the nanowire and the wavelength of the incident light. The dopants ions and surface states cause photo-generated hot electrons trapping which restricts conventional photoconductance in the semiconductor. In the hybrid device, however, the gate material on the Si dioxide layer plays a significant role in the optoelectronic modulation of the FET device. This thesis demonstrates that an organic photochromic material, porphyrin, wrapping around the nanowire channel acts as an optical gate of the Si nanowire transistor. The diffusive property of electrons in the molecular film decides the optical switching dynamics and efficiency. Further, this thesis introduces new functional gate material, sol-gel derived ion-doped silicate film, based on the availability of stimulus-dependent gate modulation. This amorphous and transparent silicate film shows memristive property due to the ionic redistribution in the film under bias condition. Interestingly, the sol-gel film-coated Si nanowire FETs the devices show a double gate effect cooperating with a back gate under light illumination which is due to the channel separation in the fin structure of the nanowire. In addition, the sol-gel silicate film-coated Si nanowire transistor emulates the neuronal plasticity with pulsed gate stimulation, namely “neurotransistor.” Because of the mobile ions in the silicate film, the transistor has a short-term memory and mimics membrane potential change of the neuron cell. The neurotransistor could be used as a computing node in the physical neural network for hardware machine learning. This work demonstrates that the physical properties of the gate material decide the transfer characteristics and time-dependent dynamics of the hybrid Si nanowire transistors. The optical and neuromorphic gate features of the hybrid transistors would accelerate the advancement of an optical or brain-like computing machine.

Over the last two decades, electron tomography, the combination of tomographic methods and transmission electron microscopy (TEM), has considerably contributed to provide new insights into the three-dimensional structure of nanoscale materials. In particular, emerging advances in nanoscience are inevitably linked to developments in quantitative two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) TEM characterization techniques. In many cases, ET is employed to reconstruct the 3D shape (faceting of crystals) and the distribution or the arrangement (assembly) of nanoparticles down to the nanometer and atomic scale. Moreover, it is used to reconstruct the full 3D morphology of complex nanomaterials and composites, which can be evaluated further as a basis for quantitative modelling of physical properties. Beyond these capabilities, ET reveals the 3D chemical composition of nanostructures by combining it with spectroscopic methods, such as, electron energy-loss spectroscopy (EELS) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). In specific cases, ET applied together with electron holography enables reconstructing electrostatic potentials in 3D, for example space-charge related diffusion potentials at pn-junctions in semiconductors. In ferromagnetic materials, this approach also allows for the 3D reconstruction of the internal remanent magnetic induction (B-field).

Group A: Digital Hydraulics Group B: Intelligent Control Group C: Valves Group D | G | K: Fundamentals Group E | H | L: Mobile Hydraulics Group F | I: Pumps Group M: Hydraulic Components:Group A: Digital Hydraulics Group B: Intelligent Control Group C: Valves Group D | G | K: Fundamentals Group E | H | L: Mobile Hydraulics Group F | I: Pumps Group M: Hydraulic Components

An Werkzeugmaschinen können steuerungsintegrierte geometrisch-kinematische Korrekturmodelle, wie z.B. das VCS, sowie Laserinterferometer und Lasertracker zur Bestimmung von Korrekturparametern als Stand der Technik angesehen werden. Defizite bestehen derzeit in der Charakterisierung des genauigkeitsrelevanten Maschinenzustandes durch Bestimmung von Verformungen sowie der räumlichen Lagevermessung bewegter Maschinenbaugruppen im gesamten Arbeitsraum. Photogrammetrische Verfahren sind zwar prinzipiell in der Lage, dies zu realisieren, erreichen aber nicht die notwendige Genauigkeit und können hinsichtlich der Anzahl der Kameras und des Sichtfeldes nicht an die räumlichen Gegebenheiten einer Werkzeugmaschine angepasst werden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines photogrammetrischen Verfahrens zur Charakterisierung des Maschinenzustandes mit hoher Genauigkeit. Grundlage ist ein Messmodell, in dem die kinematische Struktur und die Messanordnung zusammengeführt wird. Weiterhin werden alle Objektzustände zusammengeführt, um einen möglichst hohen Informationsgehalt zu erreichen und diesen für statistische Auswertungen zugänglich zu machen. Zur Verifizierung werden Analysen von Komponenten und Maschinen sowie die Simulation von Messungen vorgestellt. Dabei wird die kinematische Achsanordnung im Messmodell berücksichtigt, was sowohl die Erstellung optimierter Messkonfigurationen als auch die direkte Parameterermittlung von Korrekturmodellen ermöglicht. Für die Bestimmung thermo-elastischer Verlagerungen an einem Hexapod wird eine erweiterte 6DoF-Messkonfiguration, bestehend aus stationären und mit der Maschine bewegten Kameras, vorgestellt. Damit können Messunsicherheiten von weniger als 10 μm bzw. 10 μm /m in einem Messvolumen von 600 mm x 600 mm x 400 mm experimentell verifiziert werden. Im Mittelpunkt steht dabei die Entwicklung eines Modellierungskonzepts für photogrammetrische Messungen. Anhand von Beispielmessungen wird gezeigt, dass dadurch die erzielbare Messgenauigkeit deutlich erhöht werden kann. Im Vordergrund steht dabei die Kombination der Modelle von Maschine und Messsystem sowie des Messzyklus in einem geschlossenen Messmodell. Durch die Entwicklungen im Bereich Industrie 4.0 besteht ein zunehmender Bedarf, Maschinen zu konfigurieren und zu kalibrieren. Gleichzeitig verbessern sich Leistung, Verfügbarkeit und Zugänglichkeit von maschinenspezifischen Modellen. Die Kombination von maschinenspezifischen Modellen mit Modellen der Messsysteme unter Verwendung der entwickelten Methodik ermöglicht eine deutliche Erhöhung der Messgenauigkeit.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung und Motivation 1 1.1 Bedeutung und Genauigkeit von Werkzeugmaschinen 2 1.2 Erfassung der Genauigkeit 4 1.3 Anforderungen der Industrie 4.0 an WZM 5 1.4 Inhalt und Aufbau dieser Arbeit 6 2 Aufbau, Verhalten und Korrektur von WZM 9 2.1 Kinematischer Aufbau von WZM 10 2.2 Fertigungs- und Maschinengenauigkeit 11 2.3 Genauigkeitsbestimmende Verhaltensbereiche 13 2.4 Steuerungsintegrierte Korrektur 18 2.5 Methoden zur Erfassung von Abweichungen 20 2.6 Typische Messmittel an WZM 21 2.7 Defizite 29 3 Photogrammetrische Methoden 33 3.1 Bildentstehung 34 3.2 Bildverarbeitung 38 3.3 Objektrekonstruktion 41 3.4 Genauigkeitskenngrößen 50 3.5 Auswertemethoden 53 3.6 Potenziale und Defizite 59 4 Konkretisierung der Zielstellung 61 4.1 Bedarf 62 4.2 Zielstellung 63 4.3 Methodik 63 5 Entwicklung eines Modellierungskonzeptes für WZM 65 5.1 Struktur und Parameter der Modelle 66 5.2 Genauigkeitsrelevante Einflussgrößen 70 5.3 Modellierungskonzept 78 5.4 Beispielhafte Modellierung: DMU80 90 6 Realisierung und Test der Modellumgebung 95 6.1 Hard- und Softwarekonzept 96 6.2 Softwarekomponenten 97 6.3 Bildaufnahme und Bildspeicher 98 6.4 Realisierung und Test der Bildmessung 99 6.5 Implementierung der Modellkomponenten 107 6.6 Realisierung und Test der Ausgleichungskomponente 109 6.7 Verifikation der 3D-Koordinatenbestimmung 111 6.8 Zwischenfazit 112 7 Experimentelle Verifikation 113 7.1 Komponentenanalyse 115 7.2 Analyse von Maschinen 131 7.3 Simulation von Messkonfigurationen 144 8 Zusammenfassung und Ausblick

Um die zuverlässige Integration von Solarthermieanwendungen (ST), z.B. konzentrierte Solarenergie (concentrating solar power, CSP) bei steigendem Energiebedarf und trotz des fluktuierenden Charakters von ST zu ermöglichen, werden thermische Energiespeichertechnologien (TES) als attraktive Lösungen eingesetzt, um ST-basierte Systeme auf dem Energiemarkt wettbewerbsfähiger zu machen. Darüber hinaus werden Feststoff-TES-Systeme als vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Flüssigkeitsspeicherlösungen betrachtet, um die Investitionskosten für die TES-Einheit weiter zu senken. Sowohl aus technischer als auch aus kommerzieller Sicht können sie vorteilhaft mittels der Komponentenfertigung bis hin zum kompletten modularen Aufbau ausgelegt werden, um die vorgesehene Beladungsmenge für verschiedene Leistungsbereiche von CSP-Anlagen abzudecken. Die erfolgreiche Integration von feststoffbasierten, sensiblen Wärmespeichern (SWS) in Parabolrinnen-Kraftwerken hat sich in den letzten zehn Jahren bewährt. Gegenwärtig gewinnt die TES-Technologie für niedrige Temperaturen neben Hochtemperaturanwendungen zur Stromerzeugung zunehmend an Bedeutung. Dies bietet die Möglichkeit, neue gemischte Feststoff-Flüssigkeits-Speichermaterialien zu entwickeln, um die Wärmespeicherdichte zu erhöhen, wie hier am Beispiel eines neuartigen, wassergesättigten zementartigen Materials demonstriert wird, das im Rahmen eines nationalen Projekts zur Speicherung von mit Solarkollektoren gewonnener Energie (IGLU-Projekt) entwickelt wurde. Wegen typischer Eigenschaften der Feststoffe müssen jedoch wichtige spezifische Probleme gelöst werden, um die Leistungsfähigkeit und Stabilität von festen TES-Systemen über einen langen Zeitraum zu gewährleisten. Die gegenwärtigen Bemühungen von Wissenschaft und Industrie konzentrieren sich auf thermische Aspekte als zentrales Hauptanliegen. Feststoffbasierte TES sind jedoch multiphysikalischen Prozessen unterworfen, d.h. das thermische Verhalten ist ein Produkt der gegenseitigen Wechselwirkung mehrerer beteiligter physikalischer Felder und beeinflusst selbst wiederum diese Felder. Das damit verbundene mechanische Verhalten der Wärmespeicherkomponenten hat einen großen Einfluss auf die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Systems sowie die thermische Leistung, da mögliche Strukturschäden den Wärmetransport durch die TES-Struktur erheblich beeinflussen und die Integrität der Struktur selbst gefährden können. Die Motivation dieses Beitrags liegt in der Entwicklung eines innovativen feststoffbasierten TES-Moduls (IGLU TES) für das oben genannte IGLU-Projekt. Ziel dieses Beitrags ist es, die Leistungsfähigkeit und Integrität von feststoffbasierten TES mit Röhrenwärmetauschern unter multiphysikalischen Bedingungen zu untersuchen, um insbesondere die Möglichkeiten und Folgen eines Versagens durch mechanische Schädigung oder thermische Degradation zu identifizieren. Die Arbeit geht von einer verallgemeinerten thermo-hydro-mechanischen (THM) Analyse des IGLU TES aus, um einen ersten Einblick in die Kopplungseffekte zwischen den verschiedenen physikalischen Feldern und deren relative Bedeutung zu gewinnen. Kritische Bereiche in den Zonen um den Röhrenwärmetauscher werden dann anhand der sich einstellenden Spannungsfelder als kritisch identifiziert, da sie die strukturelle Integrität des Speichermoduls beeinträchtigen können, indem in diesen Zonen die Festigkeit charakterisierende oder bruchmechanische Kriterien überschritten werden. Die so ermittelten kritischen Bereiche erlauben eine vertiefte, strukturspezifische Analyse eines feststoffbasierten TES mit eingebetteten Röhrenwärmetauschern. Insbesondere wird ein analytischer Ansatz vorgeschlagen, indem geeignete Vereinfachungen auf der Grundlage der vorangegangenen numerischen Analysen vorgenommen werden, um eine robuste Analyse derjenigen materialspezifischen und geometrischen Größen durchzuführen, die den größten Einfluss auf die strukturelle Zuverlässigkeit des Speichermoduls ausüben. Die abgeleitete analytische Lösung kann zur Quantifizierung der Abhängigkeit kritischer Spannungen von mehreren Systemparametern, Materialkennwerten und Geometriegrößen herangezogen werden, um unter gewählten Gesichtspunkten eine Systemoptimierung mit großer Designflexibilität für die Speicherkonfiguration durchzuführen. Der analytische Ansatz erfordert nur minimalen Aufwand und eignet sich für frühe Designphasen. Dabei zeigte sich, dass das Risiko von Material- und Strukturversagen auch bei optimaler Auslegung nicht beliebig reduziert werden kann. Daher wird ein Phasenfeld-Ansatz zur Modellierung von Risswachstumsprozessen entwickelt, um wahrscheinliche Schädigungsmuster zu erfassen, die durch die Nichtübereinstimmung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Systemkomponenten verursacht werden, und den Einfluss der resultierenden Risstopologien auf das thermische Verhalten eines festen TES-Systems zu quantifizieren. Der vorgeschlagene Phasenfeldansatz, formuliert innerhalb eines gekoppelten thermomechanischen Ansatzes, wird auf zwei repräsentative feste SWS-Konfigurationen angewendet, die sich sowohl hinsichtlich des Speichermediums als auch der Speichertemperatur unterscheiden. Innerhalb des Festkörpers wird ein Bruchvorgang beobachtet und die daraus resultierende thermische Leistungsabnahme durch eine Wärmetransportbehinderung in Abhängigkeit des eingeschlossenen flüssigen Mediums mit potentiell niedriger Wärmeleitfähigkeit untersucht, was zu erheblichen Schwankungen der Heizleistung in einem laufenden System führen kann.

Vom 8.6. bis 9.6.2017 fand im Rahmen des BHT das Fachkolloquium Elektrische Antriebstechnik statt. Das Freiherger Kolloquium Elektrische Antriebstechnik umfasst den Themenkreis elektrische Maschinen, elektrische Antriebe und Energiespeicher. Dabei sind Modellierung und Simulation von elektrischen Maschinen und Antrieben, Auslegung neuer Motorenkonzepte, thermische Untersuchungen an elektrischen Maschinen und Alterung der Energiespeicher die thematischen Schwerpunkte der Veranstaltung. Der Kolloquiumsband ist Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Beckert zu semem 75. Geburtstag gewidmet.

Im Design ist Empathie der Schlüssel zum Erfolg. Warum? Weil diese Denkweise sich als höchst effizient bei der Lösung von Problemen erwiesen hat. Empathie sorgt dafür, dass ein Produkt in erster Linie einen Wert für den Menschen hat. Nachhaltiger Wert für den Menschen ist der Garant für beständigen Erfolg. Innovative Unternehmen haben die Chance erkannt und haben ihre Entscheidungs- und Entwicklungsprozesse angepasst. Doch längst nicht alle Firmen haben diesen Wandel vollzogen oder können es tun. In unterschiedlichsten Branchen begleiten wir Unternehmen sowohl auf der Entscheiderebene als auch in den Entwicklungsabteilungen interdisziplinär. Dabei arbeiten wir mit unterschiedlichen Ansätzen und Prozessen, um Innovation möglich zu machen. In unserem Beitrag teilen wir unsere Erfahrungen zur gegenwärtigen Entwicklung in der Digitalisierung. Wir liefern wir spannende Insights zu Innovationen und zum Thema Nachhaltigkeit in mittelständigen Unternehmen bis zu den Global Playern

Das Leben in Gruppen beinhaltet neben vielen Vorteilen auch zahlreiche Nachteile. Gruppenmitglieder konkurrieren über dieselben begrenzten Ressourcen oder verfolgen unterschiedliche Ziele. Während eines Interessenkonfliktes durchläuft jeder Konkurrent einen Entscheidungsprozeß, in dessen Zentrum die Frage steht, ob es sich lohnt für eine bestimmte Ressource zu kämpfen. Dabei muß einbezogen werden, daß aggressive Auseinandersetzungen Kosten verursachen. Diese Kosten können zum einen in Aggressionskosten, z.B. ein erhöhtes Verletzungsrisiko oder hohen Energieverbrauch, und zum anderen in Sozialkosten, z.B. die Störung kooperativer Beziehungen oder Streßreaktionen, aufgeteilt werden. Die unter dem Begriff Konfliktmanagement zusammengefaßten Verhaltensweisen helfen Konfliktkosten zu verringern. So können in Interessenkonflikten Aggression vermieden, deren Stärke gedämpft und soziale Konsequenzen verringert werden. Konfliktmanagement kann vor (pre-conflict management), während (peri-conflict management) und nach (post-conflict management) dem Auftreten von Aggression eingesetzt werden. Die Hypothese, die einem optimalen Konfliktmanagement zu Grunde liegt, ist daß der Nutzen eines Konfliktes seine Kosten übersteigen muß, wobei der Profit (Nutzen – Kosten) aus dem Konflikt maximiert wird. Vereinfachend nenne ich aggressive Auseinandersetzungen von nun an Konflikte. Das Konfliktmanagement von freilebenden Schimpansen (Pan troglodytes verus) wurde im Taï National Park, Côte d’Ivoire (Westafrika), untersucht. Von 1071 beobachteten Konflikten, die ich während ganztägiger Beobachtungen an 4 männlichen und 11 weiblichen Fokustieren gesammelt habe, wurden 876 zwischen erwachsenen Schimpansen beider Geschlechter analysiert. Multivariate Analysemethoden wurden angewandt, um die entscheidenden Faktoren des Entscheidungsprozesses bei Konflikten aufzuspüren, während überwiegend Paarstatistik für einfaktorielle Analysen verwandt wurde. Dominanzbeziehungen können den Zugang zu Ressourcen regulieren und damit den Ausbruch von Aggression verhindern (pre-conflict management). Frühere Studien haben gezeigt, daß häufig lineare Rangordnungen unter männlichen, nicht aber unter weiblichen Schimpansen bestehen. Die vorliegende Arbeit konnte hingegen eine lineare Rangordnung auch unter den Weibchen der Taï Schimpansen nachweisen, welche auf Grußlauten der untergeordneten Weibchen gerichtet an die Dominanten beruhte (Wittig & Boesch, 2003a). Im Nahrungskontext waren die Taï Weibchen untereinander direkter Konkurrenz (contest competition) ausgesetzt. Dieser Wettstreit wurde intensiver, sobald eine Nahrungsquelle monopolisierbar war oder die Anzahl von Konkurrentinnen anstieg. Der Rang in der Hierarchie unter den Weibchen war abhängig vom Gewinn der Wettstreite aber unabhängig vom Alter. Warum zwischen einigen Weibchen keine Begrüßungen beobachtet wurden, konnte nicht mit dem Fehlen sozio-positiver Beziehungen erklärt werden. Ein Vergleich zwischen Populationen von Schimpansen zeigte Unterschiede in der Nahrungskonkurrenz, dem Raubdruck und der Beobachtungszeit. Diese Faktoren könnten der Grund für die unterschiedlichen Dominanzbeziehungen unter den Weibchen sein. Anschließend untersuchte ich Variablen, die darüber entscheiden, ob und wie intensiv Individuen kämpfen. Dazu erweiterte ich das Relational Model (de Waal, 1996), um die gesamte Dynamik des Entscheidungsprozesses bei Taï Schimpansen beschreiben zu können. Das erweiterte Relational Model basiert auf der Annahme, daß der zu erwartende Profit den Ausbruch von Aggression bestimmt (Wittig & Boesch, 2003b). Schimpansen beider Geschlechter kämpften häufiger um Ressourcen, die von besonderer Bedeutung für sie waren: Nahrung für Weibchen und sozialer Rang für Männchen. Schimpansen benutzten zwei Strategien, die auf ihre Wahrscheinlichkeit diesen Kampf zu gewinnen zurückgeführt wurden. Die Wahrscheinlichkeit einen Kampf zu gewinnen wurde durch die Dominanzbeziehung der Gegner bestimmt. Dominante Angreifer initiierten längere und intensivere Kämpfe, aber bemühten sich Sozialkosten zu begrenzen, indem sie selten Kooperationspartner angriffen. Untergeordnete Angreifer kämpften kürzer und weniger intensiv, riskierten jedoch höhere Sozialkosten, die sie anschließend durch Versöhnungsmechanismen wieder zu verringern versuchten. Beide Strategien resultierten in einem positiven Profit für den Angreifer. Mit dem erweiterten Relational Model kann die gesamte Komplexität von Konflikten zwischen Taï Schimpansen beschrieben werden. Es erlaubt eine größere Flexibilität im Vergleich zur ursprünglichen Version des Models. Das Post-conflict Management sozial lebender Tiere kann dazu eingesetzt werden, Kosten zu reduzieren, die am Ende des Konfliktes bestehen. Dazu werden eine Vielzahl von Verhaltensweisen angewandt, so z.B. Versöhnung (reconciliation), Trost (consolation) oder Weiterleitung von Aggression (redirected aggression). Jede dieser Interaktionen, die erst nach dem Konflikt initiiert werden (PCI = post-conflict interaction), bietet unterschiedliche Vor- und Nachteile, die gelegentlich überlappen. Um den bestmöglichen Vorteil aus einer Konfliktsituation zu ziehen, können Individuen unter verschiedenen PCIs wählen. Die vorliegende Arbeit untersuchte, welche Konfliktsituation bei Taï Schimpansen zu welchen PCIs führten, und überprüfte, ob die Vor- und Nachteilen der ausgewählten PCI mit den Bedürfnissen zur Kostenbegrenzung der Konfliktpartner übereinstimmte (Wittig & Boesch, in press). Ehemalige Gegner versöhnten sich nach Konflikten, wenn ihre Beziehung wertvoll für sie war, und wenn eine Annäherung aneinander nur unwahrscheinlich zu erneuter Aggression geführt hätte. Das Trösten durch Dritte schien manchmal die Versöhnung zu ersetzen. Trost wurde von Dritten angeboten, wenn zwischen ehemaligen Gegnern keine wertvolle Beziehung bestand oder eine Annäherung der Gegner vermutlich wieder zu Aggression geführt hätte. Taï Schimpansen nahmen einen Konflikt wieder auf, wenn die vorherige Auseinandersetzung unentschieden war oder einen unerwarteten Verlierer aufwies. Nach lang anhaltenden Konflikten, oder wenn es wahrscheinlich ausging, daß friedliche PCIs fehlschlagen würden, leiteten Taï Schimpansen die Aggression häufig an Unbeteiligte weiter. Im Gegensatz dazu verhielten sich Taï Schimpansen nach kurzen Konflikten so, weiter als wäre nichts geschehen, und verweigerten jede Art von Interaktion (keine PCI), wenn die betreffende Ressource nicht an Ort oder Zeit gebunden war. Taï Schimpansen schienen Vor- und Nachteile klar gegeneinander abzuwägen, um die geeignetste PCI (Strategie) auszuwählen. Insgesamt scheint Versöhnung die einzige PCI zu sein, mit der es möglich ist, die aggressionsbedingte Störung einer Beziehung zu beseitigen, d.h. eine Beziehung zu reparieren. Obwohl der Nutzen von Versöhnungen allgemein anerkannt ist, war annähernd keine Kenntnis darüber vorhanden, wie ehemalige Gegner eine solche Reparatur durchführen. Frühere Studien gaben Anhaltspunkte über unterschiedliche Längen, Latenzen und Verhaltensweisen von Versöhnungen innerhalb einer Art. Die Gründe für die Variabilität im Versöhnungsverhalten waren jedoch weitgehend unbekannt. Aus diesem Grund untersuchte ich besonders das Versöhnungsverhalten der Taï Schimpansen (Wittig & Boesch, in review). Die Daten bestätigten, daß die Versöhnung eine Beziehung reparieren kann. Aggression störte die Toleranz zwischen den Gegnern, Versöhnung normalisierte diese wieder. Ehemalige Gegner mit wertvollen Beziehungen versöhnten sich häufiger als Partner mit weniger wertvollen Beziehungen. Die Latenz und Dauer der Versöhnung verändern sich in Abhängigkeit voneinander, da kurze Versöhnungen schnell nach einem Konflikt erfolgten. Lange Versöhnungen hingegen dauerten auch lange, bis sie zustande kamen. Hinzu kam, daß Taï Schimpansen eine lange Latenz wählten, wenn ein erneutes Aufflammen der Aggression wahrscheinlich erschien, aber nur kurze Zeit in die Versöhnung investierten, wenn die Zeit anderweitig vorteilhafter genutzt werden konnte. Dahingegen war die Komplexität der Versöhnung abhängig von der Stärke des Konfliktes. Je härter zuvor der Kampf geführt wurde, desto komplexer war di / Besides many advantages, social living also holds several disadvantages. Social partners compete for the same resources or seek contrary goals. When facing such conflicts of interest, competitors go through a decision-making process of whether or not to fight over a resource. However aggressive interactions, which I will refer to here as conflicts, incur costs, which can be separated into costs of aggression (increased risk of injury, higher energy usage) and social costs. Social costs are created by the consequences for the social life, such as the disturbance of cooperative relationships or stress. Conflict management should diminish the costs of conflicts by avoiding escalation to aggression, regulating the intensity of the escalation or dealing with the social consequences (e.g. relationship disturbance or social stress) of the conflict. Thus conflict management can be used before (pre-conflict management), during (peri-conflict management) and after the conflict (post-conflict management). The underlying hypothesis for optimal conflict management is that the benefits prevail over the costs, meanwhile the net-benefit is maximised. I investigated the conflict management of wild chimpanzees (Pan troglodytes verus) in the Taï National Park, Côte d’Ivoire, West Africa. Of the 1071 conflicts observed during full-day focal animal follows of adults (4 males, 11 females), I analysed 876 dyadic conflicts among adult chimpanzees of both sex. Multivariate analysis was carried out to detect the variables that influence the decision-making process, while dyadic statistics were usually conducted for mono-factorial testing. Dominance relationships can regulate access to resources and thus help to avoid aggression (pre-conflict management). Although linear hierarchies are commonly found among male chimpanzees, they are believed to be absent among females. However, I detected a formal linear dominance hierarchy among the Taï females based on greeting behaviour directed from the subordinate to the dominant female. Females faced contest competition over food, which increased when either the food was monopolisable or the number of competitors increased. Dominant females usually possessed the food after the conflict. Winning contests over food, but not age, was related to the dominance rank. Affiliative relationships among the females did not help to explain the absence of greetings in some dyads. However post hoc comparison among chimpanzee populations made differences in food competition, predation risk and observation time apparent, which may explain the difference in dominance relationships. I also examined the decision-making process of whether or not to initiate aggression and how strong to fight. An extended version of the Relational Model (de Waal, 1996a) was developed to describe the dynamics of the decision-making process in Taï chimpanzees, such that the net-benefit determines the occurrence of conflicts. Both sexes fought more frequently for the resources that were most important to them: food for females and social contexts for males. Individuals used two different strategies according to their likelihood of winning the aggressive interaction, which was determined by the dominance relationship of the conflict partners. Dominant initiators had longer and more intense aggressive interactions, but they limited their social disadvantages by fighting non-cooperative partners. Subordinate initiators had shorter and less intense aggressive interactions, but risked more social costs, which they could reduce afterwards by reconciliation. Both strategies included a positive overall net-benefit. The extended Relational Model fits the complexity of wild chimpanzee conflicts and allows for more flexibility in the decision-making process compared to the original model. Post-conflict management in social living animals can reduce costs that remain after aggressive interactions by means of a variety of interactions implemented after aggression (e.g. reconciliation, consolation, redirected aggression). Each post-conflict interaction (PCI) provides different advantages and disadvantages, although the functions may sometimes overlap. Individuals can therefore choose a PCI to achieve the most favourable outcome within a given conflict situation. I investigated which conflict-condition led to which type of PCI and related the choice of PCI to its advantages and disadvantages. Taï chimpanzees used reconciliation to resolve conflicts among high value partners and when approaching the former opponent was unlikely to entail further aggression. Consolation seemed to substitute for reconciliation, when opponents were low value partners or approaching the former opponent was too risky, such as when further aggression was likely. Taï chimpanzees renewed aggression after undecided conflicts and when losers were unexpected. They used redirected aggression after long conflicts, possibly because friendly PCIs were likely to fail. However, Taï chimpanzees continued with business as usual when conflicts were very short, and they avoided further interactions when the accessibility of the resource was unlimited. Taï chimpanzees appeared to follow a clear-cut evaluation process as they seemed to weigh advantages against disadvantages for the appropriate choice of PCI. However reconciliation appears to be the only PCI that is able to repair the relationships of former opponents after being disturbed by aggressive interactions. Despite a consensus about the benefits of reconciliation, it remains unclear how former opponents achieve these benefits. Variation within reconciliation is evident in many species, but understanding what causes the variation has been mostly neglected until now. Therefore I investigated how Taï chimpanzees reconciled. This study provides evidence for the repair function of reconciliation, since aggression disturbed tolerance levels among former opponents and reconciliation restored tolerance to normal levels again. Partners with highly beneficial relationships reconciled more often compared with partners of low mutual benefit. Latency and duration of reconciliation varied in combination, such that short reconciliations were initiated soon after the conflict, while long reconciliations were initiated later. Latency increased with the risk of further aggression, while duration decreased when costs were incurred from interruption of beneficial activities. In contrast, the complexity of reconciliation varied according to the intensity of the preceding conflict, such that reconciliation was more complex after more intense conflicts. My results suggest that relationships between opponents are increasingly disturbed with increasing conflict intensity and reconciliation repairs all relationships independent of their relationship value. I propose that the function of reconciliation is to reduce the disturbance created by aggression, but that reconciliation occurs more frequently the more beneficial it is for former opponents. Taï chimpanzees engaged in conflict management before, during and after the conflict. The decision-making process of Taï chimpanzees is based on economic rules in terms of costs and benefits. Conflict management provides Taï chimpanzees with a tool to minimise the disadvantages of group-living.