The specification of building material is required in multiple phases of engineering and construction projects towards holistic BIM implementations. Building material information plays a vital role in design decisions by enabling different simulation processes, such as energy, acoustic, lighting, etc. Utilization and sharing of building material information between stakeholders are some of the major influencing factors on the practical implementation of the BIM process. Different meta-data schemas (e.g. IFC) are usually available to represent and share material information amongst partners involved in a construction project. However, these schemas have their own constraints to enable efficient data sharing amongst stakeholders. This paper explains these constraints and proposes a methodological approach for the representation of material data using semantic web concepts aiming to support the sharing of BIM data and interoperability enhancements in collaboration workflows. As a result, the DICBM (https://w3id.org/digitalconstruction/BuildingMaterials) ontology was developed which improves the management of building material information in the BIM-based collaboration process.:Abstract 1. Introduction and Background 1.1 Building Information Modeling for collaboration 1.2 Information management in AEC using semantic web technologies 2 DICBM: Digital Construction Building Material Ontology 2.1 Building Material Data in IFC 2.2 Overview of the building material ontology 2.3 Integration of external ontology concepts and roles 2.4 Material Definition 2.5 Material, Material Type, and Material Property 2.6 Data Properties in DICBM 3 Conclusions Acknowledgments References

The interlinking of enriched BIM data to Building Energy Performance Simulation (BEPS) models facilitates the data flow throughout the building life cycle. This seamless data transfer from BIM to BEPS models increases design efficiency. To investigate the interoperability between these models, this paper analyses different data transfer methodologies along with input data requirements for the simulation process. Based on the analysed knowledge, a methodology is adopted and demonstrated to identify the quality of the data transfer process. Furthermore, discussions are provided on identified efficiency gaps and future work.:Abstract Introduction and background Methodology Methodology demonstration Creation and export of BIM data Verification of OpenBIM meta-data BEPS model generation and validation Import statics Model Geometry and Orientation Construction details Thermal Profile Results and discussion Summary and future work References

Micromotors are recognized as promising candidates for untethered micromanipulation and targeted cargo transport. Their future application is, however, hindered by the low efficiency of drug encapsulation and their poor adaptability in physiological conditions. To address these challenges, one potential solution is to incorporate micromotors with biological materials as the combination of functional biological entities and smart artificial parts represents a manipulable and biologically friendly approach. This dissertation focuses on the development of custom-designed micromotors combined with sperm and their potential applications on targeted diseases treatment. By means of 2D and 3D lithography methods, microstructures with complex configurations can be fabricated for specific demands. Bovine and human sperm are both for the first time explored as drug carriers thanks to their high encapsulation efficiency of hydrophilic drugs, their powerful self-propulsion and their improved drug-uptake relying on the somatic-cell fusion ability. The hybrid micromotors containing drug loaded sperm and constructed artificial enhancements can be self-propelled by the sperm flagella and remotely guided and released to the target at high precision by employing weak external magnetic fields. As a result, micromotors based on both bovine and human sperm show significant anticancer effect. The application here can be further broadened to other biological environments, in particular to the blood stream, showing the potential on the treatment of blood diseases like blood clotting. Finally, to enhance the treatment efficiency, in particular to control sperm number and drug dose, three strategies are demonstrated to transport swarms of sperm. This research paves the way for the precision medicine based on engineered sperm-based micromotors.

In der Arbeit wird ein System zur ultraschallunterstützten Bearbeitung dargestellt, mit dem es möglich wird, spanenden und umformenden Metallbearbeitungsprozessen Schwingungen zu überlagern, die in ihrer Amplitude weit über denen vergleichbarer, bisher üblicher Systeme liegen.:Bibliografische Beschreibung 2 Inhaltsverzeichnis 3 Abkürzungsverzeichnis 6 Vorwort 10 1 Einleitung 11 1.1 Hybridtechnologien 13 1.2 Motivation und Herausforderung 15 2 Stand der Technik 17 2.1 Erzeugung des Hochleistungsultraschalls 17 2.1.1 Magnetostriktiver Effekt 17 2.1.2 Piezoelektrischer Effekt 19 2.1.3 Resonatoren 19 2.1.4 Hochleistungsgeneratoren 21 2.1.5 Ultraschalltransformation 21 2.1.5.1 Amplitudentransformation 22 2.1.5.2 Richtungstransformation 24 2.2 Anwendung von Hochleistungsultraschalltechnik in Hybridverfahren 28 2.2.1 Ultraschallunterstütztes Schleifen 29 2.2.2 Ultraschallunterstütztes Bohren 32 2.2.3 Ultraschallunterstütztes Fräsen 35 2.2.4 Ultraschallunterstütztes Schneiden 37 2.2.5 Ultraschallunterstütztes Drehen 41 2.2.6 Ultraschallunterstütztes Niet-Clinchen 45 2.2.7 Ultraschallunterstütztes Drahtziehen 46 2.2.8 Ultraschallunterstützte hybride Verfahren - Zusammenfassung 50 2.3 Massenanregung durch hochfrequente Schwingungen 54 2.4 Verbindungstechnologien 56 3 Ziel der Arbeit 58 4 Methodik zur Entwicklung von Massenerregersystemen 60 4.1 Auswahl der Schwingungsart zur Schwingungsübertragung 60 4.2 Lösungsansätze 60 4.3 Simulation 63 4.4 Festlegung der Ultraschallparameter 63 4.5 Schwingungsüberlagerte Prozesskräfte 66 4.6 Einfluss der anzuregenden Masse auf die Beschleunigungskraft 68 4.7 Einfluss der anzuregenden Masse auf die Frequenz 69 4.8 Betrachtung der konstruktiven Freiräume 76 4.9 Schwingungsausbreitungsrichtungen 78 4.9.1 Symmetrisch 79 4.9.2 Asymmetrisch 80 4.10 Kraftübertragung und Schwingungsentkopplung 81 5 Konstruktive Gestaltung der Massenerregersysteme 86 5.1 Konstruktive Randbedingungen 86 5.2 Konstruktion zum ultraschallunterstützten Drehen 87 5.2.1 Auslegung zur Wendeschneidplattenanregung mit hohen Amplituden 87 5.2.2 Konstruktion zur gewindebasierten mechanischen Verspannung von Wendeschneidplatten 90 5.2.3 Berechnungen und Simulation des gewindebasierten Spannsystems für Wendeschneidplatten 90 5.2.4 Konstruktion und Simulation zur pneumatischen Verspannung von Wendeschneidplatten 94 5.2.5 Integration in eine Drehmaschine und konstruktive Grenzen 99 5.3 Konstruktion zum ultraschallunterstützten Drahtziehen 103 5.3.1 Bestimmung der Auslegung zur Ziehsteinanregung 103 5.3.2 Konstruktion zur gewindebasierten mechanischen Verspannung des Ziehsteines 104 5.3.3 Berechnungen und Simulation des gewindebasierten Spannsystems zur Ziehsteinanregung 106 5.3.4 Integration in den Ziehprozess und konstruktive Grenzen 113 6 Experimentelle Untersuchungen 115 6.1 Untersuchungen zum ultraschallunterstützten Drehen 115 6.1.1 Aufbau zur Verspannung von Wendeschneidplatten 116 6.1.2 Prozessparameter beim ultraschallunterstützten Drehen 118 6.1.3 Ergebnisse zum ultraschallunterstützten Drehen 119 6.1.3.1 Schnittkraft - Schnittleistung 120 6.1.3.2 Werkzeugverschleiß 130 6.1.3.3 Oberflächeneffekte beim ultraschallunterstützten Drehen 133 6.1.3.4 Zusammenhang Ultraschallparameter – Prozessparameter beim Drehen 135 6.2 Untersuchungen zum ultraschallunterstützten Drahtziehen 138 6.2.1 Aufbau zur Verspannung von Ziehsteinen 138 6.2.2 Prozessparameter beim ultraschallunterstützten Drahtziehen 141 6.2.3 Ergebnisse zum ultraschallunterstützten Drahtziehen 142 6.2.3.1 Zugkraft 142 6.2.3.2 Durchmesserreduktionsverhältnis 144 6.2.3.3 Schmierstoffsubstitution plus Reinigungseffekt 145 6.2.3.4 Oberflächeneffekte beim ultraschallunterstützten Drahtziehen 149 6.2.3.5 Werkzeugverschleiß 152 6.2.3.6 Zusammenhang Ultraschallparameter – Prozessparameter beim Drahtziehen 152 7 Zusammenfassung und Ausblick 156 7.1 Vergleich der Ultraschallparameter bei der Anregung von Massen 156 7.2 Vergleichende Betrachtung zum ultraschallunterstützen Drehen und Drahtziehen 157 7.3 Erkenntnisse und Ausblick 158 8 Literaturverzeichnis 160 9 Abbildungsverzeichnis 168 10 Anhang - Konstruktionszeichnungen 178 Lebenslauf 184

Mineralischen Rohstoffe werden in vielen Industriezweigen verarbeitet. Hierbei ist der notwendige Energieeinsatz zur Zerkleinerung von Gestein von großer Bedeutung. In dieser Arbeit wurden die Mechanismen der spanenden Gesteinszerstörung sowie grundlegende Ansätze der schlagenden Zerstörung von Hartgestein untersucht. Dazu wurde ein Kleinkaliberbohrversuchsstand entwickelt und genutzt, um unterschiedliche Schneidstoffe im Kontakt mit Festgestein zu beproben. Die Beanspruchung der zum Einsatz kommenden Schneidmaterialien orientiert sich an realen spanenden Gesteinsbohrvorgängen und liefert eine hochaufgelöste Datenbasis für grobspanende Bohrverfahren. Weiterhin fanden Tests an einem Fallwerk statt, die zur Untersuchung dynamischer Belastungen auf Bohrmeißelinserts genutzt wurden. Die Experimente wurden durch Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera begleitet und veranschaulichen die Zerstörungsvorgänge in unterschiedlichen Gesteinen. Die Zerspanbarkeiten der Gesteine wurden hinsichtlich der spezifischen Energie, der Flächenpressungen auf die Schneiden und des Verschleißes der Schneidmaterialien bewertet. Vergleichende Bohrversuche mit einem neuen Schneidstoff wurden durchgeführt. Aus der Arbeit konnten Entwicklungstendenzen für den Einsatz neuer Materialien bei der Hartgesteinszerstörung herausgearbeitet werden. Die Untersuchung der Mechanismen bei der spanenden Zerstörung von Festgestein unter atmosphärischen Bedingungen stellt in Zusammenhang mit den Beurteilungskriterien für die Effizienz des Bohrvorganges eine Basis für die praktische Übertragbarkeit auf Anwendung in der Tiefbohrtechnik dar.

Gashydrate sind natürlich vorkommende feste Verbindungen aus Wasser und Gas, deren Erschließung als zukünftige Energiequelle von Interesse ist. Für die bohrtechnische Erschließung mariner Gashydratlagerstätten ist eine leistungsfähige Bohrspülung notwendig. Das vom Bohrmeißel gelockerte Sediment und darin enthaltenes Gashydrat werden durch die Bohrspülung nach übertage transportiert. Die Gashydratpartikel verlassen beim Aufsteigen im Ringraum in ca. 300 m Wassertiefe ihren Stabilitätsbereich und dissoziieren in Wasser und Gas. Um eine Verdünnung und eine Dichteerniedrigung der Bohrspülung zu verhindern, soll das Gashydratbohrklein stabilisiert werden. Gleichzeitig darf sich in der Bohrspülung bei Anwesenheit von freiem Gas in der Lagerstätte kein neues Gashydrat bilden. Die Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach Additiven, welche die Gashydratneubildung und -dissoziation gleichzeitig hemmen. Es wurde ein Schüttelautoklav genutzt, um die Dissoziationstemperatur von Methanhydrat bei ca. 85 bar zu ermitteln und die Verzögerung des Hydratzerfalls bei Anwesenheit verschiedener Additive zu vergleichen. Es konnte ein Additiv gefunden werden, das diese Anforderungen erfüllt. Des Weiteren wurden neue rheologische Untersuchungsprogramme für verschiedene Spülungstypen erarbeitet, die eine detaillierte Charakterisierung der Fließfähigkeit, Thixotropie und Geleigenschaften von Bohrspülungen erlauben.

Vor den Toren der Stadt Dresden wurde im Döhlener Becken ohne Unterbrechung seit dem 16. Jahrhundert bis zum Jahr 1989 Steinkohle im Tiefbau gewonnen. In den Jahren von 1945 bis 1989 wurde mit Unterbrechungen auch uranhaltige Steinkohle abgebaut. Die Region wird von der Weißeritz durchflossen. Westlich der Weißeritz befindet sich das Grubenfeld Zauckerode. Auf der östlichen Seite spricht man vom Burgker Revier. Bereits in den 1980er Jahren wurde an Konzepten zur Verwahrung der Bergwerke gearbeitet. Ein zentrales Element der Verwahrung der bergbaulichen Hinterlassenschaften im Bereich westlich und östlich der Weißeritz war die dauerhafte Ableitung der Grubenwässer über den 6 km langen Tiefen Elbstolln in die Elbe. Zwischen 1991 und 2014 unternahm die Wismut GmbH erhebliche Anstrengungen zur umweltverträglichen Verwahrung der Bergbaubetriebe. So wurde der Versuch unternommen, den Grubenwasseranstieg im östlichen Revier auf einem Niveau oberhalb des Tiefen Elbstollns nahe der Tagesoberfläche zu stabilisieren. Die dabei gewonnenen Erfahrungen führten zum Rückgriff auf „Plan B“. Damit ist die Auffahrung des sogenannten Wismut-Stolln gemeint, der den hydraulischen Anschluss der Grubenbetriebe östlich der Weißeritz an das untertägige System westlich der Weißeritz und damit an den Tiefen Elbstolln realisiert. Im Zeitraum der Verwahrung hat die Wismut GmbH im Döhlener Becken insbesondere bei der Anhebung des Grubenwasser-Niveaus eine Vielzahl wertvoller Erfahrungen gesammelt, die von wesentlicher Bedeutung sind. Dies gilt auch für die Abschlussarbeiten an Schächten und Bergehalden. Mit der Fertigstellung der Auffahrung des Wismut-Stollns ist das Revier erfolgreich und umweltverträglich verwahrt. Das Forschungszentrum Nachbergbau an der Technischen Hochschule Georg Agricola zu Bochum ist von der Wismut GmbH beauftragt worden, den Grubenwasseranstiegsprozess zu evaluieren. Ziel ist es, den Lernprozess im Zuge des Grubenwasseranstiegs im Döhlener Becken in seinen wissenschaftlichen Aspekten zu bewerten und die Erkenntnisse für zukünftige Projekte verfügbar zu machen. Die Ergebnisse dieser Arbeiten sind zentraler Bestandteil des Vortrages. / In the southwest of Dresden within the area of the „Doehlen basin“ hard coal was continuously mined from the 16th century until 1989. The long-term drainage of mine water along the 6 km long deep drainage adit „Tiefer Elbstolln“ into the receiving river Elbe is the central issue of the mine closure process. During this process the Wismut GmbH gained a multitude of valuable experience, especially concerning the rising mine water table.

As ore grades decline, waste rock to ore ratios increase and mines become progressively deeper mining operations face challenges in more complex scenarios. Today´s predominant means of material transport in hard-rock surface mines are conventional mining trucks however despite rationalisation efforts material transportation cost increased significantly over the last decades and currently reach up to 60% of overall mining. Thus, considerations and efforts to reduce overall mining costs, promise highest success when focusing on the development of more economic material transport methods. Semi-mobile in-pit crusher and conveyor (SMIPCC) systems represent a viable, safer and less fossil fuel dependent alternative however its viability is still highly argued as inadequate methods for the long term projection of system capacity leads to high uncertainty and consequently higher risk. Therefore, the objective of this thesis is to develop a structured method for the determination of In-pit crusher and conveyor SMIPCC system that incorporates the random behaviour of system elements and their interaction. The method is based on a structured time usage model specific to SMIPCC system supported by a stochastic simulation. The developed method is used in a case study based on a hypothetical mine environment to analyse the system behaviour with regards to time usage model component, system capacity, and cost as a function of truck quantity and stockpile capacity. Furthermore, a comparison between a conventional truck & shovel system and SMIPCC system is provided. Results show that the capacity of a SMIPCC system reaches an optimum in terms of cost per tonne, which is 24% (22 cents per tonne) lower than a truck and shovel system. In addition, the developed method is found to be effective in providing a significantly higher level of information, which can be used in the mining industry to accurately project the economic viability of implementing a SMIPCC system.

Moderne Sensorik, Modellierungs- und Optimierungsmethoden im Rohstoffgewinnungsprozess liefern Daten in “Echtzeit” und bieten Entscheidungsassistenz in der Betriebssteuerung und Kurzfristplanung. In den vergangenen Jahren wurden sogenannte „Closed- Loop-Ansätze“ entwickelt, um diese Informationen in Kombination mit moderner Datenverarbeitungstechnologie für eine verbesserte Produktionssteuerung in der Rohstoffgewinnung nutzbar zu machen. Der Beitrag stellt ein Projekt vor, das sich genau dieser Entwicklung widmet, das im Europäischen Rahmenprogramm Horizon 2020 geförderte Projekt Real-Time Mining. Der Fokus des Projektes liegt auf der Gewinnung bergbaugeologisch komplexer Lagerstätten unter Anwendung hoch-selektiver Gewinnungsszenarien. Der Aufbau des Projektes, das Projektziel, die einzelnen Arbeitspakete und Schlüsseltechnologien werden kurz dargestellt. An zwei ausgewählten Beispielen wird auf zwei Hauptkomponenten von Real-Time Mining, die Aktualisierung der Lagerstättenmodelle unter Einbeziehung von Online-Sensorik und die Optimierung der Entscheidungsfindung im Produktionsprozess näher eingegangen.

Friedrich Robert Helmert war der bedeutendste Geodät der zweiten Hälfte des 19. und des beginnenden 20. Jahrhunderts. Er stammt aus Freiberg in Sachsen und erhielt seine gesamte schulische und wissenschaftliche Ausbildung an Einrichtungen im damaligen Königreich Sachsen. Seine Familie und seine Lehrer haben wesentlich zur Entwicklung seiner Persönlichkeit beigetragen und haben ihm die Fachrichtung für seine wissenschaftliche Laufbahn gewiesen. Die Verbindung zur Internationalen Erdmessung wurde durch seine Arbeit in Sachsen begründet. In diesem Beitrag sollen diese Stationen seiner Entwicklung besonders dargestellt werden.