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Sonderforschungsbereiche (SFB)

Sonderforschungsbereiche der FAU

Sonderforschungsbereiche und Transregios sind langfristig angelegte Forschungseinrichtungen der Hochschulen, in denen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Rahmen eines fächerübergreifenden Forschungsprogramms zusammenarbeiten. Die FAU ist derzeit an 11 SFBs/TRs beteiligt, bei sieben davon hat sie die Sprecherfunktion inne.

Sonderforschungsbereiche mit Sprecherfunktion der FAU

Der Begriff „Additive Fertigung“ steht für Produktionstechnologien, die Bauteile unmittelbar aus einem Computermodell heraus schichtweise aufbauen. Ähnlich heutiger Papierdrucker sollen in Zukunft Bauteile aus Kunststoff und Metall unmittelbar aus dem Computer heraus per Mausklick produziert werden können. Der SFB 814 widmet sich grundlagenwissenschaftlichen Fragen dieser vielversprechenden Technik. Ein besseres Verständnis des Verhaltens von Pulvern in der Fertigung soll die Basis für die Herstellung neuer und optimierter Pulverwerkstoffe ebenso wie Optimierung der Maschinenaufbauten und der Prozesseinstellungen sein.

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Synthetische Kohlenstoffallotrope wie beispielsweise Fullerene, Kohlenstoff-Nanoröhren und Graphen stellen derzeit eine der vielversprechendsten Werkstofffamilien dar. Aufgrund ihrer einzigartigen elektronischen, optischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften bieten sie enormes Potenzial für Hochleistungsanwendungen in den Bereichen Nanoelektronik, Optoeleketronik, in der Wasserstoffspeicherung, bei Sensoren und in der Verstärkung von Polymeren.

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Eine Entzündung ist ein wichtiger Reparaturmechanismus des Körpers, der Immunzellen aktiviert, um auf Gewebestress und -schädigung zu reagieren. Welche molekularen Prozesse beteiligt sind, diese Immunreaktion nach der Reparatur wieder zu stoppen, möchte der Sonderforschungsbereich „Schaltstellen zur Auflösung von Entzündung“ besser verstehen helfen. Das ist wichtig, weil Immunzellen, die nicht „abgeschaltet“ werden, an gesundem Gewebe weiterwirken, sodass eine sogenannte „chronische Entzündung“, zum Beispiel Asthma oder Arthritis, entsteht. Im Forschungsverbund werden grundlegende Mechanismen des Immunsystems, die Aktivierung von Abwehrzellen und die Beziehung von Gewebestruktur und Zelltod untersucht, um herauszufinden, wieso gerade bei chronischer Entzündung die Aufhebung der Entzündungsreaktion nicht mehr funktioniert.

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Die Optimierung von Bauteilen aus Blech ist das Ziel des SFB/TRR 73. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen zum einen, wie sich die Funktionalität und die Komplexität von Blechbauteilen steigern lassen. Zum anderen liegt der Fokus auf der Entwicklung neuer, robuster und flexibler Fertigungsprozesse durch die erstmalige Kombination von Blechumformprozessen mit denen der Massivumformung. Dadurch sollen sich integrierte Bauteile, die aus einer reduzierten Anzahl an Einzelbauteilen bestehen, sowie hochbelastbare, gewichtsreduzierte Elemente in kleinen und großen Stückzahlen produzieren lassen.

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Kerngedanke und Innovationspotenzial des invasiven Rechnens bestehen in der Einführung von ressourcengewahrer Programmierunterstützung. Dies bedeutet, dass ein Programm auf benachbarte Prozessoren zurückgreifen und seine Rechenprozesse ähnlich einer Invasionsphase dynamisch auf diese verteilen kann; daraufhin werden in den verfügbaren (invasiblen) Teilen der jeweiligen Mehrprozessorarchitektur hochparallele Teile des Codes parallel ausgeführt.

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Ziel des SFB/TRR 130 ist es, zu erforschen, warum das Immunsystem bei manchen Krankheiten gegen den eigenen Körper vorgeht und damit zum grundlegenden Verständnis von Autoimmunerkrankungen beizutragen. Da B-Zellen häufig die Ursache für auf Autoimmunreaktionen basierende Krankheiten sind, rückt der Transregio 130 die von B-Zellen hervorgerufenen Antikörperantworten auf Fremdkörper und ihre Fehlfunktionen bei Autoimmunkrankheiten ins Zentrum seiner Forschung.

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Ziel des SFB/TRR 154 ist es, Antworten auf aktuelle Herausforderungen der Energiewende mit Mitteln der mathematischen Modellierung, Simulation und Optimierung zu geben und damit Lösungen auf einem neuen Qualitätsstandard anzubieten. Um dies zu erreichen, sind innerhalb der Mathematik neue Erkenntnisse in unterschiedlichen Gebieten, wie der mathematischen Modellierung, der numerischen Analysis und Simulation sowie der ganzzahligen, kontinuierlichen und stochastischen Optimierung notwendig.

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Sonderforschungsbereiche mit Beteiligung der FAU

Im SFB/TRR 39 werden wissenschaftliche Grundlagen für eine ökonomische Herstellung aktiver Strukturbauteile erarbeitet. Diese aktiven Systeme haben ein enormes Anwendungspotential – beispielsweise im Maschinen- und Automobilbau oder in der Medizin- und Automatisierungstechnik. Essentiell für den Erfolg dieser Produktinnovationen ist die Entwicklung neuer Produktionstechnologien, die einzelne Prozessketten zur Fertigung der mechanischen Bauteile und der Sensor-Aktor-Module vereinen und so erstmalig eine kostengünstige Serienfertigung aktiver Bauteile ermöglichen. Dieser Aufgabe stellt sich der SFB/TR „PT-PIESA“, in dem sich die in den jeweiligen Fachgebieten kompetentesten Standorte Deutschlands überregional vernetzt arbeiten.

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Einkristalline Superlegierungen sind Schlüsselmaterialien für die Herstellung von Turbinenschaufeln in modernen Gasturbinen, wie sie etwa in der Raumfahrttechnologie und der Energiegewinnung eingesetzt werden. Aus diesem Grund sind sie für die Mobilität einer modernen Gesellschaft genauso unverzichtbar wie für eine nachhaltige Energieversorgung. Bei Gasturbinen lässt sich durch die neuartige monokristalline Technologie ein höherer Effiziengrad mit verringertem Schadstoffausstoß erzielen – einer der Kernaspekte der Forschung innerhalb des SFB/TRR 103.

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Die Transplantation von Blutstammzellen ist eine Behandlungsmöglichkeit bei bestimmten Formen des Blut- und Lymphdrüsenkrebses. Bei vielen Patienten kommt es nach einer Transplantation allerdings zu einer immunologischen Reaktion der transplantierten Zellen gegen das gesunde Körpergewebe. Hierdurch werden häufig die Haut, Leber und der Darm geschädigt. Der SFB/TRR 221 untersucht deshalb die immunologischen Mechanismen der Blutstammzell-Transplantation. Langfristiges Ziel ist es, die Therapie verträglicher zu machen und unerwünschte Immunreaktionen zu unterdrücken.

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Der Sonderforschungsbereich/Transregio befasst sich mit einem noch jungen Forschungsfeld, bei dem mittels 3-D-Druck Konstrukte entstehen, in denen Zellen und Materialien in gewebeähnlichen Strukturen angeordnet sind. Langfristig könnten damit Gewebemodelle hergestellt werden, die beispielsweise als Tierversuchsersatz dienen könnten. Der SFB/TRR 225 erforscht die Grundlagen der Biofabrikation und untersucht das Verhalten der Zellen während und nach dem Druckprozess. Zudem sollen neue Materialien und Verfahren für den 3-D-Druck von Gewebe entwickelt werden.

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