Rechenschaftsbericht 1997/98

1.2 Sonderforschungsbereiche ­ ein Ausweis für Exzellenz im Wettbewerb der Universitäten

Von besonderer Bedeutung für die Qualität der universitären Forschung sind die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereiche (Sfb) und Forschergruppen. Sie spielen im nationalen Vergleich der Universitäten eine zunehmend zentrale Rolle.
Die folgende Übersicht zeigt die Entwicklung der Aktivitäten im Bereich der Sonderforschungsbereiche und Normal­ und Schwerpunktverfahren der DFG.

DFG	1990	1991	1992	1993	1994	1995	1996	1997
Sonderforschungsbereiche	16.874	19.567	20.832	17.281	17.614	17.523	14.744	13.005
Normal­ u. Schwerpunktverfahren	19.305	22.833	22.095	22.624	21.688	25.715	25.712	27.207

Die Technische Universität ist derzeit Sprecherhochschule von acht Sonderforschungsbereichen, an weiteren sieben Sonderforschungsbereichen der Freien bzw. der Humboldt Universität ist sie beteiligt. Darüber hinaus fördert die DFG derzeit vier Forschergruppen an der TU, an einer weiteren der Humboldt Universität ist die TU beteiligt.

Im Berichtszeitraum wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft drei Sonderforschungsbereiche und eine Forschergruppe an der TU Berlin neu eingerichtet:

• Sfb "Mesoskopisch strukturierte Verbundsysteme", Sprecher Prof. Findenegg, Fachbereich Chemie, gefördert seit 1.1.1998

Eine klassische Einteilung der Physik und Chemie unterscheidet zwischen der Welt der Atome und Moleküle auf der einen Seite und jener der kondensierten Materie auf der anderen Seite. Wolfgang Ostwald wies schon 1915 darauf hin, daß zwischen diesen Gebieten eine "Welt der vernachlässigten Dimensionen" liegt, und beschreibt damit den mit "mesoskopisch" bezeichneten Größenbereich zwischen einem und einigen hundert Nanometern, der von dem Verhalten einzelner Atome und Moleküle zu jenem der kondensierten Materie überleitet. Die moderne Chemie beginnt nun, dem Wissenschaftler Methoden in die Hand zu geben, mit denen er gezielt wohldefinierte Strukturen oder Kavitäten auf dieser Längenskala aufbauen kann. Hierzu werden hinreichend einfache chemische Bausteine durch Vorgruppierung und eine entsprechende physikalische oder chemische Verknüpfung zu Systemen zusammengesetzt, deren Größe, Symmetrie und Struktur bereits in den Bausteinen kodiert ist. Die Kontrolle des Strukturaufbaus erlaubt auch eine gezielte Einstellung der physikalisch­chemischen Eigenschaften von Stoffen in räumlich stark eingeschränkten Konfigurationen und variablen Systemgrößen. Eine konsequente Durchführung dieses Ansatzes über die Grenzen bisheriger Anwendungsgebiete hinaus führt auch zu neuartigen Strukturierungsmustern und zu Materialien hybrider Zusammensetzung, den sogenannten Verbundsystemen, was wiederum neuartige Eigenschaften und Eigenschaftskombinationen zur Folge hat.

Auf diesem Streben nach neuen und übertragbaren Bauprinzipien für den Systemaufbau basiert dieser Sonderforschungsbereich, an dem insgesamt 23 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Disziplinen der makromolekularen, organischen, physikalischen und technischen Chemie sowie der experimentellen und theoretischen Physik der Freien Universität, der Humboldt­Universität zu Berlin, der Universität Potsdam, der Technischen Universität und dem Max­Planck­Institut für Kolloid­ und Grenzflächenforschung zusammenarbeiten.

• Sfb "Beeinflussung komplexer turbulenter Scherströmungen", Sprecher Prof. Fernholz, Hermann­Föttinger­Institut für Strömungsmechanik, Fachbereich Verkehrswesen und Angewandte Mechanik, gefördert seit 1.7.1998

Der Sonderforschungsbereich "Beeinflussung komplexer turbulenter Scherströmungen" behandelt wichtige physikalische und technische Fragen von Strömungsproblemen, wie sie u.a. beim Flugzeug auftreten. Die gewonnenen mathematischen, physikalischen und technischen Ergebnisse haben Bedeutung auf den Gebieten der Strömungskontrolle, Lärmreduktion und Optimierung von Verbrennungsvorgängen.
Mit drei strömungsphysikalischen Problemen werden sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Rahmen dieses Sonderforschungsbereiches beschäftigen: mit der Ablösung, dem Strömungslärm und der Mischung. Das Ziel der Untersuchung besteht darin, in aerodynamischen Strömungen durch Beeinflussung der Ablösung den Auftrieb zu erhöhen und den Widerstand zu reduzieren. In Innenströmungen soll der Druckverlust bzw. der Strömungslärm durch Strömungsbeeinflussung vermindert werden. Auch die Durchmischung in Strömungen soll gesteuert werden können. Insgesamt läßt sich damit in den meisten Fällen Energie sparen.
An dem Sonderforschungsbereich sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU aus dem Hermann­Föttinger­Institut für Strömungsmechanik, dem Institut für Luft­ und Raumfahrt, der Angewandten Mathematik, aus dem Institut für Technische Akustik, dem Institut für Prozeß­ und Anlagentechnik sowie dem fachbereichsunmittelbaren Forschungsschwerpunkt "Technologien der Mikroperipherik" im Fachbereich Elektrotechnik beteiligt. Weiterhin arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Abteilung "Turbulenzforschung" des Instituts für Antriebstechnik des Deutschen Zentrums für Luft­ und Raumfahrt (DLR) mit. Wesentliche Vorarbeiten zu diesem Sonderforschungsbereich wurden im Rahmen der von der DFG seit Anfang 1992 geförderten Forschergruppe "Beeinflussung und Steuerung turbulenter Scherschichten" und in dem von der TU seit April 1995 geförderten interdisziplinären Projekt "Kontrolle turbulenter Scherströmungen" geleistet.

• Sfb "Elementarreibereignisse", Sprecher Prof. Ostermeyer, Institut für Mechanik, Fachbereich Verkehrswesen und Angewandte Mechanik, gefördert seit 1.7.1998

Das Phänomen Reibung ist in der Technik allgegenwärtig. Nutzungen wie etwa Feuergewinnung mit rotierendem Holzstab oder Minimierung von Reibung beim Transport großer Steinkolosse im alten Ägypten haben schon sehr früh die Menschen beschäftigt. Erste experimentell gestützte Beschreibungsansätze der Reibung gehen wohl auf Leonardo da Vinci im 15. Jahrhundert zurück, für das heute noch oft benutzte, klassische Coulombsche Reibgesetz erhielt Coulomb einen hierfür ausgeschriebenen Preis der Akademie der Wissenschaften. Sein Gedankengut zur Reibung bildet heute noch das Grundgerüst der technisch wichtigen DIN­Normen zur Reibung.
Der Wunsch nach immer besseren Vorhersagemodellen hat zu rasanten Entwicklungen im Bereich der Modellierung und Simulation dynamischer Modelle geführt. Insbesondere bei Antriebs­ und Bremsvorgängen werden Reibmodelle immer wesentlicher. Wenngleich eine fast unübersehbare Anzahl von Messungen und viele theoretische Modellansätze in der Literatur zu finden sind, ist jedoch die Beschreibung und Vorhersagbarkeit von Reibung bis heute nicht gelöst.
Der Sonderforschungsbereich "Elementarreibereignisse" wird mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus den Disziplinen Maschinenbau, Mechanik, Werkstoffwissenschaften, Festkörperphysik und Photogrammetrie der TU, der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) und dem Hahn­Meitner­Institut (HMI) das Thema der Festkörperreibung in Experiment, Theorie und Simulation angehen.
Der Leitgedanke wird dabei die Vorstellung sein, daß die Komplexität der Reibung durch die komplexe Vernetzung einfacher dissipativer Prozesse zu verstehen ist. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden sich hier insbesondere auf Phänomene in Rollkontakten und insbesondere in technischen Reibpaarungen mit organisch gebundenen Reibwerkstoffen konzentrieren, wie sie etwa in Bremsen oder Kupplungen auftreten. Hier besteht nicht nur ein großes technisches Interesse an der Auslegung und Komposition von Reibwerkstoffen, sondern auch ein großer Bedarf an Berechnungsmöglichkeiten des Kurz­ und Langzeitverhaltens solcher Reibpaarungen für die Simulation komplexer Maschinen und Fahrzeuge in der Konstruktion und Entwicklung.

• Forschergruppe "Technik im Haushalt zur Unterstützung der selbständigen Lebensführung älterer Menschen", Sprecher Prof. Beitz, Fachbereich Maschinenbau und Produktionstechnik, seit 1.7.1997

In den letzten Jahrzehnten stieg der Anteil älterer Menschen an der Gesamtbevölkerung kontinuierlich. Die auch in Zukunft steigende Lebenserwartung bedeutet für immer mehr Menschen eine Altersphase von 20 Jahren und mehr, wofür die gesellschaftlichen Gestaltungsmöglichkeiten einer "Kultur des Alterns" noch wenig ausgebildet sind.
Die vorliegenden Forschungen über die zunehmende Lebenserwartung der Bevölkerung sind sich darüber einig, daß Altwerden trotz aller medizinischer Fortschritte verbunden ist mit einem erhöhten Risiko gesundheitlicher Beeinträchtigungen. Die damit verbundenen Defizite erhöhen den Druck, professionelle öffentliche oder privatwirtschaftliche Pflege­ und Betreuungsangebote weiter auszubauen. Damit die Selbständigkeit älterer Menschen als zentrale Komponente ihrer Lebensqualität auch in Zukunft unter veränderten gesellschaftlichen Randbedingungen gewährleistet bleibt, müssen aber auch verstärkt technische Lösungen etabliert werden, die eine selbständige Lebensführung in der eigenen Wohnung und dem eigenen Haus erleichtern.
Das Ziel der Forschergruppe "Technik im Haushalt zur Unterstützung der selbständigen Lebensführung älterer Menschen" besteht in der Analyse und Verbesserung technischer Systeme im Haus im Hinblick auf die Ermöglichung der selbständigen Lebensführung bis ins hohe Alter. Mit der Untersuchung, welche technischen Hilfestellungen ältere Menschen in ihrer häuslichen Umgebung benutzen und benutzen könnten, soll ein Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität und der Sicherheit im unmittelbaren Lebensbereich von Senioren geleistet werden. Dabei werden die verschiedenen Produktgruppen (Kommunikationssysteme, Küchen­ und Haushaltstechnik, Mobilitätshilfen, Möbel und Gebäudetechnik) und deren Verknüpfungsmöglichkeiten auch im Sinne der Erschließung neuer Produkt­ und Geschäftsfelder für die herstellende Industrie und diverse Dienstleistungen ins Auge gefaßt.
Dabei arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Disziplinen Konstruktionstechnik, Arbeitswissenschaft, Sozialwissenschaften, Biomedizinische Technik, Elektrotechnik und Gestaltung der Technischen Universität Berlin, der Freien Universität, der Technischen Universität Cottbus und der Hochschule der Künste zusammen.

Der folgende Überblick zeigt die Verflechtung der einzelnen Wissenschaftsbereiche der TU in den derzeit von der DFG geförderten Sonderforschungsbereichen der drei Berliner Universitäten:

* Anzahl der TU­Fachgebiete eines Wissenschaftsbereiches, die an Sonderforschungsbereichen mitwirken

Die Beteiligung der Fachbereiche der TU (Anzahl der Fachgebiete) an Sonder-
forschungsbereichen der Berliner Universitäten ist in der folgenden Grafik im Überblick dargestellt:

Die TU ist Sprecherhochschule der folgenden Sonderforschungsbereiche:

Sonderforschungsbereich 193 "Biologische Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer"
Sprecher: Prof. Dr. Jekel, Institut für Technischen Umweltschutz; Laufzeit: seit 1.1.1991,
Bewilligungszeitraum: 1.1.1997­31.12.1999;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 15,8 Mio. DM.

Sonderforschungsbereich 281 "Demontagefabriken zur Rückgewinnung von Ressourcen in Produkt­ und Materialkreisläufen"
Sprecher: Prof. Dr. Seliger, Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb;
Laufzeit: seit 1.1.1995, Bewilligungszeitraum: 1.1.1999­31.12.2000;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 5,9 Mio. DM.

Sonderforschungsbereich 288 "Differentialgeometrie und Quantenphysik"
Sprecher: Prof. Dr. Pinkall, Fachbereich Mathematik;
Laufzeit: seit 1.1.1992, Bewilligungszeitraum: 1.1.1998­31.12.2000;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 12,7 Mio. DM.

Sonderforschungsbereich 296 "Wachstumskorrelierte Eigenschaften niederdimensionaler Halbleiterstrukturen"
Sprecher: Prof. Dr. Bimberg, Institut für Festkörperphysik;
Laufzeit: seit 1.1.1994, Bewilligungszeitraum: 1.1.1998­31.12.2000;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 4,8 Mio. DM.

Sonderforschungsbereich 335 "Anisotrope Fluide"
Sprecher: Prof. Dr. Hess, Institut für Theoretische Physik;
Laufzeit: 1.1.1987 bis 31.12.1998;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 24,2 Mio. DM.

Sonderforschungsbereich 448 "Mesoskopisch strukturierte Verbundsysteme"
Sprecher: Prof. Dr. Findenegg, Fachbereich Chemie;
Laufzeit: seit 1.1.1998, Bewilligungszeitraum: 1.1.1998­31.12.2000;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 5,3 Mio. DM.

Sonderforschungsbereich 557 "Beeinflussung komplexer turbulenter Scherströmungen"
Sprecher: Prof. Dr. Fernholz, Hermann­Föttinger­Institut für Strömungsmechanik;
Laufzeit: seit 1.7.1998, Bewilligungszeitraum: 1.7.1998­30.6.2001;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 7,7 Mio. DM.

Sonderforschungsbereich 605 "Elementarreibereignisse"
Sprecher: Prof. Dr. Ostermeyer, Institut für Mechanik;
Laufzeit: seit 1.7.1998, Bewilligungszeitraum: 1.7.1998­30.6.2001;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 4,7 Mio. DM.

Darüber hinaus ist die TU im Berichtszeitraum an den folgenden Sonderforschungsbereichen der Humboldt Universität Berlin und der Freien Universität Berlin beteiligt:

Sonderforschungsbereich 267 "Deformationsprozesse in den Anden"
Sprecherhochschule: FU Berlin;
Laufzeit: seit 1.1.1993, Bewilligungszeitraum: 1.1.1996­31.12.1998;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 14,9 Mio. DM;
Beteiligter Fachbereich der TU: 9

Sonderforschungsbereich 273 "Hyperthermie: Methodik und Klinik"
Sprecherhochschule: HU Berlin;
Laufzeit: seit 1.7.1994, Bewilligungszeitraum: 1.1.1998­31.12.2000;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 9 Mio. DM;
Beteiligter Fachbereich der TU: Elektrotechnik

Sonderforschungsbereich 290 "Metallische dünne Filme: Struktur, Magnetismus und elektronische Eigenschaften"
Sprecherhochschule: FU Berlin;
Laufzeit: seit 1.1.1993, Bewilligungszeitraum: 1.1.1996­31.12.1998;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 7,7 Mio. DM;
Beteiligter Fachbereich der TU: Physik

Sonderforschungsbereich 312 "Gerichtete Membranprozesse"
Sprecherhochschule: FU Berlin;
Laufzeit: 1.1.1985 bis 31.12.1999;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 33,4 Mio. DM;
Beteiligte Fachbereiche der TU: Physik und Chemie

Sonderforschungsbereich 337 "Energie­ und Ladungstransfer in molekularen Aggregaten"
Sprecherhochschule: FU Berlin;
Laufzeit: seit 1.1.1987 bis 31.12.1998;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 33,4 Mio. DM;
Beteiligter Fachbereich der TU: Physik

Sonderforschungsbereich 515 "Mechanismen entwicklungs­ und erfahrungsbedingter Plastizität des Nervensystems"
Sprecherhochschule: FU Berlin;
Laufzeit: seit 1.1.1996, Bewilligungszeitraum: 1.1.1996­31.12.1998;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 4,3 Mio. DM;
Beteiligte Fachbereich der TU: 7

Sonderforschungsbereich 555 "Komplexe nichtlineare Prozesse"
Sprecherhochschule: FU Berlin;
Laufzeit: seit 1.7.1998, Bewilligungszeitraum: 1.7.1998­30.6.2001;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 3,4 Mio. DM;
Beteiligter Fachbereich der TU: Physik.

Der folgende Überblick zeigt die Beteiligung der einzelnen Wissenschaftsbereiche der TU an den derzeit von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschergruppen an den drei Berliner Universitäten:

* Anzahl der TU­Fachgebiete eines Wissenschaftsbereiches, die an Forschergruppen mitwirken

Die TU ist Sprecherhochschule der folgenden von der DFG geförderten Forschergruppen:

"Beeinflussung und Steuerung turbulenter Scherschichten"
Sprecher Prof. Fernholz, Fachbereich Verkehrswesen und Angewandte Mechanik.
Laufzeit: seit 1.1.1992 bis 31.12.1997;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 6,5 Mio. DM.

"Konzeption, theoretische Fundierung und Validierung einer anwendungsbezogenen Petrienetz­Technologie"
Sprecher: Prof. Weber, Fachbereich Informatik;
Laufzeit: seit 1.4.1996;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 1,2 Mio. DM.

"Mensch­Maschine­Interaktion in kooperativen Systemen der Flugsicherung und Flugführung"
Sprecher: Prof. Fricke, Fachbereich Verkehrswesen und Angewandte Mechanik;
Laufzeit: seit 1.7.1996;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 2 Mio. DM.

"Technik im Haushalt zur Unterstützung der selbständigen Lebensführung älterer Menschen"
Sprecher: Prof. Beitz, Fachbereich Maschinenbau und Produktionstechnik;
Laufzeit: seit 1.9.1997;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 2 Mio. DM.

Darüber hinaus ist die TU im Berichtszeitraum an der folgenden Forschergruppe der Humboldt­Universität Berlin und der Freien Universität Berlin beteiligt:

"Grundlagen umweltschonender Bodennutzungsstrategien im nordostdeutschen Tiefland"
Sprecher: Prof. K. Richter, HU Berlin;
Laufzeit: seit 1.9.1992;
Fördervolumen seit Beginn der Förderung: 2,9 Mio. DM;
Beteiligter Fachbereich: Institut für Biologie und Ökologie.