Amphotericin B nano-formulations : development, characterisation and suitability for oral administration

In der Form von Nanokapseln (AmB-HST), Nanoemulsion beziehungsweise multilamellaren Vesikeln (MLV) wurden drei Amphotericin-B-Formulierungen für die orale Applikation entwickelt, charakterisiert und verglichen. Die neuartige homogene Nanokapsel-Formulierung des hydrophoben Polyen-Antimykotikums Amphotericin B wurde in Analogie zu einem für Simvastatin und andere Arzneistoffe etablierten Prozess aus der Reinsubstanz, Lezithin und Gelatine mit Hilfe des HST-Verfahrens hergestellt. Photometrische Untersuchungen zeigten, dass das Endprodukt aus Monomeren aufgebaut ist. Mittels Mikroskopie ließen sich die Aggregate vor der Umhüllung mit Lezithin und Gelatine im Ausgangsmaterial als individuelle kugelförmige Arzneistoffpartikel darstellen. Strukturuntersuchungen mit dynamischer licht streuung (DLS) zeigten eine enge Größenverteilung der verkapselten Partikel von ca. 1 µm. Die Struktur der Hülle der HST-Partikel wurde erstmalig mit Neutronenstreuung unter Verwendung der Deuterium-basierten Lösungsmittel kontrastmethode aufgeklärt. Durch die teilweise Kontrastmaskierung des Partikelkerns bei der Neutronenstreuung konnte die Lezithin-Gelatine-Hülle als eine dünne, 5,64 ± 0.18 nm dicke Schicht aufgelöst werden, welche der biologischen Lipidmembran ähnlich, im Vergleich aber geringfügig größer ist. Dieses Resultat eröffnet Wege für die Optimierung der Formulierung von pharmazeutischen Nanopartikeln, z.B. durch Oberflächenmodifizierungen. Weitere Untersuchungen mittels Kleinwinkelneutronenstreuung unter Verwendung der D-Kontrastvariation deuten darauf hin, dass die Komponenten der Nanokapseln nicht den gleichen Masseschwerpunkt haben, sondern asymmetrisch aufgebaut sind und dass die stärker streuenden Domänen weiter außen liegen. Die Partikel sind im Vergleich zu Liposomen dichter. In-Vitro Freisetzungsstudien belegen das Solubilisierungsvermögen des HST-Systems, wonach die Freisetzung des Arzneistoffes aus der Formulierung zu allen gemessenen Zeitpunkten höher als diejenige der Reinsubstanz war. rnDie Nanoemulsion-Formulierung von Amphotericin B wurde mit einem Öl und Tensid system, jedoch mit unterschiedlichen Co-Solvenzien, erfolgreich entwickelt. Gemäß der Bestimmung der Löslichkeit in verschiedenen Hilfsstoffen erwies sich der Arzneistoff Amphotericin B als nicht-lipophil, gleichzeitig aber auch als nicht-hydrophil. Die zur Ermittlung der für die Emulsionsbildung notwendigen Hilfstoffkonzentrationen erstellten ternären Diagramme veranschaulichten, dass hohe Öl- und Tensidgehalte zu keiner Emulsionsbildung führten. Dementsprechend betrug der höchste Ölgehalt 10%. Die Tröpfchengröße wuchs mit zunehmender Tensidkonzentration, wobei die Co-Solventmenge der Propylenglykol-haltigen Nanoemulsion indirekt verringert wurde. Für die Transcutol®P-haltige Nanoemulsion hingegen wurde das Gegenteil beobachtet, nämlich eine Abnahme der Tröpfchengröße bei steigenden Tensidkonzentrationen. Durch den Einschluss des Arzneistoffes wurde nicht die Viskosität der Formulierung, sondern die Tröpfchengröße beeinflusst. Der Wirkstoffeinschluss führte zu höheren Tröpfchengrößen. Mit zunehmender Propylenglykolkonzentration wurde der Wirkstoffgehalt erhöht, mit zunehmender Transcutol®P-Konzentration dagegen vermindert. UV/VIS-spektroskopische Analysen deuten darauf hin, dass in beiden Formulierungen Amphotericin B als Monomer vorliegt. Allerdings erwiesen sich die Formulierungen Caco-2-Zellen und humanen roten Blutkörperchen gegenüber als toxisch. Da die Kontrollproben eine höhere Toxizität als die wirkstoffhaltigen Formulierungen zeigten, ist die Toxizität nicht nur auf Amphotericin, sondern auch auf die Hilfsstoffe zurückzuführen. Die solubilisierte Wirkstoffmenge ist in beiden Formulierungen nicht ausreichend im Hinblick auf die eingesetzte Menge an Hilfsstoff nach WHO-Kriterien. Gemäß diesen Untersuchungen erscheinen die Emulsions-Formulierungen für die orale Gabe nicht geeignet. Dennoch sind Tierstudien notwendig, um den Effekt bei Tieren sowie die systemisch verfügbare Wirkstoffmenge zu ermitteln. Dies wird bestandskräftige Schlussfolgerungen bezüglich der Formulierung und Aussagen über mögliche Perspektiven erlauben. Nichtsdestotrotz sind die Präkonzentrate sehr stabil und können bei Raumtemperatur gelagert werden.rnDie multilamellar-vesikulären Formulierungen von Amphotericin B mit ungesättigten und gesättigten neutralen Phospholipiden und Cholesterin wurden erfolgreich entwickelt und enthielten nicht nur Vesikel, sondern auch zusätzliche Strukturen bei zunehmender Cholesterinkonzentration. Mittels Partikelgrößenanalyse wurden bei den Formulierungen mit gesättigten Lipiden Mikropartikel detektiert, was abhängig von der Alkylkettenlänge war. Mit dem ungesättigten Lipid (DOPC) konnten hingegen Nanopartikel mit hinreichender Verkapselung und Partikelgrößenverteilung gebildet werden. Die Ergebnisse der thermischen und FTIR-spektroskopischen Analyse, welche den Einfluss des Arzneistoffes ausschließen ließen, liefern den Nachweis für die mögliche, bereits in der Literatur beschriebene Einlagerung des Wirkstoffs in lipid- und/oder cholesterinreiche Membranen. Mit Hilfe eines linearen Saccharosedichtegradienten konnte die Formulierung in Vesikel und Wirkstoff-Lipid-Komplexe nach bimodaler Verteilung aufgetrennt werden, wobei der Arzneistoff stärker mit den Komplexen als mit den Vesikeln assoziiert ist. Bei den Kleinwinkelneutronenstreu-Experimenten wurde die Methode der Kontrastvariation mit Erfolg angewendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass Cholesterol in situ einen Komplex mit Amphotericin B bildet. Diesen Sachverhalt legt unter anderem die beobachtete Differenz in der äquivalenten Streulängendichte der Wirkstoff-Lipid- und Wirkstoff-Lipid-Cholesterin-haltigen kleinen unilamellaren Vesikeln nahe. Das Vorkommen von Bragg-Peaks im Streuprofil weist auf Domänen hin und systematische Untersuchungen zeigten, dass die Anzahl der Domänen mit steigendem Cholesteringehalt zunimmt, ab einem bestimmten Grenzwert jedoch wieder abnimmt. Die Domänen treten vor allem nahe der Außenfläche der Modellmembran auf und bestätigen, dass der Wirkstoff in den Cholesterinreichen Membranen vertikal eingelagert ist. Die Formulierung war sowohl Caco-2-Zellen als auch humanen roten Blutkörperchen gegenüber nicht toxisch und erwies sich unter Berücksichtigung der Aufnahme in Caco-2-Zellen als vielversprechend für die orale Applikation. Die Formulierung zeigt sich somit aussichtsreich und könnte in Tabletten weiterverarbeitet werden. Ein Filmüberzug würde den Wirkstoff gegen die saure Umgebung im Magen schützen. Für die Bestimmung der systemischen Verfügbarkeit der Formulierung sind Tierstudien notwendig. Die entwickelten multilamellaren Formulierungen einschließlich der Wirkstoff-Cholesterin-Komplexe bieten somit gute Aussichten auf die mögliche medizinische Anwendung. rnrn

Analysis and numerical solution of the Peterlin viscoelastic model

Liquids and gasses form a vital part of nature. Many of these are complex fluids with non-Newtonian behaviour. We introduce a mathematical model describing the unsteady motion of an incompressible polymeric fluid. Each polymer molecule is treated as two beads connected by a spring. For the nonlinear spring force it is not possible to obtain a closed system of equations, unless we approximate the force law. The Peterlin approximation replaces the length of the spring by the length of the average spring. Consequently, the macroscopic dumbbell-based model for dilute polymer solutions is obtained. The model consists of the conservation of mass and momentum and time evolution of the symmetric positive definite conformation tensor, where the diffusive effects are taken into account. In two space dimensions we prove global in time existence of weak solutions. Assuming more regular data we show higher regularity and consequently uniqueness of the weak solution. For the Oseen-type Peterlin model we propose a linear pressure-stabilized characteristics finite element scheme. We derive the corresponding error estimates and we prove, for linear finite elements, the optimal first order accuracy. Theoretical error of the pressure-stabilized characteristic finite element scheme is confirmed by a series of numerical experiments.

Konsensusstatement „Praktische Fertigkeiten im Medizinstudium“ - ein Positionspapier des GMA-Ausschusses für praktische Fertigkeiten

Einleitung: Angestoßen durch die Änderung der Approbationsordnung haben die berufspraktischen Kompetenzen in Deutschland eine höhere Priorität erhalten und werden in den medizinischen Fakultäten deswegen vermehrt vermittelt. Dadurch entstand die Notwendigkeit, den Prozess mehr und mehr zu standardisieren. Auf Initiative der deutschsprachigen Skills Labs wurde der GMA-Ausschuss für praktische Fertigkeiten gegründet, der einen kompetenzbasierten Lernzielkatalog entwickelte, dessen Entstehung und Struktur hier beschrieben wird. Ziel des Kataloges ist es, die praktischen Fertigkeiten im Medizinstudium zu definieren und damit den Fakultäten eine rationale Planungsgrundlage für die zur Vermittlung praktischer Fertigkeiten notwendigen Ressourcen zu geben. Methodik: Aufbauend auf schon vorhandenen deutschsprachigen Lernzielkatalogen wurde mittels einem mehrfach iterativem Kondensationsprozesses, der der Erarbeitung von S1-Leitlinien entspricht, vorgegangen, um eine breite fachliche und politische Abstützung zu erhalten. Ergebnisse: Es wurden 289 verschiedene praktische Lernziele identifiziert, die zwölf verschiedenen Organsystemen, drei Grenzbereichen zu anderen Kompetenzbereichen und einem Bereich mit organsystemübergreifenden Fertigkeiten zugeordnet. Sie wurden drei verschiedenen zeitlichen und drei verschiedenen Tiefendimensionen zugeordnet und mit dem Schweizer und dem Österreichischem Pendant abgeglichen. Diskussion: Das vorliegende Konsensusstatement kann den deutschen Fakultäten eine Grundlage zur Planung der Vermittlung praktischer Fertigkeiten bieten und bildet einen wichtigen Schritt zu einem nationalen Standard medizinischer Lernziele. Blick in die Zukunft: Das Konsensusstatement soll einen formativen Effekt auf die medizinischen Fakultäten haben, ihre praktischen Unterrichtsinhalte entsprechend zu vermitteln und die Ressourcen danach zu planen. Schlüsselwörter: Fertigkeiten, Praktische Fertigkeiten, Klinische Fertigkeiten, medizinische Ausbildung, Konsensus Methode, Delphie-Befragung, Lernziele, Outcomes, Kompetenzen

Basistests Suisse Sport Test Konzept: Validierung einer sportmotorischen Basistestbatterie für den Schul- und Nachwuchssport

Physical fitness can be evaluated in competitive and school sports with different field tests under different conditions and goals. To produce valid results, a field test must be practical and reach high standards of test criteria (objectivity, reliability, validity). The purpose of this study was to investigate the test criteria and the practicability of a group of field tests called «SUISSE Sport Test Konzept Basis Feldtestbatterie». For 20-m sprint, ventral trunk muscle test, standing long jump, 2-kg medicine ball shot, obstacle course and cooper-test, test quality and practicability were evaluated. 221 children and adolescents from competitive sports and different school levels took part in the study. According to school level, they were divided into 3 groups (P: 7–11.5 y, S1: 11.6–15.5 y, S2: 15.6–21.8 y). Objectivity was tested for time or distance measurement in all tests as well as for error rating in obstacle test. For reliability measurement, 162 subjects performed the field tests twice within a few weeks. For validity results of standing long jump were compared with counter movement jump performance on a force plate. Correlation analysis was performed and level of significance was set for p < 0.05. For accuracy standard error was calculated. All tests achieved sufficient to excellent objectiv - ity with correlation-coefficient (r) lying between 0.85 and 0.99. Reliability was very good (r = 0.84–0.97). In cooper- and trunk test, reliability was higher for athletes than for pupils (trunk test: r = 0.95 vs. r = 0.62, cooper-test: r = 0.90 vs. r = 0.78). In those tests the reliability decreases with increasing age (cooper-test: P: r = 0.84, S1: r = 0.69, S2: r = 0.52; trunk-test: P: r = 0.69, S1: r = 0.71; S2: r = 0.39). Validity for standing long jump was good (r = 0.75–0.86). The standard error of the mean was between 4–8%, with the exception for cooper-test (athletes: 6%, pupils: 11%) and trunk test (athletes: 14%, pupils: 46%). The results show that the evaluated group of field tests is a practicable, objective and reliable tool to determine physical skills in young athletes as well as in a scholar setting over a broad age range. Most of the tests achieved the test criteria with the grades good to excellent. The lower coefficient of reliability for cooper- and trunk test by the pupils could be explained by motivational problems in this setting. For up to 20 subjects, a tester can accomplish the tests within 3 h. Finally, age-dependent grades were elaborated

Verhalten der Gewichtsdifferenz von selektiv wachstumsretardierten, monochorialen Zwillingen

Problemstellung: Monochoriale Zwillinge (MZ) machen nur ca. 1/3 aller Mehrlinge aus. Im Vergleich zu dichorialen weisen sie jedoch eine höhere Morbidität und Mortalität auf bedingt durch das Transfusionssyndrom, mehr Fehlbildungen und Frühgeburten. In letzter Zeit kristallisiert sich eine weitere Entität heraus, die selektive intrauterine Wachstumsretardierung (sIUWR). Ziel der Studie war es, das Verhalten dieses diskordanten Wachstums im Verlaufe der Schwangerschaft zu untersuchen. Patienten und Methode: Die Diagnose einer monochorialen Situation basiert auf der Darstellung nur einer Plazenta, dem T-Sign sowie gleichgeschlechtiger Feten. Es wurden nur biamniote MZ eingeschlossen. Von einer sIUWR spricht man, wenn folgende Kriterien erfüllt sind: 1) ein Fetus wachstumsretardiert (Abdomenumfang <5. Perzentile) und 2) Gewichtsdifferenz beider Feten >20%. Letztere berechnet sich aus der Differenz der geschätzten fetalen Gewichte dividiert durch das Gewicht des Größeren in% (Delta%). Es wurden die Delta%-Werte bei Diagnosestellung und die letzten Werte vor Geburt verglichen. Ergebnisse: Retrospektiv wurden 23 Fälle mit sIUWR eingeschlossen, davon wurden 13 Fälle longitudinal beurteilt. Das mediane Gestationsalter bei Geburt lag bei 31,4 (16,7–38,6) Wochen. Die Frühgeburtsrate betrug 85,7%, die perinatale Mortalität 11,9%. Der initiale Delta%-Wert lag bei 28±10% und stieg signifikant auf 36,4±9,9%. In allen Fällen nahm der Delta%-Wert zu. Von den Co-Zwillingen waren postnatal 20% auch small for gestational age. Schlussfolgerungen: Bei MZ mit sIUWR ist nach unseren Erfahrungen damit zu rechnen, dass die Gewichtsdifferenz mit zunehmendem Gestationsalter steigt. Diese Zunahme erklärt sich durch eine progressive Verlangsamung der Wachstumsgeschwindigkeit des kleineren Feten. Leider lässt sich anhand der kleinen Fallzahl nicht eruieren, ob dieser D%-Wert und der Grad des Anstieges eine prognostische Bedeutung aufweist.

Einsatz von RFID in der Pharmazeutischen Industrie

Die Radio Frequenz Identifikation (RFID) gilt als wichtigste technologische Neuerung in der Informationslogistik. Wird RFID in der produzierenden Industrie hauptsächlich zur Betriebsdaten-erfassung und im Handel zur Wareneingangs-/ Warenausgangskontrolle verwendet, so können ins-besondere in der Pharmazeutischen Industrie die Vorteile der Technologie voll ausgereizt werden. Die wohl wichtigste Anwendung ist die lückenlose Rückverfolgung entlang der Lieferkette, wie sie in den USA bereits in einigen Staaten für alle pharmazeutischen Produkte vorgeschrieben und auch in Deutschland für bestimmte Produkte erforderlich ist. Zudem können die RFID Transponder auf der Produktver-packung als fälschungssicheres Merkmal eingesetzt werden. Bei temperatursensiblen Produkten können Transponder mit zusätzlicher Sensorik zur Überwachung der Kühlkette dienen. Gleichzeitig kann der Transponder auch als Diebstahlsicherung im innerbetrieblichen Bereich sowie auch im Handel dienen und ermöglicht dabei eine höhere Sicherheit als die bisher eingesetzten 1-Bit Transponder. Die Trans-pondertechnologie kann außerdem den Barcode ganz oder teilweise ersetzen und so einen großen Beitrag zur Prozessautomatisierung leisten.

Tribologische Untersuchungen am Förderzahnriemen

Zahnriemenfördersysteme haben auf Grund ihrer wirtschaftlichen und technischen Vorteile beim Transport von Stückgütern ein breites Anwendungsfeld in den unterschiedlichen Bereichen der Industrie gefunden und gewinnen weiterhin an Bedeutung. Die Auslegung der Systeme beschränkt sich gegenwärtig im Wesentlichen auf die Zugstrang- und die Zahnfußfestigkeit des Zahnriemens. Grundlagen der Berechnungen sind oft recht vage Aussagen zur Höhe des Reibwertes zwischen dem Zahnriemen und dessen Stützschiene. Die Erhöhung der Kontakttemperatur durch die eingebrachte Reibleistung wird meist völlig vernachlässigt. In der Praxis wird oftmals auf Erfahrungswerte zurückgegriffen, wobei die Gefahr der Über- bzw. Unterdimensionierung mit erheblichen Auswirkungen auf die Lebensdauer, das Verschleißverhalten und die Betriebssicherheit besteht. 1. Anwendung von Zahnriemenförderern Das Einsatzgebiet der Zahnriemen ist neben der Antriebstechnik in zunehmendem Maße die Fördertechnik, wo diese als Zug- und Tragmittel für den Stückguttransport zur Anwendung kommen. Der Grund dieser Entwicklung lässt sich mit den günstigen Eigenschaften dieser Maschinenelemente erklären. Besonders zu erwähnen sind dabei der geräuscharme Lauf, die geringe Masse und die niedrigen Kosten in Anschaffung und Wartung. Der synchrone Lauf, der mit Zahnriemen wie auch mit Förderketten realisierbar ist, ist ein weiterer wesentlicher Vorteil. Dabei übernehmen die robusten Förderketten den Bereich der Fördertechnik, in dem große Kräfte übertragen werden müssen und stark schmutzintensive Umgebungsbedingungen vorherrschen. Haupteinsatzgebiete der Zahnriemenförderer ist der Bereich der empfindlicheren Güter mit relativ geringen Massen, wobei sich immer mehr abzeichnet, dass auch Einsatzgebiete mit schweren Werkzeugträgern erschlossen werden. Die Transportzahnriemen müssen bei dem Einsatz zahnseitig abgestützt werden, um die Gutmasse aufnehmen zu können. Stückgüter können von Zahnriemen durch Kraft- oder Formschluss transportiert werden. Der Einsatz ist von den technologischen Erfordernissen und der Art des Transportgutes abhängig. Formschluss wird meist über aufgeschweißte Formelemente / Mitnehmer realisiert. Diese Art des Transportes wird verwendet, wenn Teile: • vereinzelt, • genau positioniert, ������ zeitlich exakt getaktet, • über starke Steigungen bis hin zum vertikalen transportiert werden müssen, • bzw. sich gegenseitig nicht berühren dürfen. Abbildung 1: Formschlüssiger Transport mit aufgeschweißten Formelementen Die Art und die Form des auf dem Zahnriemenrücken aufgebrachten Formelementes werden vom Gut selbst und dem Einsatzzweck bestimmt. Eine Vielzahl von verschiedenen Elementen wird von der Industrie standardmäßig angeboten. Bei der kraftschlüssigen Variante können zwei grundlegende Arten unterschieden werden: Zum einen Zahnriemenbeschichtungen mit sehr hohem Reibwert, zum anderen mit sehr niedrigen Reibwerten. Beschichtungen mit sehr hohem Reibwert (z. B. Silikon, PUR-Schaum, Naturkautschuk) eignen sich besonders für Schrägförderer und Abzugsbänder sowie für einfache Positionieraufgaben. Dabei wird eine relative Verschiebung des Gutes zum Zahnriemen durch den hohen Reibwert in der Kontaktzone behindert. Abbildung 2: Abzugsband für biegeschlaffe Flachformkörper z. B. Folie, Textilien Zahnriemenrückenbeschichtungen mit geringen Reibwerten bestehen meist aus Polyamidgewebe und eignen sich besonders gut für den Staubetrieb. Hierbei dient der Zahnriemen selbst als Zwischenspeicher. Bei Bedarf können die Güter freigegeben werden. Dabei muss aber sichergestellt werden, dass auch die Auflagefläche des Fördergutes für einen solchen Einsatzzweck geeignet ist, da es zu einer Relativbewegung zwischen Gut und undZahnriemen kommt. Abbildung 3: Stauförderer Parallelförderer können sowohl als reibschlüssige als auch als formschlüssige Variante ausgeführt werden. Ihr Vorteil liegt darin, dass größere Güter, z. B. Flachglas, Bleche usw. auf zwei oder mehreren Riemen aufliegen und durch die gleiche Geschwindigkeit der synchron angetriebenen Riemen keine Verschiebung des Gutes erfolgt. Würde der Antrieb nicht über Zahnriemen erfolgen, sondern über Flachriemen bzw. Gurte, wäre außerdem ein Zugmittel in der Breite des Fördergutes notwendig. Daraus ergibt sich zusätzlich eine wesentliche Massereduzierung der Zugmittel für den Stückguttransport in der Fördertechnik. Abbildung 4: Parallelförderer für kraftschlüssigen Transport Allen diesen Varianten ist jedoch gemein, dass der Zahnriemen auf einer Stützschiene gleitet und die Normalkraft des Transportgutes in Verbindung mit Riemengeschwindigkeit und Reibwert eine Reibleistung und damit Wärme erzeugt. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt fehlen exakte Angaben zu den Reibwerten für die einzelnen Gleitpaarungen. Auch ist eine Veränderung dieser Reibwerte bei Geschwindigkeits-, Temperatur-, und Belastungsänderung ungeklärt. Des Weiteren ist es auch notwendig, die Belastungsgrenzen für die Auslegung von Zahnriemenförderern zu definieren und das Verschleißverhalten zu kennen. Die derzeit üblichen Auslegungskriterien für diese fördertechnischen Anlagen sind Zugstrangfestigkeit und Zahnfußfestigkeit. Dabei bleibt jedoch die Erwärmung des Zugmittels und der Stützschiene durch die eingebrachte Reibleistung und den sich ändernden Reibwert unbeachtet. Insbesondere bei kurzen Förderstrecken mit großen Lasten bzw. hohen Transportgeschwindigkeiten ist die Gefahr von thermischen Überlastungen gegeben, welche zu erhöhtem Verschleiß bzw. zum Totalausfall der Anlage führen kann. Soll dieses zusätzliche Auslegungskriterium angewandt werden, sind Erkenntnisse aus den Gebieten der Tribologie und der Wärmelehre/Thermodynamik anzuwenden. Zum einen ist eine Bestimmung der entstehenden Reibleistung notwendig und zum anderen der abgeführte Wärmestrom zu ermitteln. Die sehr komplexen Zusammenhänge werden durch konstruktive und technologische Größen beschrieben, welche sich wiederum gegenseitig beeinflussen. 2. Reibwerte in der Gleitpaarung In DIN ISO 7148-2 sind die Besonderheiten bei der tribologischen Prüfung von polymeren Werkstoffen beschrieben. Dabei wird explizit darauf hingewiesen, dass die Prüfanordnung möglichst der praktischen Anwendung entsprechen sollte, um die Übertragbarkeit der Prüfergebnisse zu gewährleisten. Deshalb wurde ein Versuchsstand konzipiert, der die Kontaktverhältnisse von Zahnriemen und Stützschienen möglichst real abbildet (Abb.5). Abbildung 5: Schematischer Aufbau des Versuchsstandes Für die Untersuchung der Zahnriemenpaarung wird der Zahnriemen mit der Zahnseite nach oben aufgespannt. Auf die nach oben zeigende Zahnseite wird eine planparallele Platte des jeweiligen Gleitschienenmaterials aufgelegt. Die Flächenpressung der Paarung lässt sich über aufgebrachte Massestücke variieren und die Reibkraft über den Kraftsensor direkt über eine Schnittstelle zur Aufzeichnung an einen Rechner weiterleiten. Zur Ermittlung der Kontakttemperaturen wurden Bohrungen in das Gleitschienenmaterial eingebracht, die unmittelbar bis an die Oberfläche der Kontaktfläche reichen und mit Thermoelementen bestückt sind. Die Abstützung des Zahnriemens erfolgt auf einem Flachriemen, der wiederum auf einer Rollenbahn abrollt. Dadurch wird ein zusätzlicher Wärmeeintrag durch eine gleitende Abstützung vermieden. Die Gleitgeschwindigkeit und Flächenpressung auf die Paarung werden in Stufen variiert. Als Versuchszahnriemen dienten PU-Riemen mit und ohne zahnseitiger Polyamidbeschichtung der Abmessung 1250 x 25 T10. Abbildung 6: Reibwertmessungen an PU-Zahnriemen ohne Beschichtung (Kurzzeitversuche) Die ermittelten Messwerte der Gleitreibungszahl µ für verschiedene PU-Zahnriemen – Stützschienenkombinationen sind in Abbildung 6 dargestellt. Die schraffierten Balken geben die Reibungszahlempfehlungen von Herstellern sowie aus Literaturquellen für diese Paarungen wieder. Oft wird jedoch darauf hingewiesen, dass für einen konkreten Anwendungsfall eigene Untersuchungen durchzuführen sind. Die grauen Balken geben die bei einer Versuchsdauer von bis zu 8 Stunden ermittelten Reibungszahlen wieder. Dabei wurden sowohl die Flächenpressungen als auch die Gleitgeschwindigkeiten variiert. Bei einigen Paarungen (Holz (Abb.7)) konnte ein sehr starker abrasiver Verschleiß am Zahnriemen festgestellt werden. Diese Werkstoffkombinationen sind nur für geringe Belastungen geeignet. Abbildung 7: Oberfläche PU-Zahnriemen, verschlissen an Schichtholz Die Paarungen in Verbindung mit Stahl- bzw. Aluminiumstützschienen neigen zu stick-slip- Erscheinungen verbunden mit starker Geräuschentwicklung. Aufgrund der relativ hohen Reibungszahlen wurden keine Dauerversuche an unbeschichteten PU-Zahnriemen durchgeführt. Für die weiteren Untersuchungen wurden ausschließlich polyamidbeschichtete Zahnriemen verwendet. In Abbildung 8 werden die Ergebnisse der Reibwertuntersuchungen an PAZ-Zahnriemen (Polyamidgewebebeschichtung auf der Zahnseite) dargestellt. Die schraffierten Balken stellen wiederum die bisherigen Empfehlungen dar, die grauen Balken die ermittelten Messwerte im Kurzzeitversuch (bis 8 Stunden) und die schwarzen Balken die Messwerte im Langzeitversuch (zwischen 7 und teilweise bis zu 100 Tagen). Hier ist die Übereinstimmung der Reibungszahlen zwischen Empfehlungen und Kurzzeitmesswerten sehr gut. Der deutliche Anstieg der Werte im weiteren Verlauf der Untersuchungen deutet daraufhin, dass der tribologische Einlauf innerhalb von 8 Stunden meist noch nicht abgeschlossen ist und dass nach fortlaufender Belastung weitere tribologische Phänomene die Kontaktverhältnisse ändern. Abbildung 8: Reibungszahlen an polyamidbeschichteten PU-Zahnriemen (PAZ) in Verbindung mit verschiedenen Gleitschienen Bei den Paarungen mit einer Stützschiene aus Stahl, Aluminium oder Schichtholz konnte eine polymere Filmbildung auf der Gleitfläche beobachtet werden. In Abbildung 9 und 10 ist die Entwicklung am Beispiel von Stahlproben zu sehen. Gemeinsam bei diesen Paarungen ist die fortschreitende Schichtbildung, verbunden mit einer Reibwerterhöhung. Der Verschleiß der Gewebeschicht am Zahnriemen setzt bei größeren Reibungszahlen ein, was zu deren weiterer Erhöhung führt Ein weiterer Einsatz führt zur vollständigen Abtragung der Gewebeschicht und damit zu einer neuen tribologischen Paarung PU-Zahnriemen ��� Polymerschicht. Abbildung 9: beginnende polymere Ablagerung auf Stahlprobe Rz28 Abbildung 10: nahezu geschlossener polymerer Film auf Stahlprobe Rz28 Am Beispiel der Paarung PAZ Zahnriemen – Stahlstützschiene wird die Entwicklung der Reibungszahl über die Zeit des Gleitkontaktes in Abbildung 12 dargestellt. Dabei wurde die Oberflächenrauigkeit (Rz 6,3; Rz 28) durch entsprechende Bearbeitungen variiert. Der relativ starke Anstieg an der Paarung Rz 6,3 kann zum einen auf die hohe Gleitgeschwindigkeit und den damit entsprechend langen Gleitweg zurückgeführt werden, zum anderen auf den höheren adhäsiven Anteil durch die relativ glatte Oberfläche und der damit erhöhten Kontaktfläche. Abbildung 11 zeigt einen verschlissenen Zahnkopf. Abbildung 9: Verschlissene Zahnkopfflanke, PAZ - Stahl Abbildung 10: Änderung der Reibungszahl im zeitlichen Verlauf an der Paarung ZR PA – Stahl Die Erhöhung der Reibungszahlen an der Paarung PE UHMW - polyamidbeschichteter Zahnriemen kann nicht unmittelbar auf direkte Verschleißerscheinungen zurückgeführt werden. Sowohl die Gleitfläche als auch der Zahnriemen weisen auch nach längerem Kontakt keine sichtbaren Schäden auf: Es bildet sich kein polymerer Film auf der PE- UHMW- Gleitfläche heraus. In Abbildung 11 wird die Änderung der Reibungszahl dargestellt. Es wurden Paarungen mit steigendem p•v-Wert gewählt. Mit höheren Werten für die eingebrachte Leistung pro Flächeneinheit ist ein schnellerer Anstieg der Reibungszahlen zu verzeichnen. Abbildung 11: Änderung der Reibungszahl im zeitlichen Verlauf an der Paarung ZR PAZ – PE UHMW Die Erhöhung der Reibwerte zieht nicht nur eine Steigerung der Antriebsleistung nach sich, sondern auch eine Zunahme der Reibleistung und damit einen Anstieg der Kontakttemperatur. Hat diese einen bestimmten Wert erreicht, kommt es zum Aufschmelzen der Gleitflächen und damit zum Totalausfall der Paarung (Abbildungen 14, 15, 16). Ebenfalls tritt durch die Reibwerterhöhung eine höhere Belastung des Zugstranges und der Zahnfüße im Einlauf des Zahnriemens auf. Für eine konstruktive Auslegung entsprechender Zahnriemenförderer ist dies durch entsprechende Sicherheitsfaktoren zu berücksichtigen. Abbildung 12: Aufgeschmolzene PE-Laufschiene, 2-fach vergrößert Abbildung 13: geschmolzene Faserbündel 20- fach Abbildung 14: zerstörtes Gewebe in Folge thermischer Überlastung 3. Thermische Zusammenhänge Die Temperaturerhöhung in der Wirkstelle zwischen Zahnriemen und Stützschiene kann im stationären Zustand in der vereinfachten Form: p Flächenpressung v Gleitgeschwindigkeit µ Reibungszahl A Kontaktfläche / jeweilige Oberfläche a Wärmeübergangskoeffizient l Wärmeleitwert Abbildung 15: Kontaktmodell dargestellt werden. Dabei werden verschiedene Vereinfachungen angenommen: • Reibleistung wird auf die gesamte Fläche gleichmäßig verteilt, • Wärmestrom erfolgt nur in Normalenrichtung zur Gleitfläche, • konstante Reibleistung über die gesamte Zeit, • keine Ableitung des Wärmestromes über Stirn- und Seitenflächen, • eingeschwungener Gleichgewichtszustand der Temperaturverteilung, • gleiche Temperatur über der jeweiligen Oberfläche, • gleiche Strömungsverhältnisse und -bedingungen an der jeweiligen Oberfläche, • konstante - und - Werte über der gesamten Fläche. Der Temperaturverlauf für verschiedene Materialpaarungen ist in Abbildung 16 dargestellt. Der unterschiedliche Verlauf der Kurven kann mit den verschiedenen eingebrachten Reibleistungen durch sich unterschiedlich einstellende Reibungszahlen und durch die unterschiedlichen Wärmeleitwerte und Wärmekapazitäten der Gleitschienen erklärt werden. Ist eine stationäre Temperatur erreicht, so gilt vereinfacht die Vorstellung von Abbildung 15. Abbildung 16: thermischer Einlauf verschiedener Stützschienenmaterialien Die sich einstellende Gleitflächentemperatur ist im Wesentlichen von den in Abbildung 17 dargestellten Einflüssen abhängig. Da die Kontakttemperatur die Grenztemperatur (ca. 65°C) nicht überschreiten darf, um eine thermische Schädigung zu vermeiden, sind die entsprechenden Einflussgrößen zweckmäßig zu wählen. Die Parameter Gleitgeschwindigkeit und Flächenpressung sind meist durch die technologischen Erfordernisse vorgegeben, die Reibungszahl stellt sich entsprechend der tribologischen Paarung ein und die Wärmeleitfähigkeit ist ein kaum zu verändernder Stoffwert. Die Einflussmaßnahmen erstrecken sich also meist auf die Schichtstärke s der Abstützung und den Wärmeübergang zur Umgebung. Abbildung 17: Technologische und konstruktive Einflüsse auf die Gleitflächentemperatur in der Wirkstelle 4. Zusammenfassung Die Kenntnis der sich nach einer entsprechenden Einlaufphase einstellenden Reibungszahlen für verschiedene Zahnriemen – Stützschienenkombinationen ist für die Anwender und Entwickler wichtig, da damit eine optimale Auslegung von Zahnriemenförderern erfolgen kann. Diese optimale Auslegung realisiert dann in der Anwendung eine ökonomische Lebensdauer bei verbesserter konstruktiver Auslegung. Die bisher weitgehend unbeachtete Temperaturerhöhung in der Gleitschienen – Zahnriemenkombination durch die eingebrachte Reibleistung sollte zukünftig ein weiteres Auslegungskriterium darstellen. Eine erste Annäherung an dieses Problem kann durch die Form: p Flächenpressung v Gleitgeschwindigkeit µ Reibungszahl A Kontaktfläche / jeweilige Oberfläche K Wärmeabgabekoeffizient DT max. zul. Temperaturerhöhung K= f (µ, p, v, Gleitschienenmaterial, Zahnriemenausführung, Maschinenkonstante…) gezeigt werden. Für die Ermittlung des Wärmeabgabekoeffizienten sind entsprechende Untersuchungen durchzuführen und Zusammenhänge zu ermitteln. Bestimmte Praxiseinflüsse (Umgebungstemperaturschwankungen, Verschmutzung, Stöße, Montagefehler) sind in die bisherigen Untersuchungen noch nicht eingeflossen, sollten aber nicht unbeachtet bleiben. Durch eine vorteilhafte Auslegung der Förderanlagen kann eine höhere Zuverlässigkeit bei geringeren Wechselintervallen und niedrigeren Kosten für den Betrieb erreicht werden.

"EDV gestützte Fahrzeugdisposition und -abrechung im Baubereich zur Optimierung der Prozesskette"

Die deutsche Bauindustrie sieht sich in der jüngeren Vergangenheit mit starkem Konkurrenzdruck von den neuen EU Mitgliedern konfrontiert, in dem sie sich nur durch technologischen Vorsprung behaupten kann, da einer reiner Preiskampf mit den Billiglohnländern mittelfristig durch die hohen Arbeitskosten in Deutschland nicht gewonnen werden kann. Der erforderliche technologische Vorsprung ist nicht nur auf die eigentlichen Bauprozesse beschränkt, sondern betrifft vor allen auch Prozesse wie die Baustellenlogistik, die mit der eigentlichen Wertschöpfung am Bauprojekt nichts zu tun haben. Durch den Einsatz von mobilen Datenerfassungsgeräten (Onboard Units) können die Prozesse zur Versorgung von Baustellen transparenter gestaltet und so ein automatisiertes Controlling zur Kostenssenkung eingeführt werden. Betriebsmittel können so effektiver eingesetzt werden, aber auch Lieferprozesse durch die höhere Planungssicherheit durch eine EDV Unterstützung schlanker gestaltet und besser mit dem Bauablauf synchronisiert werden. Im Rahmen eines AiF Forschungsprojektes wurde am Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik (fml) der TU München in Zusammenarbeit mit Industriepartnern ein Flottentelematiksystem für die Baubranche unter Berücksichtigung der besonderen Randbedingungen entwickelt und in einem langfristigen Pilotversuch getestet.

LogoTakt - hochfrequente, getaktete Belieferung in kleinen Sendungseinheiten

Innerhalb des im Rahmen des Projektes LogoTakt (BMWi, Förderkennzeichen 19 G 7036 E) entwickelten Transportkonzeptes für Großladungsträger wird zwischen Versendern und Empfängern eine hochfrequente Taktung eingeführt, die zu einer Reduktion der Bestände und höherer Zuverlässigkeit führt. Um zu vermeiden, dass durch die höhere Frequenz die Transportkosten steigen, müssen die Transporte in einem offenen Netzwerk mehrerer Teilnehmer stattfinden und die so entstehenden Konsolidierungseffekte genutzt werden. Im Projekt LogoTakt wurde für ein solches Netzwerk ein Anreiz- und Vergütungsmodell entwickelt, das die Zusammenarbeit von Versendern, Verladern, Spediteuren und Empfängern regelt. Durch die erhöhte Zuverlässigkeit entsteht trotz höherer Frequenz weniger Dispositionsaufwand, da die Transporte auf strategischer Ebene geplant werden können. Weiterhin wird die Disposition durch ein Abweichungsmanagement unterstützt, das alle laufenden Transporte überwacht und bei Bedarf aus der Historie mögliche Lösungen für die Abweichung vorschlägt. Diese KI-Komponente sorgt gleichzeitig durch eine ständige Analyse der historischen Daten für einen strukturierten kontinuierlichen Verbesserungsprozess, der die operative mit der strategischen Ebene verbindet. LogoTakt ermöglicht durch die Integration strategischer und operativer Komponenten zu einem Softwaretool eine bessere Planbarkeit eines komplexen Transportsystems unter Einbeziehung von Lean-Erkenntnissen. Letztendlich können durch dieses Konzept gleichzeitig Ziele, die häufig im Bezug auf Green Logitics diskutiert werden, wie beispielsweise CO2-Einsparungen oder die Reduktion von Straßenkilometern, erreicht werden.

Konzeptionierung und Durchsatzanalyse eines ULD-Shuttlelagers

Die Ein- und Auslagerung von Flugfrachtcontainern wird bisher üblicherweise mit Hilfe von entsprechend dimensionierten Regalbediengeräten vorgenommen. Shuttle-Systeme besitzen auch in diesem Bereich Vorteile, wie z. B. eine höhere Energieeffizienz und eine hohe Redundanz. Es wird ein Konzept zur Gestaltung eines solchen Systems vorgestellt. Ebenso wird die Leistungsfähigkeit entsprechender Lager über eine Materialflusssimulation bestimmt.

Neue Generation von Aufzügen mit Faserseil

Energieeffiziente und leistungsfähige Zug- und Tragmittel aus hochmoduligen (HM) und hochfesten (HT) Fasern rücken seit einigen Jahren in den Fokus von Aufzugherstellern und Betreibern. Hauptgrund dafür ist, das die bisher eingesetzten Stahldrahtseile auf Grund ihrer vergleichsweise hohen Eigenmasse an technische Grenzen stoßen. Seile aus hochfesten Polymerfasern haben gegenüber Stahldrahtseilen eine vergleichbare oder sogar höhere Zugfestigkeit und ein vier- bis sechsfach geringeres Gewicht. Um das Potential dieser Fasern optimal auszunutzen, sind sowohl die Anordnung der Fasern als auch die Schmierstoffeinbringung zu untersuchen. Diesbezüglich wurden verschiedenen Seilkonstruktions- und Schmierstoffvarianten entwickelt und im Dauerbiegeversuch validiert.

Geänderte Zielsetzungen bei der Konfiguration und dem Betrieb von Fließmontagesystemen und deren Berücksichtigung in der Fachliteratur

Ursprünglich zielte die Gestaltung von Montagesystemen in Form von Fließsystemen auf eine gleichmäßig hohe Stückzahl eines einzelnen Produkts bei hohem Automatisierungsgrad ab. Aus Gründen wie z.B. ständig zunehmende Anforderungen durch Kundenwünsche oder Absatzveränderungen sind die Montageprozesse fortwährend an die veränderten Rahmenbedingungen anzupassen. In diesem Zusammenhang gewinnen Gesichtspunkte wie Flexibilität, höhere Verfügbarkeit bzw. Nutzungsgrade, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit stärker an Bedeutung. Die Konfiguration und Planung von Fließmontagesystemen erfolgt i.d.R. durch die Zerlegung der gesamten Planungsprobleme in kleine Teilprobleme, die durch unterschiedliche Planungsmaßnahmen bzw. systematische Planungs-schritte lösbar sind. Mit den vorstehenden Hinweisen ist außerdem nur ein Teil der Gesichtspunkte aufgeführt, die aus heutiger Sicht zu geänderten (ergänzten) Zielsetzungen führen. Der Beitrag wird diese Veränderungen durch Darstellung eines sinnvollen zielführenden Katalogs von Zielsetzungen und dessen Abgleich mit der Fachliteratur nachvollziehbar machen.

High plant species richness indicates management-related disturbances rather than the conservation status of forests

There is a wealth of smaller-scale studies on the effects of forest management on plant diversity. However, studies comparing plant species diversity in forests with different management types and intensity, extending over different regions and forest stages, and including detailed information on site conditions are missing. We studied vascular plants on 1500 20 m × 20 m forest plots in three regions of Germany (Schwäbische Alb, Hainich-Dün, Schorfheide-Chorin). In all regions, our study plots comprised different management types (unmanaged, selection cutting, deciduous and coniferous age-class forests, which resulted from clear cutting or shelterwood logging), various stand ages, site conditions, and levels of management-related disturbances. We analyzed how overall richness and richness of different plant functional groups (trees, shrubs, herbs, herbaceous species typically growing in forests and herbaceous light-demanding species) responded to the different management types. On average, plant species richness was 13% higher in age-class than in unmanaged forests, and did not differ between deciduous age-class and selection forests. In age-class forests of the Schwäbische Alb and Hainich-Dün, coniferous stands had higher species richness than deciduous stands. Among age-class forests, older stands with large quantities of standing biomass were slightly poorer in shrub and light-demanding herb species than younger stands. Among deciduous forests, the richness of herbaceous forest species was generally lower in unmanaged than in managed forests, and it was even 20% lower in unmanaged than in selection forests in Hainich-Dün. Overall, these findings show that disturbances by management generally increase plant species richness. This suggests that total plant species richness is not suited as an indicator for the conservation status of forests, but rather indicates disturbances.

Forschungsevaluation in der Rechtswissenschaft: Ausgangslage, Entwicklungen und Ausblick

Das neue Hochschulförderungs und -koordinationsgesetz (HFKG), der Wettbewerb zwischen den Hochschulen sowie die intrinsische Motivation der Forschungsgemeinschaft haben eine höhere Bedeutung von Evaluationsverfahren zur Folge. In der schweizerischen Rechtswissenschaft existieren bisher keine aussagekräftigen methodischen Grundlagen dazu. Erfahrungen aus dem Ausland zeigen indessen, dass Verfahren entwickelt werden können, die sowohl die Eigenheiten der Rechtswissenschaft als auch die Besonderheiten des Forschungsumfelds berücksichtigen. Vor diesem Hintergrund ist die schweizerische rechtswissenschaftliche Forschungsgemeinschaft gefordert, sich mit der Forschungsevaluation auseinanderzusetzen.