Projekte

    Hier finden Sie die aktuell laufenden Projekte der Fakultäten: Architektur und Gestaltung | Bauingenieurwesen | Elektro- und Informationstechnik | Informatik | Maschinenbau | Wirtschafts-, Kultur- und Rechtswissenschaften

    F&T-Projekte der Fakultät Architektur und Gestaltung

    • Neue technologiegestütze akademische Aus- und Weiterbildung von Pflegefachkräften

      Die Pflegeausbildung der Zukunft und damit die Gesundheitsversorgung der Bevölkerung in der Alpenrhein- Bodensee-Hochrhein-Region steht vor großen Herausforderungen. Der Bedarf an Pflegefachkräften in dieser Region steigt in den kommenden Jahren dramatisch an und kann bereits heute schon nicht mehr ausreichend mit adäquat qualifiziertem Personal gedeckt werden. Gleichzeitig wird eine ungleichmäßige Arbeitskräftebewegung zwischen Deutschland, der Schweiz, Liechtenstein und Österreich beobachet. Aber auch die Anforderungen an die Pflegebildung steigen, da sich das Aufgabenspektrum der Pflegefachkräfte in den genannten Ländern in den vergangenen Jahren unterschiedlich stark verändert hat.

      Vor dem Hintergrund eines grenzüberschreitenden Arbeitsmarkts kann dieser Situation in Aus- und Weiterbildung von Pflegefachkräften nur mit einem länderübergreifenden und didaktisch sowie technologisch innovativen Ansatz begegnet werden. Mit klassischen Lehrplänen an ortsgebundenen Hochschulen werden diese Herausforderungen aller Voraussicht nach nicht nicht mehr bewältigt werden können. Die Didaktik des geplanten Vorhabens folgt daher ganz neuen Ansätzen des ortsunabhängigen Lernens mit den nahezu unbegrenzten Möglichkeiten der Digitalisierung und berücksichtigt hierbei insbesondere auch die Lernmöglichkeiten am Arbeitsplatz. Das Projekt wird unter Leitung der Fachhochschule Vorarlberg mit den Partnern Careum Zürich, Fachhochschule St. Gallen und der HTWG Konstanz durchgeführt. Für die Finalisierung der VR-Applikation Caretrain stand zunächst die Weiterentwicklung des Prototyps im Vordergrund. Zunächst wurde die Interaktion mit der digitalen Assistenz »Vero« durch das Plugin »Vide Dialogues« ermöglicht. Für die Sprachausgabe wurde Text-to-Speech-Software »Play.ht« verwendet. Somit können nun flexibel Inhalte eingepflegt werden, und »Vero« steht den Auszubildenen in VR in audiovisueller Form zur Seite. Auf inhaltlicher Ebene wurde die VR-Applikation durch Fallbeispiele vervollständigt. Diese wurde in Interaktionsmodelle übersetzt und anschließend in Vide Dialogues implementiert.

      Für die derzeitige Anwendung stehen nun zwei Fallbeispiele zur Verfügung:

      - Ein 72-jähriger Mann mit Aortenstenose

      - Eine 68-jährige Frau mit Mitralklappeninsuffizienz.

      Für die Untersuchung wurden noch weitere Werkzeuge, wie ein Blutdruckmessgerät, aber auch andere Materialien, wie Ultraschallbilder oder schematische Darstellungen, eingefügt. Sie dienen einerseits der Untersuchung, erleichtern aber auch das Verständnis für die pathologischen Gegebenheiten. Neben diesen Funktionen wurden einige Ideen nach anfänglichen Versuchen wieder verworfen. So konnte »Passthrough« nicht für die weitere Entwicklung genutzt werden, da es sich noch um ein experimentelles Feature handelt, das zusätzliche Probleme in der Entwicklung mit sich bringt. Ebenso ist jede Form von Multiplayer zu komplex für den Rahmen des Projektes. Schließlich wurde die Idee, den Patienten in Form eines 360° Videos darzustellen, verworfen, da der Aufwand nicht für den erreichten Nutzen in der VR-Applikation steht und das Erstellen neuer Fallbeispiele jeweils mit einem hohen Arbeitsaufwand verknüpfen werden würde. Neben der Verbesserung des Prototyps wurde er auch an drei Terminen evaluiert. Zwei dieser Termine fanden am Careum in Zürich und einer an der FH Ost in St. Gallen statt. Durch die Erkenntnisse konnten wir den Prototyp weiter anpassen, durch mehr Feedbackschleifen eine intuitivere Benutzung der Applikation erreichen. Durch die Implementierung eines Zurück-Buttons können Auszubildende jederzeit auf verpasste Inhalte zurückspringen. Auch die enthaltene Anleitung konnte durch kleine Veränderungen einfacher gestaltet werden. Schließlich ermöglicht ein integrierter Fragebogen die Festigung des gelernten Wissens und regt die Auszubildenden dazu an, in der Anamnese die Übersetzungsleistung von trivialer Alltagssprache in eine interprofessionelle Fachsprache zu leisten.

      Ende September wurde der Prototyp im Oculus-AppLab eingerichtet. Nach erfolgreicher Überprüfung wird er so frei zugänglich sein.

      Das Projekt wird gefördert durch  : Interreg Alpenrhein, Bodnesee, Hochrhein

      Jo Wickert
      Raum L 208
      +49 7531 206-761
      jo.wickert@htwg-konstanz.de

    • Stuttgart 210 weiterdenken weiterbauen !

      Für die Baustelle des neuen Hauptbahnhofs in Stuttgart werden geometrisch komplexe Betonschalungen aus Brettsperrholz verwendet, um die Trichter der Stützen und Oberlichter bzw. die Gewölbe der Bahntunnel und Randanschlüsse herstellen zu können. Diese Schalungselemente werden teilweise mehrmals verwendet, in den Anschlussbereichen jedoch vielfach als Unikate zur einmaligen Verwendung hergestellt. Nach der Verwendung ist eine thermische oder minderwertige stoffliche Verwertung (downrecyling) geplant. Diese end of life-Szenario ist weder der Hochwertigkeit und Leistungsfähigkeit des Materials noch dem außergewöhnlichen Herstellungsprozess noch der geometrischen Besonderheit angemessen. Daher sollen im Rahmen des Projekts "Stuttgart 210" Konzepte entwickelt werden, die Schaltafeln als Bauelemente zu verwenden und geeignete Einsatzmöglichkeiten dafür vorzuschlagen. Hierzu werden Lösungsansätze zur Wiederverwendung von Schalelemente untersucht. Konkret sollen am Beispiel Stuttgart 21 innovative und individuelle Konzepte entwicket werden, um die Schalungsbestandteile als hochwertige Bauelemente wieder zu verwenden. Die Schalungselemente lassen sich typologisch in ingesamt fünf verschiedene Elementgruppen unterteilen, mit denen sich neue Bauaufgaben realisiern lassen.

      Damit bietet sich die Möglichkeit, Re-Use-Konstruktionen aus Komponenten hoher geometrischer Komplexität zu gestalten und das Potenzial sehr spezifischer Bauteile zur Wiederverwendung experimentell auszuloten. Anhand digitaler und modellhafter Formstudien werden verschiedene Möglichkeiten -  gestaffelt von geringer, moderater bis hin zu starker nachträglicher Überarbeitung der Schalelemente - untersucht, um individuelle Antworten auf diese Fragen ableiten zu können. In einem weiteren Schritt wird die Anwendung der Schalelemente auf alltägliche Bauaufgaben untersucht, die üblicherweise rechteckig und plane, stabförmige und flächige Bauteile benötigen. Wichtiger Teil dieser Untersuchung ist eine möglichst geringe Anpassung der komplexen Geometrie der Schalelemente. Es soll exemplarisch erforscht werden, wie Anforderungen alltägliche Nutzung erfüllt werden können bei gleichzeitiger Nutzung der spezifischen Eigenschaften der massiven BSP-Bauteile hinsichtlich Materialität, Tragwerk, Bauphysik, Planungsprozess und architektonischem Ausdruck. Zuletzt wird der Einfluss einer maximalen Umgestaltung der Einzelelemente in möglichst einfache, rechteckige und großformatige Stab- und Plattenmodule untersucht. Damit werden übliche Entwurfsstrategien, speziell das Denken in Stab und Platte naheliegend. Ziel ist die Entwicklung eines Konzepts zur Schaffung neuen Wohnraum für 210 Personen durch Wiederverwendung der Schalelemente. Eine erste Teilveröffentlichung der Ergebnisse wird voraussichtlich im Frühjahr 2023 erfolgen.

      Das Projekt wird gefördert durch : Ministerium für Ernährung, ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg

    • Initiative für bauwerkintegrierte Photovoltaikanlagen Baden-Württemberg (BIPV II)

      Die photovoltaische Solarenergie ist eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende in Baden-Württemberg, mehrere Gigawatt an Leistung sind in den nächsten Jahren zu installieren. Auf und an Gebäuden stehen ausreichend Flächen zur Verfügung. Durch solare Aktivierung von Dach- und Fassadenflächen wird die bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) als sichtbare Technologie zunehmend unsere gebaute Umwelt in der gestalterischen Wahrnehmung beeinflussen. Um dieses Potenzial mit hoher Akzeptanz in der Bevölkerung zu erschließen, muss ein BIPV-Massenmarkt entstehen. Jedoch bestehen erhebliche Wissens- und Informationsdefizite, ineffiziente Planungsprozesse, unzureichende rechtliche Regelungen sowie stark limitierte Produktangebote als wesentliche Hemmnisse. Ein geplantes Projekt „BIPV-Offensive Baden-Württemberg“ soll diese Defizite beseitigen und einen raschen Ausbau der BIPV unterstützen. Dazu ist geplant, einen Leitfaden „Status Quo“ auf Basis der Auswertung abgewickelter BIPV-Vorhaben zu erstellen, parallel dazu sollen durch Begleitung von Pilot- und Demonstrationsvorhaben die vorliegenden Erfahrungen evaluiert und Optimierungspotenzial ermittelt werden. Abschließend sollen die gewonnenen Erkenntnisse als „Richtlinie BIPV Baden-Württemberg“ dokumentiert und kommuniziert werden. Um die geplante BIPV-Offensive Baden-Württemberg durchführen zu können, sind in Voruntersuchungen die Grundlagen dafür zu schaffen, indem Auswertekriterien ermitteln und definiert, Kriterien zur Auswahl bzw. Eignung von zu begleitenden BIPV-Vorhaben geprüft und Methoden für Wirtschaftlichkeitsberechnungen und Monitoring auf wissenschaftlicher Basis festgelegt werden. Die verschiedenen Arbeitspakete sind zu koordinieren und aufeinander abzustimmen und eine Kommunikationsstrategie zu konzipieren.

      Das Projekt wird gefördert durch: Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg - BWPLUS

    • IR-Bau 2: Ergänzende Untersuchungen zum Potenzial von IR-Heizsystemen

      Infrarot-Heizungen bilden die einfachste Art der Wärmeversorgung von Gebäuden. Im Vorläuferprojekt IR-Bau wurden erstmals auf wissenschaftlicher Basis systematische Untersuchungen zur Effizienz und ein direkter Vergleich zu einem Wärmepumpensystem sowie einer elektrischen Fußbodenheizung durchgeführt. Ergänzend konnte ein hocheffizienter Geschosswohnungsbau messtechnisch und sozialwissenschaftlich begleitet werden. Im Ergebnis zeigte sich, dass der Strombedarf der IR-Heizung im Realbetrieb gegenüber dem Wärmepumpensystem deutlich geringer ist als die üblichen Jahresarbeitszahlen erwarten lassen. Über die gesamte Heizperiode ergab sich ca. der Faktor 2,4. Auch die gemessenen Verbrauchswerte des Pilotprojektes lagen unter den Erwartungen und weisen noch Optimierungspotenzial auf. Die sozialwissenschaftliche Begleitung konnte ein hohes Maß an Nutzerzufriedenheit nachweisen. Die bisherigen Erkenntnisse bilden eine wichtige Grundlage zur Bewertung des Potenzials von IR-Heizsystemen. Für eine umfassende Beurteilung und insbesondere zur Ableitung belastbarer Planungsempfehlungen sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich. Dies betrifft einerseits die Auswirkungen der Gebäudegröße (absoluter Energieumsatz) und der Gebäudetypologie (Büronutzung) auf die ökonomische und ökologische Bewertung sowie die Einbeziehung des Konzepts zur Trinkwarmwassererwärmung in die Gesamtbetrachtung. Weiterhin haben sich bei Versuchsmessungen erhebliche Differenzen in der Systemeffizienz durch unterschiedliche IR-Technologien und deren Montageart im Raum mit Auswirkungen auf die Behaglichkeit gezeigt, die systematisch untersucht werden müssen. Durch wissenschaftliche Begleitung von zwei weiteren Modellvorhaben und parallel durchgeführten Laboruntersuchungen soll diese Lücke im Rahmen des Projektes geschlossen und in Form eines praxisnahen Leitfadens aufbereitet werden.

      Das Projekt wird gefördert durch: Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung

    • IR Bau: Potenzial von IR-Heizsystemen für hocheffiziente Wohngebäude

      Mit dem Forschungsprojekt soll das Potenzial von Infrarot-Heizsystemen im hocheffizienten Wohnungsbau umfassend bewertet werden. Auf Basis der wissenschaftlichen Begleitforschung eines Pilotprojektes sowie Labormessungen und ergänzenden Simulationen wurden neue Grundlagen für die ökologische, wirtschaftliche und planerische Einordnung ermittelt. Parallel wurde im Realbetrieb die wechselseitige Beziehung zwischen Heizsystem und Nutzer untersucht, um den Einfluss auf die Behaglichkeit sowie das Potenzial der Energieeinsparung durch optimiertes Nutzerverhalten zu erörtern (Suffizienzpotenzial). Die Auszahlung der Schlussrate erfolgte nach für BBSR durchgeführte externe Prüfung in 2021 durch TÜV Nord.

      Das Projekt wird gefördert durch: Forschungsinitiative Zukunft Bau, Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung

    • Reallabor Zukunftsstadt

      Als BMBF-Zukunftsstadt-Projekt initiierte die Zukunftsstadt Konstanz einen breiten Partizipations- und Arbeitsprozess zur Beantwortung der Frage, wie wir im Jahr 2030 wohnen und leben wollen. Gemeinsam mit Bürger*innen, Politik und Verwaltung wurde auf Basis des städtischen Handlungsprogramms Wohnen (HaProWo) die Vision „Smart wachsen - Qualität statt Quadratmeter!" für eine flächeneffiziente und nachhaltige Stadtentwicklung erarbeitet. Zur wissenschaftlichen Ausarbeitung der Vision wurden die Konstanzer Hochschulen und das Fraunhofer IAO als Partnerinnen eingebunden. Um die Ergebnisse anpassbar und für verschiedene Akteur*innen zugänglich zu machen, wurde das digitale LexiKON „Smart Wachsen" entwickelt, das die wissenschaftlichen Arbeiten und bestehende Konzepte zur nachhaltigen Stadtentwicklung in sich vereint. Im Reallabor Christiani-Wiesen werden die Inhalte des LexiKONs realisiert und in der Praxis erprobt. Ziel ist, die Ergebnisse des Reallabors als Grundlage für alle Quartiersentwicklungen in Konstanz zu nutzen und einen bundesweiten Diskurs zu flächeneffizienter und nachhaltiger Stadtentwicklung zu führen.

      Das Projekt wird gefördert durch: Stadt Konstanz

    • Hafner KLIEN: Entwicklung eines neuen klimaneutralen und energiewendedienlichen Stadtteils in Konstanz

      Unter dem Titel „Heimat Hafner“ entwickelt die Stadt Konstanz einen neuen Stadtteil mit 3.200 Wohneinheiten, mit Dienstleistung und Gewerbe und einer neuen Mobilitätsinfrastruktur. Dieser neue Stadtteil Hafner soll mit einer zukunftsweisenden Energieinfrastruktur als klimaneutraler und energiewendedienlicher Stadtteil realisiert werden. Ziel des Forschungsvorhabens „Hafner_KliEn“ ist die Erarbeitung der energiebezogenen Planungsgrundlagen für die weitere Umsetzung dieser städtebaulichen Entwicklung. Erstmalig in dieser Größenordnung und der thematischen Breite wird die Machbarkeit eines klimaneutralen Quartiers aufgezeigt. In dem Vorhaben wird ein Konzeptansatz erarbeitet, der die integrale Sektorenkopplung und den gesamten Lebenszyklus der Gebäude und Infrastruktur betrachtet. Im Mittelpunkt steht ein Energieversorgungssystem, das eine hohe Nutzung von sowohl lokalem als auch überregionalem Überschussstrom aus erneuerbaren Energien erlaubt. Die Solarisierung aller Gebäude, Wärmenetze der 4. Generation und der Aufbau einer Infrastruktur für grünen Wasserstoff sind dabei Elemente der effizienten Energienutzung und der Kopplung aller Verbrauchssektoren und Technologien (Grüner H2 für ÖPNV; Schifffahrt, Industrie). Damit wird ein Mehrwert über das Quartier hinaus geschaffen. Neben den technischen Konzepten adressiert das Projekt die zentralen Erfolgsfaktoren der Zufriedenheit und Akzeptanz der Nutzer*innen mit den entsprechenden Modellen für nachhaltiges Bauen und Wohnen. Für die bestmögliche Verwertung der Erkenntnisse werden gezielt Akteure angesprochen, die selbst „den nächsten Schritt“ für eine klimaneutrale Quartiersentwicklung und die Umsetzung der Energiewende in Deutschland gehen wollen. Dafür tritt ein interdisziplinäres Konsortium aus Forschungseinrichtungen und lokalen Partnern ein, darunter die Hochschule und die Universität Konstanz, die Stadtwerke Konstanz, das Steinbeis-Innovationszentrum energieplus sowie die Stadt Konstanz als Initiatorin der städtebaulichen Entwicklung „Heimat Hafner“.

      Das Projekt wird gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

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