@thesis{Fenk2022, author = {Fenk, Alexander Ludwig}, title = {Konzeption, Konstruktion und additive Fertigung eines Versuchstr{\"a}gers zur n{\"a}herungsweisen Abbildung der wasserf{\"u}hrenden Leitb{\"u}ndel in B{\"a}umen}, publisher = {Technische Hochschule Ingolstadt}, address = {Ingolstadt}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:573-34480}, pages = {130}, school = {Technische Hochschule Ingolstadt}, year = {2022}, abstract = {Obwohl die Frage nach den Mechanismen hinter dem Wassertransport in B{\"a}umen historischen Charakter hat, ist sie nicht bis ins letzte Detail gekl{\"a}rt. Die aktuell g{\"a}ngige Theorie, die Koh{\"a}sionstheorie, l{\"a}sst zentrale Aspekte unbeantwortet. Der Wichtigste ist, dass ihr zufolge das Wasser in den Leitb{\"u}ndeln unter einer Zugspannung von bis zu 3 MPa steht (Schopfer \& Brennicke, 2010, S. 320). Diese Werte werden bisher in Laborversuchen nicht erreicht (T{\"o}tzke, 2009, S. 126). Um alternative und erg{\"a}nzende Ans{\"a}tze zu untersuchen braucht es einen Versuchstr{\"a}ger der die wasserf{\"u}hrenden Leitb{\"u}ndel der B{\"a}ume, deren Anatomie und die Physiologie des Wassertransports abbildet. Bisherige {\"U}berlegungen legen den Fokus meist auf die exakte Darstellung der nanopor{\"o}sen Blattstruktur (Lee et al., 2017; T{\"o}tzke, 2009). Das Xlyem wird dabei sehr stark abstrahiert und z. B. nur mit einer einzigen bzw. einigen wenigen Kapillaren dargestellt (Shi et al., 2020). Potentiell wichtige Merkmale des Wassertransports gehen dabei verloren. In dieser Arbeit wurde ein additiv gefertigter Versuchstr{\"a}ger mit Schwerpunkt auf die Abbildung des Xylems entwickelt, um initiale Versuche hinsichtlich der hydropneumatischen Transporttheorie zu erlauben. Diese bietet einen alternativen Erkl{\"a}rungsansatz, der mit den grundlegenden Mechanismen der Koh{\"a}sionstheorie koexistieren kann, jedoch andere Prozesse f{\"u}r die Steigh{\"o}he hauptverantwortlich macht. Es werden sowohl die Koh{\"a}sionstheorie, als auch die hydropneumatische Transporttheorie sowie deren zentrale physikalische Ph{\"a}nomene erl{\"a}utert. Ferner wird die Anatomie des Wasserleitsystems erkl{\"a}rt und ein {\"U}berblick {\"u}ber bisherige Versuchstr{\"a}ger zum Wassertransport gegeben. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden zentrale Aspekte und Anforderungen f{\"u}r das zu entwerfende Modell herausgearbeitet. Eine methodische Konstruktion mit Funktionsstruktur, morphologischem Kasten und Konzeptauswahl f{\"u}hrt zu einem Gesamtkonzept, das anschließend auskonstruiert wird. Die Fertigung wird beschrieben und vorbereitet. Die endg{\"u}ltige Konstruktion besteht aus einem einfachen, abgedichteten Reservoir, einer zentralen Gef{\"a}ßmatrix und Transpirationsk{\"o}rpern aus por{\"o}ser Keramik. Die Gef{\"a}ßmatrix wird durch Aneinanderreihung einzelner Zellen mit 2 cm L{\"a}nge und 0,5 mm Durchmesser gebildet. Die Fertigung ist mit einem Stereolithographiedrucker und dem Material Clear V4 Resin von Formlabs geplant. Zudem werden Experimente zur Ermittlung des Kontaktwinkels von Wasser mit dem verwendeten Werkstoff vorgestellt. Auch sind Untersuchungen zum Einfluss von Surfactants auf kapillare Steigh{\"o}hen und Kontaktwinkel dokumentiert.}, language = {de} }