TY - THES A1 - Fenk, Alexander Ludwig T1 - Konzeption, Konstruktion und additive Fertigung eines Versuchsträgers zur näherungsweisen Abbildung der wasserführenden Leitbündel in Bäumen N2 - Obwohl die Frage nach den Mechanismen hinter dem Wassertransport in Bäumen historischen Charakter hat, ist sie nicht bis ins letzte Detail geklärt. Die aktuell gängige Theorie, die Kohäsionstheorie, lässt zentrale Aspekte unbeantwortet. Der Wichtigste ist, dass ihr zufolge das Wasser in den Leitbündeln unter einer Zugspannung von bis zu 3 MPa steht (Schopfer & Brennicke, 2010, S. 320). Diese Werte werden bisher in Laborversuchen nicht erreicht (Tötzke, 2009, S. 126). Um alternative und ergänzende Ansätze zu untersuchen braucht es einen Versuchsträger der die wasserführenden Leitbündel der Bäume, deren Anatomie und die Physiologie des Wassertransports abbildet. Bisherige Überlegungen legen den Fokus meist auf die exakte Darstellung der nanoporösen Blattstruktur (Lee et al., 2017; Tötzke, 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 Versuchsträger mit Schwerpunkt auf die Abbildung des Xylems entwickelt, um initiale Versuche hinsichtlich der hydropneumatischen Transporttheorie zu erlauben. Diese bietet einen alternativen Erklärungsansatz, der mit den grundlegenden Mechanismen der Kohäsionstheorie koexistieren kann, jedoch andere Prozesse für die Steighöhe hauptverantwortlich macht. Es werden sowohl die Kohäsionstheorie, als auch die hydropneumatische Transporttheorie sowie deren zentrale physikalische Phänomene erläutert. Ferner wird die Anatomie des Wasserleitsystems erklärt und ein Überblick über bisherige Versuchsträger zum Wassertransport gegeben. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden zentrale Aspekte und Anforderungen für das zu entwerfende Modell herausgearbeitet. Eine methodische Konstruktion mit Funktionsstruktur, morphologischem Kasten und Konzeptauswahl führt zu einem Gesamtkonzept, das anschließend auskonstruiert wird. Die Fertigung wird beschrieben und vorbereitet. Die endgültige Konstruktion besteht aus einem einfachen, abgedichteten Reservoir, einer zentralen Gefäßmatrix und Transpirationskörpern aus poröser Keramik. Die Gefäßmatrix wird durch Aneinanderreihung einzelner Zellen mit 2 cm Länge 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 Steighöhen und Kontaktwinkel dokumentiert. Y1 - 2022 UR - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:573-34480 CY - Ingolstadt ER -