Forschen am ZAE Bayern

Das ZAE Bayern bietet an seinen fünf Standorten die Möglichkeit, wissenschaftliche Arbeiten (Praktika, Studienarbeiten, Diplomarbeiten, Doktorarbeiten, Bachelorarbeiten, Masterarbeiten) durchzuführen bzw. zu bearbeiten. Bei Interesse konsultieren Sie bitte unsere Stellenausschreibungen oder nehmen Sie Kontalt mit den jeweiligen wissenschaftlichen Bereichen auf.

Gerne können Sie uns auch Ihre Initiativbewerbung für Praktikasstellen, Diplom –und Doktorarbeiten zukommen lassen. Schicken Sie uns bitte eine E-Mail mit Angabe Ihrer Interessen, sowie folgenden Unterlagen in PDF-Format:

  • Lebenslauf (tabellarisch)
  • Zeugnisse, soweit vorhanden (Allg. Hochschulreife, Vordiplomszeugnis, ...)
  • Informationen über den voraussichtlichen/angestrebten/erwünschten Arbeitszeitraum

Aktuelle Stellenangebote

Allgemeines

Wissenschaftlicher Mitarbeiter/in
Spannungsqualität und zukünftige Netzbelastungen

Arbeitsort ist der Standort Hof.

Ihre Arbeit liefert eine Übersicht über die Spannungsqualität in fünf Messpunkten in Bayern und Darstellung von kundenseitigen Maßnahmen zur Verbesserung der heutigen bzw. Sicherstellung einer volkswirtschaftlich optimalen Spannungsqualität, um die bayerischen Unternehmen wettbewerbsfähig zu halten.
Im Team wird eine Empfehlung abgeleitet, ob und inwiefern Maßnahmen zur Sicherung der Spannungsqualität auf Seiten der bayerischen Netzbetreiber notwendig bzw. volkswirtschaftlich sinnvoll sind.
In enger Zusammenarbeit mit einem Netzbetreiber wird ein Modell zur Abbildung des Verhaltens von Ladeleistungen der E-Mobilität und anderen neuartigen Verbrauchern (z.B. Wärmepumpen) in der Netzplanung entwickelt.

Ihre Aufgaben:

  • Koordination des Arbeitspaketes und des Forschungsprojektes
  • Modellierung und Simulation von Stromnetzen aller Spannungsebenen
  • ...

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Wissenschaftlicher Mitarbeiter/in
für das Forschungsprojekt netzentwicklungsoffensive Strom für das Themengebiet:
Intelligenter Transformator

Arbeitsort ist der Standort Hof.

Früher wurden Transformatoren sehr konservativ ausgelegt. Die Belastung wurde meist auf maximal 70 % der Bemessungsleistung eines Transformators begrenzt. Heute müssen auch die Netzbetreiber durch den Regulierungsdruck immer mehr an die Grenzen herangehen. Doch die Belastbarkeitsgrenzen hängen von vielen Faktoren ab, wie z. B. Belastungsdynamik, Umgebungsbedingungen, usw. Hinzu kommt, dass damit auch in Erfahrung gebracht werden muss, ob Transformatoren wie bisher 40 und mehr Jahre halten müssen oder ob es nicht wirtschaftlicher ist, diese auf eine kürzere Lebensdauer auszulegen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass sich auch die Oberschwingungsbelastung geändert hat. Dies wirkt sich überproportional negativ auf die Lebensdauer aus.
Ein Ziel ist die (Weiter-)Entwicklung des Alterungsmodells von Transformatoren zur Ermittlung der Belastbarkeit/Auslegung von Transformatoren und Berücksichtigung veränderter Belastungsprofile und unter Einbezug der typischen Oberschwingungen im Verteilungsnetz.

Ihre Aufgaben:

  • Koordination des Arbeitspaketes und des Forschungsprojektes
  • Erstellung und Umsetzung einer Messdatenerhebung von quasi-stationären und transienten Vorgängen im Verteilungsnetz
  • ...

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Praktika

Hilfswissenschaftler(in)/Praktikant(in) für die Mitarbeit in einem
Forschungsprojekt über Qualitätssicherung von Erdwärmesonden

Standort Garching

Arbeitspakete/Aufgaben

  • Vorbereitung und Hilfe bei der Herstellung von Triaxialzellenproben
  • Vorbereitung und Hilfe bei der Herstellung von Systemproben
  • selbstständige Durchführung und Auswertung von Messungen in den Versuchsanlagen
  • ...
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Charakterisierung und Optimierung IR-aktiver Materialien

Standort Würzburg

Im Rahmen aktuell laufender Aktivitäten zur Entwicklung IR-aktiver Materialien werden neue Messverfahren entwickelt, um diese Materialien entsprechend zu charakterisieren und zu optimieren. Es werden mehrere Praktika angeboten, mit dem Ziel der Durchführung infrarot-optischer Messungen an unterschiedlichen Materialien in einem weiten Wellenlängenbereich von tiefen Temperaturen bis hin zu hohen Temperaturen.

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Bachelorarbeiten

Abschlussarbeit im Bereich Spannungsqualität
Auswirkungen von Kurzunterbrechungen auf Produktionsanlagen und Prozesse der Industrie

Standort: Hof (Außenstelle des ZAE-Bayern)

Die Aufgabe dieser Abschlussarbeit ist es, zu recherchieren, welche Prozesse von einer Kurzunterbrechung gestört werden, und welcher Schaden dabei entsteht. Dabei sind die verschiedenen Industrieprozesse hinsichtlich der Störfestigkeit, d. h. ab welcher Höhe und Dauer des Spannungseinbruches der Prozess beeinträchtigt wird, sowie dem Schadenspotenzial zu analysieren. Die Informationen sind hier in Zusammenarbeit mit ausgewählten Industriebetrieben in Erfahrung zu bringen.

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Experimentelle Validierung eines Kalibrations- und Auswertemodells zur Messung der Schmelzenthalpie von Phase Change Materials (PCM) mittels der T-History Methode

Standort Würzburg

Ziel der Arbeit

Im Rahmen der Arbeit soll eine neu entwickelte Methode zur Kalibration und Auswertung von T-History Messungen experimentell getestet und anhand von Referenzmaterialien validiert werden.
Die Masterarbeit richtet sich an Studierende der Physik oder technischer Studiengänge (z.B. Energietechnik, Verfahrenstechnik, Maschinenbau, Materialwissenschaft). Ein Verständnis für Wärmetransportvorgänge und Wärmeübergangsmechanismen wird vorausgesetzt. Kenntnisse im Umgang mit Messtechnik und numerischer Simulation sind vorteilhaft, aber nicht zwingend notwendig. Die Arbeiten sind eingebunden in ein wissenschaftliches und kompetentes Team und erlauben Einblicke in hochaktuelle Forschungsthemen.

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Monitoring eines Gebäudes mit Heiz-/Kühlanlage mit Eisspeicher

Standort Würzburg

Ziel der Arbeit

Ziel der Arbeit ist die Inbetriebnahme des Monitorings mit Unterstützung aller Projektbeteiligten. Das Monitoring besteht aus einem heterogenen System aus auf der einen Seite bauseits gestellten Komponenten, die über KNX Daten vom Gebäude (Temperaturen, Beleuchtung) und von der Eisspeicheranlage liefern. Auf der anderen Seite kommen vom ZAE ermittelte Daten (Hauptsächlich Wärme-/Kältemengenzähler, Elektrozähler) via MOD-Bus dazu. Die Archivierung und Auswertung der Daten erfolgt in einem vom ZAE bereits erfolgreich erprobten System.

Die Studienarbeit richtet sich an Studierende technischer Studiengänge (z.B. Physik, Bauphysik, Energietechnik). Ein grundlegendes technisches Verständnis (z.B. Wärmetransportvorgänge, Wärmeaustauschmechanismen) wird vorausgesetzt. Grundkenntnisse gängiger Bus-Systeme (KNX, Mod-Bus) sind von Vorteil, können aber auch innerhalb der Arbeit erworben werden.

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Energieeffiziente Komponenten in der textilen Architektur

Standort Würzburg

Neben konventionellen Baustoffen wie Stein, Holz, Metall und Glas werden in der letzten Zeit verstärkt neuartige leichte und flexible Konstruktionen aus Membranen eingesetzt. Der Einsatz von Membranen im Gebäudebereich wird auch als textile Architektur bezeichnet. Das Ziel der Bachelorarbeit besteht in der Präparation von Membranmustern mit transluzenter Wärmedämmung sowie der messtechnischen Bestimmung der relevanten infrarot-optischen und thermischen Eigenschaften der präparierten Konstruktionen.

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Strahlungsthermometrie

Standort Würzburg

Strahlungsthermometer bzw. Pyrometer werden in zahlreichen Anwendungen zur berührungslosen Bestimmung von Oberflächentemperaturen eingesetzt. Dabei wird die von einer Oberfläche abgestrahlte Intensität quantitativ erfasst; bei bekanntem Emissionsgrad kann damit auf die Temperatur der Oberfläche geschlossen werden. Das Ziel der Bachelorarbeit besteht in der Durchführung strahlungsthermometrischer Untersuchungen. Dazu werden verschiedene Proben hinsichtlich ihrer infrarot-optischen Eigenschaften charakterisiert und bzgl. der auftretenden Temperaturen vermessen.

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Infrarot-optische Charakterisierung bei hohen Temperaturen

Standort: Würzburg

Im Rahmen aktueller Aktivitäten werden keramische Materialien und Schichtsysteme unter extremen Bedingungen hinsichtlich ihrer infrarot-optischen Eigenschaften untersucht. Die untersuchten keramischen Materialien werden als Wärmedämmschichten in Kraftwerksturbinen eingesetzt, um die darunter liegenden metallischen Substrate vor den auftretenden extremen Temperaturen zu schützen.

Das Ziel der Bachelorarbeit besteht in der infrarot-optischen Charakterisierung keramischer Wärmedämmschichten (englisch: Thermal Barrier Coatings, TBCs) bei hohen Temperaturen.

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Forschung für energieoptimierte Gebäude

Standort Würzburg

Forschungsthemen für Bachelor- und Masterarbeiten: Im Rahmen von Studienarbeiten können im Energy Efficiency Center des ZAE Bayern sowohl bereits installierte Komponenten und Systeme untersucht und optimiert, sowie auch an der Entwicklung völlig neuartiger Systeme gearbeitet werden. Mögliche Themenbereiche sind beispielsweise:

Arbeitspakete

  • Einsatz von Phasenwechselmaterialien (PCM) zur Gebäudekühlung,
  • Passive Infrarot Nachtkühlungsanlage (PINC),
  • ...

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Theoretische Parameterstudie zur Bestimmung des Einflusses von Inhomogenitäten auf die effektive makroskopische Wärmeleitfähigkeit

Standort Würzburg

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll der Einfluss von verteilten Inhomogenitäten, z. B. eine lokale Variation der Materialdichte, auf die effektive Wärmeleitfähigkeit eines Materials untersucht werden. Hauptaugenmerk liegt dabei auf Simulationen zum Wärmefluss durch das Material. Es soll eine Parameterstudie durchgeführt werden, die den funktionalen Zusammenhang zwischen der Verteilung der Inhomogenitäten und der effektiven Wärmeleitfähigkeit beleuchtet...

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Master-/ Diplomarbeiten

Passive oberflächennahe Erdwärmenutzung
zur Erhöhung der Energieeffizienz von Gebäuden und Fassaden

Standort Würzburg

Ziel der Arbeit
Im Rahmen der Masterarbeit soll benötigtes Know-how zu Wärmerohren (engl. Heat Pipes) sowie physikalische Grundlagen zu (oberflächennaher) Erdwärme erarbeitet werden. Des Weiteren ist ein Messkonzept zu erarbeiten, um die Wärmerohre in der Anwendung (Gebäuderaum und Fassade) mittels Monitoring zu charakterisieren und bereits durchgeführten Labormessungen gegenüberzustellen. Abschließend soll das Potenzial der passiven oberflächennahen Erdwärmenutzung durch Wärmerohre für die Gebäude- bzw. Fassadenbeheizung erörtert werden.

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Experimentelle Untersuchung neu entwickelter PCM /
Experimental investigation of newly developed PCM

Standort Garching
Beginn: Ab Oktober 2018

... Im Rahmen der Masterarbeit sollen die berechneten PCM experimentell untersucht werden. Hierfür stehen verschiedene Kalorimeter (DSC, T-History) zur Verfügung. Des Weiteren sollen mit einem zu optimierenden Versuchsaufbau Löslichkeitsmessungen an Salzlösungen durchgeführt werden. Um die Anwendungstauglichkeit aussichtsreicher PCM zu prüfen, sind ergänzend Messungen der thermischen Zyklenstabilität geplant.

Arbeitspakete/Aufgaben

  • Einarbeitung in die Thematik der Latentwärmespeicherung
  • Einarbeitung in die vorhandene Messtechnik
  • ...
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Untersuchung eutektischer Mischungen zur Latentwärmespeicherung auf Separation/
Determination of eutectic mixtures for latent heat storage on separation

Standort Garching
Beginn: Ab Sofort

Arbeitspakete/Aufgaben

  • Einarbeitung in die Thematik der Latentwärmespeicherung und Separation
  • Einarbeitung in die vorhandene Labortechnik und Untersuchungsmethoden
  • Herstellung und Charakterisierung eutektischer Mischungen
  • ...
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Development of solution processed packaging materials based on
glass flakes and synthetic clay for protection of printed organic photovoltaics (OPV)

location Erlangen

In this work, glass flakes or synthetic clay will be introduced as filler material in polymeric matrices to develop novel packaging materials based on the “tortuosity effect”. The resulting barrier materials will be characterized with respect to their moisture and oxygen permeabilities. In a further step, the most promising barrier materials will be coated directly on OPV devices. The lifetimes of the packaged devices will be determined in accelerated lifetime tests. The correlation of the measured lifetimes with the barrier properties will form the basis for further improvement of the barriers.

The thesis can be written in German or English and can be started as soon as possible.

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Konstruktion und experimentelle Untersuchung eines Absorbers/Desorbers
zur sorptiven thermischen Energiespeicherung

Standort Garching
Bearbeitungszeitraum: min. 6 Monate
Beginn: ab sofort

Arbeitspackete:

  • Literaturrecherche zum Thema Absorber-/Desorbergeometrien
  • Entwurf und Bau eines Absorbers/Desorbers
  • ...

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Entwicklung einer Software zur Steuerung einer Apparatur für die Bestimmung des g-Wertes von Verglasungssystemen

Standort Würzburg

Ziel der Arbeit: Im Rahmen der Arbeit soll die Steuerungssoftware für den Messstand in Python entwickelt werden, welches die Bestimmung des g-Wertes nach DIN EN 410 sowie unter anderen Bedingungen ermöglicht. Auch sind Änderungen in der Hardware des Messtandes angedacht. Die Funktionsweise soll mit Hilfe von Messungen evaluiert werden. Die Masterarbeit richtet sich an Studierende technischer Studiengänge (z.B. Energietechnik, Maschinenbau, Technische Informatik, Materialwissenschaft, Funktionswerkstoffe, Physik).

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Experimentelle Bestimmung neuer kostengünstiger PCM / Experimental determination of new inexpensive PCM

Standort Würzburg
Bearbeitungszeitraum: 6 Monate
Beginn: ab Oktober 2017

Kandidaten
Studierende einer Hochschule im Fachbereich Maschinenwesen, Chemieingenieurwesen, Verfahrenstechnik, Physikalische Technik, o.ä. Erforderliche

Kenntnisse
Der/die Kandidat(in) sollte sich durch selbständiges und präzises Arbeiten auszeichnen sowie eine gute Kommunikationsfähigkeit besitzen. Von Vorteil sind Kenntnisse im Bereich der Thermodynamik und Messtechnik sowie handwerkliches Geschick.

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Aufbau einer Apparatur zur Bestimmung des Einflusses von Inhomogenitäten auf die effektive makroskopische Wärmeleitfähigkeit

Standort Würzburg

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll eine Apparatur entwickelt und gebaut werden, bei der es möglich ist, den unterschiedlichen Wärmefluss durch die Probe experimentell zu analysieren, damit geprüft werden kann, ob über den Wärmefluss ein Rückschluss auf die Struktur der Probe gezogen werden kann. Diese Messwerte dienen zusätzlich als Grundlage für weitere Simulationen des Prüfkörper...

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Adsorptionsinduzierte Deformation von Nanoporösen Materialien

Standort Würzburg

Aufgaben

  • Anwendung von bereits bekannten Synthese- und Nachbehandlungsprotokollen zur Herstellung von nanoporösen Silica-Materialien (Aerogelen), um deren strukturelle und mechanische Eigenschaften systematisch zu variieren.
  • Strukturelle und mechanische Charakterisierung der hergestellten Proben durch Elektronenmikroskopie, Kleinwinkelstreuung, Gasadsorptions- und Ultraschalllaufzeitmessungen.
  • ...

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Theoretische Parameterstudie zur Bestimmung des Einflusses von Inhomogenitäten auf die effektive makroskopische Wärmeleitfähigkeit

Standort Würzburg

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll der Einfluss von verteilten Inhomogenitäten, z. B. eine lokale Variation der Materialdichte, auf die effektive Wärmeleitfähigkeit eines Materials untersucht werden. Hauptaugenmerk liegt dabei auf Simulationen zum Wärmefluss durch das Material. Es soll eine Parameterstudie durchgeführt werden, die den funktionalen Zusammenhang zwischen der Verteilung/Form/Wärmeleitfähigkeit der Inhomogenitäten und der effektiven Wärmeleitfähigkeit auf eine analytische Basis stellt. Zusätzlich sollen weitere Messungen durchgeführt werden, um die Simulationen mit diesen Daten zu vergleichen...

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Wärmestrahlungs-Transport durch teiltransparente Materialien

Standort Würzburg

Transparente und transluzente Materialien spielen beispielsweise im Bereich der textilen Architektur eine wichtige Rolle. Der Vorteil solcher Materialien liegt in einer hohen Wärmedämmung verbunden mit einem definierten Lichteintrag ins Gebäude.

Das Ziel der Masterarbeit besteht in der Weiterentwicklung eines Simulationsprogramms (Computational Physics) zur Beschreibung des Wärmestrahlungstransports durch nanoskalige und poröse Strukturen sowie einer experimentellen Verifizierung der erzielten Simulationsergebnisse.

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Berührungslose Temperaturmessung

Standort Würzburg

Die exakte Kenntnis der Oberflächentemperatur spielt für viele Anwendungen eine entscheidende Rolle. Dazu ist eine berührungslose Temperaturmessung mittels Pyrometern oftmals besser geeignet als eine berührende Temperaturmessung.

Das Ziel der Masterarbeit besteht im Aufbau eines Teststandes zur berührungslosen Temperaturmessung. Dabei müssen zusätzlich die Umgebungsbedingungen (u.a. Wärmestrahlung aus der Umgebung oder heiße Verbrennungsgase im Strahlungsgang) berücksichtigt werden, die in Kraftwerksturbinen auftreten.

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Bestimmung von Transmissionsspektren infrarot-aktiver Gase

Standort Würzburg

Bei der berührungslosen Messung von Oberflächentemperaturen mittels Pyrometern ist einerseits die Kenntnis der Eigenschaften der zu untersuchenden Oberfläche erforderlich. Soll die Messung allerdings nicht im Vakuum sondern in einer bestimmten Atmosphäre stattfinden, ist andererseits auch das Wissen um deren Eigenschaften nötig.

Das Ziel der Masterarbeit besteht im Aufbau eines Teststandes zur Bestimmung von Gastransmissionsspektren im Infrarotbereich. Dabei müssen die Umgebungsbedingungen (u.a. Gaszusammensetzung, Druck und Temperatur) berücksichtigt werden, die in Gasturbinen auftreten.

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Schnelle elektrische Energiespeicher

Standort Würzburg

Optimierung eines Dilatometers für in-situ-Messungen der Deformation von Superkondensator-Elektroden bei Ladevorgängen

Nanoporöse Kohlenstoffe eignen sich auf Grund ihrer großen spezifischen Oberfläche (bis zu 1000 m²/g) und ihrer guten elektrischen Leitfähigkeit hervorragend als Elektrodenmaterial für elektrochemische Doppelschichtkondensatoren (Superkondensatoren). Beim Laden und Entladen solcher Elektroden sind aufgrund der Änderungen in der Grenzflächenenergie reversible Änderungen (Expansion/Kontraktion) der Elektrodendicken von bis zu drei Prozent beobachtbar.

Ziel der Arbeit ist es, einen bereits bestehenden Messaufbau zur in-situ Messung der Deformation von Elektroden bei Lade- und Entladevorgängen weiter zu optimieren, und in einem zweiten Schritt systematische Messungen an Modellsystemen durchzuführen, um zu einem besseren Verständnis für Ladungstransport und -speicherung zu gelangen.

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Bestimmung der effektiven Wärmeleitfähigkeit von Phasenwechselmaterialien im Phasenwechsel

Standort Würzburg

Aufgabe ist es Messergebnisse für die Wärmeleitfähigkeit, die mit verschiedenen etablierten Messverfahren nahe am oder im Schmelzbereich ermittelt werden zu vergleichen und die Einflussfaktoren für mögliche Unterschiede zu ermitteln und zu bewerten. Schlussendlich soll eine Bewertung erfolgen, ob mit den experimentell ermittelten effektiven Werten für die Wärmeleitfähigkeit die realen Wärmetransportvorgänge im PCM genau beschrieben werden. Hierzu können neben analytischen Methoden auch numerische Modelle zum Einsatz kommen. Im experimentellen Bereich soll die effektive Wärmeleitfähigkeit von Paraffinen im Schmelzbereich mit unterschiedlichen vorhandenen Messmethoden bestimmt werden und verglichen werden.

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ZAE Bayern

Wir arbeiten an der Schnittstelle zwischen erkenntnisbasierter Grundlagenforschung und angewandter Industrieforschung. Unter dem Leitbild „Exzellente Energieforschung – Exzellente Umsetzung“ realisieren wir komplette Innovationspakete, die auf Synergien zwischen Erzeugung, Speicherung und Effizienzmaßnahmen bauen.

Portrait


Tag der Offnen Tür am 3 Oktober

Am 03. Oktober 2018
11:00 bis 15:00 Uhr
in Würzburg

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