Jahresbericht 2018

Referierte Publikationen

Bauer, B.; Reschetnik, W.; Kullmer, G.; Richard, H. A.: Crack-Size Measurement of Additive Manufactured Plastics Based on the DCPD Method. In: Materials Performance and Characterization, Volume 7, 2018, pp. 217‑223.

Bauer, B.; Taube, A.; Hoyer, K.-P.; Schaper, M.; Kullmer, G.: Einfluss unterschiedlicher Pulvereigenschaften beim selektiven Laserstrahlschmelzen von TiAl6V4 auf die Werkstoffeigenschaften. In: DVM Bericht 403, Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen, Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V., Berlin, 2018, S. 173‑186.

Brüggemann, J.-P.; Risse, L.; Grübel, A.; Richard, H. A.; Kullmer, G.: Validierung der strukturmechanischen Funktionsfähigkeit durch experimentelle Bauteilprüfungen additiv gefertigter Leichtbaustrukturen. In: DVM-Bericht 250, Arbeitskreis: Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen, Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V., Paderborn, 2018, S. 89-98.

Brüggemann, J.-P.; Risse, L.; Kullmer, G.; Schramm, B. Richard, H. A.: Optimization of the fracture mechanical properties of additively manufactured EN AW-7075. In: Procedia Structural Integrity, Volume 13, 2018, pp. 311-316.

Brüggemann, J.-P.; Risse, L.; Kullmer, G.; Richard, H. A.: Fracture mechanical investigations on selective laser melted TiAl6V4. In: Procedia Structural Integrity, Volume 13, 2018, pp. 317-321.

Brüggemann, J.-P.; Risse, L.; Richard, H. A.; Kullmer, G.: Entwicklung von Optimierungsstrategien unter Ausnutzung des Potentials der additiven Fertigung. In: DVM-Bericht, Arbeitskreis: Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen, Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V., Berlin, 2018, S. 11-21.

Dibblee, K.; Richard, H. A; Kullmer, G.: Influence of Fracture Mechanically Graded Materials on the Crack Propagation Behaviour in 3-dimensional Structures. Procedia Structural Integrity, Volume 13, 2018, pp. 322‑327.

Dsuban, A.; Lohn, J.; Brüggemann, J.-P.; Kullmer, G.: Entwicklung und Umsetzung eines Qualitätssicherungskonzeptes für die additive Fertigung. In: DVM-Bericht, Arbeitskreis: Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen, Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V., Berlin, 2018, S. 101-110.

Joy, T. D.; Brüggemann, J. -P.; Kullmer, G.: Crack growth simulation with ADAPCRACK3D in 3D structures under the influence of temperature. In: ECF22 - Loading and Environmental effects on Structural Integrity, Belgrad, 2018, pp. 328-333.

Kullmer, G.; Richard, H. A.; Schramm, B.: Bruchmechanische Untersuchungen bei der Aufklärung von Schadensfällen. In: DVM- Bericht 250, Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen, Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V., Berlin, 2018, S. 79-88.

Risse, L.; Schramm, B.; Brüggemann, J.-P.; Kullmer, G.; Richard, H. A.: Entwicklung von steifigkeitsangepassten, lasergeschmolzenen Kurzschaft-Hüftendoprothesen. In: Proceedings of the 15th Rapid.Tech Conference, Erfurt, 2018, S. 405-417.

Risse, L.; Schramm, B.; Brüggemann, J.-P.; Woodcock, S. C.; Kullmer, G.; Richard, H. A.: CAE-gestützte Optimierung eines Hüftimplantats durch Ausnutzung der Potentiale additiver Fertigungsverfahren. In: DVM-Bericht 403, Arbeitskreis: Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen, Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V., Berlin, 2018, S. 89-100.

Schafran, T.; Schramm, B.; Risse, L.: Additive Fertigung in der modernen Orthopädietechnik - Anwendung und Forschungsansätze. In: DVM Bericht, Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen, Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V., Berlin, 2018, S. 1-14.

Schramm, B.; Risse, L.; Brüggemann, J.-P.; Richard, H.A.; Kullmer, G.: Overview of structural mechanical investigations on additively manufactured medical products. In: Journal of 3D Printing in Medicine, Vol.2, No.2, Published Online: 30 Apr 2018, DOI: doi.org/10.2217/3dp-2017-0020

Nicht referierte Publikationen

Brüggemann, J. -P.; Joy, T. D.; Grübel, A.; Kullmer, G.; Richard, H. A.: Simulation des Risswachstumsverhaltens in 3D-Strukturen unter verschiedenen Umgebungsbedingungen. Vortrag bei der Arbeitsgemeinschaft Mixed-Mode, Paderborn, 2018.

Dibblee, K.: Risswachstumssimulationen unter Beachtung bruchmechanischer Materialgradierungen. Vortrag bei der Arbeitsgemeinschaft Mixed-Mode, Paderborn, 2018.

Kullmer, G.; Brüggemann, J.-P.; Richard, H. A.: Fracture Mechanical Characterization of Additively Manufactured Lightweight Materials. 44th MPA-Seminar Stuttgart, 17.‑18. Oktober 2018.

Risse, L.; Schramm, B.; Schafran, T.: Welche ingenieurstechnischen Perspektiven bietet die Versorgung durch additiv gefertigte Orthesen? Vortrag auf dem Pre-Day des 26. Internationalen Symposiums für Fußchirurgie, München, 29. November 2018.

Schafran, T.; Schramm, B.: Additive Fertigung in der modernen Orthopädietechnik - Anwendung und Forschungsansätze. Vortrag bei der Jugend. Akademie Technische Orthopädie, Messe OTWorld, Leipzig, 17. Mai 2018.

Aktuelle Forschungsprojekte

„Direct Manufacturing Research Center (DMRC)“: Im Rahmen der in Kooperation mit den DMRC-Partnern laufenden Projekte werden neue Strategien für die Verarbeitung hochfester Werkstoffe für die Anwendung des SLM-Prozesses entwickelt. Im Nachgang werden die mechanischen Eigenschaften der Materialien charakterisiert, wobei neben den Festigkeits- und Ermüdungseigenschaften insbesondere das bruchmechanische Verhalten dieser Werkstoffe im Fokus der Untersuchungen steht. Darüber hinaus werden prozessbedingte Einflüsse auf Werkstoffeigenschaften analysiert. Weitere Projektinhalte sind die Strukturoptimierung von Bauteilen hinsichtlich optimaler Festigkeits- sowie Steifigkeitseigenschaften bei gleichzeitig hoher Ausnutzung des Leichtbaupotentials. Auftraggeber: Industrie

„Additive Fertigung in der Medizintechnik“: Medizintechnische Produkte müssen höchste Qualitätsanforderungen bei gleichzeitigem Wunsch nach möglichst schneller Verfügbarkeit erfüllen. Zugleich kann eine Verbesserung des Rehabilitationsprozesses erzielt werden, wenn Hilfsmittel, wie Implantate, Orthesen oder Prothesen, an die jeweiligen körperlichen Gegebenheiten angepasst und bionischen Strukturen nachempfunden sind. Somit gewinnen additive Fertigungsverfahren aufgrund des hohen Grades an gestalterischer Freiheit sowie der Wirtschaftlichkeit für Einzelstücke an Bedeutung für den medizintechnischen Sektor. Im Rahmen des Projekts werden das Innovationspotential der additiven Fertigung für den medizintechnischen Sektor identifiziert und Maßnahmen abgeleitet, um bestehenden Herausforderungen, die sich u.a. bei der Konstruktion und der anschließenden additiven Fertigung ergeben, zu begegnen. Im letzten Jahr wurde so unter anderem die additive Fertigung im Zusammenspiel mit CAD-Unterstützung für die individuelle Operationsplanung mit Herstellung benötigter patientenspezifischer Hilfsmittel, wie Schablonen, und Knochenmodellen angewendet. Des Weiteren wurden die steifigkeitsangepasste Optimierung eines Hüftimplantats sowie additiv gefertigte Fußorthesen weiterentwickelt.

„Experimentelle Bestimmung bruchmechanischer Kennwerte“: Für die bruchmechanische Bewertung unterschiedlicher Werkstoffe werden bruchmechanische Kennwerte benötigt, die aus experimentell ermittelten Rissfortschrittskurven entnommen werden können. Auftraggeber: Industrie

„Entwicklung bruchmechanischer Spezialproben“: Für die Charakterisierung von Rohrwerkstoffen werden zweckmäßige Proben entwickelt und Ermüdungsversuche durchgeführt. Auftraggeber: Industrie

„Risswachstum bei ebener und räumlicher Mixed-Mode-Beanspruchung“: In der Realität treten häufig nicht nur Mode I-Beanspruchungen am Riss auf. Um das Risswachstum bei ebener und räumlicher Mixed-Mode-Beanspruchungen bewerten zu können, sind dreidimensionale Rissfortschrittsuntersuchungen erforderlich. Hierzu werden Proben und Probenvorrichtungen weiterentwickelt und die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen mit entwickelten Hypothesen verglichen. Auftraggeber: Industrie

„Schadensanalysen unterschiedlichster Maschinenbauteile“: Um die Ursache aufgetretener Schadensfälle zu ermitteln, werden diese bruchmechanisch untersucht und bewertet. Zudem werden Vorschläge für die Sanierung bzw. für eine verbesserte Neukonstruktion der geschädigten Bauteile und Strukturen erarbeitet. Auftraggeber: Industrie

„Numerische Simulation von Risswachstumsvorgängen in zwei- und dreidimensionalen Bauteilen und Strukturen“: Unter Verwendung eigener Simulationsprogramme (u.a. FRANC/FAM, ADAPCRACK3D) und externer Software (u. a. Franc3D) wird das Rissausbreitungsverhalten in verschiedenen Bauteilen bei unterschiedlichen Belastungssituationen simuliert. Auftraggeber: Industrie

„Risslängenmessung an Kunststoffen“: Die bei metallischen Werkstoffen eingesetzte Elektropotentialmethode zur Messung der Risslänge kann aufgrund der Nichtleitfähigkeit der Kunststoffe nicht eingesetzt werden. Daher werden Konzepte und Verfahren entwickelt und untersucht, um auch bei Kunststoffen die Risslängenmessung und demzufolge die Bestimmung bruchmechanischer Kennwerte zu ermöglichen. Auftraggeber: Industrie

„Lebensdauerprognose für Bauteile aus Kunststoffen mittels bruchmechanischer Konzepte“:

Kunststoffe besitzen aufgrund ihrer hervorragenden technischen Eigenschaften ein breites Anwendungsspektrum. Durch den vermehrten Einsatz in sicherheitsrelevanten Strukturen werden diese Werkstoffe daher durch betriebsbedingt auftretende Kräfte belastet. Ähnlich wie bei Stahlbauteilen müssen Bauteile aus Kunststoff daher auf ihre mechanische Belastbarkeit charakterisiert werden um eine ausreichende Lebensdauer zu gewährleisten.  Häufig liegt in derartigen Fällen eine zyklische Bauteilbelastung vor, welche sich oftmals durch einen periodischen Verlauf der Beanspruchung äußert. In Bezug auf eine solche Belastungssituation ist Materialermüdung (Rissbildung & Risswachstum) eine der Hauptversagensursachen, weshalb bruchmechanische Untersuchungen erforderlich sind, um Lebensdauerhypothesen aufstellen zu können. Im Rahmen der Arbeit werden bruchmechanische Untersuchungen unter Variation von wesentlichen Prüfparametern (Frequenz, Temperatur, Kraft) an Kunststoffwerkstoffen durchgeführt, um wichtige bruchmechanische Kennwerte zu bestimmen. Anhand der ermittelten Ergebnisse werden Lebensdauerprognosen aufgestellt und diese anhand von numerischen Simulationen verifiziert.

„Anwendung ingenieurmäßiger Methoden zur Lösung medizinischer Herausforderungen im Planungsprozess chirurgischer Eingriffe und bei der Entwicklung notwendiger medizinischer Hilfsmittel“: Komplexere Fehlstellungen oder Schädigungen des menschlichen Bewegungsapparates sind mit den standardmäßigen Methoden eines Chirurgen nur bedingt. Durch systematische Nutzung von ingenieursmäßigen Methoden zur Lösung dieser Problemstellungen werden diese zur Verbesserung des präoperativen Planungsprozesses und für eine verbesserte Hilfsmittelversorgung angewendet.

„Entwicklung von individuellen Orthesen für die additive Fertigung“: Die konventionelle Fertigung von individuellen Orthesen ist mit einigen Kompromissen z. B. hinsichtlich Zeit, Geld sowie Machbarkeit verbunden. Demgegenüber bieten konfektionierte Orthesen bei diversen Krankheitsfällen eine unzureichende orthetische Versorgung. Mit der Entwicklung und additiven Fertigung von individuellen Orthesen soll geprüft werden, ob mit der Umsetzung einer digitalen Prozesskette bestehende Kompromisse vermieden werden können.

„Optimierung von Strukturbauteilen durch die Nutzung der Möglichkeiten der Additiven Fertigung“:  Mit steigender Relevanz des Leichtbaugedankens in der industriellen Anwendung stoßen konventionelle Fertigungsverfahren an ihre Grenzen. Der hohe realisierbare Grad an gestalterischer Freiheit additiver Fertigungsverfahren kann diese Restriktionen aufbrechen. Die Entwicklung von Optimierungsstrategien, basierend auf den Kenntnissen der Technischen Mechanik unterstützt die Generierung leichtbauoptimierter Strukturkomponenten.

„ProDruck - Technologie der Industrie 4.0 als Mittel der Inklusion für Menschen mit Behinderungen“ läuft seit Herbst 2018 über 3 Jahre und zielt vor allem auf die Einbeziehung von Menschen mit Behinderungen bei der Produktion von Alltags- und Montagehilfen ab. Dabei sind zwei Teilziele definiert. Zum einen der Aufbau einer 3D-Druck-Werkstatt von und für Menschen mit Behinderungen.  Zum anderen die Implementierung einer 3D-Druck-Onlineplattform u. a. zur Konfiguration individualisierter Alltagshilfen. Über das gesamte Projektvorhaben stellt die Fachgruppe Angewandte Mechanik in Zusammenarbeit mit dem C.I.K. sicher, dass sicherheitsrelevante und ethische Anforderungen sowohl durch die Onlineplattform als auch durch die 3D-Druck-Werkstatt eingehalten werden. Förderinstitut: BMBF

„Bruchmechanik an hyperelastischen Klebeverbindungen“ soll dem anwendenden Ingenieur ein Werkzeug zur Verfügung stellen, mit dem hyperelastische Klebverbindungen so ausgelegt werden, dass einerseits ein Versagen durch Materialermüdung ausgeschlossen werden kann und andererseits eine Ressourcenverschwendung durch Überdimensionierung der Klebschicht vermieden wird. Diesbezüglich werden die Konzepte der Bruchmechanik angewendet. Dafür stellt neben der experimentellen Ermittlung der Risswachstumskurven für hyperelastische Materialien ebenfalls das Risswachstumsverhalten dieser Werkstoffe ein aktuelles Forschungsgebiet dar. Förderinstitut: IGF

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

“AK Bruchmechanik und Bauteilsicherheit”, Paderborn 20.‑21. Februar 2018

„OTWorld“, Leipzig 15.‑18. Mai 2018

“Rapid.Tech + FabCon 3.D”, Erfurt, 05‑07. Juni 2018

“22^nd European Conference on Fracture - ECF22”, Belgrad, 26.-31. August 2018 

“3^rd Annual 3D Printing & Bio-printing in Healthcare”, Brüssel, 11.-12. Oktober

“Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen“, Berlin, 19.‑20. Oktober 2018

“AK Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen”, Berlin 07.‑08. November 2018

“Formnext”, Frankfurt 13.‑16. November 2018

„Pre-Day des 26. Internationales Symposium für Fußchirurgie“, München, 29. November 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

Westfälisches Umwelt Zentrum (WUZ), Paderborn

Prof. Dr.-Ing. habil. Manuela Sander, Universität Rostock, Lehrstuhl für Strukturmechanik

Prof. Dr.-Ing. Markus Fulland, Hochschule Zittau/Görlitz, Fachgebiet Angewandte Mechanik

Prof. Dr.-Ing. Benedikt Wiedemeier, Fachhochschule Aachen, Lehrgebiet Technische Mechanik FEM/CFD

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie ITP, Paderborn

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg

Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung (DVM), Berlin

Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin

Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg

Technische Universität Dortmund

Technische Universität Dresden

Universität Kassel

TU Bergakademie Freiberg

Zentrum für Innovation in der Gesundheitswirtschaft OWL, Bielefeld

Instituto Orthopedica Rizzolo di Bologna, Italien

Funktionen

Prof. Dr.-Ing. G. Kullmer: Mitglied im Programmausschuss des Arbeitskreises Bruchmechanik und Bauteilsicherheit des Deutschen Verbandes für Materialforschung und -prüfung

Dr.-Ing. Britta Schramm: Mitglied im Programmausschuss des Arbeitskreises Zuverlässigkeit von Implantaten und Biostrukturen sowie Mitglied im Programmausschuss des Arbeitskreises Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen des Deutschen Verbandes für Materialforschung und -prüfung

Prof. Dr.-Ing. H.A. Richard: Vorsitzender des Vorstands des Deutschen Verbandes für Materialforschung und -prüfung, Berlin; Mitglied im Kuratorium der Peter Gläsel Stiftung, Detmold; Institutsleiter des Westfälischen Umwelt Zentrums (WUZ), Paderborn/Höxter

Promotion

Dibblee, Katharina Ursula: „3D-Risswachstum in homogenen, isotropen sowie funktional gradierten Strukturen“. (Betreuer: Prof. Dr. Hans Albert Richard)

Referierte Publikationen

Amelunxen, C.; Rupp, N.; Sander, J. I.: „Methode zur Risikoidentifizierung in Prozessen der Gefahrenabwehr”. Dachselt, R. & Weber, G. (Hrsg.), Mensch und Computer 2018 - Workshopband. Bonn: Gesellschaft für Informatik e.V., 2018

Kaufhold, M.; Rupp, N.; Reuter, C.; Amelunxen, C.; Cristaldi, M.: “112.SOCIAL: Design and Evaluation of a Mobile Crisis App for Bidirectional Communication between Emergency Services and Citizen”. Proceedings of the European Conference on Information Systems (ECIS), 2018

Kiehl, M.; Voßschmidt, S.: „Blockchain: Future of the World und Chance für den Bevölkerungsschutz?“. Notfallvorsorge, Ausgabe 04/2018, S. 13-17, Walhalla Fachverlag, 2018

Koch, R.; Marterer, R.; Sauerland, T.; Habig, T.: „IT als Chance in der Gefahrenabwehr“. Tagungsband der Jahresfachtagung der Vereinigung zur Förderung des deutschen Brandschutzes (vfdb), Duisburg, 2018

Büsching, J.; Brandis, R.; Kruse, A.; Jahnke, U.; Koch, R.: „Industrielle Einführung der additiven Fertigung“. wt Werkstattstechnik online 06/2018, Springer-VDI-Verlag, Düsseldorf, 2018

Rohde, J.; Lindemann, C.; Jahnke, U.; Kruse, A.; Koch, R.: “Technology Integration into Existing Companies”. 29th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium - An Additive Manufacturing Conference, Austin/Texas/USA, 13th-15th August 2018

Rohde, J.; Jahnke, U.; Lindemann, C.; Kruse, A.; Koch, R.: “Standardised product development for technology integration of additive manufacturing”. Virtual and Physical Prototyping, 2018

Pottebaum, J.; Schäfer, C.: „IT-Systeme für das Krisenmanagement“. Sicherheitskritische Mensch-Computer-Interaktion, Springer Vieweg Verlag, Wiesbaden, 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

Schwerpunkt “Public Safety and Security” (PSS):

„TEAMWORK“: Das BMBF-geförderte Projekt verfolgt das Ziel, die Zusammenarbeit von Einsatzkräften und Bevölkerung durch die interaktive Simulation von Krisenereignissen zu verbessern. (www.teamworkprojekt.de)

Förderinstitution: BMBF

„IRiS“: Das BMBF-geförderte Projekt erforscht die Nutzung von Daten und Funktionen des SmartHome für die taktischen Einsatzaufgaben der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben. (www.twitter.com/irisprojekt)

Förderinstitution: BMBF

„eNOTICE“: Das EU-Projekt hat das Ziel den Aufbau eines europäischen Netzwerks von ABC-Trainingszentren durch eine Informations- und Kommunikationsplattform zu unterstützen. Mit dem Fokus die Schulungskapazitäten der Zentren zu bündeln und sie auf europäischer Ebene effizienter zu gestalten. (www.h2020-enotice.eu)

Förderinstitution: EU/H2020

„ANYWHERE“: In diesem EU-Projekt werden innovative technische Produkte eingesetzt, um extreme Wetterereignisse vorherzusehen und mögliche Schäden frühzeitig abzuschätzen. Gefahrenabwehrorganisationen werden unterstützt, der Selbstschutz von Bürgern und Unternehmen verbessert und neue Geschäftsfelder geschaffen. (www.anywhere-h2020.eu)

Förderinstitution: EU/H2020

„TOXI-triage“: Im EU-Projekt werden integrierte und adaptive Maßnahmen für die zügige Triagierung von Betroffenen bei Gefahrensituationen mit giftigen Stoffen erarbeitet. (www.toxi-triage.eu)

Förderinstitution: EU/H2020

„SAYSO“: Das EU-Projekt erforscht die Zukunft innovativer, organisationsübergreifender Situational-Awareness-Systeme in Europa. (www.sayso-project.eu)

Förderinstitution: EU/H2020

Schwerpunkt “Additive Manufacturing” (AM):

„iBUS“: Das EU-Projekt iBUS beschäftigt sich mit der Entwicklung und Demonstration eines innovativen, internetbasierten Geschäftsmodells für eine zukunftsfähige Bereitstellung von individualisierten Spielzeugen unter Berücksichtigung aller europäischer Sicherheitsstandards. Die Additiven Fertigungsverfahren erlauben dabei die nachfrageorientierte, lokale und nachhaltige Produktion. (www.h2020ibus.eu)

Förderinstitution: EU/H2020

„OptiAMix“: Das BMBF-Projekt beschäftigt sich mit der Ausarbeitung von Methoden und Werkzeugen zur Produktentwicklung in der Additiven Fertigung. Hierbei stehen die Entwicklung eines Tools zur mehrzieloptimierten Bauteiloptimierung sowie die Erarbeitung einer Handlungsempfehlung und eines Begleittools zur standardisierten Technologieeinführung im Fokus. (www.optiamix.de)

Förderinstitution: BMBF

„proDruck”: Das vom BMBF geförderte Projekt proDruck steht unter dem Titel: „3D-Druck – Technologie der Industrie 4.0 – als Mittel der Inklusion für Menschen mit Behinderungen in die Arbeitswelt“. Ziel des dreijährigen Forschungsprojekts ist die Erarbeitung eines ganzheitlichen Beschäftigungsmodells für Menschen mit Behinderung. Dabei sollen die Entwicklung und der Druck von individuellen Alltags- und Montagehilfen im Fokus stehen und so die Hilfe zur Selbsthilfe ermöglichen. (www.prodruck-projekt.de)

Förderinstitution: BMBF

„CaCS“: Das Projekt “Concept and Case Studies“ verfolgt die Entwicklung von Wirkprinzipien, basierend auf der Nutzung der additiven Fertigung und ihrer Potentiale. Hierzu werden im ersten Jahr die Optimierung von Wärmeleitstrukturen und Strukturbauteilen untersucht und die abgeleiteten allgemeingültigen Wirkprinzipien in einem Konstruktionskatalog festgehalten. Zur Evaluation werden neue Konzepte für verschiedene Industriebauteile entwickelt.

Förderinstitution: DMRC

„QuLS“: Die übergeordnete Motivation des Projektes „Qualifizierung der Lasersinter Serienproduktion“ ist es, das Lasersintern (LS) immer mehr zu einem Serienproduktionsprozess auszubauen. Für einen Serienfertigungsprozess ist es unerlässlich, eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit zu erreichen. Tatsächlich gibt es kein allgemeines Qualifizierungsverfahren und Qualitätsmanagementkonzept für die LS-Serienproduktion, um alle Einflussfaktoren gemeinsam zu handhaben. Ziel ist es, einen Leitfaden für das Qualifizierungsverfahren der Serienproduktion durch Lasersintern zu entwickeln, der an verschiedene Branchen angepasst werden soll, um so eine hohe Qualität und Reproduzierbarkeit der Lasersinterteile zu erreichen.

Förderinstitut: DMRC

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

Gereon Deppe: "Smart Manufacturing for Industry 4.0 – Additive Manufacturing in Germany ", Duitslanddag, Utrecht/Netherlands, 17. April 2018

Gereon Deppe: "Smart Manufacturing/4.0 made in NRW", SmartInvest, s'Hertogenbosch/Netherlands, 04. Juni 2018

Wissenschaftliche Kooperationen (nur extern)

Direct Manufacturing Research Center, Paderborn, Deutschland

safety innovation center e.V., Paderborn, Deutschland

AMendate GmbH, Paderborn, Deutschland

Additive Marking GmbH, Paderborn, Deutschland

Im Rahmen der nationalen und internationalen Forschungsprojekte sowie der Organisation von Workshops auf wissenschaftlichen Konferenzen bestehen zahlreiche weitere Kooperationen mit Partnern aus der Industrie, der Forschung sowie Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben.

Funktionen (nur extern)

Prof. Dr.-Ing. Rainer Koch:

Wissenschaftlicher Leiter des Instituts für Feuerwehr- und Rettungstechnologie (IFR) der Stadt Dortmund

Stellv. Obmann des „NA 031-05-02 A A Arbeitsausschuss Organisations- und Steuerungsnormen für den Bevölkerungsschutz“

Obmann der Arbeitsgruppe 3 „Emergency Management“ des ISO Technical Committee 292

Mitglied des Messebeirates „Interschutz 2020“

Promotionen

Reiher, Thomas: „Intelligente Optimierung von Produktgeometrien für die additive Fertigung”. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rainer Koch, Prof. Dr.-Ing. Gunter Kullmer)

Deppe, Gereon: „Entwicklung einer Entscheidungsunterstützung für den Einsatz Additiver Fertigung in der zeitkritischen Ersatzteilversorgung”. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rainer Koch, Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner)

Schäfer, Christina: „Entwicklung eines Vorgehens zum Safety Assessment für sicherheitskritische Informationssysteme in der zivilen Gefahrenabwehr am Beispiel der Feuerwehr”. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rainer Koch, Prof. Dr. Gerd Szwillus)

Referierte Publikationen

Bender, A.; Sextro, W.: “A particle filtering approach for temperature based prognostics”. Safety and Reliability – Safe Societies in a Changing World. Proceedings of ESREL 2018, June 17-21, 2018, Trondheim, Norway, 2018.

Schemmel, R.; Hemsel, T.; Sextro, W.: “Numerical and experimental investigations in ultrasonic heavy wire bonding”. 6th European Conference on Computational Mechanics (ECCM 6), 2018.

Schemmel, R.; Althoff, S.; Brökelmann, M.; Unger, A.; Hunstig, M.; Sextro, W.: “Effects of different working frequencies on the joint formation in copper wire bonding”. CIPS 2018 - 10th International Conference on Integrated Power Electronics Systems, 2018.

Unger, A.; Hunstig, M.; Tobias, M.; Brökelmann, M.; Sextro, W.: “Intelligent Production of Wire Bonds using Multi-Objective Optimization – Insights, Opportunities and Challenges”. In Proceedings of IMAPS 2018 – 51st Symposium on Microelectronics, Pasadena, CA, 2018, 2018.

Dymel, C.; Schemmel, R.; Hemsel, T.; Sextro, W.; Brökelmann, M.; Hunstig, M.: “Experimental investigations on the impact of bond process parameters in two-dimensional ultrasonic copper bonding”. Proceedings of 8th Electronics IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ 2018), Kyoto, Japan, 2018.

Dymel, C.; Eichwald, P.; Schemmel, R.; Hemsel, T.; Brökelmann, M.; Hunstig, M.; Sextro, W.: “Numerical and statistical investigation of weld formation in a novel two-dimensional copper-copper bonding process”. Proceedings of 7th Electronics System-Integration Technology Conference, Dresden, Germany, 2018.

Dunst, P.; Bornmann, P.; Hemsel, T.; Littmann, W.; Sextro, W.: “Vibration Assisted Dosing, Mixing and Transport of Dry Fine Powders”. ACTUATOR 2018, 16th International Conference on New Actuators, 2018.

Dunst, P.; Bornmann, P.; Hemsel, T.; Sextro, W.: “Vibration-Assisted Handling of Dry Fine Powders”. Actuators 2018, 7(2), 2018.

Aktuelle Forschungsprojekte

„Fahrwerkkonzept für einen energieeffizienten, verschleißarmen Reifen-Fahrbahn-Rollkontakt“: Das durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt geförderte wissenschaftliche Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der modellbasierten Analyse des Einflusses der Radhub- und Elastokinematik eines Achssystems auf den Reifenverschleiß. Die Modellierung des dynamischen Verhaltens des Gesamtsystems Achse-Reifen-Fahrbahn unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Teilsystemen stellt dabei ein zentrales Thema dar. Durch eine Erweiterung bestehender Auslegungsmethoden sollen, neben den Zielen Fahrsicherheit und -komfort, zusätzliche Ziele wie eine Reduktion des Reifenabriebs und eine Erhöhung der Energieeffizienz erreicht werden.

„Modellierung und Simulation komplexer Reibkontakte“: Reibung beruht hauptsächlich auf den Effekten Hysterese und Adhäsion und ist von zahlreichen Parametern wie der Temperatur, Reibgeschwindigkeit, Flächenpressung, Rauigkeitsprofil und den Materialeigenschaften der Reibpartner abhängig. Ziel dieses Forschungsgebietes ist die Entwicklung einer übergeordneten Reibtheorie, welche die Hysterese- und Adhäsionsreibung zwischen zwei Kontaktpartnern unter Berücksichtigung dieser Parameter abbilden kann. Hierbei soll insbesondere die Multiskalenmodellierung der Reibung angewendet werden, um die Vorgänge auf mikro- und makroskopischer Ebene physikalisch zu beschreiben. Das Modell ist sowohl für viskoelastische als auch für rein elastische Materialien gültig.

„Dynamik mechatronischer Scheinwerfersysteme“: Die Lichttechnik im Automobil beschränkt sich heute nicht mehr allein auf die Lichterzeugung und das Design von Scheinwerfern, sondern erhöht durch dynamische Lichtverteilungen die Sicherheit und den Komfort im Straßenverkehr. Durch den Einsatz von LED-Systemen wird die steigende Auflösung der Lichtverteilung von Multi-Beam und Matrix-Beam bis hin zum Pixellicht ermöglicht. Mit der Steigerung der Auflösung in der Lichtverteilung und der damit verbundenen Ausleuchtung in unmittelbarer Nähe anderer Fahrzeuge ist die präzise Lichtverteilung ein wichtiger Sicherheitsfaktor. Deshalb erarbeitet der Lehrstuhl Methoden zur Modellierung von adaptiven Scheinwerfern, um potenzielle Schwachstellen im Scheinwerfer möglichst früh im Entwicklungsprozess aufzudecken und die modellbasierte Optimierung von Scheinwerfern zu unterstützen. Förderinstitution: Industrie

„Dispergierung von Flüssigkeiten mit Ultraschall“: In einer Vielzahl von Anwendungen werden Flüssigkeiten dispergiert, um Aerosole für die Weiterverarbeitung herzustellen. Da sich einzelne Anwendungen aufgrund der Eigenschaften der zugeführten Flüssigkeit, der erforderlichen Durchsätze und der gewünschten Eigenschaften der Dispersion stark unterscheiden, können in der Regel nicht die gleichen Dispergiersysteme für alle Applikationen eingesetzt werden. Auf dem Markt finden sich lediglich Speziallösungen, die nur kleine Bereiche von gewünschten Parametern, wie z. B. Tröpfchendurchmesser, Flüssigkeitsdurchsatz oder Viskosität abdecken. Im Rahmen des Forschungsprojektes sollen zum einen Kapillarwellenzerstäuber entwickelt werden, mit denen nieder- bis mittelviskose Flüssigkeiten zu vordefinierbaren Tröpfchengrößen von 2 bis 10 µm zerstäubt werden können. Zum anderen sollen mit Stehwellenzerstäubern Dispersionen von höherviskosen Flüssigkeiten mit Tröpfchengrößen von unter 30 µm hergestellt werden. Förderinstitution: BMWi

„Hochleistungsbonden“: Bei der Realisierung intelligenter Energieversorgungsnetze spielen Leistungshalbleiter eine entscheidende Rolle, weil sie aus jeder elektrischen Energiequelle (Netz, Batterie, Brennstoffzelle, Solarmodul) variable Spannungssysteme für beliebige Verbraucher (Motor, Heizgerät, Leuchten) erzeugen können. Im Rahmen des Themenschwerpunkts „Effizienz in der Produktion“ innerhalb des Leitmarktwettbewerbs Produktion.NRW entwickeln wir auf Basis der Bondtechnologie ein neuartiges Verfahren, zur effizienten Kontaktierung von Kupferhalbzeugen mit größeren Querschnitten, deren Einsatz in Leistungshalbleitermodulen bisher nur eingeschränkt möglich war. Förderinstitution: EFRE.NRW 

„US-Schweißen auf flexiblen Strukturen“: Das Ultraschall-Schweißen ist in der Industrie eine etablierte Technologie zum Fügen von Metallen. Das Schweißen auf flexiblen Strukturen stellt jedoch eine besondere Herausforderung dar. Lokale Schwingungen des Untergrundes haben Auswirkungen auf den Verbindungsaufbau, verursachen möglicherweise Schäden im Untergrund oder an benachbarten Bauteilen. Das Ziel dieses Vorhabens ist, Handlungs- und Gestaltungsempfehlungen bezüglich des Designs der Schweißstellen sowie der konzeptionellen Auslegung der Aufspannungen zu erarbeiten. Förderinstitution: Industrie

 „Zustandsbasierte Instandhaltung in Produktionssystemen“: Ungeplante Stillstände von Produktionssystemen führen zu hohen direkten und indirekten Folgekosten. Die zustandsbasierte Instandhaltung dieser Systeme ermöglicht auf Basis einer Zustandsüberwachung einzelner Komponenten, eine Diagnose des aktuellen Schädigungszustands bzw. eine Prognose der verbleibenden Lebensdauer und somit eine Reduzierung ungeplanter Stillstände. Ziel dieses Projekts ist die Analyse bestehender Produktionssysteme und die Umsetzung einer zustandsbasierten Instandhaltung an ausgewählten Anlagen. Förderinstitution: Industrie.

„Condition Monitoring System für Gummi-Metall-Elemente“: In der Industrie gelangt die zustandsbasierte Instandhaltung immer stärker in den Fokus. Diese Instandhaltungsstrategie sieht die Überwachung eines technischen Produkts während seines Lebenszyklus‘ mit Hilfe von Sensoren vor, die den Zustand des Produkts ermitteln. Im Rahmen dieses ZIM-Projekts wird ein modulares Condition Monitoring System für Gummi-Metall-Elemente aufgebaut, das aufbauend auf verschiedenen Sensordaten eine Diagnose des Degradationszustands und eine Prognose der Restnutzungsdauer der Gummi-Metall-Elemente ermöglicht. So kann der Nutzwert der Elemente durch eine zustandsbasierte Instandhaltung gesteigert werden. Förderinstitution: BMWi

Promotionen:

Bornmann, Peter: „Modellierung und experimentelle Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen Ultraschallwandler und Flüssigkeit in kavitationsbasierten Prozessen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Walter Sextro)

Kohl, Sergej: „Analyse der Reibleistungsverteilung im Reifenlatsch unter Berücksichtigung der

Fahrwerkdynamik eines Mehrlenkerachssystems zur Bewertung des Reifenverschleißes“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Walter Sextro)

Sprock, Christian: „Zeiteffiziente messtechnische Analyse glatt-nichtlinearen Schwingverhaltens

dynamischer Strukturen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Walter Sextro)

Referierte Publikationen

Arsenyeva, O.; Piper, M.; Zibart, A.; Olenberg, A.; Kenig, E. Y.: “Heat transfer and pressure loss in small-scale pillow-plate heat exchangers”. Chemical Engineering Transactions 69: 799-804, 2018

Arsenyeva, O.; Tran, J.; Kenig, E.Y.: „Thermal and hydraulic performance of pillow-plate heat exchangers”. Proc. ESCAPE-28 European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Graz, 2018, Computer-Aided Chemical Engineering, Vol. 43, Part A, Elsevier, 181-186, 2018

Flechsig, S.; Sohr, J.; Schubert, M.; Hampel, U.; Kenig, E. Y.: “Rate-based modelling of CO₂ absorption with sandwich packing”. Chemical Engineering Transactions 69: 169-174, 2018

Flechsig, S.; Sohr, J.; Schubert, M.; Hampel, U.; Kenig, E.Y.: „Experimental investigations and rate-based modeling of CO₂ absorption with sandwich packings”. ACHEMA 2018 32nd World Exhibition Congress on Chemical Engineering, Frankfurt (Main), 2018

Glushenkov. M.; Kronberg, A.; Knoke, T.; Kenig, E. Y.: “Isobaric expansion engines: New opportunities in energy conversion for heat engines, pumps and compressors”. Energies 11, 154, 2018

Hüser, N.; Yazgi, M. Hugen, T.; Rietfort, T. und Kenig, E.Y.: “Experimental and numerical characterization of a new structured packing for CO₂ capture”. AIChE Journal 64: 4053-4065, 2018

Hüser, N.; Yazgi, M. Hugen, T.; Rietfort, T.; Kenig, E.Y.: „Investigation of a new structured packing with an inclination angle of 75° for CO₂ capture”. ACHEMA 2018 32nd World Exhibition Congress on Chemical Engineering, Frankfurt (Main), 2018

Olenberg, A.; Reschetnik, W.; Kullmer, G.; Kenig, E. Y.: “Optimization of structured packings using twisted tape inserts”. Chemical Engineering Research and Design 132, 1-8, 2018

Patil, M.; Vaidya, P.; Kenig, E. Y.: “Bench-scale study of CO₂ capture using AMP/PZ/water mixtures”. Chemical Engineering Transactions 69: 163-168, 2018

Piper, M.; Olenberg, A.; Zibart, A.; Kenig, E.Y.: “Design of pillow-plate heat exchangers and comparison with conventional apparatuses”. ACHEMA 2018 32nd World Exhibition Congress on Chemical Engineering, Frankfurt (Main), 2018

Preußer, N.; Rieks, S.; Kenig, E.Y.; Gambaryan-Roisman, T.; Stephan, P.: „Transport processes and separation in zero-gravity distillation”. 16th International Heat Transfer Conference (IHTC-16), Beijing, China, 2018.

Rieks, S.; Kenig, E.Y.: “Modelling and numerical simulation of coupled transport phenomena with phase change: Layer evaporation of a binary mixture”. Chemical Engineering Science 176: 367–376, 2018

Rieks, S.; Kenig, E.Y.: “Modelling and numerical simulation of coupled transport phenomena with phase change: Mixture evaporation from a rectangular capillary”. Chemical Engineering Science 181: 173–185, 2018

Rieks, S.; Preußer, N.; Gambaryan-Roisman, T.; Kenig, E.Y.: “Zero-gravity distillation with metal foams: a modelling approach”. Chemical Engineering Transactions 69: 283-288, 2018

Rieks, S.; Kenig, E.Y.: „CFD-simulation of phase-change-driven interrelated momentum, heat and species transfer in capillaries”. 5th European Conference on MicroFluidics, Strasbourg, 2018

Salten, A. H. J.; Kenig, E.Y.; Mackowiak, J. F.; Mackowiak, J.: „A novel approach for the determination of transport phenomena in random packings”. ACHEMA 2018 32nd World Exhibition Congress on Chemical Engineering, Frankfurt (Main), 2018

Salten, A.; Mackowiak, J. F.; Mackowiak, J.; Kenig, E. Y.: “A novel approach to the modelling of transport phenomena in random packings”. Chemical Engineering Transactions 69: 349-354, 2018

Sohr, J.; Schubert, M.; Flechsig, S.; Kenig, E. Y.; Hampel, U.: “Experimental investigation of fluid dynamics in sandwich packings with ultrafast X-ray tomography”. Chemical Engineering Transactions 69:727-732, 2018

Tran, J. M.; Piper, M.; Kenig, E. Y.; Scholl, S.: „Pillow-Plate Heat Exchangers: Fundamental Characteristics”. Innovative Heat Exchangers (Eds. H.-J. Bart & S. Scholl), London a. o.: Springer, 2018

Tran, J. M.; Piper, M.; Kenig, E. Y.: „Single-Phase Flow and Condensation in Pillow-Plate Condensers”. Innovative Heat Exchangers (Eds. H.-J. Bart & S. Scholl), London a. o.: Springer, 2018

Vocciante, M.; Piper, M.; Zibart, A.; Kenig, E.Y.: „Numerical evaluation of different turbulence models for single-phase flow in the outer pillow-plate channel”. Proc. ESCAPE-28 European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Graz, 2018, Computer-Aided Chemical Engineering, Vol. 43, Part A, Elsevier, 397-402, 2018

Weber, D.; Jani, M. I. R.; Grabo, M.; Wallscheid, O.; Böcker, J.; Klaus, T.; Krauter, S.: „Lifetime extension of photovoltaic modules by influencing the module temperature using phase change material”. World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Waikoloa, 2018

Zibart, A.; Kenig, E.Y.: „Falling liquid film flow over the wavy surface of vertical pillow plates - A numerical investigation”. 16th International Heat Transfer Conference, Beijing, 2018

Nicht referierte Publikationen

Bertling, R., Waldhoff, M., Olenberg, A., Klaus, T., Obeng-Akrofi, G., Akowuah, J.; Kenig, E.Y.: „Untersuchung des Wärme- und Stofftransports in einem Solartrockner für Mais mit Hilfe von CFD-Methoden“.  Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe CFD, Bremen, 2018

Bolenz, L., Toye, D., Kenig, E. Y.: „Tomographische Untersuchungen der Fluiddynamik viskoser Systeme in Packungskolonnen“. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgemeinschaft Prozess-, Apparate- und Anlagentechnik, Köln, 2018

Heine, J., Wecker, C., Kenig, E.Y., Bart, H.J.: „Marangoni-Einflüsse auf die binäre Tropfenkoaleszenz“. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Extraktion, Frankfurt am Main, 2018

Heine, J.; Wecker, C.; Kenig, E.Y.; Bart, H.J.: „Visualization of Marangoni phenomena at single droplets”. 8th International Berlin Workshop (IBW8), Berlin, 2018

Heine, J.; Wecker, C.; Kenig, E.Y.; Bart, H.J.: „Mass transfer during droplet formation“. Young Researchers Symposium (YRS2018), Kaiserslautern, 2018

Heine, J., Wecker, C., Kenig, E.Y., Bart, H.J.: „Stofftransport bei der Tropfenbildung“. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Wärme- und Stoffübertragung, Bremen, 2018

Knoke, T., Kenig, E.Y., Kronberg, A., Glushenkov, M.: „Effiziente Regeneration in neuartigen Niedertemperatur-Wärmemotoren“. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Energieverfahrenstechnik, Frankfurt am Main, 2018

Rieks, S., Preußer, N., Gambaryan-Roisman, T., Kenig, E.Y.: „Numerische Simulation von Gravidestillation mit Metallschäumen“. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Wärme- und Stoffübertragung, Bremen, 2018

Salten, A. H. J., Maćkowiak, J. F., Maćkowiak, J., Kenig, E. Y.: „Ein neuer Ansatz zur Modellierung von Transportvorgängen in Füllkörperschüttungen“. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Fluidverfahrenstechnik, München, 2018

Schulz, A.; Wecker, C.; Kenig, E.Y: „A finite volume based approach to mass transfer at moving interfaces”. 8th International Berlin Workshop (IBW8), Berlin, 2018

Sohr, J., Schubert, M., Flechsig, S., Kenig, E.Y., Hampel, U.: „Fluiddynamische Untersuchung von Anstaupackungen mittels ultraschneller Röntgentomographie“. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Fluidverfahrenstechnik, München, 2018

Wecker, C., Schulz, A., Heine, J., Kenig, E.Y., Bart, H.J.: „Numerische Untersuchungen zum Stofftransport und Fluidmechanik bei der Tropfenbildung“. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Computional Fluid Dynamics, Bremen, 2018

Zibart, A., Kenig, E.Y.: „Numerische Untersuchung der gravitationsgetriebenen Filmströmung auf der welligen Oberfläche von Kissenplattenwärmeübertragern“. Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Wärme- und Stoffübertragung, Bremen, 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„Theoretische und experimentelle Untersuchung der Rektifikation viskoser Systeme in Packungskolonnen“: Die Trennung viskoser Stoffgemische in Packungskolonnen ist eine technisch relevante, jedoch bisher nicht systematisch erforschte Grundoperation der thermischen Verfahrenstechnik. Die Viskosität beeinflusst u. a. die Diffusion in der flüssigen Phase oder die Benetzung des Packungsmaterials, sodass eine Vorhersage der Trennleistung einer Kolonne mit den bislang etablierten empirischen Korrelationen oder Modellen nicht möglich ist. Um die Rektifikation mit Flüssigkeiten mit einer Viskosität von bis zu 50 mPa⋅s beschreiben zu können, soll ein bereits existierendes Modell für die Rektifikation in Packungskolonnen für Medien mit erhöhter Viskosität erweitert werden. Dazu wird die Fluiddynamik innerhalb der Packung mittels tomographischer Messungen untersucht und in die Modellierung auf Basis hydrodynamischer Analogien einbezogen. Abschließend soll durch eine experimentelle Validierung in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig die Übertragbarkeit auf andere Stoffsysteme bei standardisiertem Messaufwand gewährleistet werden.
Förderinstitut: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Numerische und experimentelle Untersuchung zur Marangonikonvektion bei Tropfenbildung und –koaleszenz“: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Modells für überlagerte Tropfenkoaleszenz und Marangonikonvektion, das zur Auslegung von Extraktionsverfahren genutzt werden kann. Hierfür werden die gewonnenen Erkenntnisse aus den experimentellen und numerischen (CFD) Untersuchungen kombiniert. Die Bearbeitung erfolgt in Kooperation mit der TU Kaiserslautern, die das experimentelle Programm durchführt. Seitens der FVT Paderborn werden schwerpunktmäßig die numerischen Untersuchungen übernommen.
Förderinstitut: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Experimentelle und theoretische Untersuchungen der Fluiddynamik und des Stofftrennverhaltens von Anstaupackungen“: Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines anwendungsorientierten und prädiktiven Modellierungsansatzes zur Beschreibung der Trennleistung von Kolonnen mit Anstaupackungen. In Anstaupackungen stellt sich im Betriebsbereich ein heterogenes Strömungsmuster ein (Blasenströmung, Sprudelschicht und Rieselfilmströmung). Um die Auswirkungen der einzelnen Strömungsregime auf die Fluid-dynamik und den Stofftransport getrennt voneinander zu erfassen, werden verschiedene experimentelle Methoden kombiniert. Die Bearbeitung erfolgt in Kooperation mit der TU Dresden. Am Lehrstuhl FVT werden schwerpunktmäßig die experimentellen und theoretischen Untersuchungen des Stofftransports von Anstaupackungen bei der Ab-/Desorption durchgeführt. Ergänzend wird beim Projektpartner die Fluiddynamik mittels ultraschneller Röntgentomographie untersucht.
Förderinstitut: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Modellierung und Simulation des Mehrkomponentenstofftransports an bewegten flüssig-flüssig Phasengrenzen“: Transportvorgänge an bewegten Phasengrenzen treten in einer Vielzahl verfahrenstechnischer Prozesse auf, z.B. an Tropfen bei der Flüssig-flüssig-Extraktion. Für eine genaue und sichere Auslegung dieser Prozesse ist daher das grundlegende und detaillierte Verständnis der Transportvorgänge von entscheidender Bedeutung. CFD-basierte numerische Simulationen tragen in zunehmendem Maße dazu bei, das Verständnis komplexer Transportvorgänge in Mehrphasenströmungen weiter auszubauen. Schwerpunkt des Projektes war daher die Weiterentwicklung eines mathematischen Modells und einer numerischen Methode zur Beschreibung des Stofftransports in Mehrphasensystemen mit bewegten Phasengrenzen.
Förderinstitut: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Theoretische und experimentelle Untersuchung zur Hydrodynamik und zum Wärme- und Stofftransport bei Gravidestillation unter Anwendung maßgeschneiderter Kapillarstrukturen“: In diesem Projekt wurde mit der Gravidestillation (zero gravity distillation) ein mögliches Konzept zur Realisierung von Destillationsprozessen im kleinen Maßstab in modularer Fahrweise untersucht. Als Strukturelemente standen Rillen sowie eine poröse Struktur zur Untersuchung aus. Die Erfassung der Transportvorgänge in diesen Elementen, die Entwicklung eines Modells zur Beschreibung von Gravidestillationsprozessen sowie die Erarbeitung von Grundlagen für die Auslegung von entsprechenden technischen Apparaten stellten die Hauptziele des Projektes dar. Die Bearbeitung erfolgte in Kooperation mit der TU Darmstadt, wobei seitens des Lehrstuhls FVT schwerpunktmäßig die Modellierung und Simulation übernommen wurden.
Förderinstitut: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Innovative, druckverlustarme Einbauten für den Einsatz in Absorptionsapparten“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung neuer Füllkörpergeometrien zur Effizienzsteigerung von Trennapparaten. Dies soll mit Hilfe eines neuen, wissenschaftlich fundierten und rechnergestützten Ansatzes in enger Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Envimac Engineering GmbH, Oberhausen erreicht werden. Die Arbeit unseres Lehrstuhls fokussiert sich vor allem auf die Entwicklung und Validierung eines Simulationsmodells auf Basis hydrodynamischer Analogien, welches eine prädiktive Berechnung von Trenneffizienzen der neuen Einbautenformen erlaubt.
Förderinstitut: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

„Entwicklung eines hocheffizienten Rohrbündelkondensators mit strukturiert chemisch beschichteten Drallrohren zur bevorzugten Tropfenkondensation (TROKO)“: Das Vorhaben zielt auf eine Entwicklung von neuartigen Wärmeübertrager-Rohren, um die Wärmeübertragung bei der Kondensation zu verbessern. Lösungsansatz ist eine Stärkung der Tropfenkondensation gegenüber der Filmkondensation, da damit der Wärmeübergangskoeffizient um etwa den Faktor 10 vergrößert wird. Dies soll durch eine zweifache Strukturierung der Kondensationsoberflächen erreicht werden: Zum einen durch geometrische Umformungen mit den Drallrohren, zum anderen durch eine chemische Strukturierung mit neuartigen hydrophil- hydrophoben Beschichtungen. Die technische und wirtschaftliche Bedeutung dieser Innovation ergibt sich unter zwei Aspekten: Erstens eine Verbesserung der Energieeffizienz von Dampfturbinen durch Vergrößerung des wirksamen Druckgefälles, zweitens eine Erhöhung der Materialeffizienz durch kleinere Baugrößen für vorgegebene Kondensationsleistungen.
Förderinstitut: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Entwicklung eines neuartigen Eiserzeugers unter Verwendung von einphasigen Kälteträgern“: Zwecks Kühlung ihrer Produkte stellen Betriebe der Lebensmittelindustrie Eis in Form von Eisscherben direkt am Produktionsstandort her. Dies erfolgt mittels Eiserzeugern, welche als Film aufgegebenes Wasser auf der Oberfläche von Wärmeübertragern (meist s.g. Kissenplatten) gefrieren, die so erzeugten Eisplatten zyklisch ablösen und anschließend zerkleinern. Die derzeit verfügbaren Eiserzeuger weisen einen hohen Fluidinhalt an bedenklichem Kältemittel (toxisch, brennbar, Treibhauspotential) auf, sodass hieraus hohe Betriebsmittelkosten, eine kostenaufwendige konstruktive Gestaltung und im Schadensfall ein erhebliches Sicherheitsrisiko für Personal und Umwelt folgen. Daher soll im Rahmen des Projektes ein neuartiger Eiserzeuger entwickelt werden, bei welchem der Kältemittelbedarf mittels Substitution durch einen unbedenklichen Kälteträger auf ein Minimum gesenkt wird. Die Verwendung von Kälteträger anstelle von Kältemittel bringt jedoch erhebliche Unsicherheiten hinsichtlich der Apparateauslegung mit sich, welche mithilfe von CFD basierten Studien (Mehrphasensimulationen) sowie experimentellen Untersuchungen an einer im Rahmen des Projektes zu erstellenden Versuchsanlage beseitigt werden sollen.
Förderinstitut: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Entwicklung eines modularen Wärmespeichersystems, bestehend aus innovativen Hochleistungs-Latentwärmespeicherelementen (MoLaWS)“: Im Rahmen des Projektes MoLaWS wird gemeinsam mit der ESDA Technologie GmbH ein neues, modulares, luftgeführtes Wärmespeichersystem aus innovativen, druckverlustarmen und kaskadierbaren Hochleistungs-Latentwärmespeicherelementen entwickelt, um das Wärme- bzw. Kälteangebot dem aktuellen Bedarf anzupassen und den kostenintensiven Verbrauch von Elektrizität und fossilen Energieträgern zu minimieren. In Latentwärmespeichern wird Wärme zyklisch gespeichert und wieder abgerufen, während ein durch den Speicher strömendes Medium (z.B. Luft) diese Wärme abgibt und aufnimmt. Dabei wird die Phasenwechselenergie des Materials (engl. Phase Change Material, PCM) ausgenutzt. Seitens des FVT liegen die Schwerpunkte hierbei auf der Modellierung und CFD-basierten Untersuchung der durch den Phasenwechsel beeinflussten Wärmetransportprozesse sowie auf der wärmetechnischen Auslegung der Wärmespeicherelemente.
Förderinstitut: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Entwicklung Modellbasierter Werkzeuge zur Vermeidung und Beseitigung von Vor- und Notfallsituationen in Prozessen der chemischen Absorption (MWNCA)“: In der chemischen Industrie finden trotz aller Sicherheitseinrichtungen und -vorschriften immer wieder Störfälle statt. Die Störfälle führen oft zu Bränden, Explosionen sowie dem Ausstoß giftiger und krebserregender Stoffe und können beträchtliche Personen-, Umwelt- und Sachschäden verursachen. Hinzu kommen dadurch Produktionsausfälle in einem erheblichen Umfang. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Softwarewerkzeugs, mit dem die Anlagenfahrer kritische Situationen im Bereich der chemischen Absorption erkennen können und über das Werkzeug Steuerbefehle zur Vermeidung kritischer Situationen in nahezu Echtzeit vorgeschlagen bekommen. Die Aufgaben für unseren Lehrstuhl liegen dabei in der dynamischen Simulation der ausgewählten Prozesse sowie Entwicklung vereinfachter Modelle zur Beschreibung dieser.
Förderinstitut: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Verbundvorhaben SoLifE: Erhöhung des Wirkungsgrades und der Lebensdauer von Photovoltaikmodulen durch die Integration von polymergebundenen Phasenwechselmaterialien“: Das primäre Ziel des Projektes ist neben der Steigerung des Wirkungsgrades die Erhöhung der Lebensdauer von Photovoltaik-Modulen durch die Integration hochkapazitiver, polymergebundener Phasenwechselmaterialien (PCM) mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit. Die Bearbeitung erfolgt in enger Zusammenarbeit aller vier am Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik (KET) beteiligten Lehrstühle. Dabei liegt seitens der FVT Paderborn ein Schwerpunkt auf der Modellierung sowie CFD-basierten Untersuchung der durch den Phasenwechsel beeinflussten Wärmetransportprozesse.
Förderinstitut: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Untersuchung des Wärme- und Stofftransports in einem Solartrockner für Mais mit Hilfe von CFD-Methoden“: In Kooperation mit der Kwame Nkrumah University of Science and Technology (KNUST) in Kumasi, Ghana, wurde ein Solartrockner zur Trocknung von Mais weiterentwickelt, welcher die sonst übliche, jedoch ungünstige (Fäulnis, Insektenbefall, etc.) Lebensmitteltrocknung auf der Erdoberfläche ersetzen soll. Dabei wurde die aktuelle Bauform mit Hilfe von CFD-Methoden abgebildet und mittels Temperaturmessungen validiert. Anschließend wurden Modifikationen hinsichtlich der Betriebsbedingungen und der Trocknergeometrie geprüft. Weiterhin konnte durch eine verbesserte Auslegung des Kompressors der Luftaustausch erhöht und so die Prozessdauer verkürzt werden. Zudem wurde der Einfluss von Ventilatoren auf die Temperaturverteilung im Trockner und die Homogenität des Produktes untersucht.
Förderinstitut: Deutscher Akademische Austauschdienst (DAAD)

„Eine neue Versuchsanlage zur Bestimmung von thermofluiddynamischen Charakteristika in Kondensatoren“: Zur Optimierung von Kondensatoren in Haushaltstrocknern ist es wichtig, einzelne Einflussparameter des Kondensationsprozesses zu bestimmen. Diese können jedoch mit Hilfe numerischer Simulationen oder Messungen am Gesamtapparat nur schwer erfasst werden. Um die Auswirkung der einzelnen Parameter (Volumenstrom, Temperatur, etc.) auf den Kondensationsprozess in einem Kondenstrockner besser zu verstehen, wurde am Lehrstuhl FVT in Kooperation mit Miele eine Versuchsanlage konzipiert und aufgebaut, mit der auch ein ausgewählter Teil eines Wärmeübertragers untersucht wird. Experimentell bestimmt werden der thermische Wirkungsgrad, die Kondensationsrate und der Druckverlust auf der Luftseite.
Auftraggeber: Miele & Cie. KG

„Numerische Simulationen der Fluiddynamik in strukturierten Packungen“: In der thermischen Verfahrenstechnik wird für Trennaufgaben in Packungskolonnen eine hohe Phasengrenzfläche benötigt. Dies kann durch den Einsatz von strukturierten Packungen gewährleistet werden, wobei die geometrischen Beschaffenheiten der Packungen sowie auch Stoffeigenschaften und Betriebsparameter die Fluiddynamik von Gas- und Flüssigphase maßgeblich beeinflussen. Im Rahmen dieses Projektes werden ein- und zweiphasige Strömungsphänomene in strukturierten Packungen mit Hilfe der CFD-Methoden aufgeklärt. Ziel dabei ist es, ein vertieftes Verständnis der lokalen Strömungsvorgänge zu erhalten.
Finanzierung: Haushaltsmittel

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

„Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen Fluidverfahrenstechnik, Membrantechnik und Mischvorgänge“, München-Unterhaching, Deutschland, 27.-28. Februar 2018

“MicroFluidics and Non-Equilibrium Gas Flows Conference 2018”, Strasbourg, France, 28. February – 2. March 2018

„Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppen Mehrphasenströmung, Wärme- und Stoffübertragung und Computaional Fluid Dynamics“, Bremen, Deutschland, 6.-9. März 2018

„Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Energieverfahrenstechnik“, Frankfurt a. M., Deutschland, 7.-8. März 2018

“Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppen Extraktion und Rohstoffe“, Frankfurt a. M., Deutschland, 12.-13. März 2018

“28th European Symposium on Computer-Aided Process Engineering (ESCAPE)”, Graz, Austria, 10.-13. Juni 2018

“ACHEMA 2018 32nd World Exhibition Congress on Chemical Engineering”, Frankfurt a. M., Deutschland, 11.-15. Juni 2018

“16th International Heat Transfer Conference (IHTC)“, Beijing, China, 10.-15. August 2018

“11th International Conference on Distillation & Absorption”, Florence, Italy, 16.-19. September 2018

“8th International Berlin Workshop (IBW8)”, Berlin, Deutschland, 25.-26. Oktober 2018

„Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Prozess-, Apparate- und Anlagentechnik“, Köln, Deutschland, 12.-13. November 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. aus der Wiesche, FH Münster, Deutschland

Prof. Bart, Technische Universität Kaiserslautern, Deutschland

Prof. Gambaryan-Roisman, Technische Universität Darmstadt, Deutschland

Prof. Grünewald, Ruhr-Universität Bochum, Deutschland

Prof. Hampel, Dr. Schubert, Forschungszentrum Dresden-Rossendorf, Deutschland

Prof. Klein, Technische Universität München, Deutschland

Prof. Kuzmin, Technische Universität Dortmund

Prof. Scholl, Technische Universität Braunschweig, Deutschland

Prof. Seferlis, Aristotle University of Thessaloniki

Prof. Smith, University of Manchester, UK

Prof. Sundmacher, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Deutschland

Prof. Toye, University of Liège, Belgien

Prof. Vaidya, Institute of Chemical Technology, Mumbai, Indien

Gubkin-Universität für Erdöl und Gas, Moskau, Russland

AEG Power Solutions GmbH, Deutschland

BASF SE, Deutschland

Benteler AG, Deutschland

BUCO Wärmeaustauscher International, Deutschland

Covestro AG, Deutschland

Encontech B.V., Niederlande

Envimac Engineering GmbH, Deutschland

ESDA Technologie GmbH, Deutschland

Hatec Haag technischer Handel GmbH

John Deere GmbH & Co. KG, Deutschland

Julius Montz GmbH, Deutschland

Miele & Cie. KG, Deutschland

PHOENIX CONTACT E-Mobility GmbH

Siemens AG, Deutschland

Stiebel Eltron GmbH & Co KG, Deutschland

Sokratel Kommunikations- und Datensysteme GmbH, Deutschland

Sulzer AG, Schweiz

Volkswagen AG, Deutschland

Funktionen

Prof. Dr.-Ing. habil. Eugeny Kenig:

Apl. Prof.: Russische Staatliche Universität für Erdöl und Gas „I.M. Gubkin“, Moskau, Russland

Berufenes Mitglied der ProcessNet-Fachgruppe CFD - Computational Fluid Dynamics

Berufenes Mitglied der ProcessNet-Fachgruppe Fluidverfahrenstechnik

Berufenes Mitglied der ProcessNet-Fachgruppe Wärme- und Stoffübertragung

Associate Editor der Zeitschrift “Chemical Product and Process Modeling”

Mitglied des Editorial Boards der Zeitschrift “Chemical Engineering Transactions”

Mitglied des Editorial Boards der Zeitschrift “Studies in Chemical Process Technology”

Promotionen

Piper, M.: “Analysis of fluid dynamics and heat transfer in pillow-plate heat exchangers”. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Eugeny Kenig)

Rieks, S.: „Modellierung und numerische Simulation gekoppelter Transportprozesse in Strukturelementen kleinskaliger Destillationsverfahren für binäre Zweiphasensysteme“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Eugeny Kenig)

Referierte Publikationen

Tominski, J.; Lammers, S.; Wulf, C.; Zimmer, D.: “Method for a Software-Based Design Check of Additively Manufactured Components”. 29th Annual International Solid Freeform Fabrication (SFF) Symposium – An Additive Manufacturing Conference. S. 69-79, 2018

Lammers, S.; Tominski, J.; Magerkohl, S.; Künneke, T.; Lieneke, T.; Zimmer, D.: “Design Guidelines for a Software-Supported Adaptation of Additively Manufactured Components with Regard to a Robust Production”. 29th Annual International Solid Freeform Fabrication (SFF) Symposium – An Additive Manufacturing Conference.S. 527-540, 2018

Künneke, T.; Bücker, S.; Lieneke, T.; Zimmer, D.: „Ein Beitrag zur Anpassung bestehender Konstruktionsmethodiken an die additiven Fertigungsverfahren“. Michael Kynast, Michael Eichmann und Gerd Witt (Hg.): Rapid.Tech. International Trade Show & Conference for Additive Manufacturing. Proceedings of the 15th Rapid.Tech Conference Erfurt, Germany, S. 128-143, Carl Hanser Verlag, 2018

Lammers, S.; Tominski, J.; Magerkohl, S.; Künneke, T.; Lieneke, T.; Zimmer, D.: „Konstruktionsrichtlinien für eine softwaregestützte Anpassung von additiv gefertigten Bauteilen im Hinblick auf eine robuste Fertigung“. Michael Kynast, Michael Eichmann und Gerd Witt (Hg.): Rapid.Tech. International Trade Show & Conference for Additive Manufacturing. Proceedings of the 15th Rapid.Tech Conference Erfurt, Germany, S. 81–94, Carl Hanser Verlag, 2018

Tominski, J.; Lammers, S.: “Software-assisted design check of additive manufactured components”. INTES Ingenieurgesellschaft für technische Software mbH (Hg.):PERMAS Users’ Conference. Proceedings of the 14th PERMAS Users‘ Conference, Stuttgart, Germany, S. 287, 2018

Nicht referierte Publikationen

Knoop, F.; Lieneke, T.; Zimmer, D.; Schöppner, V.: „Erarbeitung von Konstruktionsregeln für Hybridbauteile: Integration von metallischen Einlegern in FDM-Strukturen“. Konstruktion – Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe, Ausgabe 10/2018, S. 83-88, Springer-VDI-Verlag, 2018

Schadomsky, M.; Zimmer, D.; Neumann, C.: „Energieeffiziente Federkraftbremse“. Konstruktion – Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe, Ausgabe 9/2018, S. 73-82, Springer-VDI-Verlag, 2018

Brückner, U.; Künneke, T.; Schadomsky, M.; Strop, M.; Zimmer, D.: „Elektromechanische Antriebe“. Frank Rieg und Rolf Steinhilper (Hg.): Handbuch Konstruktion, 2. Aufl., Kapitel 9, S. 247-290 Carl Hanser Verlag, 2018

Knoop, F.; Lieneke, T.; Schöppner, V.; Zimmer, D.: „Additive Fertigung nach Maß – Optimierte Prozessparameter und die Kompensation von Schwindung führen zu maßhaltigen FDM-Bauteilen“. Kunststoffe, Carl Hanser Verlag, Ausgabe 06/2018, S. 70-73, 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

 „Charakterisierung von Federkraftbremsen“: Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Methode zur Prognose von Verdrehspiel und Ausfallsicherheit funktionskritischer Bauteilschnittstellen an Federkraftbremsen in Abhängigkeit der durchgeführten Bremszyklen in einer definierten Anwendung. Auftraggeber: Industrie

“Concept and Case Studies“: Im Rahmen dieses DMRC-Projekts werden allgemeingültige Wirkprinzipien erarbeitet, die im Zusammenhang mit der additiven Fertigung stehen. In 2018 liegt der thematische Fokus im Bereich der Strukturdämpfung und der Beeinflussung magnetische Flüsse durch additiv gefertigte Strukturen. Die gewonnenen Erkenntnisse und abgeleiteten Wirkprinzipien werden an Demonstratorbauteilen, die von Industriepartnern bereitgestellt wurden, beispielhaft angewendet. Förderinstitution: DMRC

 „Domänenübergreifende Modellierung von Federkraftbremsen“: Ziel des Projektes ist das Aufzeigen von Potentialen der Simulation des transienten Betriebsverhalten von Federkraftbremsen hinsichtlich ihrer baulichen Struktur, Ansteuerung und Regelung sowie möglichen Condition monitoring-Konzepten. Förderinstitution: Universität Paderborn

„KitkAdd“: Ziel des Projekts ist die Erhöhung der Produktivität von additiven Fertigungsverfahren durch eine interdisziplinäre Betrachtung der Bereiche Konstruktion, Prozesskettenintegration und Qualitätssicherung sowie die Kombination mit etablierten Fertigungsverfahren. Neben den additiven Fertigungsverfahren kommen urformende und spanende Verfahren dort zum Einsatz, wo diese wirtschaftlicher sind. Eine Anpassung der Konstruktionsmethodik ist erforderlich, um die hybriden Bauteile und neuen Prozessketten handhabbar zu machen. Innerhalb der Methodik werden Konstruktionsrichtlinien und geometrische Abweichungen systematisch untersucht, die eine robuste Fertigung und das Einbinden etablierter Fertigungstechniken ermöglichen. Ein Beitrag zur Erhöhung der Prozessfähigkeit wird durch innovative Messtechnik mittels Ultraschall erfolgen. Förderinstitution: BMBF

„Ganzheitliche Modellbildung, Regelungssynthese und Auslegungssystematik für örtlich konzentrierte Mehrmotorenantriebssysteme “: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erweiterung einer intelligenten Betriebsstrategie für Mehrmotorenantriebssysteme, welche unter Berücksichtigung der Verlustleistungen der elektrischen und mechanischen Domänen, sowie der Alterung der Komponenten in der Lage ist, die Ressourcen- und Energieeffizienz sowie die Güte des Betriebsverhaltens und die Lebensdauer dieser Antriebssystemklasse zu steigern. Förderinstitution: DFG

„Energieeffiziente Federkraftbremse“: Ziel des Forschungsvorhaben ist die Entwicklung eines innovativen Betätigungs- und Haltemechanismus für Federkraftbremsen, der den Energiebedarf signifikant reduziert. Darauf aufbauend werden weitere Ziele, wie die Optimierung der Schaltzeiten und Geräuschdämpfung untersucht. Förderinstitution: Universität Paderborn

„OptiAMix - Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess“: Das Kernziel dieses Verbundprojekts liegt in der Mehrzieloptimierung von additiv gefertigten Bauteilen, d.h. die an ein geeignetes, zu ermittelndes Bauteil gestellten Anforderungen und divergierenden Ziele, wie die Belastbarkeit, die Kosten und der Fertigungsaufwand werden im Vorfeld gewichtet und durch ein konstruktionsunterstützendes Softwarewerkzeug automatisch berücksichtigt. Als Basis für dieses Softwaretool sind Konstruktionsrichtlinien systematisch zu entwickeln und für eine algorithmische Verarbeitung aufzubereiten. Förderinstitution: BMBF

„Theoretische, experimentelle und simulationsbasierte Untersuchungen elektromechanischer Linearantriebe und deren Komponenten“: Ziel ist die Verbesserung betriebsrelevanter Eigenschaften unter Berücksichtigung der Herstellkosten. Förderinstitution: Universität Paderborn, Industrie

„Verzahnungsakustik AM“: Untersuchung der Einsatzmöglichkeiten additiver Fertigungsverfahren zur Verbesserung der Zahnradakustik in Fahrzeuggetrieben“. Förderinstitution: Industrie

“Schnelllaufende Bremse”: Simulative und Experimentelle Untersuchung leistungsdichter schnelllaufender Bremsen. Förderinstitution: Industrie

„Elektrische Schnitthöhenverstellung für Grünsmäher”: Ziel ist die Entwicklung einer elektrischen Schnitthöhenverstellung für Golfplatzrasenmäher, die in der Lage ist die Schnitthöhe im Betrieb werkzeuglos, hochgenau einzustellen. Dadurch kann der Resourcen- und Personalbedarf für die Grünspflege signifikant reduziert werden. Aktuell befindet sich ein Prototyp in der Erprobung. Förderinstitution: MIWF, InnovationsAllianz, Haxterpark GmbH

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

„Lehrgang Fachingenieur Additive Fertigung VDI – Modul 1: Konstruktion für additive Fertigungsverfahren“,Paderborn, 1.-2. Februar 2018 sowie 12.-13. Juli 2018

„Grundlagenseminar Form- und Lagetoleranzen“, Gütersloh, 15.-16. März 2018

„Aufbauseminar Form- und Lagetoleranzen“, Gütersloh, 19.-20. März 2018

„Grundlagenseminar Form- und Lagetoleranzen“, Bestwig, 10.-11. September 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. Dr.-Ing. Joachim Böcker, Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik (LEA), Universität Paderborn, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza, Institut Produktionssysteme, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Deutschland

Prof. Dr.-Ing. Bernd Ponick, Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik, Leibniz Universität Hannover, Deutschland

Patente

Tominski, J.; Zimmer, D.; Just, V.;Lankeit, C.; Oestersötebier, F.; Trächtler, A.: DE 10 2017 003 587 A1. A63B 22/02, Trainingsgerät mit Laufbandeinheit, 18. Oktober 2018

Funktionen

Prof. Dr.-Ing Zimmer: Mitglied der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentstehung WiGeP; Mitglied des Fachbeirats der Fachmesse und Anwendertagung für generative Fertigung Rapid.Tech; Herausgeber der Fachzeitschrift Konstruktion – Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe

Promotionen

Strop, Malte: „Entwurf einer intelligenten Betriebsstrategie für Mehrmotorenantriebssysteme und ihre Anwendung auf Kautschukinnenmischer.“ (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Detmar Zimmer)

Brückner, Uwe: „Entwurf und simulationsgestützte Analyse eines mechanisch rekonfigurierbaren Mehrmotorengetriebes“ (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Detmar Zimmer)

Referierte Publikationen

Moritzer, E.; Bürenhaus, F.; Hirsch, A.: “Development and Modeling of Design and Process Guidelines for FDM Structures for the Partial Reinforcement of Hybrid Structures”. 34^th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

Moritzer, E.; Heiderich, G.: “Investigations on the Fiber Compounding with a New Type of Compounding Machine”. 34^th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

Moritzer, E.; Heiderich, G.; Wittke, M.: “Numerical Simulation of Residence Time, Shear Rates and Throughput in Single Screw Extruders Considering Wall Shear Rates”. 34^th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

Moritzer, E.; Hirsch, A.; Hüttner, M.; Wächter, J.: “The Influence of Environmental Aging on the Material Properties of Back-Molded Composite Sheets”. 34^th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

Moritzer, E.; Hüttner, M.: “The Influence of Hygrothermal Aging on the Material Properties of Continuous Fiber – Reinforced Thermoplastics”. 76th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Orlando (USA), 2018

Moritzer, E.; Bürenhaus, F.; Hirsch, A.: “Adhesive Bonding of Bonding of FDM – Manufactured Parts”. 71th Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW), Bali (Indonesien), 2018

Moritzer, E.; Hirsch, A.; Paulus, S.: „Dauerschwinguntersuchungen an FDM – Verstärkungsstrukturen“. 3. Tagung des DVM – Arbeitskreises Additiv gefertigter Bauteile und Strukturen, Berlin (Deutschland), 2018

Nicht referierte Publikationen

Moritzer, E.; Budde, C.; Hüttner, M.; Krassmann, D.: „Spritznieten als neuartige Fügetechnik für Organoblech – Metall – Hybridverbindungen“. 8. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium, Paderborn (Deutschland), 2018

Moritzer, E.; Budde, C.; Hüttner, M.; Krassmann, D.: „Stempelnieten als neuartige Fügetechnik für Organoblech – Metall – Hybridverbindungen“. 8. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium, Paderborn (Deutschland), 2018

Moritzer, E.; Jilg, J.; Martin, Y.; Müller, E.: „Die effiziente Materialentwicklung mittels Spritzgießdirektcompoundierung (SGDC)“. Kunststofftechnik / Journal of Plastics Technology, 14. Jg. Heft 1, S. 1-34, ISSN: 0023-5563, 2018

Moritzer, E.; Jilg, J.; Neunhäuser, A.; Friesenbichler, W.: „Glasfaseragglomerate im Visier – eine Zerreißprobe“. Kunststoffe, 108. Jg. Heft 7, S. 48-52, ISSN: 0023-5563, 2018

Moritzer, E.; Nordmeyer, T.: „Einfluss der Oberflächenaktivierung mittels der Direktinjektion- und der Atmosphärendruck – Plasmabehandlung für das Kleben von Kunststoffen“. Joining Plastics, 12. Jg. Heft 2, ISSN: 1864-3450, 2018

Moritzer, E.; Nordmeyer, T.: “Effect of an Inline – Plasma Treatment during Injection Molding Process on the Bonding Strength of Adhesive Bonded Joints“. Welding in the World, 62. Jg. Heft 3, S.601-608, ISSN: 0043-2288, 2018

Moritzer, E.; Wortmann, W.; Frese, N.; Heide, A.; Brinkmann, J.; Strube, O.; Dalpke, R.; Gölzhausen, A.; Hüsgen, B.: “Examination of Interpenetrating Polymer Networks of Polyurea in Silicone Molds Arising During Vacuum Castin Processes“. Welding in the World, 62. Jg. Heft 3, S.601-608, ISSN: 0043-2288, 2018

Moritzer, E.; Wittke, M.; Altendorf, F.: „Synergien aus der Schnecke“. Kunststoffe, 108. Jg. Heft 12, ISSN: 0023-5563, 2018

Moritzer, E.; Hirsch, A.: „Charakterisierung des Arburg Kunststoff Freiformens“. WAK – Symposium, Bayreuth (Deutschland), 2018

Moritzer, E.; Nordmeyer, T.; Böhnke, B.; Marinkovic, A.: „Inline – Oberflächenvorbehandlung durch Direktinjektion – Plasma – Neue Möglichkeiten für das Mehrkomponentenspritzgießen“. 17. EWIKON Heißkanal -  Forum, Frankenberg (Deutschland), 2018

Moritzer, E.; Nordmeyer, T.: “System Integration of the Direct Injection Plasma Treatment for Injection Molding for Subsequent Assembly Processes“. Joining in Car Body Engineering 2018, Bad Nauheim (Deutschland), 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„Ermittlung des hydrothermischen Alterungsverhaltens endlosfaserverstärkter Thermoplaste und Entwicklung eines ultraschallbasierten Messsystems zur zerstörungsfreien Charakterisierung des Alterungszustands für die Komponentenüberwachung und Restlebenszeitprädiktion 2“. Basierend auf der Erweiterung des grundlegenden Materialverständnisses von Organoblechen soll ein ultraschallbasiertes Messsystem zur zerstörungsfreien Charakterisierung des Alterungszustands entwickelt werden. In Abhängigkeit von den Einflussfaktoren Temperatur, Feuchtigkeit und Grad der Materialvorschädigung werden die Composites künstlich gealtert. Die dadurch bedingten chemischen und physikalischen Änderungen der Faserverbundlaminate führen zu einer Änderung der mechanischen und akustischen Kennwerte, wodurch die zerstörungsfreie Beurteilung des jeweiligen Alterungszustands der Organobleche ermöglicht wird. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„ReCarbo - Entwicklung eines energie- und ressourcenschonenden Recyclingverfahrens für carbonfaserverstärkte Kunststoffe“. Die zentrale Zielsetzung in diesem Projekt ist die Entwicklung eines Verfahrens, welches unter dem Einsatz von Friktionswärme eine thermoplastische Kunststoffmatrix in einen Übergangszustand zwischen Schmelze und Feststoff versetzt und im selben Verfahrensschritt beigefügte Recycling-Carbonfasern zu einer homogenen Masse compoundiert. Das Ergebnis des Verfahrens soll ein carbonfaserverstärkter Kunststoff in Granulatform sein, welcher hinsichtlich der mechanischen Materialeigenschaften die Einhaltung derzeitiger Anforderungen gewährleistet. Das technologisch und wissenschaftlich anspruchsvolle Verfahren soll entscheidende Vorteile gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik (Doppelschneckenextruder) hinsichtlich energetischem Wirkungsgrad, Schädigung der Fasern sowie der thermischen Schädigung des thermoplastischen Matrixkunststoffs, aufweisen. Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

„Poly Lightweight Chain - Entwicklung einer Kunststoffförderkette für den Transport von leichtem Stückgut“. Zielstellung für das Forschungsvorhaben ist eine reine Kunststoffförderkette zu entwickeln und prototypisch umzusetzen, die gezielt die Anforderungen an Einsätze in der Medizintechnik, der Pharma- und Nahrungsmittelindustrie erfüllt. Diese Anforderungen beinhalten neben dem Transport leichter Stückgüter bei z.T. hohen Geschwindigkeiten vor allem Anforderungen hinsichtlich Hygiene und Prozesssicherheit. Diese Förderkette soll zur Substitution von am Markt befindlichen Kunststoff-Scharnierbandketten dienen. Förderinstitution: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

„Effizienzsteigerung und neue Möglichkeiten im Mehrkomponentenspritzguss durch die Integration der Direktinjektion-Plasmatechnologie“. In diesem Projekt soll die Direktinjektion-Plasmabehandlung (DIP) in den 2K-Spritzgießprozess integriert und erforscht werden. Hierzu wird u.a. ein 2K-Spritzgießwerkzeug mit integrierter Plasmabehandlung zur Herstellung von Hart-/Weich-Verbundkörpern entwickelt. Des Weiteren soll die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems untersucht und verbessert werden. Förderinstitution: Projektträger Jülich, Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

„Entwicklung und Modellierung konstruktiver Gestaltungs- und Fertigungsrichtlinien für FDM-Strukturen zur partiellen Verstärkung von Hybridstrukturen“. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Modellierung konstruktiver Gestaltungs- und Fertigungsrichtlinien für FDM-Verstärkungsstrukturen, die lastfallgerecht angepasst sind und als partielle Verstärkung von Hybridstrukturen dienen sollen. In Abhängigkeit der Gestalt der Verstärkungsstruktur soll dabei eine gezielte Erhöhung der Festigkeit oder Steifigkeit für den jeweiligen Belastungsfall erreicht werden, wobei die erzeugte Struktur zwecks ressourcenschonenden Einsatzes ein möglichst geringes Gewicht aufweisen soll. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Untersuchung und Modellierung konstruktiver Gestaltungs- und Fertigungsrichtlinien für das Kunststoff-Freiformen mittels ABS unter Berücksichtigung des verfahrensspezifischen Materialabbaus“. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Modellierung konstruktiver Gestaltungs- und Fertigungsrichtlinien für das Kunststoff-Freiformen (KF), die materialgerecht angepasst sind und Aussagen über die wesentlichen Bauteileigenschaften (mechanische Kennwerte, Verzug, Bauteiloptik) liefern sollen. Neben der Variation der Fertigungsparameter soll insbesondere der Einfluss der Materialviskosität auf die Porosität untersucht werden und die erstellten Richtlinien sollen die Fähigkeiten und Prozessgrenzen des KF-Verfahren darlegen. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Direktverarbeitung von Langfasern in Kunststoffspritzgießmaschinen“. Ziel des Projektes ist es, durch ein innovatives Anlagenkonzept einen Spritzgießprozess zu entwickeln, mit dem die Faserschädigung verstärkter Thermoplaste während der Plastifizierung gegenüber dem konventionellen Spritzgießprozess verbessert wird. Förderinstitution: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

„Faserschädigungsmodellierung im Spritzgießprozess“. Ziel des Forschungsprojekts ist die Modellierung des Glasfaserlängenabbaus im Plastifizieraggregat einer Spritzgießmaschine. Auf Grundlage der Modellierung soll die Erarbeitung allgemeiner Verfahrens- und Auslegungsvorschriften für die Verarbeitung von kurz- und langfaserverstärkten Materialien erfolgen. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Corrosion and Abrasion Resistance of Anti-Adhesive Hybrid Coatings for Polymer Processing (CARACOAT)“. Innerhalb des Projekts wird ein 3-schichtiges, multifunktionales Werkzeugbeschichtungssystem im Spritzgussprozess entwickelt, um anti-adhäsive Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeiten zu optimieren. Des Weiteren werden neben einer Dauerhaltbarkeitsbetrachtung auch Untersuchungen der Reaktivierung der Beschichtungen durchgeführt, um die Umsetzbarkeit dieses Ansatzes in der Industrie gewährleisten zu können. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigung (AiF IGF)

„Entwicklung einer neuartigen Fügetechnik für Organoblech-Hybridverbindungen“. Die neuartige Fügetechnik „Organoblech-Stempelnieten“ verbindet punktförmig endlosfaserverstärkte Thermoplaste mit metallischen Fügepartnern ohne Zusatzelement zu Hybridverbindungen. Dabei werden die Werkstoffeigenschaften des Organoblechs in Form einer definierten Umlenkung der Endlosfasern berücksichtigt und das vorliegende Leichtbaupotenzial genutzt. Nach einer ersten positiven Einschätzung des Potenzials der neuen Fügetechnik, wird das Verfahren im Rahmen des Forschungsprojektes hinsichtlich seiner Prozesstechnik optimiert und der mechanischen Eigenschaften (statisch, dynamisch) charakterisiert, damit es anschließend wirtschaftlich nutzbar ist. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigung (AiF IGF)

„Untersuchung zum statischen und dynamischen Langzeitverhalten von Schraubblindnietverbindungen“. Das Schraubblindnietverfahren kombiniert die Vorteile der Direktverschraubung von Kunststoffen mit dem Blindnieten. Der Schraubblindniet wird durch ein Bohrloch im Fügepartner gesteckt und mithilfe einer Schraube gestaucht, sodass sich ein Hinterschnitt ausbildet. Ziel des Projektes ist die Bestimmung von Abminderungsfaktoren für die sichere Auslegung unter Berücksichtigung von Geometrie, Umwelteinflüssen und Langzeitfestigkeit. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigung (AiF IGF)

„Innovativer Direktauftrag von Pulverlacken in Spritzgießwerkzeugen zur Effizienzsteigerung und der Erzeugung neuer Materialeigenschaften“. In diesem Projekt sollen Spritzgießbauteile während des Spritzgießens mit einer Pulverbeschichtung versehen werden. Dazu wird an der Kunststofftechnik Paderborn ein in-situ Beschichtungsverfahren für den Spritzgießprozess entwickelt, bei dem der Pulverlack direkt im Werkzeug bei der Formgebung appliziert werden kann. Durch diese in-situ-Pulverbeschichtung können nachgelagerte Prozessschritte in den Prozess der Bauteilherstellung integriert und somit die zusätzlichen Transport-, Lagerungs- und Handlingskosten reduziert werden. Förderinstitution: Projektträger Jülich, Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

„Spritznieten als neue Organoblech-Metall-Hybridfügetechnik“. Die neuartige Fügetechnik Organoblech-Spritznieten verbindet punktförmig endlosfaserverstärkte Thermoplaste mit metallischen Fügepartner zu Hybridverbindungen im Spritzgussprozess. Dabei werden die Werkstoffeigenschaften des Organoblechs in Form einer definierten Umlenkung der Endlosfasern berücksichtigt und das vorliegende Leichtbaupotenzial hinsichtlich seiner Prozesstechnik optimiert und der mechanischen Eigenschaften (statisch, dynamisch) charakterisiert, damit es anschließend wirtschaftlich nutzbar ist. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigung (AiF IGF)

„Entwicklung eines engmaschigen und hoch beständigen Kunststoffsiebs für die Rohstoffindustrie durch neue Geometrie, Verfahrenstechnik und Materialien“. In dem Forschungsprojekt wird ein feinmaschiges Kunststoffsieb unter Berücksichtigung der Anforderungen aus der Rohstoffproduktion von Mineralien und feinsten Metallen entwickelt. Die einzelnen Siebsegmente werden in einem Fertigungsfolgeprozess mit einem reagierenden Polyurethan umgossen, sodass große Siebdecks für Entwässerungsanlagen, beispielsweise im Kieswerk, realisiert werden können. Dies bildet die Grundlage für die systematische Entwicklung einer Prüfsystematik für die Verbundhaftung einer 2-K-Anwendung auf Basis eines spritzgegossenen Probekörpers mit einem reagierenden und gießförmigen Kunststoff. Förderinstitution: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

„Processing of alternative DFM Materials“. Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Qualifizierung verschiedener Materialien für den FDM-Prozess. Hierbei wird die Prozesskette vom Granulat zum Filament und der anschließenden Verarbeitung im FDM-Prozess abgebildet. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Verarbeitung von Hochtemperaturmaterialien. Förderinstitution: DMRC Board Projekt

Messen/ Tagungen/ Seminare/ Vorträge

„71th Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW)”, Bali, Indonesien, 15.-20 Juli 2018

“WAK-Symposium”, Bayreuth, Deutschland, 23.-24. Oktober 2018

„3. Tagung des DVM-Arbeitskreises Additiv gefertigter Bauteile und Strukturen“, Berlin, Deutschland, 07.-08. November 2018

„34th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS)“, Tabei, Taiwan, 21.-25. Mai 2018

“17. EWIKON Heißkanal-Forum“, Frankenberg, Deutschland, 19.-20. April 2018

„Joining in Car Body Engineering 2018“, Bad Nauheim, Deutschland, 10.-12. April 2018

“HANSER-Tagung – Fügen von Kunststoffen im Automobilbau”, Landshut, Deutschland, 06.-07. Juni 2018

„76th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC)“, Orlando, USA, 07.-11. Mai 2018

“8. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium“, Paderborn, Deutschland, 04.-05. Dezember 2018

„DVS-Sitzung FA11 Kunststofffügen“, Düsseldorf, Deutschland, 23. Mai 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. Dr.-Ing. Martin Bastian, Süddeutsches Kunststoffzentrum, Würzburg, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif, Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik, TU Dresden, Deutschland

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont. Walter Friesenbichler, Lehrstuhl für Spritzgießen von Kunststoffen, Montanuniversität Leoben, Österreich

Prof. Dr. Ulrich Giese, Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e. V., Hannover, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. Christian Hopmann, Institut für Kunststoffverarbeitung, RWTH Aachen, Deutschland

Univ. Prof. Mag. Dr.techn. Wolfgang Kern, Lehrstuhl für Chemie der Kunststoffe, Montanuniversität Leoben, Österreich

Prof. Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier, Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover, Deutschland

Preise/Auszeichnungen

„Jowat Klebstoff-Forschungspreis 2018“ an Dr.-Ing. Matthias Hopp: Dr.-Ing. Hopp erhielt den Forschungspreis für seine Dissertation zum Thema “Verfahrenstechnische Entwicklung zum Kleben von WPC für Anwendungsgebiete aus dem Holz-/Kunststoffbereich”, 9. Juli 2018, Detmold, Deutschland

Patente

Moritzer, E.; Wittke, M.; Olbrich, T.; Altenford, F.: Vorrichtung zum Spritzgießen von Faserverbundkunststoffformteilen, 18. Mai 2018

Funktionen

Vorsitzender des Fakultätentages für Maschinenbau und Verfahrenstechnik (FTMV);

Beiratsmitglied des Deutschen Kautschuk Instituts (DIK);

Mitglied der Society of Plastic Engineers (SPE);

Mitglied des Wissenschaftlichen Arbeitskreises Kunststofftechnik (WAK)

Promotionen

Hopp, Matthias: „Verfahrenstechnische Entwicklung zum Kleben von WPC für Anwendungsgebiete aus dem Holz-/Kunststoffbereich“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Elmar Moritzer)

Referierte Publikationen

V. Schöppner; C. Schumacher; C. Fels: A Method to Evaluate the Process-Specific Warpage for Different Polymers in the FDM Process. 34th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

V. Schöppner; H. Bayazian; A. Yadgari; J. Morshedian; A. Jamshidi; M. Razavi-Nouri: Evaluation of Morphology and Crystallinity of Biaxially Oriented PP Films. 34th International Conference of the Polymer Processing Societey (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

V. Schöppner; I. Fiebig: Evaluation of the Elongation Ability of Polymer Melts for the Extension of the Design Freedom in Vibration Welding. 71st Annual Assembly of the International Instistute of Welding (IIW), Bali (Indonesien), 2018

V. Schöppner; D. Schmidt: Influence of Different Temperature Control Unit (TCU) Settings on Thermal Homogeneity and Troughput in Rubber Extrusion Processes. International Rubber Conference 2018, Kuala Lumpur (Malaysia), 2018

V. Schöppner; I. Fiebig: Influence of Fiber Orientation and Weld Position in Welding Injection-Molded Fiber-Reinforced Thermoplastics. In: Welding in the World, 62. Jg. Heft 6, 2018, S. 1301-1309, ISSN: 0043-2288.

V. Schöppner; F. Knoop; J. Wächter: Influence of the Layer Time on the Resulting Part Properties in the Fused Deposition Modeling Process. 76th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Orlando (USA), 2018

V. Schöppner; H. Bayazian: Investigation of Molecular Weight Distributions during Extrusion Process of Polypropylene by Rheometry Experiment. 34th International Conference of the Polymer Processing Societey (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

V. Schöppner; J. Trippe: Modeling of Solid Conveying Pressure Throughput Behavior of Single Screw Smooth Barrel Extruders under Consideration of Backpressure and High Screw Speeds. In: International Polymer Processing, Band 33 Ausgabe 4, 2018, ISSN: 0930-777X.

V. Schöppner; J. Trippe: Modeling of the Dissipation in the Solid Conveying Section in Single Screw Extruders. 34th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

V. Schöppner; P. Meilwes: Modelling the Contamination Behavior of Polymer Melt Filters and Pressure Loss Simulations of Filtration Media. 76th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Orlando (USA), 2018

V. Schöppner; H. Bayazian; M. Hopp; A. Yadegari: Molecular Weight Distribution Prediction of Rheology against Gel Permeation Chromatography for Film Grade Polypropylene. 76th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Orlando (USA), 2018

V. Schöppner; F. Sporkmann: New Method to Analyze the Throughput-Pressure Behavior with the Corrected Twin Screw Channel Geometry and the Induced Drag Flow of Screw Elements by Using 3D FEM Simulation. 34th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

V. Schöppner; C. Schumacher; S. Gnaase: Processing Short Fiber Reinforced Polymers in the Fused Deposition Modeling Process. 29th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF) - An Additive Manufacturing Conference, Austin (USA), 2018

V. Schöppner; V. Resonnek: Self-Optimizing Barrel Temperature Setting Control of Single Screw Extruders for Improving the Melt Quality. 34th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Taipei (Taiwan), 2018

V. Schöppner; F. Knoop; T. Lieneke; D. Zimmer: Additive Fertigung nach Maß. In: Kunststoffe, 108. Jg. Heft 6, 2018, S. 70-73, ISSN: 0023-5563.

V. Schöppner; F. Sporkmann; J. Markarian: Building the Perfect Model. In: Compounding World, Onlineausgabe März, 2018, S. 31-40, ISSN: 2053-7174.

V. Schöppner; P. Meilwes: CAD-Datenerzeugung zur Druckverlustsimulation von Filtermedien. In: Konstruktion, 70. Jg. Heft 11, 2018, ISSN: 0720-5953.

V. Schöppner; F. Knoop; M. Köhler; T. Lieneke; D. Zimmer: Erarbeitung von Konstruktionsregeln für Hybridbauteile: Integration von metallischen Einlegern in FDM-Strukturen. In: Konstruktion, 70. Jg. Heft 10, 2018, S. 83-88, ISSN: 0720-5953.

V. Schöppner; I. Fiebig: Factors Influencing the Fiber Orientation in Welding of Fiber-Reinforced Thermoplastics. In: Welding in the World, 62. Jg. Heft 5, 2018, S. 997-1012, ISSN: 0043-2288.

V. Schöppner; H. Malatyali; H. Bayazian; W.Tillmann; D.Kokalj; D. Stangier: Influence of Cr-Content on the Thermoelectric and Mechanical Properties of NiCr Thin Film Thermocouples Synthesized on Thermally Sprayed Al2O3. In: Thin Solid Films, Volume 663, 2018, S. 148-158, ISSN: 0040-6090.

V. Schöppner; I. Fiebig: Schweißnahtfestigkeit von Sandwichbauteilen mit einer glasfaserverstärkten Kernkomponente. In: Joining Plastics, 12. Jg. Heft 2, 2018, S. 87-93, ISSN: 1864-3450.

Nicht referierte Publikationen

V. Schöppner; M. Schadomsky; D. Schmidt: Investigations of High-Speed Rubber Extrusion with Consideration of Melt Homogeneity. Deutsche Kautschuk-Tagung (DKT 2018), Nürnberg (Deutschland), 2018

V. Schöppner; C. Schumacher; C. Fels: Materialentwicklung für FLM. WAK-Symposium, Bayreuth (Deutschland), 2018

V. Schöppner; C. Schumacher; C. Fels: Materialschwindung und Verzug im FDM-Prozess. DVM Tagung - Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen, Berlin (Deutschland), 2018

V. Schöppner; J. Walter: Scale-Up of Garvey-Die Test Setup. 13. Kautschuk-Herbst-Kolloquium (KHK), Hannover (Deutschland), 2018

V. Schöppner; J. Walter: Scale-Up Regeln für Kautschukstiftextruder, Ansätze auf Basis einer konstanten Mischgüte. Deutsche Kautschuk-Tagung (DKT 2018), Nürnberg (Deutschland), 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„Beanspruchungsorientiertes Prozessverständnis und -optimierung beim Kunststoffschweißen am Beispiel des Laserdurchstrahlschweißens“: Die Eigenschaften der Schweißnaht ergeben sich direkt aus der Morphologie, welche durch das jeweilige Temperaturprofil während der Schweißung erzeugt wird. Anhand des Laserdurchstrahlschweißens soll untersucht werden, welche Morphologie zu optimalen mechanischen Eigenschaften führt. Dazu werden mittels unterschiedlicher Laserwellenlängen und Schweißparametern diverse Temperaturprofile erzeugt. Anschließend werden die mechanischen Eigenschaften ausführlich bestimmt und mithilfe von optischen Prüfverfahren die Morphologie charakterisiert. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„DMRC-Projekt Toleranzen“: Das Ziel dieses Projektes ist, ausführliche Kenntnisse über die Bauteilqualität von FDM-Bauteilen aus dem Material ABS zu erhalten. Dafür müssen nicht nur die mechanischen Festigkeitswerte untersucht werden, sondern auch die Einflussgrößen auf die Festigkeiten erarbeitet werden. Auch ist das Wissen über mögliche Oberflächennachbearbeitungsmethoden vonnöten, um erforderliche Anforderungen an die Oberfläche zu erfüllen. Ein weiterer sehr wichtiger Aspekt ist die Maßgenauigkeit der gefertigten Bauteile, da in einigen Anwendungen eine sehr hohe Passgenauigkeit erforderlich ist. Förderinstitution: Land NRW, Direct Manufacturing Research Center DMRC

„Gradierte Strukturen in amorphen Kunststoffen: Herstellung von eigenverstärktem Polycarbonat“: Ziel des Projekts ist die Herstellung von eigenverstärkten Polycarbonatfolien mit hohen Festigkeiten und Schlagzähigkeiten. In vielen gereckten Materialien aus Polypropylen, Polyethylen und PET wird bereits eine Festigkeitssteigerung der teilkristallinen Phase durch Recken genutzt. Zur Herstellung von eigenverstärktem Polycarbonat soll genau das gleiche Prinzip wie bei der Herstellung eigenverstärkter teilkristalliner Kunststoffe genutzt werden. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Transregio 30

„Hochgeschwindigkeitsextrusion amorpher Polymere am Beispiel von Polycarbonat (PC) und Polymethylmethacrylat (PMMA)“: Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, durch die Ergründung der auftretenden physikalischen Phänomene ein grundlegendes Prozessverständnis hinsichtlich der Verarbeitung von PC und PMMA bei hohen Schneckendrehzahlen (2100min-1 bzw. einer Umfangsgeschwindigkeit von 3,3m/s) zu entwickeln und Regeln für eine optimale Prozessführung und Schneckengeometrie abzuleiten. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

„Materialabbau von Schmierfetten in Zentralschmieranlagen“: Schmierfette werden auf Grund ihrer besseren Abdichtung und guten Schmiereigenschaften in Zentralschmieranalgen eingesetzt. Durch Beanspruchung, wie Druck, Temperatur und hohen Scherkräften werden diese jedoch stark beschädigt und verlieren ihre Eigenschaften. Um dem entgegen zu wirken, werden ausgewählte Schmierfette hinsichtlich ihres Abbaus untersucht, charakterisiert und ein Modell zur Simulation erstellt.

„Materialentwicklung für das Fused Deposition Modeling“. Ziel dieses Projektes ist es die Anforderungen an Materialien und Halbzeuge, welche in strangablegenden 3D-Druckverfahren verarbeitet werden, zu untersuchen. Durch den Ausbau des Prozessverständnisses soll eine Wissensbasis erstellt werden, mit welcher die Materialvielfalt in strangablegenden 3D-Druckverfahren gesteigert werden kann. Dieses Projekt wird in Kooperation mit der ALBIS PLASTIC GmbH und im Rahmen des NRW Fortschrittskollegs "Leicht - Effizient - Mobil" (FK LEM) durchgeführt. Als eines der sechs im Jahre 2014 eingerichteten Fortschrittskollegs wird das FK LEM vom Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung (MIWF) des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert. Förderinstitution: Albis Plastics GmbH, Land NRW

„Mischerauslegung bei hohen Scherraten/schnelllaufenden Extruderschnecken”: In diesem Projekt wird in Zusammenarbeit mit der esde Maschinentechnik GmbH eine spezielle Mischzone für schnelllaufende Einschneckenextruder entwickelt, so dass dieses Maschinenkonzept auf der Basis des dispersen Aufschmelzens unabhängig von der Geometrie und dem Materialtyp des zu verarbeitenden Polymers materialschonend qualitativ hochwertige Schmelze bereitstellt. Förderinstitution: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

„Modellierung der Einzugszone von Einschneckenextrudern im Hochgeschwindigkeitsbereich unter Berücksichtigung des Druckaufbaus“: Feststoffförderung ist ein wichtiger Teilprozess der Kunststoffextrusion. Deren genauere Untersuchung und Modellierung unter Berücksichtigung des Druckaufbaus bei hohen Schneckenumfangsgeschwindigkeiten ist Ziel dieses Forschungsantrags. Dazu werden umfangreiche Messungen und Diskrete Elemente Simulationen entwickelt, durchgeführt und ausgewertet. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

„Entwicklung von Dünnschichtthermoelementen zur Inline-Schmelzetemperaturmessung am Beispiel der Folienherstellung“ Lokale Temperaturunterschiede in der Schmelze führen zu unerwünschten Viskositätsunterschieden, die den Produktionsprozess stören und erhebliche Qualitätsmängel hervorrufen. Daher ist die Messung der auftretenden Temperaturen während der Extrusion im Werkzeug erforderlich um auf Veränderungen unmittelbar zu reagieren. Zu diesem Zweck ist als Projektziel die Entwicklung von Dünnsichtthermoelementen unter Berücksichtigung einer konturfolgenden Integration in das Extrusionswerkzeug ohne Schmelzeflussstörungen definiert worden. Das Projekt wird in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Werkstofftechnologie (LWT, TU Dortmund) durchgeführt. Forschungsinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF)

 „Wirksame Faserverstärkung in der Schweißnaht beim Schweißen von faserverstärkten Kunststoffen“: Beim Schweißen von faserverstärkten Kunststoffen sind die Fasern in der Schweißnaht quer zur Fügerichtung ausgerichtet. Faserverstärkung von Thermoplasten ist jedoch nur dann wirksam, wenn die Fasern in Belastungsrichtung, d.h. in Fügerichtung, orientiert sind. Um die Schweißfaktoren beim Schweißen von faserverstärkten Thermoplasten deutlich zu erhöhen, indem ein Ineinanderragen der Fasern in den jeweils anderen Fügepartner realisiert wird, werden in dem Forschungsvorhaben unterschiedliche Ansätze untersucht. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF), Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. (DVS)

 „Neue Wave-Schneckenkonzepte in High-Speed Extrudern“: Ziel des Projektes ist die mathematische Beschreibung des Druck-Durchsatz- und des Aufschmelzverhaltens von Wave- und Energy-Transfer-Schnecken. Aufgrund der feststoffbettzerbrechenden Eigenschaft dieser Schneckenkonzepte kommt es zu einem frühzeitigen dispersen Aufschmelzen, wodurch den Schnecken eine hohe Aufschmelzleistung bei verminderter Schmelzetemperatur zugeschrieben wird, was besonders für die Hochgeschwindigkeitsextrusion relevant ist. Dies gilt es Anhand von Laboruntersuchungen und CFD-Simulationen verschiedener Wellengeometrien zu überprüfen und anschließend zu modellieren, sodass Gestaltungskonzepte für feststoffbettzerbrechende Schnecken erstellt werden können. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), im Lead-Agency-Verfahren mit der Johannes-Kepler-Universität Linz

„Simulation und Modellierung des Druckverlustes industrieller Polymerschmelzefilter in Abhängigkeit verschiedener Prozessbedingungen sowie deren Verschmutzung“ Ziel des Projektes ist die simulative Abbildung des Strömungszustandes, sowie des Druckverlustes industrieller Polymerschmelzefilter. Dazu soll der Druckverlust in Filtermedien mittels CFD-Simulationen abgebildet und auf für Kunststoffe typisches strukturviskoses Materialverhalten erweitert werden. Die Ergebnisse sollen mit experimentellen Daten validiert werden. Hierauf aufbauend soll auch untersucht werden, inwieweit eine simulative Abbildung des Verschmutzungsverhaltens eines Schmelzefilters mit einer Kombination aus CFD-Strömungssimulation und DEM-Partikelsimulation erfolgen kann. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG

Die Schweißnahtfestigkeit faserverstärkter Thermoplaste liegt deutlich unter deren Materialfestigkeit. Der Grund dafür liegt in der Querorientierung der Fasern in der Schweißnaht bezogen auf die Lastrichtung. Im Rahmen dieses Projektes werden die Einflussfaktoren auf die Faserorientierung in der Schweißnaht analysiert und unterschiedliche Ansätze zur Erhöhung der Schweißnahtfestigkeit von faserverstärkten Thermoplasten untersucht. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF), Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS

Fügeteile für das Vibrationsschweißen müssen in mindestens einer möglichen Schwingrichtung gleichbleibende Fügenahthöhen aufweisen. Liegen Winkel größer als 20° oder gar Stufen in Schwingrichtung vor, ist in diesen Bereichen aufgrund eines Abhebens der Fügeteile voneinander keine Energieeinbringung durch Scherung möglich. Forschungsziel ist die Weiterentwicklung des Vibrationsschweißens mit Energieeinbringung über makroskopische Dehnungsdissipation, bei dem ein vorplastifizierter Schmelzefilm durch Scherung und Dehnung weiter erwärmt wird, wobei kleine Amplituden gewählt werden, um einen Schmelzeabriss zu vermeiden. Dadurch soll die Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Nahtgeometrie erhöht werden. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF), Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS

Mithilfe numerischer Simulationen, basierend auf der Diskrete-Elemente-Methode (DEM), soll die Genauigkeit von Berechnungsmodellen für das Feststoffförderverhalten von Einschneckenextrudern mit genutetem Einzug verbessert werden. Mit einem zu validierenden Simulationsmodell soll der Einfluss von Material-, Geometrie und Prozessparametern auf das Druck-Durchsatzverhalten sowie energetische Kenngrößen in einem umfangreichen statistischen Versuchsplan untersucht werden. Außerdem sollen physikalischen Grenzen aufgezeigt werden. Aus vorangegangenen ähnlichen Forschungsprojekten ist beispielsweise bekannt, dass die Annahme einer Blockströmung im Feststoffbereich nur bedingt zutrifft. Demzufolge gibt es Relativbewegungen im Granulatbett, welche zusätzliche dissipative Wärme erzeugen und die reale Grenzdrehzahl, bei der es zu einem Anschmelzen des Granulats in den Nuten kommt, herabsetzen. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Warmgasschweißen von Kunststoffen – Analyse der Wärmeübergangsmechanismen und Möglichkeiten der Technologie“: Das Warmgasschweißen bietet die typischen Vorteile der berührungslosen Erwärmung, ist für Hochtemperaturkunststoffe geeignet und erfüllt hohe Anforderungen an die technische Sauberkeit. Im Rahmen dieses Projektes soll das Verfahren erstmals wissenschaftlich bewertet und anwendbare Auslegungsgrundlagen geschaffen werden. Dazu zählt die Abbildung und Simulation der Wärmeübergangsmechanismen und des Aufschmelzverhaltens in Abhängigkeit der Prozessparameter sowie die Erforschung der Werkstoffreaktionen bei der Verwendung von inerten und oxidierenden Gasen zur Plastifizierung verschiedener Materialien. Fördersinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF, Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren DVS

„Untersuchung des Compoundierprozesses von Carbonfaserrezyklaten“: Das Ziel des Projektes ist die Untersuchung und Analyse der Einarbeitungsvorgänge von Carbonfaserrezyklaten in thermoplastischen Kunststoffen auf verschiedenen Compoundierextrudern. Im Fokus der experimentellen und simulativen Untersuchungspunkten steht sowohl das Dosier- und Einzugsverhalten als auch die Veränderung der Faserlängenverteilung innerhalb des Prozesses. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF, Forschungsgeschellschaft Verfahrenstechnik e.V. (GVT)

„Entwicklung und Aufbau einer PGSS-Anlage (Particles from Gas Saturated Solutions)“: Durch das Einmischen von überkritischen Gasen in eine Polyolefinschmelze soll die Viskosität des Kunststoff-Gas-Gemisches so sehr gesenkt werden, dass es versprüht werden kann. Aufgrund des Joule-Thomson-Effekts wird das Polymer während des Sprühens gekühlt, verfestigt und liegt anschließend in Pulverform vor. Neben der Viskositätsminderung liegt die Herausforderung an den Prozess vor allem im Druckaufbau, der Temperaturführung und der Homogenisierung, was durch die unterschiedlichen Anlagenkomponenten realisiert werden soll. Ziel ist es, ein Polymerpulver für die additive Fertigung herzustellen. Förderinstitution: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

Messen/Tagungen/Seminar

SIGMA-Schulung Universität Bayreuth Lehrstuhl Polymerwerkstoffe „Polymer Engineering“, Bayreuth,
23.-24. Januar 2018

REX-Schulung Mondi Gronau GmbH, Gronau, 30. Januar 2018

VDI-Wissensforum „Der Einschneckenextruder“, Köln (Deutschland), 11.-12. März 2018

Anwendertreffen des Gemeinschaftsforschungsprojektes SIGMA 11, Paderborn, 14. März 2018

DIK-Seminar „Extrusion – Grundlagen und Praxis, Hannover (Deutschland), 26.-27. März 2018

76th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Orlando (USA),
07.-11. Mai 2018

34th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Taipeh (Taiwan), 21.-25. Mai 2018

REX-Schulung Brückner Group GmbH, Siegsdorf, 23.-24. Mai 2018

Anwendertreffen des Gemeinschaftsforschungsprojektes REX 15/PSI 13, Paderborn, 21. Juni 2018

PSI-Schulung Wittmann Battenfeld GmbH, Paderborn, 22. Juni 2018

3. Sitzung des Projektbegleitenden Ausschusstreffens (PA) zum AiF-Projekt 18627, Paderborn, 26. Juni 2018

VDI-Wissensforum „Grundlagenwissen: Compoundiertechnik“, Leverkusen (Deutschland), 26.-27. Juni 2018

Deutsche Kautschuk-Tagung (DKT 2018), Nürnberg (Deutschland), 02.-05. Juli 2018

71th Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW), Bali (Indonesien), 15.-20. Juli 2018

PSI-Schulung LS Mtron Ltd., Paderborn, 24.-25. Juli 2018

SIGMA-Schulung Robert Bosch GmbH, Paderborn, 02. August 2018

REX-Schulung Krauss-Maffei Technologies GmbH, München, 16.-17. August 2018

SIGMA-Schulung Krauss Maffei Berstorff, Hannover, 21.-22. August 2018

SIGMA-Schulung BASF SE, Aug. 2018, Ludwigshafen am Rhein, 28.-29. August 2018

International Rubber Conference 2018, Kuala Lumpur (Malaysia), 04.-06. September 2018

6. Sitzung des Projektbegleitenden Ausschusses (PA) zum AiF-Projekt 18934 N/1, Paderborn, 17. September 2018

112. Tagung DKG Bezirksgruppe West“, Bad Neuenahr-Ahrweiler (Deutschland), 17.-18. September 2018

SIGMA-Schulung Arlanxeo Deutschland GmbH, Paderborn, 12. Oktober 2018

1. Sitzung des Projektbegleitenden Ausschusstreffens (PA) zum AiF-Projekt 20056, Paderborn, 15. Oktober 2018

13. Kautschuk-Herbst-Kolloquium (KHK), Hannover (Deutschland), 06.-08. November 2018

SIGMA-Schulung Leistritz Extrusionstechnik GmbH, Nürnberg, 08.- 09. November 2018

Sitzung des DGM Fachausschusses Polymerwerkstoffe, Kassel (Deutschland), 15.-16. November 2018

DVS-Sitzung FA 11 Kunststofffügen, Düsseldorf (Deutschland), 22. November 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e.V. (DIK), Hannover (Schnelllaufender Kautschukextruder)

Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV), Aachen (Mischverhalten von Kautschukstiftextrudern)

Bayerisches Laserzentrum (blz), Erlangen (Laserschweißen)

Preise / Auszeichnungen

„Kunststoff-Innovationspreis in der Kategorie Nachwuchs“ an Marius Dörner: Marius Döner erhielt den Kunststoff-Innovationspreis für herausragende Leistungen in dem Bereich der experimentellen und simulativen Kunststofftechnik, 13.September 2018, Bielefeld, Deutschland

Funktionen

Hochschullehrer für Kunststoffverarbeitung

Vizepräsident für Lehre, Studium und Qualitätsmanagement (seit 01.04.2018)

Mitglied der PPS (Polymer Processing Society)

Mitglied des Wissenschaftlichen Rates der AiF

Mitglied des Wissenschaftlichen Arbeitskreises Kunststofftechnik

Promotionen

Lakemeyer, Patrick: „Entwicklung und Analyse neuwertiger Verfahrensvarianten zum quasisimultanen Laserdurchstrahlschweißen unter Berücksichtigung der Temperaturentwicklung“ (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner)

Reinders, Frauke: „Analyse und Modellierung des Reckverfahrens von mono- und biaxial verstreckten Polypropylenfolien“ (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner)

Trippe, Jan: „Erweiterung der Modellierung zur Durchsatz- und Leistungsberechnung von Festoffförderprozessen in der Einschneckenextrusion“ (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner)

Referierte Publikationen

Striewe, J.; Reuter, C.; Sauerland, K.-H.; Tröster, T.: “Manufacturing and crashworthiness of fabric reinforced thermoplastic composites”. Thin-Walled Structures, Volume 123 Pages 501–508, 2018

Weiß-Borkowski, N.; Lian, J.; Camberg, A.; Tröster, T. Münstermann, S.; Bleck, W.; Gese, H.; Richter, H.: “Forming limit curves of DP600 determined in high-speed Nakajima tests and predicted by two different strain-rate-sensitive models”. AIP Conference Proceedings 1960, 150017 (2018); doi: 10.1063/1.5035024

Zinn, C.; Bobbert, M.; Dammann, C.; Wang, Z; Tröster, T.; Mahnken, R.; Meschut, G.; Schaper, M.: “Shear strength and failure behaviour of laser nano-structured and conventionally pre-treated interfaces in intrinsically manufactured CFRP-steel hybrids”. Composites Part B: Engineering, 2018, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.05.030

Hengsbach F.; Koppa P.; Holzweissig M.; Aydinöz E.; Taube.; Tröster T.; Schaper M.: “Inline additively manufactured functionally graded multi-materials: microstructural and mechanical characterization of 316L parts with H13 layers”. Progress in Additive Manufacturing, 03. März 2018, doi.org/10.1007/s40964-018-0044-4

Camberg A. A.; Stratmann, I; Tröster, T: “Tailored Stacked Hybrids – an Optimization-Based Approach in Material Design for Further Improvement in Lightweight Car Body Structures”. Faszination Hybrider Leichtbau, Wolfsburg, 29. - 30. Mai 2018

Camberg A. A.; Bohner F.; Tölle J.; Schneidt A.; Meiners S.; Tröster T.: “Formability enhancement of EN AW-5182 H18 aluminum alloy sheet metal parts in a flash forming process: testing, calibration and evaluation of fracture models”. IOP Conference Series Materials Science and Engineering 418(2018):012018, DOI: 10.1088/1757-899X/418/1/012018

Ahlers, D.; Koppa, P.; Hengsbach, F.; Burns,M.;Peters, M.; Gloetter, P.; Hermann, S.; Altmann, A.; Schaper, M.; Tröster, T.: “Selective Laser melting of Ti6Al4V with high build rates and following hot isostatic pressing”. MS&T 2018, Columbus, Ohio, Conference Proceedings 2018, ISBN-10: 0-87339-766-5

Horwath, I.; Dohmeier-Fischer, S.; Weiß-Borkowski, N.; Tröster, T.: “From Empowerment to Innovation: Transdisciplinary Research in Lightweight Engineering”. Proceedings of the 12th International Technology, Education and Development Conference, DOI: 10.21125/inted.2018.1651

Weiß-Borkowski, N.; Horwath, I.; Berscheid, A.-L.; Tröster, T.: “New Approaches in Lightweight Design: V-Model of Lightweight Design by Composites as an Approach of Inter- and Transdisciplinary Research”. Proceedings of the 12th International Technology, Education and Development Conference, DOI: 10.21125/inted.2018.1298

Nicht referierte Publikationen

Striewe, J.; Grothe, R.; Kowatz, J.; Troester, T.; Grundmeier, G.; Meschut, G.: “Design and Testing of Co-Cured Bonded CFRP-Steel Hybrids with Nanostructured Interfaces for Interlaminar Fracture Toughness”. 18th European Conference on Composite Materials, Athen, 25. Juni 2018

Camberg, A. A.; Tröster, T: “Optimization-based material design of tailored stacked hybrids for further improvement in lightweight car body structures”. Proceedings of 3rd Int Conf on Hybrid Materials and Structures, Bremen, 18. - 19. April 2018

Camberg, A. A.; Engelkemeier, K.; Dietrich, J.; Heggemann, T.: “Top-down design of tailored fiber-metal laminates”. Lightweight Design, April 2018, Vol. 11, Issue 2, S. 32-37, DOI: 10.1007/s35725-018-0006-2

Camberg A. A.: „Top-down-Entwicklung von Faser-Metall-Laminaten auf Grundlage von Gesamtfahrzeugsimulationen“. Carbon Composites Magazin, 2/2018, S. 15-16, ISSN 2366-8024

Zinn, C.; Wang, Z.; Tröster, T.; Schaper, M.: “Forming and corrosion stability of a laser pre-treated metal surface-influence on the properties of metal-CFRP hybrid structures made by VARTM”, Proceedings of 3rd Int Conf on Hybrid Materials and Structures, Bremen, 18. – 19. April 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„NRW Fortschrittskolleg „Leicht – Effizient – Mobil“: Energie- und kosteneffizienter Extremleichtbau mit Hybridwerkstoffen“: Im Rahmen des vom Land NRW geförderten Fortschrittskollegs forschen insgesamt 13 Lehrstühle interdisziplinär und unter Einbeziehung technologischer und gesellschaftlicher Aspekte am Produktlebenszyklus von Hybridwerkstoffen und -strukturen. Am Lehrstuhl für Leichtbau im Automobil wird aktuell das Teilprojekt „Identifikation und Konzeptionierung potentieller Hybridstrukturen für Leichtbau-Konstruktionen unter Berücksichtigung von Life Cycle Assessments“ bearbeitet. Diese sogenannte Ökobilanz soll z. B. genutzt werden, um die Identifikation zukunftsorientierter Werkstoffkombinationen zu ermöglichen. Förderinstitution: Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen

„Leichtbau mit Hybridsystemen (LHybS)“: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung neuartiger Hybridwerkstoffe, die als Halbzeuge zu extrem leichten Bauteilen verarbeitet werden können. Unter Hybridwerkstoffen werden dabei flächige Verbindungen artverschiedener Werkstoffe verstanden, die eine Anpassung der Werkstoffeigenschaften in Dickenrichtung ermöglichen. Der zentrale innovative Ansatz in diesem Projekt liegt in der erstmaligen Entwicklung einer methodischen Vorgehensweise für die Hybridwerkstoffentwicklung, die beispielhaft zur Entwicklung neuer Werkstoffe für ausgewählte Demonstratoren genutzt wird. Förderinstitution: NeueWerkstoffe.NRW

„Eigenschaftsoptimierte Holzverbundwerkstoffe für den ökologischen Leichtbau von Automobilen (EHoLA)“: Der Lehrstuhl hat sich der Aufgabe angenommen, den nachwachsenden Rohstoff Holz für den gezielten Einsatz in Fahrzeugstrukturen zu optimieren. Seit April 2016 bearbeitet das LiA zusammen mit fünf Industriepartnern das Forschungsprojekt „Eigenschaftsoptimierte Holzverbundwerkstoffe für den ökologischen Leichtbau von Automobilen“. Förderinstitution: NeueWerkstoffe.NRW

„Großenserientaugliche induktive Platinenerwärmung für den Warmformprozess“: Die induktive Erwärmung von Platinen für den Warmformprozess gilt als vielversprechende Alternative zu Ofenprozess, mit dem Problem der homogenen Erwärmung komplex geformter Bauteile. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Induktionsprozesses, der die Fertigung realitätsnaher Serienbauteile ermöglicht. Zusätzlich zu prozesstechnischen und werkstofftechnischen Untersuchungen soll auch eine wirtschaftliche Betrachtung erfolgen, um das Potential gegenüber dem Ofenprozess abzuschätzen. Förderinstitution: Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA)

„Additive Leichtbaustrukturen für Flugzeugkomponenten“: In diesem Projekt werden die Vorteile der additiven Fertigung gegenüber der konventionellen Fertigung von Flugzeugkomponenten untersucht und quantifiziert. Die Hauptziele sind die Reduzierung von Kosten, Gewicht und Zeit im Vergleich zu herkömmlich hergestellten Bauteilen. Zudem werden Kennzahlen für Voll-, Gitter- und Hybrid-Materialien ermittelt. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

„Entwicklung eines Greifersystems für die automatisierte Fertigung von FVK-Metall Hybridbauteilen; Entwicklung eines thermo-mechanisch gekoppelten Eigenschaftsprofils und Technologieentwicklung“: Im Rahmen dieses Projektes wird eine Greifertechnologie entwickelt, die das Vorformen und Beheizen automatisiert und in einem Prozessschritt zusammenfasst. Dadurch soll die Gesamtprozesszeit bis zu 40% reduziert werden. Das Projektziel ist explizit nicht die Entwicklung eines Sondergreifers, der lediglich für einen Spezialanwendungsfall genutzt werden kann, sondern die Entwicklung von Einzelkomponenten, die gleich eines hochinnovativen Baukastenprinzips für artverwandte Einsatzbereiche eingesetzt werden können. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

„Intrinsische Herstellung hybrider Strukturkomponenten in einem modifizierten RTM-Prozess“: Im Rahmen der ersten Förderperiode wurde ein neues intrinsisches Herstellungskonzept auf Basis eines RTM-Prozesses für Hybridstrukturen untersucht. Dabei konnte prinzipiell gezeigt werden, dass mit diesem Ansatz hybride Bauteile hergestellt werden können. Eine Übertragung insbesondere auf bauteilnahe Beanspruchungen wird im Rahmen der zweiten Förderperiode untersucht. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Effizientes Herstellungsverfahren für wärmespannungsarme Hybridbauteile durch einen Prozesstemperaturgradienten in Dickenrichtung (EffHy)“: Im Rahmen des Projektes EffHy wird ein innovatives Fertigungsverfahren zur Herstellung von eigenspannungsarmen Hybridwerkstoffen entwickelt. Mit Hilfe eines partiell temperierbaren Werkzeuges für den Prepreg-Pressprozess wird die Differenz der Wärmedehnungen zwischen Metallen und faserverstärkten Kunststoffen bestmöglich ausgeglichen. Auf diese Weise können Hybridwerkstoffe mit geringen thermischen Eigenspannungen und sehr guten mechanischen Eigenschaften in großen Stückzahlen effizient hergestellt werden. Förderinstitution: Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)

„Analyse und Optimierung des Korrosions- und Alterungsverhaltens von hybriden Strukturen aus Metallen und CFK“: Das Forschungsprojekt widmet sich der Analyse und Optimierung des Korrosions- und Alterungsverhaltens von hybriden Strukturen aus Metallen und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Durch den Einsatz neuartiger Beschichtungen des Metallsubstrats wird dabei zum einen die Adhäsion zwischen den artfremden Werkstoffen gesteigert und zugleich das elektrochemische Verhalten adressiert. Im Vordergrund stehen Grenzschichtsysteme auf Basis von ZnO-Nanostäbchen mit optionalen organischen Haftvermittlern. Förderinstitution: Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Warmformprozessintegrierte Oberflächenstrukturierung für Hybridkomponenten (HotStruc)“: In diesem Projekt sollen Möglichkeiten gefunden werden in den Warmumformprozess hochfester Stähle eine Oberflächenstrukturierung einzubringen um anschließend eine verbesserte Anbindung von faserverstärkten Kunststoffen zu erreichen. Die Strukturierungen entstehen durch das entsprechende Warmumformwerkzeug, wodurch im Vergleich zu anderen Strukturierungsverfahren ein zusätzlicher Arbeitsschritt entfällt. Das Forschungsprojekt wird Kooperation mit dem Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der TU Braunschweig durchgeführt. Förderinstitution: Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Verbundprojekt: Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess (OptiAMix); Teilprojekt: Methoden zur Teileauswahl, -optimierung, -markierung und Digitalisierung; Ermittlung von Konstruktionsregeln und Kennwerten": Das übergeordnete Ziel des Projektes besteht in der mehrzieloptimierten und durchgängigen, automatisierten Bauteilentwicklung für additive Fertigungsverfahren im gesamten Produktentstehungsprozess. Es handelt sich um ein vom BMBF mit 2,54 Mio. Euro gefördertes Projekt. Im Rahmen des Projektes bearbeitet das LiA die experimentellen Untersuchungen und die mechanische Charakterisierung zu den prozess-induszierten Defekten beim Selective Laser Melting. Förderinstitution: Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)

„Herstellung FKV-Bauteile und Metall-FKV-Hybridbauteile mit neuartigen selbstabdichtenden Werkzeugen (SediWe)“. Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Validierung eines selbstabdichtenden und damit dichtelementfreien Werkzeugkonzeptes für die Herstellung von dreidimensionalen FKV- und Hybridbauteilen mittels Resin Transfer Moulding (RTM). Erreicht werden soll dieses durch die gezielte Modifikation der Kunststoffmatrix des FKV im Randbereich der Werkzeugkavität während des Injektions- bzw. Aushärtevorgangs. Dieses Konzept ist universell auf alle FKV-Prozesse übertragbar und bietet somit ein enormes Skalierungspotenzial. Förderinstitution: Förderinstitution: NeueWerkstoffe.NRW

„Additive Fertigung von MediumCarbon-Stählen und einer CoCr-Legierung“. Das Projekt befasst sich mit der Herstellung und Analyse von neuen Legierungen durch selektives Laserschmelzen (SLM). Um das für SLM verfügbare Materialspektrum zu erweitern, werden zwei MediumCarbon-Stähle und eine CoCr-Legierung mit hohem Kohlenstoffgehalt gewählt. Während dieses einjährigen Projekts wurden gründliche Parameterstudien durchgeführt, um geeignete Parameter-Bereiche zu ermitteln. Darüber hinaus wurden erste mikrostrukturelle und mechanische Ergebnisse erarbeitet. Förderinstitution: DMRC Board-Projekt

„Benchmark der Meltpool Monitoring Systeme am Beispiel der Verarbeitung von 316L“. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein umfassender Benchmark der gängigsten Qualitätssicherungssysteme für Laserstrahlschmelzmaschinen erarbeitet. Hierzu werden Meltpool Monitoring Systeme von mehreren Herstellern mit unterschiedlichen Spezifikationen anhand eines Musterbaujobs verglichen. Die Projektergebnisse zeigen die Vor- und Nachteile der Überwachungsqualität und des Bedienkomforts derzeitiger Systeme. Förderinstitution: DMRC Board-Projekt

„Analyse und Bewertung von Eigenspannungen in intrinsisch gefertigten Kunststoff-Metall-Schichtverbunden“. Aktuelles Entwicklungsziel bei der Herstellung von hybriden Werkstoffverbunden ist die Verbindung der solitären Komponenten ausschließlich durch einen stoffschlüssigen Verbund zu realisieren. Bedingt durch den intrinsisch hergestellten Verbund, werden, in Abhängig von der Materialpaarung, komplexe versagensrelevante Eigenspannungszustände in der Struktur hervorgerufen. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung zuverlässiger mechanischer und röntgenographischen Verfahren zur Analyse von Eigenspannungen in FKV-Metall-Schichtverbunden und die Ermittlung wesentlicher Zusammenhänge zwischen den Fertigungsparametern und den resultierenden Eigenspannungsverteilungen. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Entwicklung eines neuartigen Reinigungsverfahrens für recycelte Kohlenstofffasern“. Ziel des Projektes ist die Optimierung des Recyclingprozess von kohlenfaserverstärkten Kunststoffen. Dabei stehen insbesondere der Nachweis der Prozessfähigkeit des neuen Verfahrens und die Qualität der recycelten Kohlenstofffasern im Fokus der Untersuchungen. Zudem soll die Akzeptanz von Recyclaten am Markt verbessert werden. Förderinstitution: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

„Hochgeschwindigkeitsprüfsystem“. Das im Rahmen der DFG-Förderung angeschaffte dynamische Warm-Zug-Prüfsystem Zwick HTM8020 mit GOM-3D-Aramis High Speed System zur optischen Dehnungsmessung, sowie einem Thermographiesystem für Hochgeschwindigkeitsaufnahmen, ermöglicht eine genaue Analyse des dynamischen Verformungsverhaltens in Abhängigkeit der Temperatur. Dabei bildet die Charakterisierung der Werkstoffe und Werkstoffkombinationen insbesondere bei schnellen Belastungen aus zwei Gründen einen zentralen Schwerpunkt in der Arbeitsgruppe: Einerseits werden Prozesse untersucht, bei denen schnelle Werkstoffumformungen durchgeführt werden (z.B. Halbwarmumformung von Aluminium oder auch Presshärten von Stahl). Andererseits sind in Anbetracht der hohen Anforderungen insbesondere an die Crashsicherheit moderner Fahrzeuge, genaue Kenntnisse über das Verhalten von Leichtbaustrukturen und damit der dort verwendeten Werkstoffe von großer Bedeutung. Förderinstitution: DFG – Forschungsgroßgerät

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

„Denkschule 2018 – Mobilität: innovativ und nachhaltig!“, Paderborn, 26.-27. September 2018

Striewe, J.; Grothe, R.; Kowatz, J.; Troester, T.; Grundmeier, G.; Meschut, G.: “Design and Testing of Co-Cured Bonded CFRP-Steel Hybrids with Nanostructured Interfaces for Interlaminar Fracture Toughness”. 18th European Conference on Composite Materials, Athen, 25. Juni 2018

Camberg, A. A.; Tröster, T: “Optimization-based material design of tailored stacked hybrids for further improvement in lightweight car body structures”. Proceedings of 3rd Int Conf on Hybrid Materials and Structures, Bremen, 18.-19. April 2018

Camberg A. A.; Stratmann, I; Tröster, T: “Tailored Stacked Hybrids – an Optimization-Based Approach in Material Design for Further Improvement in Lightweight Car Body Structures”. Faszination Hybrider Leichtbau, Wolfsburg, 29.-30. Mai 2018

Camberg, A. A.; Bohner, F.; Schneidt, A.; Tölle, J.; Tröster, T.: “Formability enhancement of EN AW-5182 H18 aluminum alloy sheet metal parts in a flash-forming process: calibration and evaluation of fracture models”. 37th International Deep-Drawing Research Group Conference (IDDRG), Waterloo (Canada), 3.-7. Juni 2018

Camberg A. A.; Troester T.: “Innovative Hybrid Material and Structure Concepts for Automotive Lightweight Design: Potentials and Challenges. International Energy Agency”. Advanced Materials for Transportation Applications, Technical Symposium Berlin, 2018

Ahlers, D.; Tröster, T.: ”Entwicklung einer Prozessroute für die Luftfahrtindustrie mit erhöhter Aufbaurate im Laserstrahlschmelzprozess von Ti6Al4V”. Rapid.Tech 2018 – Fachforum Luftfahrt, Erfurt, 7. Juni 2018

Wang, Z.; Tröster, T.: “Influences of interface on the adhesion and corrosion properties of steel-CFRP hybrid structures manufactured by vacuum assisted resin transfer moulding”. 21th. International Conference on Composite Structures (ICCS21), Bologna (Italien), 4.-7. September 2018

Camberg A. A.; Tröster T.; Bohner F.; Sotirov N.; Tölle J.: “Investigation of ductility and damage characteristics of EN AW-5182 H18 at non-isothermal forming conditions”. Materials Science and Engineering Congress, Darmstadt, 26.-28. September 2018

Triebus, M.; Tröster, T.; Camberg A. A.; Bienia, S.; Dröder K.: “Modelling the Interface of Hybrid Metal-FRP Components Joint by Form Closures”. 15. Deutsches LS-Dyna Forum, Bamberg, 15.-17. Oktober 2018

Camberg A. A.; Tröster T.; Schneidt A.; Sotirov N.; Tölle J.: “The influence of damage accumulation on failure prediction: a comparative assessment of *MAT_224 and *MAT_024 + GISSMO for the application in non-isothermal sheet metal forming”. 15. Deutsches LS-Dyna Forum, Bamberg, 15.-17. Oktober 2018

Ahlers, D.; Koppa, P.; Hengsbach, F.; Burns,M.;Peters, M.; Gloetter, P.; Hermann, S.; Altmann, A.; Schaper, M.; Tröster, T.: “Selective Laser melting of Ti6Al4V with high build rates and following hot isostatic pressing”. MS&T 2018, Columbus, Ohio, Conference Proceedings 2018, ISBN-10: 0-87339-766-5

Camberg A. A.; Troester T.; Heggemann, T.; Homberg, H.; Schaper, M.; Dietrich, J.; Bremser, W.; Achterberg, L.; Kabst, M.; Wille, M.; Peckhaus, V.: „LHYBS – Lightweight Design by Novel Hybrid Materials“. 8th NRW Nano Conference, Innovations in Materials and Applications, Dortmund, 21.-22. November 2018

Horwath, I.; Dohmeier-Fischer, S.; Weiß-Borkowski, N.; Tröster, T.: “From Empowerment to Innovation: Transdisciplinary Research in Lightweight Engineering”. 12th International Technology, Education and Development Conference (ID: 1651), Valencia, 5.-6. März 2018

Wang, Z.; Tröster, T.: „Intrinsische Herstellung hybrider Strukturkomponenten in einem modifizierten VARTM-Prozess“. 2. Siegener Leichtbaukolloquium, Siegen, 16. Oktober 2018

Zinn, C.; Wang, Z.; Tröster, T.; Schaper, M.: “Forming and corrosion stability of a laser pre-treated metal surface-influence on the properties of metal-CFRP hybrid structures made by VARTM”, Proceedings of 3rd Int Conf on Hybrid Materials and Structures, Bremen, 18.-19. April 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT), TU Dortmund, Deutschland

Institut für Elektroprozesstechnik (ETB), Leibniz Universität Hannover, Deutschland

Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV), RWTH Aachen, Deutschland

Institut für Textiltechnik (ITA), RWTH Aachen, Deutschland

Institut für Werkstoff-Forschung, Experimentelle und Numerische Methoden, Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR), Deutschland

Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF), Tu Braunschweig, Deutschland

Lehrstuhl für Carbon Composites (LCC), TU München, Deutschland

Adam Opel AG, Deutschland

Adient Engineering and IP GmbH, Deutschland

Benteler Automobiltechnik GmbH, Deutschland

BMW AG, Deutschland

Bond-Laminates GmbH, Deutschland

Daimler AG, Deutschland

Evonik Industries AG, Deutschland

LANXESS Deutschland GmbH, Deutschland

MATFEM, Partnerschaft Dr. Gese & Oberhofer, Deutschland

Melos GmbH, Deutschland

nolax AG, Schweiz

Quadrant Plastic Composites GmbH, Deutschland

Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, Deutschland

ThyssenKrupp Steel Europe AG, Deutschland

voestalpine Stahl GmbH, Deutschland

Volkswagen AG, Deutschland

Funktionen

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Tröster: Gutachter bei der AVIF

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Tröster: Gutachter beim BMBF, in der Fördermaßnahme VIP+

Promotionen

Stolzenburg, Marc: „Experimental Basis for an Orthotropic Failure Model for Application in Crash Simulation“. (Betreuer: Prof. Dr. rer. nat. Thomas Tröster, Prof. Dr. rer. nat. Robert Brandt)

Opdemom, Hermann: „Experimentelle Untersuchung eines modifizierten Nasspressverfahrens für die Herstellung von hybriden Metall-Faserverbundkunststoff-Bauteilen“. (Betreuer: Prof. Dr. rer. nat. Thomas Tröster, Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Klaus Dilger)

Referierte Publikationen:

Kummert, C.; Josupeit, S.; Schmid, H.-J.: “Thermoplastic Elastomer Part Color as Function of Temperature Histories and Oxygen Atmosphere During Selective Laser Sintering” JOM March 2018, Volume 70, Issue 3, pp 425–430

Fischer, M.; Delfs, P.; Schöppner, V.; Schmid, H.-J.: „Oberflächeneigenschaften von additiv hergestellten Kunststoffbauteilen: Polymer Lasersintern und Fused Deposition Modeling“ Galvanotechnik 2018 Heft 8 Seiten 1518-1521

Abishek, S.; King, A. J. C.; Schuler, J.; Kasper, G.; Schmid, H.-J.; Mullins, B. J.: “Representative domain size for the simulation of coalescence filtration in nonwoven and foam media” Separation and Purification Technology Volume 207, 22 December 2018, Pages 344-352

Menge, D.; Delfs P.; Töws M.; Schmid, H.-J.: “Topology optimized heat transfer using the example of an electronic housing” Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF), Austin, USA, 2018

Kummert, C.; Schmid H.-J.: “The influence of contour scanning parameters and strategy on selective laser sintering PA613 build part properties” Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF), Austin, USA, 2018

Nicht referierte Publikationen

Prill, F.; Semrau R. L.; Schiller S.; Schmid, H.-J.: „Modellierung und Simulation der chlorwasserstoffabscheidung in pulverförmigen Sorbentien“ Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Gasreinigung und des TAK Aerosoltechnik, Erlangen, Deutschland, 2018

Rasche, D.; Schmid, H.-J.: „Neuartige Messmethode zur mehrdimensionalen Aerosolcharakterisierung“ Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppe Partikelmesstechnik, Bremen, Deutschland, 2018

Rasche, D.; Schmid, H.-J.: „The principle of the RC-DMA – A novel method for multidimensional aerosol characterization” Aerosol Technology, Bilbao, Spanien, 2018

Jesinghausen, S.; Schmid, H.-J.: “Wall slip and concentration measurements by means of modified PIV methods” Annual European Rheology Conference (AERC), Sorrento, Italien, 2018

Tischendorf, R.; Schmid, H.-J.: “Experimental and Numerical Investigations of Nanoparticle Properties in Spray Flames” Aerosol Technology, Bilbao, Spanien, 2018

Tischendorf, R.; Bieber M.; Fröde F.; Schmid, H.-J.: “Influence of Atomization on Particle Formation in Spray Flames” SPP1980 Internal Project Meeting,   Duisburg, Deutschland, 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„Rheologiesche Untersuchungen hochgefüllten Suspensionen“: Bei der Verarbeitung von hochviskosen Massen wird manchmal eine Verletzung der No-Slip-Bedingung beobachtet. Untersucht wird die Geschwindigkeitsverteilung der Partikelmigration in Wandnähe. Dies erlaubt ein grundlegendes Verständnis der Gleitvorgänge, um sie technologisch nutzbar zu machen.

„Untersuchung der dispersen Eigenschaften nanoskaliger Suspensionen mittels neuer Methoden im Bereich großer, oszillatorischer Scherung (Large Amplitude Oscillatory Shear: LAOS)“: In diesem Projekt sollen die rheologischen Informationen aus konventionellen Untersuchungsmethoden mit Hilfe der LAOS-Rheologie um Kenngrößen aus dem nichtlinear viskoelastischen Bereich erweitert werden. Ziel ist es ein Modell zu entwickeln, welches die dispersen und rheologischen Eigenschaften von nanoskaligen Suspensionen verknüpft.

„Untersuchungen zum Verständnis und der Beeinflussung von Partikel-Partikel Wechselwirkungen sowie entsprechender Fließeigenschaften von Nanopartikeln unter kontrollierter Flüssigkeitsbrückenbildung“: Im Rahmen dieses Projektes wird der Einfluss von Flüssigkeitsbrücken auf die Wechselwirkungen zwischen Nanopartikeln und deren Fließeigenschaften untersucht. Der Einfluss der Flüssigkeitsbrücken wird durch eine Änderung der Oberflächenchemie geändert und experimentell sowohl an Einzelpartikeln als auch am Schüttgut untersucht. Es wird weiterhin eine numerische Simulation erstellt, um die Form und die auftretenden Kräfte der Flüssigkeitsbrücke zu berechnen. Förderinstitution: DFG.

„Aerosolbildung aus einem binären Dampfgemisch“: Der Schwerpunkt dieser Forschung liegt auf der numerischen und experimentellen Untersuchung der Aerosolbildung aus einem binären Dampfgemisch, z.B. von Wasser und Glycerin. Die Simulation wird mit einer kombinierten CFD- und Monte Carlo Methode und mit dem kommerziellen Populationsbilanzlöser Parsival durchgeführt. Ein detailliertes Verständnis der Prozess- und Eigenschaftenkorrelation ist entscheidende Voraussetzung für die gezielte Steuerung von Partikeleigenschaften.

„Optimierung und Validierung von Verfahren zur kombinierten Reduktion von Feinstaub und sauren Schadgasen aus Biomassefeuerungen“: Bei der Verbrennung biogener Rest- und Abfallstoffe fallen vielfältige Emmisionen an. Diese müssen nicht nur zur Einhaltung von stetig steigenden Grenzwertanforderungen, sondern auch für die Akzeptanz der Anlagen in der Bevölkerung zwingend gemindert werden. Ziel ist es mittels Precoating an einem Gewebefilter unter Ausnutzung aller möglichen Synergieeffekte die Abgasreinigung in einer kompakten und kostengünstigen Anlage zu kombinieren und ihre Wirksamkeit praxisnah nachzuweisen.

„Prozessentwicklung zur Herstellung hochwertiger Organosole“: In einem neuartigen Prozess werden Partikeln aus einer wässrigen in eine organische Phase mittels Stabilisierung überführt. Durch die Vermeidung irreversibler Agglomeratbildung und Sauerstoffexposition führt dieser Prozess zu einer deutlichen Qualitätssteigerung des Organosols. Im Vordergrund steht ein vertieftes Verständnis der relevanten Elementarprozesse für ein späteres Scale-Up.

“LS Polyamide for High Temperature Applications – Processing and Properties of PA613”: Die Verfügbarkeit von Hochleistungs-Materialien, welche mit dem Additiven Fertigungsverfahren Selektives Laser Sintern (SLS) verarbeitbar sind, ist gering. Ein neues Material, das PA613 entwickelt durch Evonik soll robust auf einer EOS P396 Laser Sinter Anlage prozessiert und PA613 Pulver sowie Bauteileigenschaften spezifiziert werden. Förderinstitution: Firmenkonsortium des DMRC

„Vernetzte und effiziente Entwicklungs- und Produktionsprozesse für Passagierkabinen“: Entwicklung einer Prozesskette für die Anwendung von additiven Fertigungstechnologien zur Herstellung von Bauteilen für Passagierkabinen von Luftfahrzeugen. Dabei spielen sowohl konstruktive, als auch wirtschaftliche Faktoren eine große Rolle. Darüber hinaus steht die fertigungs- und funktionsgerechte Optimierung von bestehenden und neu zu entwickelnden Bauteilen im Vordergrund. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Luftfahrtforschungsprogramm)

„Qualification of Laser Sintering Serial Production”: zuverlässig, wiederholbare Bauteileigenschaften sind unabdingbar um das Herstellungsverfahren Polymer Lasersintern im industriellen Prozess Portfolio mit aufnehmen zu können. Daher wird in diesem Projekt eine Qualifizierungs Methodik für den Polymer Lasersintern Prozess entwickelt. Hierbei wird nicht nur die Bauteilqualität einer Maschine über einen längeren Zeitraum gemessen, auch die Vergleichbarkeit von verschiedenen Anlagen wird über einen Ringversuch ermittelt. Förderinstitution: Firmenkonsortium des DMRC

„Adaption des PGSS-Verfahrens zur Herstellung von Lasersinter-Pulver“: Bislang werden 90 % aller Lasersinter Bauteile aus PA12 gefertigt, da die Pulverisierung von alternativen Materialien schwierig ist. In diesem Projekt soll das PGSS-Verfahren (Particles from Gas Saturated Solutions) zur Herstellung von Lasersinter-Pulver adaptiert werden. Hierbei handelt es sich um einen Sprühprozess, beim dem zunächst eine Polymerschmelze mit überkritischem CO2 gefüllt und anschließend in einem Sprühturm expandiert wird. Die PGSS-Anlage wird in Kooperation mit dem KTP aufgebaut. Förderinstitution: Europäische Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE iAMnrw-Materials)

„Kryogenes zermahlene Laser Sinter Werkstoffe“: Ziel des in dem „Industrial Additive Manufacturing in North Rhine-Westphalia (iAMNRW) – Materials“ eingebundenen Projektes ist die Konzipierung und der Aufbau einer Versuchsanlage zum kryogenen Zermahlen und anschließendem Verrunden von thermoplastischen Polymeren für den Laser Sinter Prozess. Da die Pulverherstellung sehr kostenintensiver und komplexer ist sollen über dieses Projekt neue konventionelle Kunststoffe für die additive Fertigung erschlossen werden. Förderinstitution: Europäische Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE iAMnrw-Materials)

„Durchströmte Koaleszenzabscheider“: Es soll das Verhalten von durchströmten Koaleszenzabscheider in Abhängigkeit von stoffsystemspezifischen, betrieblichen und geometrischen Einflussparametern, mathematisch modelliert werde. Damit soll die Abscheideleistung und der Druckverlust unter variierenden Betriebsbedingungen vorhergesagten werden. Zur ganzheitlichen Modellierung des Separationsprozesses ist es notwendig, die grundliegenden Prozessschritte der Koaleszenzfiltration noch besser zu verstehen. Dafür werden experimentelle Versuche unternommen mit deren Ergebnissen anschließend eine vollständige Modellierung des Separationsprozesses ermöglicht und durchgeführt wird.

„Qualitätspakt Lehre II: Tutorenprogramm und Vertiefungsberatung stellen Weichen in entscheidenden Phasen des Student Life-Cycles.“: Im Bereich Maschinenbau werden Maßnahmen erarbeitet und optimiert, die die Studenten in kritischen Phasen unterstützen. Das Bündel an Maßnahmen reicht hierbei von speziellen Tutoren geführten Lerngruppen, über Beratung und die Förderung der besseren Vernetzung unter den Studenten. Hilfe auf Augenhöhe ist hierbei ein wichtiger Aspekt des Programms und beugt so unnötigem Frust und Verlängerung des Studiums vor. Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung

Die Sprayflammensynthese ist ein Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln mit einzigartigen Eigenschaften. Aufgrund der Komplexität der in der Flamme ablaufenden Prozesse, ist das Verfahren trotz der umfangreichen Forschungsarbeiten der letzten Jahre jedoch noch in weiten Teilen nur unzulänglich verstanden. Die Sprayflammensynthese wird nun erstmalig im Rahmen eines Schwerpunktprogramms systematisch untersucht. Hierbei wird an der Universität Paderborn in Kooperation mit der RWTH Aachen geprüft, ob und inwiefern eine Änderung der Zerstäubung die lokalen Reaktionsbedingungen innerhalb der Flamme und die Eigenschaften der Partikeln beeinflusst. Für diesen Zweck werden die innerhalb der Sprayflamme räumlich verteilten Partikeleigenschaften experimentell ermittelt und numerisch berechnet.

„Entwickelung neuartiger Messmethoden zur mehrdimensionalen Charakterisierung von Aerosolen im Nanometerbereich“: Sowohl technische Aerosole als auch Umweltaerosole weisen typischerweise eine sehr komplexe Struktur auf, die nur unzureichend mit einem einzigen Äquivalentdurchmesser (z. B. Mobilität bei SMPS-Messung) charakterisiert werden kann. Die Entwicklung neuer Messprinzipien und Auswertungsmethoden bietet das Potential, neue Messgrößen aufzuschließen und damit die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Partikelgrößeneigenschaften detaillierter zu betrachten.

„Entwicklung eines adaptiven Rheometers zur Charakterisierung der Fließeigenschaften von Frischbeton“:

Die derzeit gängigen Untersuchungsmethoden für Frischbeton erlauben lediglich einen relativen Vergleich verschiedener Betonmischungen. Da rheologische Daten durch diese Tests nicht zugänglich werden, soll das in diesem Projekt entwickelte Rheometer neue Möglichkeiten für die wissenschaftliche Betoncharakterisierung eröffnen. Neben einer adaptiv gestalteten Rheometeroberfläche, welche aus 3D-gedruckten Profilen besteht, zeichnet sich das Rheometer weiterhin dadurch aus, dass das Fließfeld des Frischbetons mittels Ultrasound Image Velocimetry (UIV) analysiert werden kann. Förderinstitution: DFG Schwerpunktprogramm SPP 2005 Opus Fluidum Futurum.

„Generative Verfahren zur Herstellung von Polymerbauteilen für die Antriebstechnik“: Dieses grundlagenorientierte Vorprojekt erstellt eine gezielte Recherche zu verfügbaren AM-Technologien, zu neuartigen Gestaltungsmöglichkeiten, zu Materialeigenschaften und zur Wirtschaftlichkeitsanalyse im Hinblick auf Anwendungspotentiale. Weiterhin wird im Rahmen einer experimentellen Vorstudie das konkrete Anwendungspotential der am Markt verfügbaren additiven Fertigungsverfahren für Antriebskomponenten bestimmt. Dafür erfolgt die Messung erster mechanischer und tribologischer Kenngrößen ausgewählter Materialien. Kooperation: Institut für Verbundwerkstoffe Kaiserslautern Förderinstitution: Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.

Messen/Tagungen/Seminare:

“Filtech 2018 Messe“, Köln, Deutschland, 13.-15. März 2018

“Joint Symposium of the Belgian Group of Rheology BGR and the German Rheological Society DRG”, Luxemburg (Stadt), Luxemburg, 19.-20. März 2018

„Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Gasreinigung und des TAK Aerosoltechnik“, Erlangen, Deutschland, 20. Februar 2018

“Rapid.Tech”, Erfurt, Deutschland, 05.-07. Juni 2018

“Solid Freeform Fabrication Symposium”, Austin, USA, 13.-15. August 2018

„Einführung in die additive Fertigung“, DGM-Fortbildungspraktikum, Paderborn, Deutschland, 08.-10. Oktober 2018

„Formnext 2018 Messe“, Frankfurt/Main, Deutschland, 19.-22. November 2018

„Jahrestreffen der Deutschen Rheologischen Gesellschaft“, Luxemburg, 19.-20. März 2018

„Annual European Rheology Conference (AERC), Sorrento, Italien, 18.-20. April 2018

„Aerosol Technology 2018“ , Bilbao, Spanien, 18-20 Juni 2018

„Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppe Partikelmesstechnik“, Bremen, Deutschland, 06.-09. März 2018

„ProcessNet-Jahrestagung und 33. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2018“, Aachen, Deutschland 10.-13. September 2018

„SPP1980 Internal Project Meeting 2018“, Duisburg, Deutschland, 24.-26. September 2018

„SPP1980 Summerschool 2018“, Bremen, Deutschland, 6.-8. Juni 2018

Wissenschaftliche Kooperationen:

Prof. Dr.-Ing. Lucio Colombi Ciacchi, Hybrid Materials Interfaces Group, Universität Bremen, Deutschland

Prof. Dr.-Ing Urs Peuker, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik, Technische Universität Bergakademie Freiberg, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Peukert, Lehrstuhl für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. habil. Eberhard Schmidt, Fachgebiet Sicherheitstechnik / Umweltschutz, Bergische Universität Wuppertal, Deutschland

Prof. Dr. Alfred Wiedensohler, Universität Leipzig, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, Deutschland

Prof. Dr. Brigitte Voit, IPF-Instituts Makromolekulare Chemie, Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden, Deutschland

Prof. Jonathan Seville, University of Birmingham; Birmingham, United Kingdom

Prof.-Dr.-Ing. Heinz Pitsch, Institut für Technische Verbrennung, RWTH Aachen

Prof.-Dr.-Ing. Reinhold Kneer, Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung, RWTH Aachen

A/Prof Benjamin Mullins, Curtin University, Perth, Australia

IVW Institut für Verbundwerkstoffe, Kaiserslautern, Deutschland

DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (Deutschland, Leipzig)

EOS GmbH, Krailling, Deutschland

PROTIQ GmbH A Phoenix Contact Company, Paderborn, Deutschland

BASF 3D Printing Solutions GmbH, Heidelberg, Deutschland

Evonik Industries, Essen, Deutschland

Porsche AG, Weissach, Deutschland

Hellmich GmbH und Co. KG, Kirchlengern, Deutschland

Seebach GmbH, Vellmar, Deutschland

Funktionen

Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid:

Berufenes Mitglied in den ProcessNet-Fachausschüssen „Partikelmesstechnik“ und „Mehrphasenströmung“;

Gewähltes Mitglied des Vorstand der Deutschen Rheologischen Gesellschaft;

Mitglied im VDI-Fachbeirat „Nanotechnik“;

Mitglied im Scientific Committee des World Filtration Congress sowie der Filtech Europa

Promotionen

Pieper, Sven: “Confinement Induced Segregation Effects in Suspension Rheology“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Prof. Dr. rer. nat. habil. A. Wierschem)

Grimm, Philipp: „Entwicklung einer Prozesskette zum flüssig-flüssig Phasentransfer nanoskaliger Partikeln“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Prof. Dr.-Ing. Urs Peuker)

Referierte Publikationen

Gräßler, I.: "Competitive Engineering in the Age of Industry 4.0 and Beyond". Proceedings of the 12th International Tools and Methods of Competitive Engineering, S. XIX – XXVIII, 7. – 11. Mai 2018

Gräßler, I.; Dattner, M.; Bothen, M.: "Main Feature List as core success criteria of organizing Requirements Elicitation". R&D Management Conference 2018, S. 1–16, 30. Juni – 4. Juli 2018

Gräßler, I.; Hentze, J.; Bruckmann, T.: "V-Models for Interdisciplinary Systems Engineering". Proceedings of the DESIGN 2018 15th International Design Conference, DESIGN Conference, S. 747–756, 2018

Gräßler, I.; Pottebaum, J.; Scholle, P.: "Influence Factors for Innovation in Digital Self-Preparedness Services and Tools". International Journal of Information Systems for Crisis Response and Management, S. 20-37, März 2018

Gräßler, I.; Hentze, J.; Oleff, C: "Systems Engineering Competencies in Academic Education. An industrial survey about skills in Systems Engineering". 13th System of Systems Engineering Conference, IEEE, S. 542–547, 19. – 22. Juni 2018

Gräßler, I.; Hentze, J.; Pöhler, A.: "Self-organizing production systems: Implications for product design". 12th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering. Procedia CIRP, 18. – 20. Juli 2018

Gräßler, I.; Oleff, C.; Scholle, P.: „Methode zur Bewertung von Anforderungsänderungen additiv gefertigter Produkte“. Design for X. Beiträge zum 29. DfX-Symposium, S. 333–344, TuTech Innovation, September 2018

Gräßler, I.; Pöhler, A.: "Intelligent control of an assembly station by integration of a digital twin for employees into the decentralized control system". Procedia Manufacturing - Proceedings of 4th International Conference on System-integrated Intelligence: Intelligent, Flexible and Connected Systems in Products and Production (SysInt), Elsevier B.V., 19. – 20. Juni 2018

Gräßler, I.; Pöhler, A.: „Produktentstehung im Zeitalter von Industrie 4.0“. Handbuch Gestaltung digitaler und vernetzter Arbeitswelten, S. 1-21, Springer, 2018

Gräßler, I.; Scholle, P.; Hentze, J.; Oleff, C.: "Semi-Automatized Assessment of Requirement Interrelations". Proceedings of the DESIGN 2018 15th International Design Conference, DESIGN Conference, S. 325–334, 2018

Gräßler, I.; Taplick, P.: „Virtual Reality unterstützte Kreativitätstechnik: Vergleich mit klassischen Techniken.“ Design for X. Beiträge zum 29. DfX-Symposium, DfX Symposium, S. 215-226, TuTech Innovation, 2018

Neubauer, G.; Rainer, K.; Pottebaum, J.; Knesic, S.; Baucic, M.: "Approaches on How to analyse Terms and Definitions Applied in the Domain of Crisis and Disaster Management". IDIMT-2018. Strategic modeling in management, economy and society : 26th Interdisciplinary Information Management Talks, S. 189–195, Kutná Hora, Czech Republic, Trauner Verlag, 5. - 7. September 2018

Nicht referierte Publikationen

Gräßler, I.; Yang, X.: „Bedeutung des Komplexitätsmanagements für die Verbreitung von Leichtbau in Unternehmen zur Unterstützung einer nachhaltigen Produktentstehung“. Wissenschaft im Angesicht großer gesellschaftlicher Herausforderungen. Das Beispiel der Forschung an hybriden Leichbaumaterialien, S. 51–70, transcript Verlag, 2018

Fischer, C.; Pöhler, A.: "Supporting the Change to Digitalized Production Environments Through Learning Organization Development". The Impact Digitalization in the Workplace. An Educational View, S. 141–160, Springer Verlag, 2018

Pottebaum, J.; Schäfer, C.: „IT-Systeme für das Krisenmanagement.“ Sicherheitskritische Mensch-Computer-

Interaktion, S. 253 – 276, Springer Vieweg, Januar 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

"ANYWHERE – EnhANcing emergencY management and response to extreme WeatHER and climate Events": Resilienz-Erhöhung bei extremen Wetterereignissen: Unterstützung der strategischen Planung in Unternehmen bzw. Projekten zur Gestaltung innovativer Produkte für den Selbstschutz von Personen und Organisationen. Förderinstitution: Europäische Kommission

„Fortschrittskolleg Gestaltung von flexiblen Arbeitswelten – Menschen-zentrierte Nutzung von Cyber-Physical Systems in Industrie 4.0“. Mitarbeit im Fortschrittskolleg in den Themenfeldern Flexible Arbeitsprozesse, Veränderungsmanagement und Organisationale Gerechtigkeit. Analyse der Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die Rollen und Aktionsumgebungen für Menschen in zunehmend durch Informationstechnik geprägten Arbeitswelten. Förderinstitution: MIWF des Landes Nordrhein-Westfalen

„Fortschrittskolleg Leicht – Effizient – Mobil, Energie- und kosteneffizienter Extremleichtbau mit Hybridwerkstoffen“ Mitarbeit im Themenschwerpunkt Strategische Planung innovativer Leichtbaukonzepte sowie Steigerung der Wiederverwendungsanteile in Leichtbaukonzepten. Erarbeitung von Konzepten im Bereich des Komplexitätsmanagements zur Stärkung von Leichtbau-Technologien in unterschiedlichen Branchen sowie Validierung mit Partnern aus der Zivilgesellschaft. Förderinstitution: MIWF des Landes Nordrhein-Westfalen

„OptiAMix - Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess“. Unterstützung durch Anforderungserhebung, Konstruktionsregeln für additive Fertigung und Topologieoptimierung. Das Teilvorhaben strebt die Integration von Methoden und Modellen es Anforderungsmanagements an, u.a. bezogen auf die Veränderlichkeit von Anforderungen im Produktentwicklungsprozess und über das Produktleben. Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

Ausrichtung des Workshops der European Students of Industrial Engineering and Management (ESTIEM), Paderborn, 9.-10. Januar 2018

12. VDI GMA Fachausschusssitzung 4.10 „Interdisziplinäre Produktentstehung“, Düsseldorf, 01. Februar 2018

13. VDI GMA Fachausschusssitzung 4.10 „Interdisziplinäre Produktentstehung“, Paderborn, 23. März 2018

Keynote „Competitive Engineering in the age of Industry 4.0 and beyond” auf der Fachtagung TMCE 2018, Gran Canaria, Spanien, 7.-11. Mai 2018

Leitung des Workshops: „Validate the V- Model for new VDI 2206“ auf der DESIGN Conference 2018 im Rahmen der 14. VDI GMA Fachausschusssitzung 4.10 „Interdisziplinäre Produktentstehung“, Dubrovnik, Kroatien, 21.-24. Mai 2018

VDI GMA-GPP Gemeinschaftsausschuss 702 „Systemhaus“, Darmstadt, 21. September 2018

NRW Fortschrittkollegs Leicht - Effizient – Mobil: „Denkschule 2018 - Mobilität: innovativ und nachhaltig!“, Paderborn, 26. September 2018

15. VDI GMA Fachausschusssitzung 4.10 „Interdisziplinäre Produktentstehung“ bei der Siemens AG, München, 05. Oktober 2018

"3rd ANYWHERE workshop", Barcelona, Spanien, 13.-14. November 2018

Ausrichtung und Organisation der VDI Mechatronik 2019

Funktionen

Gutachterin für die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Gutachterin für die österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG)

Gutachterin für das Thüringische Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft

Mitglied der WiGeP – Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktentwicklung

Direkt gewähltes Mitglied des wissenschaftlichen Beirats der Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA)

VDI/VDE Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) und Produkt- und Prozessgestaltung (GPP) Gemeinschaftsausschuss 7.02 „Systemhaus“ (Vorsitz)

VDI/VDE Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik, Fachausschuss 4.10 „Interdisziplinäre Produktentstehung“ (Vorsitz)

VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik GMA) Fachausschuss 4.15 „Mechatronik“

VDI/VDE-Programmausschuss Mechatronik

Programme Committee der European Concurrent Engineering Conference (ECEC)

Scientific Advisory Board International DESIGN Conference

Scientific Committee of International Conference on Engineering Design (ICED)

Scientific Committee of International Conference Production Engineering and Management

SciFi-It - The International Science Fiction Prototyping Conference

TPC member for 13th Annual Conference on System of Systems Engineering (SoSE 2018, INCOSE)

Prüfungsausschussvorsitzende Wirtschaftsingenieurwesen seit 2014

Mitglied des Wissenschaftlichen Beirats für das Anwendungszentrum Industrie 4.0 Potsdam

Referierte Publikationen

Biemelt, P.; Henning, S.; Rüddenklau, N.; Gausemeier, S.; Trächtler, A.: “A Model Predictive Motion Cueing Strategy for a 5-Degree-of-Freedom Driving Simulator with Hybrid Kinematics”. In: Proceedings of the DSC 2018 Europe VR: New trends in Human in the Loop simulation and testing. S. 79 – 85, 2018

Drüke, S.; Bicker, R.; Schullter, B.; Henke, C.; Trächtler, A.: ”Rotordynamic instabilities in washing machines“. In: Proceedings of the 10th International Conference on Rotor Dynamics - IFToMM. Vol. 2. International Conference on Rotor Dynamics - IFToMM, S. 383 – 397, 2018

Gräler, M.; Springer, R.; Henke, C.; Trächtler, A.; Homberg, W.: “Assisted setup of forming processes: Compensation of initial stochastic disturbances”. Swedish Production Symposium, S. 358 – 364, 2018

Henning, S.; Biemelt, P.; Rüddenklau, N.; Gausemeier, S.; Trächtler, A.: “A Simulation Framework for Testing a Conceptual Hierarchical Autonomous Traffic Management System including an Intelligent External Traffic Simulation”. In: Proceedings of the DSC 2018 Europe VR: New trends in Human in the Loop simulation and testing, S. 91 – 98, 2018

Hesse, M.; Timmermann, J.; Hüllermeier, E.; Trächtler, A.: “A Reinforcement Learning Strategy for the Swing-Up of the Double Pendulum on a Cart”. Procedia Manufacturing, S. 15 – 20, 2018

Holtkötter, J.; Michael, J.; Henke, C.; Trächtler, A.; Bockholt, M.; Möhlenkamp, A.; Katter, M.: “Rapid-Control-Prototyping as part of Model-Based Development of Heat Pump Dryers”. Procedia Manufacturing, S. 235 – 242, 2018

Lankeit, C.; Michael, J.; Henke, C.; Trächtler, A.: “Holistic Requirements for Interdisciplinary Development Processes”. In: Proceedings 1st International Workshop on Learning from other Disciplines for Requirements Engineering, S. 4 – 7, 2018

Millitzer, J.; Mayer, D.; Jersch, T.; Henke, C.; Michael, J.; Tamm, C.; Ranisch, C.: “Recent Developments in Hardware-in-the-Loop Testing”. In: IMAC-XXXVI Conference and Exposition on Structural Dynamics, 2018

Olma, S.; Kohlstedt, A.; Traphöner, P.; Jäker, K.–P.; Trächtler, A.: “Observer-based nonlinear control strategies for Hardware-in-the-Loop simulations of multiaxial suspension test rigs”. Mechatronics, S. 212 – 224, 2018

Pai, A.; Riepold, M.; Trächtler, A.: “Model-based precision position and force control of SMA actuators with a clamping application”. Mechatronics, S. 303 – 320, 2018

Rüddenklau, N.; Biemelt, P.; Henning, S.; Gausemeier, S.; Trächtler, A.: “Shader-Based Realtime Simulation of High-Definition Automotive Headlamps”. In: SIMUL 2018, Tenth International Conference on Advances in System Simulation, 2018

Rüting, A.; Henke, C.; Trächtler, A.: „Umsetzung einer echtzeitfähigen Mehrgrößenoptimierung auf einer Industriesteuerung“. In: EKA 2018 Entwurf komplexer Automatisierungssysteme - Beschreibungsmittel, Methoden, Werkzeuge und Anwendungen, 2018

Springer, R.; Graeler, M.; Homberg, W.; Henke, C.; Trächtler, A.: “Model based Setup Assistant for Progressive Tools”. AIP Conference Proceedings, Mai 2018
 

Aktuelle Forschungsprojekte

„Entwicklung einer Hardware-in-the-Loop-Umgebung zur mehrdimensionalen Achsprüfung und Fahrwerksauslegung“: In dem Projekt wird die Entwicklung eines multiaxialen Fahrzeugachsprüfstands zur HiL-basierten Erprobung und Auslegung von Fahrwerkregelsystemen verfolgt. Hierbei liegt der Forschungsschwerpunkt auf der systematischen Realisierung einer möglichst realitätsnahen HiL-Simulation, um eine Vielzahl von Anwendungsfällen und Testszenarien für mechatronische PKW-Achsen generieren zu können. Somit entsteht erstmals die Möglichkeit, das Gesamtsystem Fahrzeugachse inklusive aller aktiven und passiven Komponenten unter realitätsnahen Bedingungen im Labor zu testen und auszulegen.
Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft

„Smart Headlamp Technology (SHT)“: Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines optimierten, ressourceneffizienten und vernetzten Entwicklungsprozesses für dynamische Scheinwerfersysteme. Dazu werden in dem Projekt hochdynamische Prüfstände entwickelt und realisiert, welche mittels Hardware-in-the-Loop-Simulationen und einem Fahrsimulator erlauben, lichttechnische Funktionen eines Scheinwerfers in den ersten Stadien der Produktentwicklung zu bewerten, ohne dass ein Prototyp vorliegen muss.
Förderinstitution: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung

„Optimalsteuerung für ein Mehrfachpendelsystem“: Das unteraktuierte, nichtlineare Mehrfachpendelsystem dient zur Entwicklung und Analyse fortschrittlicher Steuer- und Regelstrategien. Es kann mit zwei oder auch drei Pendelarmen betrieben werden. Für das chaotische Pendelsystem können optimale Trajektorien zwischen verschiedenen Ruhelagen berechnet werden. Dabei können verschiedene Ziele, wie z. B. Energieverbrauch und Manöverzeit berücksichtigt werden.
Förderinstitution: Internes Projekt

„Analyse und Synthese von Regelungskonzepten für einen pneumatischen Muskel“: Pneumatische Aktoren, insbesondere pneumatische Muskel, finden sich aufgrund ihrer preiswerten Anschaffung in vielen industriellen Anwendungen. Dabei erfordert das nichtlineare dynamische Verhalten dieser Aktoren den Einsatz geeigneter Regelungskonzepte. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung und Analyse neuartiger Regelalgorithmen auf Grundlage mathematischer Prozessmodelle zur Optimierung der Regelgüte des Gesamtsystems.
Förderinstitution: Internes Projekt

„Modellierung und Ansteuerung eines Demonstrators für dynamische Transportaufgaben“: Ziel ist die Entwicklung eines Demonstrators für flexible dynamische Transportaufgaben mit „on-the-fly“-Produktübergaben zwischen verschiedenen Transportsystemen. Dabei sollen die Produkte mithilfe einer dezentralen Ansteuerung, die in Abhängigkeit von den Produktinformationen für jedes Teilsystem automatisch synchronisierte Ansteuerungstrajektorien berechnet, in kürzester Zeit zu den vorgesehenen Bearbeitungsstationen befördert werden.
Förderinstitution: Internes Projekt

„Maschinelles Lernen in der Regelungstechnik“: Die Regelung mechatronischer Systeme basiert im klassischen Sinne maßgeblich auf einem genauen Systemverständnis und damit auf einem exakten physikalischen Modell des Systems. In Forschungsarbeiten wird aktuell untersucht, inwieweit diese Systematik auch durch Lernverfahren aus dem Bereich des „Machine Learning“ geleistet werden kann, sodass die klassische Modellierung unterstützt wird oder gegebenenfalls ganz entfällt. Die grundlegenden Voraussetzungen für ein solches Vorgehen sind im Hinblick auf mechatronische Systeme gegeben, da im Allgemeinen zahlreiche Sensordaten über den Systemzustand vorliegen. Es bleibt jedoch zu untersuchen, ob aus diesen Datenmengen das zugrunde liegende dynamische Verhalten extrahiert und anschließend vorhergesagt werden kann. Förderinstitution: Internes Projekt

„Dynamische Kraftregelung zur harmonischen Anregung nichtlinearer Teststrukturen“: Im technischen Bereich gewinnt das Verständnis der dynamischen Eigenschaften von Bauteilen durch die zunehmende Verbreitung von Leichtbau immer mehr an Bedeutung. Moderne Strukturen weisen durch neue Materialien und effizientere Konstruktionen einen immer höheren Grad an nichtlinearem Verhalten auf. Um diese Effekte gezielt analysieren zu können, ist eine monofrequente Anregung der Teststrukturen mittels eines harmonischen Kraftsignals notwendig. Das Ziel ist, auf diese Weise die Effizienz sowie die Güte von Bauteiltests zu steigern. Förderinstitution: Internes Projekt

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

„International Conference on System-Integrated Intelligence 2018”, Hannover, 19.-20. Juni 2018

Preise/Auszeichnungen

„Abschluss mit Auszeichnung“: Fakultätspreis der Fakultät für Maschinenbau an Nico Rüddenklau

Funktionen

Leiter Fraunhofer-Institut Entwurfstechnik Mechatronik IEM

Mitglied von acatech -  Deutsche Akademie der Technikwissenschaften

Kuratoriumsmitglied Fraunhofer IPT

Wissenschaftlicher Beirat des IMMS

Beirat des L-LAB

Promotionen

Kruse, Daniel: „Teilautomatisierte Parameteridentifikation für die Validierung von Dynamikmodellen im
modellbasierten Entwurf mechatronischer Systeme“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Ansgar Trächtler)

Referierte Publikationen

Holl, H.; Horwath, I.; Cojocaru, G.; Hehenberger, P.; Ernst, W.: “Integration of gender in the design process of mechatronic products: An interdisciplinary approach”. Proceedings of the 34th Danuba Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics, 2018

Horwath, I.; Dohmeier-Fischer, S.; Weiß-Borkowski, N.; Tröster, T.: “From Empowerment to Innovation: Transdisciplinary Research in Lightweight Engineering”. Proceedings of the 12th International Technology, Education and Development Conference, 2018

Weiß-Borkowski, N.; Horwath, I.; Berscheid, A.-L.; Tröster, T.: “New Approaches in Lightweight Design: V-Model of Lightweight Design by Composites as an Approach of Inter- and Transdisciplinary Research”. Proceedings of the 12th International Technology, Education and Development Conference, 2018

Horwath, I. Terhechte, J. (2018): Bedarfsorientierte Technikentwicklung und gesellschaftliche Akzeptanz. Das Modell der „Denkschule“. In: Weidner, R.; Karafillidis, A. (Hg.): „Proceedings der 3. Transdisziplinären Konferenz ‚Technische Unterstützungssysteme, die die Menschen wirklich wollen‘“, Hamburg, S 473-481, 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„FORTESY – Organisation, Technik, Diversität: Neue Ansätze für Sicherheit, Effizienz und soziale Integration im Feuerwehrwesen“: Das Projekt untersucht jene organisationalen, technologischen und sozialen Faktoren, die innerhalb der Organisation Feuerwehr bedeutsam für den Erfolg heterogener Teams sind. Dabei soll speziell die Frage beantwortet werden, welche Rolle Technologien im Prozess fachlicher und sozialer Integration neuer Feuerwehrleute spielen, und wie Diversität Auswahl und Einsatz von Technologien beeinflusst. Förderinstitutionen: BMBF und VDI/VDE Innovation + Technik im Rahmen der Innovations- und Technikanalyse.

„ExtrA – Entwicklung simulationsgestützter Assistenten für die Extrusion“: Ziel des Projektes ist es, auf der Basis von Live-Computersimulationsmöglichkeiten sowie einer angekoppelten Expertendatenbank einen möglichst autarken Betrieb einer Extrusionslinie zu ermöglichen. Dazu werden auch die unterschiedlichen, für die Prozessoptimierung relevanten Expertisen und praktischen Erfahrungen mit inter- und transdisziplinären Forschungsmethoden erschlossen. Förderinstitution: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) im Leitmarkt für Informations- und Kommunikationswirtschaft.

„NRW-Forschungskolleg ‚Leicht – Effizient – Mobil‘“: Die im Jahr 2018 erfolgreich beantragte zweite Förderphase des NRW-Forschungskollegs läuft vom 01.01.2019 bis 30.06.2022. Innerhalb verschiedener Forschungsschwerpunkte werden hybride Werkstoffe und Strukturen unter Berücksichtigung gesellschaftlicher Wechselwirkungen untersucht und entwickelt. Förderinstitution: Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen.

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

„12th International Technology, Education and Development Conference”, Valencia, 5. März 2018

Vortrag „Kognitive Fähigkeiten: geschlechterspezifisch kompetent?“ Vortragsreihe „GeschlechterverwIrrungen“, Paderborn, 13. Juni 2018

„Forschungskolleg Leicht Effizient Mobil. Gutachtergremium der NRW Forschungskollegs“, Düsseldorf 27. Juni 2018.

„Wissenschaftscafé 2018“ des NRW-Forschungskollegs „Leicht – Effizient – Mobil“, Paderborn, 10. Juli 2018

„Denkschule 2018: Mobilität: innovativ und nachhaltig!“ des NRW-Forschungskollegs „Leicht – Effizient – Mobil“, Paderborn, 26.-27. September 2018

“CRICKET – CRItical technologiCal thinKing in early EducaTion. Gutachtergremium VW Stiftung“, Hannover, 15. Oktober 2018

„Heinz-Nixdorf Kolloquium 2018: Denkende Maschinen“, Paderborn, 22-23. Oktober 2018

„Prevention. Risks. Responsibility. Fifth Joint International Week of TTK AUS, Estonian Academy of Security Sciences and Tallinn Healthcare College”, Tallinn/Estland, 5.-9. November 2018

„3. TCST Transdisziplinäre Konferenz ‚Technische Unterstützungssysteme, die die Menschen wirklich wollen‘“, Hamburg 11.-12. Dezember 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

FH Oberösterreich, Österreich

Institut für Technische Mechanik, Johannes Kepler Universität Linz, Österreich

Institut für Polymer Product Engineering, Johannes Kepler Universität Linz

Plasser & Theurer Export von Bahnbaumaschinen Gesellschaft, Österreich

CHEER Centre for Higher Education and Equity Research, University of Sussex, England

CITEC – Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie, Universität Bielefeld

Institut für Kommunikationsakustik, Ruhr Universität Bochum

Institut für Medien Forschung und Medienpädagogik, TH Köln

Landesfeuerwehrverband Hessen

Teu2tec GmbH

IANUS Simulation GmbH

SHS plus GmbH

Funktionen (extern)

Associate am CHEER Centre for Higher Education and Equity Research, University of Sussex, UK

Mitglied der AG Gender und Technik der Österreichischen Gesellschaft für Geschlechterforschung, Österreich

Mitglied der Sektion Feministische Theorie und Geschlechterforschung in der Österreichischen Gesellschaft für Soziologie, Österreich

Referierte Publikationen

Mahnken, R.: ,,A variational formulation for fuzzy analysis in continuum mechanics”.  Mathematics and Mechanics of complex systems, Vol. 5, No. 3-4, 2017, dx.doi.org/10.2140/memocs.2017.5.261

Mahnken, R.: ,,Identification of Material Parameters for Constitutive Equations “. Encyclopedia of Computational Mechanics, 6 Volume Set, Eds: Stein, Erwin / de Borst, René / Hughes, Thomas J. R.,  2. Auflage November 2017, 4024 Seiten, Hardcover, Wiley & Sons Ltd, ISBN: 978-1-119-00379-3, John Wiley & Sons

Düsing, M.; Mahnken, R.: „A coupled phase field/diffusion model for upper and lower bainitic transformation”. International Journal of Solids and Structures 135, 172–183, 2018

Düsing, M.; Mahnken, R.: „A coupled phase transformation and solute diffusion model for bainitic transformation“. Proc. Appl. Math. Mech. 505-506, 2017

Düsing, M: „Simulation of bainitic transformation with the phase field method“. Dissertation, 2018

Ju, X.; Mahnken, R.: „Error-controlled homogenization for a class of linear elastic composite problems“. Proc. Appl. Math. Mech. 17, 601-602, 2017

Zinn, C.; Bobbert, M.; Dammann, C.; Wang, Z.; Tröster, T.; Mahnken, R.; Meschut, G.; Schaper, M., M.; Mahnken, R.: „Shear strength and failure behaviour of laser nano-structured and conventionally pre-treated interfaces in intrinsically manufactured CFRP-steel hybridsA coupled phase field/diffusion model for upper and lower bainitic transformation”. Composites Part B: Engineering International Journal of Solids and Structures 135151, 1732–185, 2018

Dammann, C.; Caylak, I.; Mahnken, R.: „Sequential biaxial stretching of PC-films for characterization of strain induced anisotropy”. GAMM  Mitteilungen 41:e201800003, 2018

Mahnken, R.; Lenz, P.; Dammann, C.: „A least squares approach for effective shear properties in an n-layered sphere model”. Archive of Applied Mechanics, DOI 10.1007/s00419-018-1431-5, 2018

Penner, E.; Caylak, I.; Mahnken, R.: „A multivariate stochastic material model with correlated material parameters“. Proc. Appl. Math. Mech. 17, 67-68, 2017

Dridger, A.; Caylak, I.; Mahnken, R.: „A fuzzy finite element method for sparse experimental data based on a possibilistic approach“. Proc. Appl. Math. Mech. 17, 55-56, 2017

Dridger, A.; Caylak, I.; Mahnken, R.: „ A possibilistic approach for linear isotropic elasticity using the fuzzy finite element method“. Proceedings of the 2^nd International Conference on Uncertainty Quantification in Computational Sciences and Engineering, 565–575, 2017

Penner, E.; Caylak, I.; Mahnken, R.: „ Fuzzy and stochastic analysis of rubber like materials“. Proceedings of the 2^nd International Conference on Uncertainty Quantification in Computational Sciences and Engineering, 554–564, 2017

Penner, E.; Caylak, I.; Dridger, A.; Mahnken, R.: „ Fuzzy and stochastic analysis of rubber like materials“. Proceedings of the joint ICVRAM ISUMA UNCERTAINTIES conference, 554–564, 2017

Caylak, I.; Penner, E.; Dridger, A.; Mahnken, R.: „Stochastic hyperelastic modeling considering dependency of material parameters”. Computational Mechanics 62, 1273–1285, 2018

Messen/ Tagungen/ Seminare /Vorträge

Julien Réthoré (Ecole Centrale Nantes, France) ,  Rolf Mahnken (LTM Paderborn, Germany) Session organization: S14 Experimental mechanics (incl. advanced full-field deformation measurements and parameter identification),  EMMC16 16th European Mechanics of Materials Conference Nantes, France, March 26th-28th, 2018

„ICVRAM ISUMA UNCERTAINTIES conference”, Florianópolis, SC Brazil, 8.-11. April 2018

“Workshop Komplex C SPP1886: Interactions Across Scales and Multi-Physical Behaviour Considering Uncertain Data”, Bochum, Deutschland, 10.-11. Juli 2018

„Summer School and Annual Meeting of SPP1886”, Udine, Italien, 8.-11. Oktober 2018

„13th World Congress in Computational Mechanics (WCCM)“, New York, USA, 22.-27. Juli 2018

„ GAMM Annual Meeting“, München, 19.-23. März 2018

„AK-Stoffgesetze“, Aachen, 26. Juni 2018

„31st International Workshop on Research in Mechnanics of Composite “, Bad Herrenalb, 4.-7. Dezember 2018

Düsing, M.; Mahnken, R.: 13th World Congress in Computational Mechanics (WCCM) „A coupled phase-field/diffusion/deformation model for upper and lower bainitic transformation“, New York, USA, 22.-27. Juli 2018

Ju, X.; Mahnken, R.: 13th World Congress in Computational Mechanics (WCCM) „Goal-oriented adaptivity for micromorphic problems based on duality techniques“, New York, USA, July 22nd-27th 2018

Ju, X.; Mahnken, R.: GAMM Annual Meeting „Goal-oriented adaptivity for parameter identification in linear micromorphic elasticity“, Munich, March 19th-23rd 2018

Ju, X.; Mahnken, R.: 31st International Workshop on Research in Mechnanics of Composite „Goal-oriented adaptivity on mean-field and full-field homogenization methods with a view to hierarchical unit cells“, Bad Herrenalb, December 4th-7th 2018

Dridger, A; Caylak, I; Mahnken, R; Penner, E: 13th World Congress in Computational Mechanics (WCCM) „On the connection between possibility theory and probability box theory in structural mechanics“, New York, USA, 22.-27. Juli 2018

Dridger, A: Doktorandenkolloquium des NRW Fortschrittskolleg Leicht – Effizient – Mobil) „On the connection between possibility theory and probability box theory in structural mechanics“, Paderborn, Germany, 8. March 2018

Lenz, P.; Mahnken, R.: 31st International Workshop on Research in Mechnanics of Composite „Mean-field homogenization of multi-layered thermo-chemo-elastic composites including damage“, Bad Herrenalb, December 4th-7th 2018

Lenz, P.; Mahnken, R.: AK Stoffgesetze „Mean-Field-Homogenisierung von linear thermisch-chemisch-elastischen mehrschichtigen ellipsoidischen Einschlüssen“, Aachen, 26. Juni 2018

Penner, E.; Caylak, I.; Dridger, A.; Mahnken, R.: GAMM Annual Meeting „ Possibilistic and stochastic analysis of rubber like material “, München, 19.-23. März 2018

Penner, E.; Caylak, I.; Dridger, A.; Mahnken, R.: Joint ICVRAM ISUMA UNCERTAINTIES conference „Fuzzy and stochastic analysis of rubber like materials“, Florianópolis, SC Brazil, 8.-11. April 2018

Penner, E.; Caylak, I.; Mahnken, R.: Summer School and Annual Meeting of SPP1886 „Fuzzy-stochastic methods for polymorphic uncertainty in lightweight structures“, Udine, Italien, 8.-11. Oktober 2018

Caylak, I.; Penner, E.; Dridger, A.; Mahnken, R.: GAMM Annual Meeting „ A fuzzy-stochastic model for transversely fiber reinforced plastics“, München, 19.-23. März 2018

Caylak, I.; Penner, E.; Dridger, A.; Mahnken, R.: 13th World Congress in Computational Mechanics (WCCM) „A two-scale uncertainty model for transversely fiber reinforced plastics“, New York, USA, 22.-27. Juli 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

 „Stochastische Simulation zweidimensionaler Probleme für Elastomere mit Anwendungen auf die Parameteridentifikation und das direkte Problem“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA1 979/16•1

„Zielorientierte adaptive Finite Elemente Methode für direkte und inverse Probleme von mikromorphen Kontinua“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA1 979/17•1

„Intrinsische Herstellung hybrider Strukturkomponenten in einem modifizierten RTM-Prozess“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA1 979/19•1

„Fuzzy Stochastische Finite Element Methode für Hybride Systeme“, Projekt im Rahmen des NRW Fortschrittskollegs "Leicht-Effizient-Mobil", seit dem 1. Oktober 2014. Förderinstitution: MIWF des Landes Nordrhein-Westfalen

„Fuzzy-Stochastische Methoden für die polymorphe Unschärfemodellierung von Leichtbaustrukturen“, Forschungsvorhaben im Schwerpunktprogramm SPP 1886 „Polymorphe Unschärfemodellierungen für den numerischen Entwurf von Strukturen“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA 1 979/25•1

„Experimente, Modellierung und Parameteridentifikation bei inhomogenen Verzerrungszuständen von Kunststoffen mit induzierter Anisotropie“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA 1979/27•1

„Hierarchische Modelle zur adaptiven Kontrolle von Homogenisierungsmethoden“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA 1979/30•1

„Gezielte Einstellung von martensitisch-bainitischem Mischgefüge und Mikrostrukturgradierungen für das Presshärten: Experimente und Simulation“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA 1979/32•1

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. Kenneth Runesson, Chairs of Applied Mechanics, Chalmers University, Göteborg, Schweden

Prof. Thomas Antretter, Institut für Mechanik, Montanuniversität, Leoben, Österreich

Dr. Michael Wolff, Zentrum für Technomathematik, AG Modellierung und PDEs, Bremen, Deutschland

Promotionen

Düsing, Martin: „Simulation of bainitic transformation with the phase field method“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rolf Mahnken, M.Sc.)

Widany, Kai-Uwe: „Adaptive Finite Element Methods for Direct and Inverse Problems in Nonlinear Solid Mechanics“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rolf Mahnken, M.Sc.)

Referierte Publikationen

Pantoja, C.F.; Muñoz-Muñoz, Y.M.; Guastar, L.; Vrabec, J.; Wist, J.: “Composition dependent transport diffusion in non-ideal mixtures from spatially resolved nuclear magnetic resonance spectroscopy”. Physical Chemistry Chemical Physics, 20: 28185-28192 (2018)

Munoz-Munoz, Y.M.; Guevara-Carrion, G.; Vrabec, J.: “Molecular Insight into the Liquid Propan-2-ol + Water Mixture”. Journal of Physics Chemistry B, 2018, 122 (37), pp 8718–8729

Dubberke, F.H.; Linnemann, M.; Abbas, W.K.; Baumhögger, E.; Priebe, K.-P.; Roedder, M.; Neef, M.; Vrabec, J.: “Experimental setup of a cascaded two-stage organic Rankine cycle”. Applied Thermal Engineering 131: 958-964 (2018)

Guevara-Carrion, G.; Gaponenko, Y.; Mialdun, A.; Janzen, T.; Shevtsova, V.; Vrabec, J.: “Interplay of Structure and Diffusion in Ternary Liquid Mixtures of Benzene + Acetone + Varying Alcohols”. Journal of Chemical Physics 149: 064504 (2018)

Mausbach, P.; Köster, A.; Vrabec, J.: “Liquid state isomorphism, Rosenfeld-Tarazona temperature scaling and Riemannian thermodynamic geometry”. Physical Review E 97: 052149 (2018)

Köster, A.; Thol, M.; Vrabec, J.: “Molecular models for the hydrogen age: Hydrogen, nitrogen, oxygen, argon and water”. Journal of Chemical and Engineering Data 63:305-320 (2018)

Vrabec, J.; Bernreuther, M.; Bungartz, H.-J.; Chen, W.-L.; Cordes, W.; Fingerhut, R.; Glass, C.W.; Gmehling, J.; Hamburger, R.; Heilig, M.; Heinen, M.; Horsch, M.T.; Hsieh, C.-M.; Hülsmann, M.; Jäger, P.; Klein, P.; Knauer, S.; Köddermann, T.; Köster, A.; Langenbach, K.; Lin, S.-T.; Neumann, P.; Rarey, J.; Reith, D.; Rutkai, G.; Schappals, M.; Schenk, M.; Schedemann, A.; Schönherr, M.; Seckler, S.; Stephan, S.; Stöbener, K.; Tchipev, N.; Wafai, A.; Werth, S.; Hasse H.: „SkaSim - Skalierbare HPC-Software für molekulare Simulationen in der chemischen Industrie“. Chemie Ingenieur Technik 90: 295-306 (2018)

Thol, M.; Dubberke, F.H.; Baumhögger, E.; Span, R.; Vrabec, J.: “Speed of Sound Measurements and a Fundamental Equation of State for Hydrogen Chloride”. Journal of Chemical and Engineering Data 63:2533-2547 (2018)

Janzen, T.; Gaponenko, Y.; Mialdun, A.; Guevara-Carrion, G.; Vrabec, J.; Shevtsova, V.: “The effect of alcohols as third component on diffusion in mixtures of aromatics and ketones”. Royal Society of Chemistry 8: 10017-10022 (2018)

Chatwell, R.S.; Heinen, M.; Vrabec, J.: “Diffusion limited evaporation of a binary liquid film“. International Journal of Heat and Mass Transfer 132: S.1296-1305, 2018

Gorenflo, D.: „Behältersieden reiner Stoffe und von Gemischen.“ Kapitel H2 im VDI-Wärmeatlas, 12.Auflage, Springer-Verlag GmbH Deutschland, 2018

Nicht referierte Publikationen

keine

Habilitationen

Rutkai, G.: “Large Scale Thermodynamic Data Generation with Molecular Simulation”. 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„Alterungsmechanismen von Haushaltskältegeräten - Bestimmung des Degenerationsverhaltens und Konstruktion der Geräte“: Das primäre Ziel dieses Projekts ist die Charakterisierung der Alterungsmechanismen und die Entwicklung von geeigneten Gegenmaßnahmen. In der ersten Phase sollen zunächst die Alterungsmechanismen charakterisiert werden, die für die einzelnen Systemkomponenten unterschiedlich sind. Darauf aufbauend erfolgt in der zweiten Phase für die industrielle Verwertbarkeit die konkrete Entwicklung alterungsbeständiger Haushaltskältegeräte bis hin zur Umsetzung in Form von Demonstratoren. Förderinstitution: BMWI, 03ET1544A. (Verbundprojekt mit Prof. Dr. rer. nat. Rainer Stamminger, Universität Bonn, BSH Hausgeräte GmbH, BASF Polyurethanes GmbH und Nidec Global Appliance Germany GmbH)

„Zustandsgleichungen auf der Basis hybrider Datensätze - ein kombinierter Ansatz für die Entwicklung von Referenzgleichungen und exakten molekularen Modellen": In diesem Projekt soll ein neuer Zugang zur Entwicklung von empirischen Zustandsgleichungen für Reinstoffe auf der Basis hybrider Datensätze erarbeitet werden, die aus experimentellen Daten und molekularen Simulationsdaten bestehen. Die grundlegende Idee ist es, eine neue Generation empirischer Zustandsgleichungen zu entwickeln, die zum Teil auf Simulationsdaten basiert, und auf der anderen Seite für die Entwicklung von Referenzgleichungen erarbeitete Methoden der simultanen Anpassung an genaue Daten unterschiedlicher Zustandsgrößen für die Aufstellung sehr genauer Wechselwirkungspotentiale zu nutzen. Förderinstitution: DFG, VR 6/4-2. (Verbundprojekt mit Prof. Dr.-Ing. R. Span, Ruhr-Universität Bochum und Prof. Dr.-Ing. R. Lustig, Cleveland State University, OH, USA)

„Skalierbare HPC-Software für molekulare Simulationen in der chemischen Industrie": Dieses Projekt erforscht die beiden Pragma-basierten Parallelisierungsmodelle OpenACC und OpenMP anhand höchstparalleler MD und zugleich neue Methoden für die hochparallele mathematische Optimierung. Diese Ansätze fließen in die Verbesserung der molekularen Modelloptimierung und Simulation. Der anwendungsseitige Fokus liegt auf der Vorhersage von Eigenschaften reiner Stoffe, dem realen Gemischverhalten fluider Phasen und der Untersuchung von nanoskaligen Prozessen, sowie auf der Entwicklung darauf basierender neuer Methoden im Bereich fluider Phasengrenzen und Nukleation in reagierenden Systemen. Förderinstitution: BMBF

„Cloud-basierte molekulare Simulation thermodynamischer Zustandsgrößen für Industrieanwendungen in der Chemie- und Verfahrenstechnik“: In diesem Projekt soll gezeigt werden, dass cloud-basierte high performance computing (HPC) Methoden zur Ermittlung thermodynamischer Stoffdaten von potentiell gefährlichen Stoffen genutzt werden können. Normalerweise müssen dazu Experimente im Labor durchgeführt werden, wobei die Kosten solcher Experimente stark ansteigen wenn die Stoffe explosiv, giftig und/oder mutagen sind. In solchen Fällen bietet es sich alternativ an, molekulardynamische (MD) bzw. Monte Carlo (MC) Simulationen auf der Basis optimierter Kraftfelder zu verwenden. Förderinstitution: Europäische Kommission

„Thermodynamik von Tropfen unter extremen Bedingungen mittels molekularer Simulation“: Für  die  Untersuchung  und  Beschreibung  tropfendynamischer  Prozesse  unter  extremen Umgebungsbedingungen  spielen  die  thermodynamischen Eigenschaften  von Fluiden eine  zentrale Rolle. Anhand  von  quantenchemischen  Informationen  über  Geometrie  und Elektrostatik  sowie  eines  kleinen  experimentellen  Datensatzes  werden  zwischenmolekulare Wechselwirkungsmodelle  (Kraftfelder)  für  reale  Fluide  aufgestellt,  mit  denen  mittels  molekularer Simulationen  die  relevanten  Eigenschaften  berechnet  werden. Für eine Reihe von   Mehrstoffsystemen, die  in experimentellen und theoretischen  Arbeiten  zu  tropfendynamischen  Prozessen  zum  Einsatz  kommen,  werden Gleichgewichts-  und  Transportgrößen  sowie  Grenzflächeneigenschaften  vorhergesagt. Förderinstitution: DFG, VR 6/9-1

„Transportdiffusionskoeffizienten flüssiger Mischungen“: Es wird eine Methode zur Vorhersage von Transportdiffusionskoeffizienten in flüssigen Mehrkomponentenmischungen entwickelt, die auf der molekularen Simulation basiert und zuverlässige Vorhersagen von Maxwell-Stefan Diffusionskoeffizienten und Fickschen Diffusionskoeffizienten ermöglichen soll. Die Simulationsmethodik wird anhand ternärer und quaternärer flüssiger Mischungen realer Stoffe evaluiert, wobei auch Wasserstoffbrücken bildende Stoffe und Elektrolyte betrachtet werden. Transportdiffusionskoeffizienten werden für sehr unterschiedliche thermodynamische Bedingungen ermittelt und mit vorhandenen experimentellen Daten verglichen. Förderinstitution: DFG, VR 6/11-1

„Energieeinsparung und Gebrauchstauglichkeit von Kühl- und Gefriergeräten“: Aufgrund von EU-Richtlinien werden die Anforderungen an die Energieeffizienz von Haushaltskühlgeräten weiter verschärft. Daraus ergibt sich für die Hersteller die Notwendigkeit, neu entwickelte Geräte von unabhängiger Stelle begutachten zu lassen. Auftraggeber: Unternehmen der europäischen Hausgeräteindustrie

„Vergleich des Betriebsverhaltens von Kühl- und Gefriergeräten unter Norm- bzw. realitätsnahen Umgebungsbedingungen“: Die Hersteller von Haushaltskühlgeräten sind an Prüfmethoden interessiert, die möglichst schnell zu einem Ergebnis führen. Im Gegensatz dazu wünschen sich z.B. Verbraucherschutzorganisationen Verfahren, die das in der Realität vorkommende Benutzerverhalten möglichst genau abbilden. Im Rahmen der Normungstätigkeiten werden dazu Grundsatzuntersuchungen mit dem Ziel durchgeführt, einen für alle Beteiligten akzeptablen Kompromiss zu finden und in zukünftige Normen einfließen zu lassen. Partner: Europäische Normungs- und Verbraucherorganisationen.

„It‘sOWL-Heatpipe“: Ziel ist es ein selbstregulierendes passiv arbeitendes Thermomanagementsystem für ein Elektrofahrzeug zu entwickeln, das sich situations- bzw. bedarfsgerecht auf sich verändernde Wärmeüberschüsse und -bedarfe einstellt, und Wärmeströme entsprechend lenkt und verteilt. Dieses Ziel soll zum einen mit Hilfe von sog. Loop Heat Pipes, die einen antriebslosen und selbstregulierenden Wärmetransport erlauben, und zum anderen über die Entwicklung passiv arbeitender Stell- und Steuerglieder erreicht werden. Anhand eines Demonstratorfahrzeugs soll die Effizienzsteigerung nachgewiesen werden, die mit einem solchen Thermomanagementsystem durch Wegfall von Kühlmittelpumpen und Nutzung von Verlustwärme erzielt werden kann. Förderinstitution: BMBF it’s OWL

„Organic Rankine Cycle (ORC)“: Ziel dieses Projekts ist es eine ORC-Kraftwerksanlage bis zur Marktreife zu entwickeln, welche die Energieeffizienz von Blockheizkraftwerken mit einer elektrischen Leistung in der Größenordnung von 500 kW steigern soll. Zu diesem Zweck sollen zwei Turbinenkreisläufe eingesetzt werden, um Wärme bis zu einem niedrigen Temperaturniveau nutzen zu können. Des Weiteren ist der Anschluss eines Fernwärmenetzes geplant, um die Anlage optimal Wärme- und Strombedarfsgerecht zu betreiben, und somit an die Anforderungen moderner, intelligenter Stromnetze angepasst zu sein. Förderinstitution: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

7th Rostocker International Conference “Thermophysical Properties for Technical Thermodynamics”, Rostock, Deutschland, 26.-27. Juli 2018

12th European Fluid Mechanics Conference “Insight into interfacial evaporation enabled by molecular dynamics simulation”, Wien, Österreich, 9.-13. September 2018

Thermodynamik-Kolloquium 2018 „Bestimmung der Volumenviskosität einfacher Fluide mittels atomistischer Simulation“, Kassel, Deutschland, 26.-28. September 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. Dr. H.-J. Bungartz, Lehrstuhl für Informatik mit Schwerpunkt wissenschaftliches Rechnen, TU München, Deutschland

Em. O. Univ. Prof. Dr. Johann Fischer, BOKU Wien, Österreich

Prof. Dr.-Ing. H. Hasse, Lehrstuhl für Thermodynamik, TU Kaiserslautern, Deutschland

Prof. Dr. Chieh-Ming Hsieh, National Central University, Jongli, Taiwan

Prof. Dr. Shiang-Tai Lin, National Taiwan University, Taipei, Taiwan

Prof. Dr.-Ing. R. Lustig, Cleveland State University, OH, USA

Prof. Dr. rer. nat. Dirk Reith, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. M. Resch, Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. R. Span, Lehrstuhl für Thermodynamik, Ruhr-Universität Bochum, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. M. Wendland, BOKU Wien, Österreich

Prof. Dr.-Ing. C. Wolff, FH Dortmund, Deutschland

Prof. Dr. rer. nat. Rainer Stamminger, Institut für Landtechnik, Universität Bonn, Deutschland

BSH Hausgeräte GmbH, Giengen an der Brenz, Deutschland

BASF Polyurethanes GmbH, Lemförde, Deutschland

Nidec Global Appliance Germany GmbH, Flensburg, Deutschland

VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut GmbH, Offenbach, Deutschland

Preise/Auszeichnungen

keine

Patente

keine

Funktionen

Vrabec, J.:

Vorsitzender der ProcessNet-Fachgruppe „Molekulare Modellierung und Simulation für das Prozess- und Produktdesign“;

Berufenes Mitglied in der ProcessNet-Fachgruppe „Thermodynamik“;

Berufenes Mitglied im „Wissenschaftlichen Arbeitskreis für Technische Thermodynamik (WATT)“;

Mitglied im Editorial Advisory Board der Zeitschrift „Journal of Chemical & Engineering Data“;

Deutscher Delegierter der Europäischen Föderation für Chemie-Ingenieur-Wesen (EFCE)

Elsner, A.:

Mitglied und stellvertretender Obman des DKE-Ausschusses GUK 513.6 (Kühl- und Gefriergeräte);

Mitglied im Fachbeirat „Kühlgeräte (Continuous Testing)“ der Stiftung Warentest

Referierte Publikationen

Tabakajew, D.; Homberg, W.: Determination of Optimal Tool Parameters for Hot Mandrel Bending of Pipe Elbows. Proceedings of the 21st International ESAFORM Conference on Material Forming, AIP Conference Proceedings, Volume 1960, Issue 1, S. 110011-1 – 110011-6, ESAFORM 2018, Palermo, Italy, 2018

Djakow, E, Homberg, W.; Springer, R.: Forming limit curves for quasi-static and dynamic working-media-based forming processes, Proceedings ICHSF 2018, OHIO, USA, 2012.

M. Piper, A. Zibart, E. Djakow, R. Springer, W. Homberg, E.Y. Kenig: Heat transfer enhancement in pillow-plate heat exchangers with dimpled surfaces: a numerical study, International Conference on Healthcare and Medical Technologies, Paris 2018

Linnemann, M.; Psyk, V.; Djakow, E.; Springer, R.; Homberg, W; Landgrebe, D.: Incremental High-Speed Forming – New Technologies for Flexible Production of Sheet Metal Parts. 6. ICAFT / 25. SFU / 6. AutoMetForm, Chemnitz, 2018

E. Wiens; W. Homberg: Internal Flow-Turning – extended manufacturing possibilities in tailored tube production. MATEC Web of Conferences 190, 11002 (2018), ICNFT 2018

Rostek, T; Homberg, W.: “Grading Technologies for the Manufacture of Innovative Cutting Blades”. In: 21th International ESAFORM Conference on Material Forming, AIP Conference Proceedings, Palermo, Italy, 2018.

Nicht referierte Publikationen

Homberg, W.; Rostek, T.; Schaper, M.; Grydin, O.; Andreiev, A.; Brosius, A.; Guilleaume, C.: „Hybride Verbundstrukturen aus Aluminium und Titan für Leichtbauanwendungen“. In: ILH Proceedings, Paderborn, 2018.

Diekmann, U.; Homberg, W.; Prehm, J.; Rostek, T.; Schönhoff, N.; Tabakajew, D.; Trasca, A.; Uysal, H.: Optimization of Tooling Design for Hot Mandrel Bending of Pipe Elbows. Materials Science Forum, Vol. 918, S. 159-164, MEFORM 2018, Freiberg, Germany, 2018

Camberg, A,; Engelkemeier, K.; Dietrich, J.; Heggemann, T.: „Top-down-Entwicklung von Faser-Metall-Laminaten“. Lightweight Design, Ausgabe 2/2018, Springer Verlag, 2018

Camberg, A.; Heggemann, T.: „Ein neuer Weg zu Faser-Metall-Laminaten“. eMagazine Industry Arena, Ausgabe 03/2018, Industry Arena 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„HO 2656/8-3 (im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP1640)“. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll ein innovatives umformtechnisches Fügeverfahren, basierend auf dem elektrochemisch unterstützten Fügen (ECUF) grundlegend erforscht werden. Durch den Einsatz eines inkrementellen Wirkprinzips zusammen mit einer speziellen elektrochemischen Inline-Vorbehandlung sollen bestehende Restriktionen von Pressschweißverfahren hinsichtlich der Flexibilität, möglicher Materialkombinationen oder auch Fügestellengeometrien überwunden werden. Die Charakterisierung und Analyse der hergestellten Verbindung ist die Grundlage für eine gezielte Anpassung und Weiterentwicklung des Fügeprozesses und seiner Parameter. Mit diesem neuen Fügeverfahren soll eine Erweiterung des Anwendungsspektrums im Hinblick auf die effiziente Herstellung partiell verbundener Leichtbaustrukturen aus metallischen und polymeren Werkstoffen erreicht werden.

Fördereinrichtung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„BMBF“: „it’s OWL - Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe“: Im Rahmen des Forschungsprojektes sollen Technologien der Selbstoptimierung in Umformprozessen wie dem Stanzbiegen durch die Entwicklung von Methoden und Hardware-Komponenten implementiert werden. Dabei liegen die Schwerpunkte auf der Prozesssicherheit, der Automatisierung des Einrichtens und Rüstens sowie der Produktivität der Maschinen.

Fördereinrichtung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

„AiF“: „Entwicklung einer Simulation für den Herstellungsprozess sowie für den virtuellen Belastungstest von Berstscheiben“ Damit die Ausfallzeiten von Produktionslinien und den damit einhergehenden wirtschaftlichen Schaden so gering wie möglich gehalten werden, sind Wartung, Pflege und Schutz der Maschinen unerlässlich. Zum Schutz von druckbeladenen Systemen, die in definierten Grenzen operieren werden Berstscheiben eingesetzt. Berstscheiben sind Sollbruchstellen im System, damit ein Überdruck definiert abgeleitet werden kann. Für die herkömmliche Produktion dieser Berstscheiben erfolgt quasistatisch ohne den Einsatz von numerischen Methoden. Im Rahmen des Forschungsprojektes wird die Herstellung von Berstscheiben mittels elektromagnetischer Hochgeschwindigkeitsumformung untersucht. Dazu wird der Umformprozess in einer gekoppelten FE-Simulation abgebildet und optimiert. Insbesondere werden die Auswirkungen der unterschiedlichen Herstellverfahren auf das Berstverhalten untersucht. Dabei sind die erhöhten Umformgrenzen durch die Hochgeschwindigkeitsumformung von zentraler Bedeutung. Der Einsatz von Nebenformelementen für das kontrolliere Versagen der Berstscheiben ist ein weiterer Aspekt, der bei dieser Untersuchung betrachtet wird.

Fördereinrichtung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„HotFormOpt“: „Steigerung der Effizienz bei der industriellen Warmumformung“: Im Fokus liegt die Erforschung eines neuartigen, auf verschiedene Verfahren der Warmumformung übertragbaren Programmsystems, das durch seine einfache Parametrisierung auch in kleinen und mittleren Unternehmen zur Optimierung einsetzbar ist. Damit soll ein Wissens- und Technologietransfer für eine breite Zielgruppe erreicht werden, so dass hier erstmals die Potenziale zur möglichen Effizienzsteigerung systematisch identifiziert und ausgeschöpft werden können. Somit leistet das Vorhaben einen Beitrag zur Förderung technologischer und wirtschaftlicher Innovationen in NRW.

Fördereinrichtung: Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen

„LHybs“: „Leichtbau mit Hybridsystemen“: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung neuartiger Hybridwerkstoffe, die als Halbzeuge zu extrem leichten Bauteilen verarbeitet werden können. Unter Hybridwerkstoffen werden dabei flächige Verbindungen artverschiedener Werkstoffe verstanden, die eine Anpassung der Werkstoffeigenschaften in Dickenrichtung ermöglichen. Der zentrale innovative Ansatz in diesem Projekt liegt in der erstmaligen Entwicklung einer methodischen Vorgehensweise für die Hybridwerkstoffentwicklung, die beispielhaft zur Entwicklung neuer Werkstoffe für ausgewählte Demonstratoren genutzt wird.

Fördereinrichtung: Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen

„QDL“: „Heterogenität als Chance: Weichen stellen in entscheidenden Phasen des Student-Life-Cycles“: Mit dem Programm "Heterogenität als Chance" stellt sich die Universität Paderborn den sich wandelnden bildungsbiographischen Voraussetzungen und damit verbunden den immer heterogeneren individuellen Fähigkeiten, Fertigkeiten, Einstellungen und Motivlagen der Studierenden. Die Universität Paderborn begreift diese Heterogenität als eine Chance und eine ständige Herausforderung zur nachhaltigen Verbesserung der Qualität von Studium und Lehre.  Das Gesamtprojekt gliedert sich in vier Maßnahmenbündel, die sich inhaltlich den entscheidenden Phasen universitärer Ausbildung zuordnen lassen. Mit diesen reagiert die Universität Paderborn zielgruppen-, fachspezifisch und situationsangemessen auf diese Herausforderungen. Ziel des Programms ist, dass möglichst viele ihr Studium erfolgreich absolvieren können.

Fördereinrichtung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

„Leicht-Effizient-Mobil“: Das Fortschrittskolleg verfolgt einen neuen Ansatz zur Erforschung hybrider Werkstoffsysteme durch eine Kombination von inter- und transdisziplinärer Forschung. Dieser Ansatz setzt auf die gezielte Nutzung der Expertise von Wissenschaftlern/-innen unterschiedlicher Fachrichtungen, die die gesellschaftlichen Herausforderungen Disziplinübergreifend untersuchen und lösen. Der Lehrstuhl für Umformende und Spanende Fertigungstechnik ist durch das innovative Verfahren des Reibdrückens zur umformtechnischen Herstellung von Hybridstrukturen in diesem Projekt vertreten.

Fördereinrichtung: Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein Westfalen

„HO 2356/11-1 „Reib-Drücken mit Beschichtungen“: Herstellung und Applikation von gradierten Schichtgefügestrukturen für den Prozess des Reib-Drückens unter Einsatz von PVD- und Thermischen Spritzverfahren“: Das Ziel dieses Projektes ist es, durch spezielle Mehrlagenschichtsysteme bestehend aus PVD- und thermisch gespritzten Schichten, definiert Einfluss auf die Werkstückqualitäten, Temperatureinbringung und daraus folglich auf die Werkstückeigenschaften im Reib-Drückprozess zu nehmen. Die neu entwickelten Schichtsysteme sollen auf speziell entwickelten Werkzeugsystemen im Reib-Drückprozess eingesetzt werden und daraus angepasste Umform-/Prozessführungsstrategien zur Optimierung der Prozessergebnisse entwickelt werden. Durch die Entwicklung kombinierter Schichtsysteme, bestehend aus einer PVD- und thermisch gespritzten Schicht, sollen die Werkzeuge gleichzeitig vor den hohen mechanischen als auch thermischen Belastungen während des Umformprozesses geschützt werden.

Fördereinrichtung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

Heggemann, T.; Homberg, W.: „Integrated Lightweight Plaza „LHybS – Leichtbau durch neuartige Hybridwerkstoffe“, Hannover Messe 2018, Hannover, 23.-27. April 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

AGU Arbeitsgemeinschaft Umformtechnik

I²FG International Impuls Forming Group

Funktionen

Mitglied in der Arbeitsgemeinschaft Umformtechnik (AGU)

Mitglied des geschäftsführenden Vorstandes der International Impulse Forming Group (I²FG)

Mitglied der Kommission für Planung und Finanzen an der Universität Paderborn

Mitglied der Forschungskommission der Universität Paderborn

Vorsitzender der Kommission für Strategie und Ressourcen in der Fakultät für Maschinenbau

Referierte Publikationen

Demler, E.; Rodman, D.; Rodman, M.; Gerstein, G.; Grydin, O.; Briukhanov, A.A.; Klose, C.; Nürnberger, F.; Maier, H.J.: „The influence of alternating low-cycle bending loads on sheet properties having an hcp crystal lattice“. Journal of Materials Engineering and Performance, Volume 27, Seiten 541-549, 2018

Stolbchenko, M.; Grydin, O.; Schaper, M.: „Influence of the surface roughness on the bonding quality in twin-roll cast clad strip“. Materials and Manufacturing Processes, Volume 33, Seiten 727-734, 2018

Stolbchenko, M.; Makeieva, H.; Grydin, O.; Frolov, Ya.V.; Schaper, M.: “Roll bonding of steel net-reinforced aluminium strips”. Materials Research, Volume 21, 2018

Andreiev, A.; Schaper, M.; Grydin, O.; Holzweißig, M.; Rüsing, C.: „Eine innovative und energieeffiziente Verarbeitungsmethode für sicherheitsrelevante Bauteile im Auto“. Wissenschaft im Angesicht „Großer Gesellschaftlicher Herausforderungen“. Das Beispiel der Forschung an hybriden Leichtbaumaterialien. Ed. by B. Riegraf, A.-L. Berscheid. [transcript] ScienceStudies, Bielefeld, 2018, Seiten 179-196. ISBN 978-3-8376-4099-1, 2018

Gülseren, B.; Bychkov, O.; Frolov, Ia.; Schaper, M.; Grydin, O.: „Sinking of ultra-thick-walled double-layered aluminium tubes“. Archives of Metallurgy and Materials, Volume 63, Seiten 365-370, 2018

Šlapáková, M.; Křivská, B.; Grydin, O.; Cieslar, M.: „The influence of casting methods on microstructure of Al-Mg-Sc-Zr alloy“. Manufacturing Technology, Volume 18, Seiten 130-134, 2018

Grydin, O.; Stolbchenko, M.; Bauer, M.; Schaper, M.: „Asymmetric twin-roll casting of an Al-Mg-Si alloy“. Materials Science Forum, Volume 918, Seiten 48-53, 2018

Bondarenko, S.; Stolbchenko, M.; Schaper, M.; Grydin, O.: „Numerical analysis of twin-roll casting of strips with profiled cross-section“. Materials Research, Volume 21, 2018

Hengsbach, F.; Koppa, P.; Holzweißig, M.J.; Aydinöz, M.E.; Taube, A.; Hoyer, K.-P.; Starykov, O.; Tonn, B.; Niendorf, T.; Tröster, T.; Schaper, M.: „Inline additively manufactured functionally graded multi-materials: microstructural and mechanical characterization of 316L parts with H13 layers“. Progress in Additive Manufacturing, Volume 3, Seiten 221-231, 2018

Bondarenko, S.; Grydin, O.; Schaper, M.: „Influence of cold rolling in flat rolls on the mechanical properties of pre-profiled strips of an EN AW-6082 aluminum alloy“. Materials working by pressure, Volume 46, Seiten 143-148, 2018

Zinn, C.; Bobbert, M.; Dammann, C.; Wang, Z.; Tröster, T.; Mahnken, R.; Meschut, G.; Schaper, M.: „Shear strength and failure behaviour of laser nano-structured and conventionally pre-treated interfaces in intrinsically manufactured CFRP-steel hybrids“. Composites Part B: Engineering, Volume 151, Seiten 173-185, 2018

Togobytska, D.N.; Schaper, M.; Grydin, O.; Levin, B.A.; Snigura, I.R.: „Computer modelling of liquidus and solidus temperatures of steels and alloys for special applications“. Steel, Volume 6, Seiten 11-15, 2018

Lossen, B.; Andreiev, A.; Stolbchenko, M.; Homberg, W.; Schaper, M.: „Friction-spinning - Grain structure modification and the impact on stress/strain behavior“. Journal of Materials Processing Technology, Volume 261, Seiten 242-250, 2018

Frolov, Ya.; Stolbchenko, M.; Grydin, O.; Makeieva, H.; Tershakovec, M.A.; Schaper, M.: „Influence of strain parameters at rolling on the properties of wire-reinforced aluminium composites“. International Journal of Material Forming, 2018

Stolbchenko, M.; Makeieva, H.; Grydin, O.; Frolov, Ya.; Schaper, M.: „Strain parameters at hot rolling of aluminum strips reinforced with steel netting“. Journal of Sandwich Structures and Materials, 2018

Stolbchenko, M.; Grydin, O.; Schaper, M.: „Manufacturing and characterization of twin-roll cast aluminum-steel clad strips“. Advanced Engineering Materials, 2018

Urbanek, S.; Ponick, B.; Taube, A.; Hoyer, K.-P.; Schaper, M.; Lammers, S.; Lieneke, T.; Zimmer, D.: „Additive Manufacturing of a Soft Magnetic Rotor Active Part and Shaft for a Permanent Magnet Synchronous Machine“. IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), Seiten 668-674, 2018

Cieslar, M.; Bajer, J.; Slapakova, M.; Krivska, B.; Zimina, M.; Stolbchenko, M.; Grydin, O.: „The influence of annealing on microstructure and microhardness of twin-roll cast Al-Mg-Sc-Zr alloy“. Acta Physica Polonica A, Volume 134, Seiten 145-149, 2018

Bajtošovǎ, L.; Šlapǎkovǎ, M.;  Bajer, J.; Křivskǎ, B.; Grydin, O.; Stolbchenko, M.; Zaunschirm, S.; Kastner, J.; Cieslar, M.: „Impurities segregation in twin-roll cast Al-Mg-Sc-Zr material“. Proceedings of conference Metal 2018, Seiten 1455-1459, 2018

Křivskǎ, B.; Šlapǎkovǎ, M.; Bajer, J.; Grydin, O.; Stolbchenko, M.; Cieslar, M.: „The influence of Al-Mg-Sc-Zr strips preparation on microhardness during annealing at elevated temperatures “. Proceedings of conference Metal 2018, Seiten 1593-1598, 2018

Engelkemeier, K.; Hoyer, K.-P.; Schaper, M.: „Influence of sp3/sp2-carbon ratio of vertically standing carbon nanostructures pro-duced by pulsed laser-treatment on PAN-based carbon fibers“. Material Letters, Volume 236, Seiten 752-756, 2018

Engelkemeier, K.; Mücke, C. Hoyer, K.-P.; Schaper, M.: „Anodizing of electrolytically galvanized steel surfaces for improved interface properties in fiber-metal-laminates“. Advanced Composites and Hybrid Materials, 2018

Šlapǎkovǎ, Křivskǎ, B.; M.; Bajer, J.; Grydin, O.; Stolbchenko, M.; Cieslar, M.: „Transmission electron microscopy study of microstructure evolution of Al-Mg-Sc alloy after annealing at 120 °C“. Acta Physica Polonica A, Volume 134, Seiten 871-875, 2018

Křivskǎ, B.; Šlapǎkovǎ, M.; Bajer, J.; Grydin, O.; Stolbchenko, M.; Cieslar, M.: „The evolution of microstructure during annealing of Al-Mg-Sc-Zr alloy deformed by equal channel angular pressing“. Acta Physica Polonica A, Volume 134, Seiten 895-899, 2018

Nichtreferierte Publikationen

Camberg, A.A.; Engelkemeier, K.; Dietrich, J.; Heggemann, T.: „Top-down design of tailored fiber-metal laminates“. Lightweight Design, Volume 2, Seiten 24-28, 2018

Andreiev, A.; Schaper, M.; Grydin, O.: „Implementierung einer Kurzzeitaustenitisierung in Presshärteprozesse“. ILH Insight, Ausgabe 2016-2017, Seiten 24-27, 2018

Homberg, W.; Rostek, T.; Schaper, M.; Grydin, O.; Andreiev, A.; Brosius, A.; Tulke, M.: „Hybride Verbundstrukturen aus Aluminium und Titan für Leichtbauanwendungen“. ILH Insight, Ausgabe 2016-2017, Seiten 28-33, 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„Intrinsische Herstellung hybrider Strukturkomponenten in einem modifizierten RTM-Prozess“ (in Kooperation mit Prof. Dr. T. Tröster, Prof. Dr. G. Meschut und Prof. Dr. R. Mahnken, Universität Paderborn): Ziel dieses Projektes im Schwerpunktprogramms 1712 ist die Entwicklung eines neuen Resin-Transfer-Moulding (RTM)-Prozesses zur intrinsischen Herstellung hybrider Leichtbaukomponenten durch das simultane Einlegen einer Metall- und einer trockenen Faserkomponente in die Werkzeugkavität. Nach der anschließenden Harzinjektion wird gleichzeitig sowohl die Faserverbundkomponente (FVK) ausgehärtet als auch die Verbindung zum Metall durch das Harz und damit eine Hybridstruktur hergestellt. Das Arbeitspaket des LWK umfasst die eingehende Materialcharakterisierung, die Optimierung der Haftung durch eine Oberflächenmodifikation mittels Lasertechnik und die Ermittlung von Eigenspannungen in der Grenzschicht.

Förderinstitution: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft

„Untersuchung des Einflusses von Schichtarchitektur und Elementdotierung von diamantähnlichen Kohlenstoffschichten auf das Schädigungsverhalten bei zyklisch-mechanischer Beanspruchung“ (in Kooperation mit Prof. Dr. W. Tillmann, TU Dortmund): Zur Erhöhung von Standzeit und Leistungsfähigkeit von Werkzeugen für die Zerspanungstechnik werden verschiedene Ansätze verfolgt, wobei die Beschichtung mit diamantähnlichen Kohlenstoffschichten einen vielversprechenden Ansatz darstellt, welcher es ermöglicht die Reibung zu reduzieren und eine Härtesteigerung in der Oberfläche herbeizuführen. Allerdings besitzen diamantähnliche Kohlenstoffschichten hohe Eigenspannungen, eine geringe Temperaturbeständigkeit sowie eine starke Abhängigkeit der Eigenschaften von der Luftfeuchtigkeit. Ziel des Projektes ist es, die mechanischen Eigenschaften von diamantähnlichen Kohlenstoffschichten bei zyklisch-mechanischer Beanspruchung zu identifizieren, wobei die Identifikation der schädigungsrelevanten mikrostrukturellen Mechanismen erfolgen soll, um basierend auf diesen Erkenntnissen Schichtarchitekturen und Dotierungen gezielt einstellen zu können. Förderinstitution: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft

„Untersuchung der Auswirkung von Eigenspannungen und Rauheit additiv gefertigter Bauteile auf die Beschichtbarkeit und Ermüdungsfestigkeit des Verbundsystems“ (in Kooperation mit Prof. Dr. W. Tillmann, TU Dortmund): Um die Leistungsfähigkeit von konventionell hergestellten Komponenten zu erreichen, müssen additiv gefertigte Komponenten mindestens dieselben Anforderungen erfüllen. Dazu gehört unter anderem die Möglichkeit, Oberflächen durch Beschichtungen funktionalisieren zu können und eine hinreichende Ermüdungsfestigkeit des Gesamtsystems „Komponente-Beschichtung“. Im Gegensatz zu bisherigen Forschungsarbeiten aus dem Bereich der Beschichtungstechnik wird nicht der Beschichtungsprozess oder ein neues Schichtsystem im Fokus betrachtet, sondern ein junges und innovatives Herstellungsverfahren für die verwendeten Substrate. Somit werden Grundlagenuntersuchungen benötigt, die aufklären, welche neuen Herausforderungen durch die additive Fertigung, speziell mit metallischen Pulvern, für nachgeschaltete Beschichtungsprozesse entstehen. Es werden daher die Auswirkungen von Eigenspannungen und Oberflächenrauheit, als bekannte Restriktionen des Selective Laser Melting (SLM) Prozesses, auf die Beschichtbarkeit grundlegend untersucht und die dynamische Festigkeit des Gesamtsystems betrachtet.

Förderinstitution: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft

„Gezielte Einstellungen von martensitisch-bainitischem Mischgefüge und Mikrostrukturgradierungen für das Presshärten: Experimente und Simulation“ (in Kooperation mit Prof. Dr. R. Mahnken, LTM, Uni Paderborn): Sicherheitsrelevante Komponenten in Automobilkarosserien erfordern Werkstoffe mit besonderen Eigenschaften, welche eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und zugleich ausreichend Restverformbarkeit aufweisen müssen. Durch gezielte Einstellung eines Mischgefüges und einer Werkstoffgradierung in Bauteilen kann ein Material mit diesen Eigenschaften hergestellt werden. Als Beispiel eines gekoppelten Prozesses wird im Zuge des Forschungsvorhabens das direkte Presshärten des höchstfesten mangan- und borhaltigen Stahles 22MnB5 untersucht. Das Ziel des Projektes liegt in der simulationsgestützten Bestimmung der Zusammenhänge zwischen den Prozessgrößen der thermo-mechanischen Werkstoffbearbeitung und dem resultierenden Mischgefüge bzw. der gradierten Mikrostruktur des Materials, sowie seinen mechanischen Eigenschaften.

Förderinstitution: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft

„Surface Inoculation of Aluminium Powders for Additive Manufacturing guided by Differential Fast Scanning Calorimetry“ (in Kooperation mit Prof. Dr. Guido Grundmeier, Universität Paderborn sowie Dr. Evgeny Zhuravlev und Prof. Dr. Olaf Keßler, beide Universität Rostock): Eine Vielzahl an Werkstoffen gilt als schwer bis nicht schweißbar und kommt dementsprechend nicht für die Verarbeitung mit additiven Fertigungsverfahren in Betracht. In diesem Projekt, das im Rahmen des Schwerpunktprogramms 2122 durchgeführt wird, liegt der Fokus auf der Aluminiumlegierung EN AW-7075, welche bei Prozessen mit schnell stattfindenden Aufschmelz- und Erstarrungsvorgängen zu Heißrissen und hoher Porosität neigt. Ziel des Projektes ist, Werkstoffeigenschaften unter Zugabe von Nanopartikel dahingehend zu beeinflussen, dass die Verarbeitung mittels Laserstrahlschmelzen (LBM) ermöglicht wird und insbesondere durch das Auftreten von Kornfeinung ein positiver Einfluss hinsichtlich der Riss- und Porositätsempfindlichkeit von EN AW-7075 resultiert. Um die für einen stabilen Fertigungsprozess benötigten Prozessfaktoren zu identifizieren, wird der Schmelz- und Erstarrungsvorgang durch den Einsatz der Differential Fast Scanning Calorimetry (DFSC) untersucht. Hierdurch gewonnene Ergebnisse sollen ebenso helfen, ein weiterführendes Verständnis des Werkstoffverhaltens während des additiven Fertigungsprozesses zu erlangen.

Förderinstitution: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft

„Individualisierung von Implantaten durch die additive Fertigung und deren Gestaltungs- und Designfreiheit“ (Im Rahmen des NRW Fortschrittkolleg „Leicht – Effizient – Mobil“): Wenn nicht zwingend erforderlich, sollen viele Implantate nur eine definierte Zeit im menschlichen Körper verbleiben und zeit- und/oder lastabhängig degenerieren. Während der Nutzungsphase soll das Implantat zunächst die gesamte Stützfunktion übernehmen und diese dann sukzessive an das umliegende Gewebe und den Knochen übergeben. Das Implantat soll daher (im Inneren) an Festigkeit verlieren und so, im Vergleich zum bereits wieder verbundenen Knochen, weniger Last aufnehmen. Dies hat den Charme, dass nicht nur das Stress-Shielding, sondern auch eine Explanation vermieden werden. Als potentielle degradierbare Werkstoffe rücken neben Polymeren und Magnesium zunehmend eisenbasierte Legierungssysteme in den Fokus. Eisenbasierte Werkstoffe haben den Vorteil, dass sie deutlich langsamer korrodieren als z. B. Magnesiumlegierungen. Eine potentielle Erhöhung der Korrosionsrate kann durch Zulegieren von z. B. Mangan erreicht werden, da Mangan zur Bildung effektiver Lokalelemente beiträgt und so die Korrosion signifikant beschleunigt. Soll sich das Implantat jedoch nicht im Körper auflösen, sondern nur zeitabhängig an Festigkeit verlieren, stehen neben den eisenbasierten Systemen Titanlegierungen im Fokus des Interesses. Bei beiden Werkstoffen liegt jedoch der E-Modul signifikant über dem des menschlichen Knochens. Über eine geschickte Struktur- und Geometriewahl, z. B. der Nutzung von Gitterstrukturen, einer Einstellung lokal poröser Bereiche oder gezielte Gefügemodifikationen, können die spezifische Festigkeit und Steifigkeit der mittels selektivem Laserstrahlschmelzen erzeugten Struktur verringert und an das Anforderungsprofil adaptiert werden.

Innerhalb des Projektes sollen lastabhängig degenerierende, metallische Werkstoffsysteme für die additive Fertigung zum Einsatz in der Biomedizintechnik adressiert werden. An praxisrelevanten Beispielen (u.a. Osteosyntheseplatten) soll das Potential der additiven Fertigung, basierend auf einem Anforderungskatalog aus medizinischer Sicht, aufgezeigt und die Legierungsentwicklung beschrieben werden. Unter Beachtung der Konstruktionsrichtlinien für additiv gefertigte Bauteile und Strukturen fließen die Topologieoptimierung und Designfreiheit des selektiven Laserstrahlschmelzens in die Betrachtung mit ein. Neben den Potentialen sollen die Grenzen der additiven Fertigung von Implantaten an Beispielen aufgezeigt und diskutiert werden.

Förderinstitution: Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen

„Leichtbau durch neuartige Hybridwerkstoffe“ (im Rahmen des Leitmarktwettbewerbs „NeueWerkstoffe“, in Kooperation mit Prof. Dr. T. Tröster, Prof. Dr. V. Peckhaus, Prof. Dr.-Ing. W. Homberg, Prof. Dr. rer. nat. W. Bremser, Prof. Dr. R. Kabst der Universität Paderborn, sowie Industrieunternehmen): Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung neuartiger Hybridwerkstoffe (faserverstärkte Kunststoffe und Stähle), die als Halbzeuge in nachfolgenden Fertigungsprozessen zu gewichtsoptimierten Bauteilen verarbeitet werden können. Der zentrale innovative Ansatz in diesem Projekt liegt in der erstmaligen Entwicklung einer methodischen Vorgehensweise für die Hybridwerkstoffentwicklung, die beispielhaft zur Entwicklung neuer Werkstoffe für ausgewählte Demonstratoren genutzt wird. Da jeder im Hybrid eingesetzte Werkstoff im Rahmen einer Funktionstrennung nur eine bestimmte für ihn definierte Aufgabe übernimmt, werden die hier entwickelten Einzelwerkstoffe für sich genommen unzureichend sein, erst im Hybrid wird sich im Zusammenspiel der Werkstoffe eine optimal funktionsfähige Komponente ergeben.

Förderinstitution: EFRE - Europäischer Fonds für regionale Entwicklung, NRW

„Innovative Legierungskonzepte für die additive Fertigung“ (im Rahmen der Förderinitiative „Forschungsinfrastrukturen“, in Kooperation mit Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid der Universität Paderborn): Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung neuer, innovativer, anwendungsangepasster Legierungen für die additive Fertigung zur Generierung von Bauteilen mit überlegenen Eigenschaften (verglichen mit konventionell hergestellten Bauteilen) und die damit verbundene Erweiterung der Anwendungsfelder additiv gefertigter Bauteile. Als Beispiele seien eisenbasierte weichmagnetische Werkstoffe (z. B. FeSi, FeCo), die Entwicklung (bio)resorbierbarer Implantatwerkstoffe auf Eisenbasis, die mit neu entwickelten Silberlegierungen legiert werden (z. B. FeMnAgX), und gradierte (hybride) Multimaterialien (z. B. H13/316L, Bronze/316L) sowie die Kombination aus gradierten Multimaterialien und weichmagnetischen Werkstoffen genannt. Durch Einsatz dieser Legierungen bietet die additive Fertigung die Möglichkeit Bauteile herzustellen, die mit konventionellen Methoden bisher nicht oder nur mit erhöhtem Aufwand (Kosten, Zeit und Energie) realisierbar sind (Synchronmaschinenrotor mit weichmagnetischen Eigenschaften, CuSn-Fe-Gleitlager mit (in)direkter Selbstschmierung, Stents oder Osteosyntheseplatten mit adaptierter Werkstoffstruktur). Leitgedanke ist neben dem Einsatz dieser system- und anwendungsangepassten Werkstoffe in innovativen Leichtbaukonzepten, die Energie- und Kostenminimierung in Verbindung mit einer Umwelt- und Ressourcenschonung durch eine material- und nachbearbeitungssparende Bauteilerzeugung mittels Selektivem Laserschmelzen (Selective Laser Melting, SLM). Durch die Abbildung der Prozesskette von der Legierungsentwicklung, Pulverherstellung/-verdüsung bis zur Materialanalyse und Qualitätskontrolle, erlangt der Forschungsstandort Paderborn einen erheblichen Wettbewerbsvorteil und ein Alleinstellungsmerkmal nicht nur in Nordrhein-Westfalen. So kann die exzellente Qualität der Forschung im Bereich der additiven Fertigung weitgehend selbstbestimmt und zukunftsorientiert am Standort Paderborn betrieben werden.

Förderinstitution: EFRE - Europäischer Fonds für regionale Entwicklung, NRW

Messen, Tagungen, Seminare, Vorträge

FGW-Industrieausschusssitzung, Remscheid, Deutschland, 30. Januar 2018

DGM-Fachausschusssitzung „Hybride Werkstoffe und Strukturen“, Dortmund, Deutschland, 19.-20. Februar 2018

Vernetzungstreffen vom NRW Fortschrittkolleg Verbund, Iserlohn, Deutschland, 01. März 2018

WT-VDI-Arbeitskreissitzung „Werkstofftechnik“, Bremen, Deutschland, 14. März 2018

MEFORM 2018 „Ressourceneffiziente Werkstoff- und Umformtechnologien“, Freiberg, Deutschland, 21.-23. März 2018

GDA-Arbeitskreissitzung „Continuous Casting“, Düsseldorf, Deutschland, 10.-11. April 2018

DGM-Tagung „Additive Fertigung“, Potsdam, Deutschland, 25.-26. April 2018

DGM-Fachausschusssitzung „Aluminium“, Wolfsburg, Deutschland, 04. Mai 2018

Alloys for Additive Manufacturing Symposium AAMS 2018, Sheffield, England, 03.-04. September 2018

Materials Science and Engineering Congress MSE2018, Darmstadt, Deutschland, 25.-28. September 2018

DGM-Fortbildungsseminar „Einführung in die additive Fertigung“, Paderborn, Deutschland, 09.-11. Oktober 2018

3. Tagung des DVM-Arbeitskreises „Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen“ AM2018, Berlin, Deutschland, 07.-08. November 2018

GDA-Arbeitskreissitzung „Continuous Casting“, Freiberg, Deutschland, 27.-28. November 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

Dr. rer. nat. habil. Bernd Breidenstein, Leibniz Universität Hannover

Prof. Arkadii Briukhanov, Süd-Ukrainische Pädagogische Universität, Ukraine

Prof. Alexander Brosius, Universität Dresden

Prof. Toshio Haga, Osaka Institute of technology, Japan

Prof. Olaf Keßler, Universität Rostock

Prof. Hans Jürgen Maier, Universität Hannover

Prof. Andriy Milenin, AGH Krakau, Polen

Prof. Thomas Niendorf, Universität Kassel

Prof. Marion Merklein, Universität Erlangen-Nürnberg

Prof. Dmytro Orlov, Lund Univerity, Schweden

Prof. Marco Paggi, Politecnico di Torino, Italien

Prof. Bernd Ponick, Leibniz Universität Hannover

Prof. Wolfgang Tillmann, TU Dortmund

Nationale Metallurgische Akademie der Ukraine, Dnipro, Ukraine

Funktionen

Prof. Dr.-Ing. habil. Mirko Schaper:

Ehrenmitglied der Akademie der Hochschulwissenschaften der Ukraine

Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V.

Mitglied im Deutschen Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.

Mitglied im Wissenschaftlichen Arbeitskreis der Universitäts-Professoren der Werkstofftechnik

Mitglied im Zentrum für Festkörperchemie und neue Materialien

Promotionen

Aydinöz, Mehmet Esat: Mikrostrukturelle und mechanische Eigenschaften der im Laserschmelzverfahren verarbeiteten Inconel 718 Nickelbasis-Superlegierung (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Mirko Schaper)

Referierte Publikationen

Meschut, G.; Schmal, C.; Broda, T.; Keitel, S.: „Innovative thermisch-mechanische Verfahren zum Fügen artfremder Werkstoffkombinationen im Leichtbau“. In: Schweißen und Schneiden, Vol. 70 (2018), Heft 1-2

Meschut, G.; Merklein, M.; Müller, M.; Hörhold, R.; Han, D.: „Shear-clinching of multi-element specimens of aluminum alloy and ultra-high-strength steel“. In: Key Engineering Materials, Vol. 767 (2018)

Schmal, C.; Meschut, G.; Buhl, N.: „Joining of high strength aluminium alloys by friction spot welding“. In: Tagungsband 71st IIW Annual Assembly & International Conference, Bali, Indonesien, 2018

Meyer, S.; Meschut, G.; Vogt, H.; Neumann, A.; Hübner, S.; Behrens, B.: „Application of self-piercing nuts during hot forming of 22MnB5“. In: Tagungsband 71st IIW Annual Assembly & International Conference, Bali, Indonesien, 2018

Han, D.; Hörhold, R.; Müller, M.; Wiesenmayer, S.; Merklein, M.; Meschut, G.: „Shear-Clinching of Multi-Element Specimens of Aluminium Alloy and Ultra-High-Strength Steel“. In: Key engineering materials Vol. 767, pp 389-396, Trans Tech Publications, Schweiz, 2018

Nicht referierte Publikationen

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Aubel, T.: „Application of the time-cure-temperature superposition principle for calculation of viscoelastic properties in adhesively bonded joints above the point of gelation“. Proceedings of the 41st Annual Meeting of the Adhesion Society and 6th World Congress on Adhesion and Related Phenomena, San Diego, CA, USA, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Çavdar, S.: „Experimental characterization and numerical lifetime prediction of adhesively bonded joints under multiaxial fatigue loading“. Proceedings of the 41st Annual Meeting of the Adhesion Society and 6th World Congress on Adhesion and Related Phenomena, San Diego, CA, USA, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Aubel, T.; Matzenmiller, A.; Kühlmeyer, P.: „Thermomechanisches Verhalten von Klebschichten in hybriden Fügeverbindungen während des Aushärteprozesses“. Vortrag, 18. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Ditter, J.: „Qualifizierung von Prozessmethoden zur Schnellhärtung für elementar geklebter Strukturen (Eco-Fast)“. Vortrag, 18. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Ditz, M.; Grundmeier, G.; Grothe, R.; Kötting, G.; Windoffer, M.: „Entwicklung und Qualifizierung eines Tests zur elektro-chemischen Schnellprüfung von korrosionsbelasteten Klebverbindungen“. Vortrag, 18. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Göddecke, J.; Kötting, G.; Laubrock, M.: „Auslegen von Klebverbindungen in schwingbeanspruchten Konstruktionen des Landmaschinen- und Anlagenbaus“. Vortrag, 18. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Göddecke, J.: „Konstruktive Gestaltung geklebter FVK-Mischverbindungen unter Berücksichtigung von Randeffekten“. Vortrag, 18. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Henkel, K.; Matzenmiller, A.; Donhauser, M.: „Versagensverhalten von kalt ausgehärteten Stahl-FVK-Klebverbindungen unter schlagartiger Belastung“. Vortrag, 18. Kolloquium: Gemeinsame
Forschung in der Klebtechnik, Köln, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Henkel, K.; Mayer, B; Stepanov, S.: „Offenzeit plasmaaktivierter Polymeroberflächen für robuste klebtechnische Prozesse“. Vortrag, 18. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Mailänder, S.: „Auslegungsmethode für elastische Klebverbindungen“. Vortrag, 18. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 2018

Meschut, G.; Teutenberg, D.; Schwarzkopf, G.; Matzenmiller, A.; Nelson, A.; Brede, M.; Hesebeck, O.; Mayer, B.: „Numerische Modellierung und Kennwertermittlung für das Versagensverhalten von hyperelastischen Klebverbindungen“. Vortrag, 18. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 2018

Meschut, G.; Gude, M.; Zäh, M. F.; Lieberwirth, H.; Tekkaya, E.:
„Ressourceneffizienter Leichtbau für die Mobilität“. FOREL-Studie 2018, ISBN: 978-3-86780-559-9

Meschut, G.; Sartisson, V.: „Mechanical and thermal-mechanical joining of ultra-high strength steels with aluminum for lightweight car bodies“. In: Joining in car body engineering 2018, Bad Nauheim, Germany

Meschut, G.; Han, D.; Hörhold, R.; Wiesenmayer, S.; Merklein, M.: „Investigation of the influence of tool-sided parameters on deformation and occurring tool loads“. Proceedings of 17th International Conference on Metal Forming, Japan, 2018

Meschut, G.: „Artverschieden und doch verbunden - Innovative Fügetechnik für den Materialmix“. Vortrag, Fachtagung WerkstoffPlus Auto, Stuttgart, 2018

Ditter, J.; Meschut, G.: „Qualification of fast curing processes for elementary bonded structures“. In: Book of abstracts of the 12th European Adhesion Conference and Luso-Brazilian Conference on Adhesion and Adhesives, Lissabon, Portugal, 2018

Göddecke, J.; Meschut, G.; Teutenberg, D.: „Constructive design of bonded FRP mixed joints under consideration of edge effects“. In: Book of abstracts of the 12th European Adhesion Conference and Luso-Brazilian Conference on Adhesion and Adhesives, Lissabon, Portugal, 2018

Meschut, G.; Hein, D.; Tümkaya, G.: „Charakterisierung des Trag- und Versagensverhaltens widerstandspunktgeschweißter Verbindungen aus höchstfesten Mehrphasenstählen unter zyklischer Belastung“. In: DVS-Berichte Band 344 - DVS Congress 2018, S.515-520, 2018

Striewe, J.; Grothe, R.; Kowatz, J.; Tröster, T.; Grundmeier, G.; Meschut, G.: „Design and testing of co-cured bonded CFRP-steel hybrids with nanostructured interfaces for interlaminar fracture toughness“. In: Proceedings of the 18th European Conference on Composite Materials (ECCM18), Athens, Greece, 2018

Günter, H.; Meschut, G.: „Fügen höchstfester Stahlgüten in Leichtbaustrukturen mittels selbststanzendem Widerstandselementschweißen auf konventionellen Widerstandspunktschweißanlagen“. In: Tagungsband 8. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium 2018, AiF (FOSTA, EFB, DVS), Hannover, 2018

Aktuelle Forschungsprojekte

„Lebensdauerberechnung hybrider Verbindungen“: Das Ziel ist die Entwicklung einer Auslegungsmethode für semistrukturelle Klebverbindungen mit einer Beteiligung von FVK als Fügeteilwerkstoff. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.V. (FAT)

„Vorlochfreies umformtechnisches Fügen artungleicher Materialien mittels Schneidclinchverfahren (Schneidclinchen 3)“: Aufbauend auf den Ergebnissen der beiden vorherigen Projektphasen ist das Ziel in der dritten Phase, die Robustheit des Schneidclinchprozesses sowie die Prognostizierbarkeit der Eigenschaften einer Scheidclinchverbindung zu untersuchen. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Entwicklung eines Fügeelements mit integriertem strukturiertem Formabschnitt“: Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Hilfsfügeteils als Technologieträger zur Steigerung der Tragfähigkeit von FKV-Metall-Fügeverbindungen bei geringen Kosten und Gewicht des Elements. Hierfür soll der Ansatz von Pinstrukturen in FKV verfolgt werden. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Klemmkraftbasierte thermisch induzierte Schädigung von FKV“: Im Rahmen des Vorhabens sollen thermisch induzierte Schädigungen mechanisch vorgespannter FKV-Metall-Verbindungen untersucht und Maßnahmen zur Reduzierung solcher Schädigungen erarbeitet und validiert werden. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

Verbundprojekt: „Erforschung von elektrolytischen Beschichtungssystemen für Verbindungselemente aus höchstfesten Werkstoffen (ELOBEV)“, Teilprojekt: „Prozess- und Belastungssimulation sowie Charakterisierung von Verbindungselementen und -eigenschaften“: Das Ziel des durch das LWF beantragte Teilprojekt ist die Simulation des Setzprozesses, der Verbindungsbeanspruchung durch  Betriebslasten und durch unterschiedliche Wärmeausdehnung der Fügeteile (Delta-Alpha) sowie die Analyse der hierbei auftretenden Spannungszustände. Weiterhin werden für die in das Gesamtprojekt eingebrachten Beschichtungssysteme die Verbindungselemente charakterisiert. Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Koordinationsprojekt: „Forschungs- und Technologiezentrum für ressourceneffiziente Leichtbaustrukturen der Elektromobilität (FOREL 2)“, Teilprojekt: „Prognosefähige Fügetechnik für materialflexible Leichtbaustrukturen der Elektromobilität“. Das Hauptarbeitsfeld des LWF liegt in der Fügetechnik. Hierbei sollen im Kern die Themenfelder Charakterisierungsmethoden von Werkstoffen und Fügetechniken, Reduzierung der Fügevielfalt sowie Flexibilisierung der Fügetechnik bearbeitet werden. Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

„Charakterisierung des Tragverhaltens von Widerstandspunktschweißverbindungen ultrahochfester Stähle unter zyklischer Belastung und Erarbeitung eines Berechnungskonzepts“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung eines Berechnungskonzepts bzw. einer Übertragungsfunktion, um die Schwingfestigkeit durch verschiedene charakteristische Kenngrößen zu beschreiben und dadurch im Vorfeld eine Abschätzung bzw. Auslegung zu ermöglichen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Analyse und Optimierung des Korrosions- und Alterungsverhaltens von hybriden Strukturen aus Metallen und CFK“: Im Rahmen des Vorhabens soll der Einfluss der Korrosion hybrider Bauteile auf die Bauteileigenschaften untersucht werden und durch eine systematisch wissenschaftliche, iterative Optimierung korrosions- und alterungsstabile hybride Bauteile entwickelt werden. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Konstruktive Gestaltung geklebter FVK-Mischverbindungen unter Berücksichtigung von Randeffekten (Randeinfluss FVK Kleben)“: Ziel des Projektes ist die Erarbeitung von Gestaltungs-richtlinien und Normvorlagen zur konstruktiven Gestaltung von geklebten FVK-Mischverbindungen unter Berücksichtigung von Randeffekten. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.

„Innovative Mischbauweisen mit dünnwandigen Aluminiumdruckguss-Strukturen mittels Bolzensetzen und fließlochformenden Schrauben“: Ziel des Forschungsprojektes ist es, das Potenzial von Leichtbaugussstrukturen in einer Blech-Guss-Mischbauweise mittels der ein-seitig arbeitenden Fügeverfahren Bolzensetzen sowie fließlochformendes Schrauben stärker auszuschöpfen und Fehlproduktionen mit aufwendiger Nacharbeit zu vermeiden. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Entwicklung einer Methode zur Auslegung von Klebverbindungen in schwingbeanspruchten Konstruktionen des Landmaschinen- und Anlagenbaus“: Das Ziel des Vorhabens besteht darin, die Möglichkeiten der Klebtechnik im Dickblechbereich unter Einbezug von höher-festen Stählen in schwingbeanspruchten Konstruktionen versuchstechnisch darzustellen und eine von KMU anwendbare Auslegungsmethode zu entwickeln. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Nachweis der Einsetzbarkeit des Widerstandspunktschweißens für reduzierte Flanschbreiten im leichtbauoptimierten Stahlkarosseriebau“: Das Ziel des Forschungsvorhaben ist es, durch experimentelle und numerische Untersuchungen an für den Karosseriebau realitätsnahen Fügeaufgaben über den gängigen Stand der Technik hinaus die Einsetzbarkeit des Widerstandspunktschweißens für reduzierte Flanschbreiten systematisch zu untersuchen sowie die einzuhaltenden Randbedingungen und wirtschaftlichen Kompromisse für eine produktionstaugliche Prozessfähigkeit zu ermitteln.

Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Entwicklung und Qualifizierung des Fließlochformschraubens zum Fügen höchstfester Stahlbleche und –profile“ (FLS Stahl höchstfest): Im Rahmen des Vorhabens sollen die komplexen wechselseitigen Einflüsse zwischen der Prozessführung, dem Stand der Anlagentechnik, der Geometrie und Beschichtung der FLS-Schrauben und der Festigkeit, Dehnbarkeit sowie der Gefügezusammensetzung der Fügeteilwerkstoffe untersucht und herausgestellt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden genutzt, um eine neue Generation fließlochformender Schrauben zu entwickeln. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Untersuchungen zum Rührreib- und Reibpunktschweißen sowie Widerstandspunktschweißen in Kombination mit dem Kleben für das wärmereduzierte Fügen von höherfesten Dickblechaluminiumverbindungen (PlumpWeld)“: Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens liegt in der prozesstechnischen Untersuchung zur Gewährleistung der Qualitätsanforderungen der reibbasierten Fügetechnologien für das wärmereduzierte Fügen von höherfesten Dickblechaluminiumverbindungen (> 3 mm) in Kombination mit Klebstoffen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e. V. des DVS

„Methodenentwicklung zur Schädigungsmodellierung für die numerische Prozesssimulation mechanischer Fügeverfahren“: Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, KMU mit anwendungsnahen Mitteln zu ermöglichen, das Schädigungsverhalten von Fügeteilwerkstoffen beschreiben zu können.  Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Analyse und Vorhersage rezeptur- und zeitabhängiger Enthaftungserscheinungen geklebter SMC-Bauteile (Alterung SMC Kleben)“: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Gewinnung eines grundlegenden Verständnisses der Alterungsvorgänge geklebter SMC-Verbindungen und die Analyse des Alterungsverhaltens in Abhängigkeit verschiedener Additive und Füllstoffe sowie der Oberflächenvorbehandlung. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.

„Auslegungsmethode für zyklisch beanspruchte Stahl/CFK-Klebverbindungen unter besonderer Berücksichtigung des Rissfortschritts (Stahl/CFK-Kleben)“: Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines ganzheitlichen und branchenübergreifenden Vorgehensmodells zur Auslegung elementar geklebter Stahl/CFK-Mischbauverbindungen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Methodenentwicklung zur Langzeitprognose von Klebverbindungen bei kombinierter Temperatur- und Medieneinwirkung (Langzeitprognose Klebverbindungen)“: Ziel des Forschungsvorhabens ist ein Konzept, mit dem Langzeitverhalten und Alterung der Klebverbindung unter htm-Belastung charakterisiert und die Lebensdauer prognostiziert werden können. Dabei soll eine Kombination aus Epoxidharzklebstoff und Stahl-fügeteilen fokussiert werden. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Weiterentwicklung, Fügetechnische Absicherung und technische Auslegung von Schweißverbindungen mit martensitischen Chromstählen (FAAM)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ermittlung der Prozesseigenschaften des Fügens pressgehärteter Bleche sowie der daraus resultierenden Bauteileigenschaften aus dem martensitischem Chromstahl 1.4034 in artgleichen bzw. artungleichen Verbindungen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Entwicklung eines Clinchverfahrens für thermoplastische Faser-Kunststoff-Verbunde in Mischbauweise (Hotclinch)“: Die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens ist die simulationsgestützte Entwicklung einer hilfsfügeteilfreien Verbindungstechnik mit thermisch unterstützter Prozessführung unter Ausnutzung der Warmumformbarkeit thermoplastischer FKV (Hotclinchen). Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Offenzeit plasmaaktivierter Polymeroberflächen für robuste klebtechnische Prozesse (OffPlas)“: Das übergeordnete Forschungsziel des Vorhabens liegt in der umfassenden wissenschaftlichen Betrachtung und Charakterisierung der wesentlichen Aktivierungsmechanismen sowie der inneren und äußeren Einflussfaktoren auf die Langzeitstabilität und Beständigkeit/Robustheit der plasmabasierten Oberflächenfunktionalisierung von additivierten Polymeren und Lacken vor der Durchführung klebtechnischer Prozesse. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung DECHEMA, Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.

Verbundprojekt: „Fügen pressgehärteter Profile für den mischbauintensiven Strukturleichtbau in Elektrofahrzeugen (FügEL)“, Teilprojekt: „Prozessentwicklung einseitiges WES/ Bauteil- und Verbindungscharakterisierung“: Das Ziel des Verbundprojekts ist die (Weiter-)Entwicklung geeigneter, großserientauglicher Fügetechnologien und der Technologie des Presshärtens von Stahlprofilen für die Realisierung einer Aluminium-Stahlprofil-Mischbauweise mit hohem Leichtbaupotential und die Umsetzung neuer Leichtbaukonzepte. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Entwicklung und Qualifizierung einer rechnergestützten Auswertemethode zur Differenzierung der Versagensanteile klebtechnisch gefügter Proben (AusVerKleb)“: Das übergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Analysetools und darauf aufbauend eines Analysesystems zur rechnergestützten Detektion und Bewertung von Bruchbildern zerstörend geprüfter Klebverbindungen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Gesellschaft zur Förderung angewandter

Informatik e.V. (GFaI)

„Intrinsischer Herstellung hybrider Strukturkomponenten in einem modifizierten RTM-Prozess (RTM-Hybride LWF 2)“: Das Ziel der 2. Förderperiode besteht darin den in der 1. Förderperiode entwickelten intrinsischen RTM-Prozess auf die großserientaugliche Herstellung von hybriden Leichtbaukomponenten mit komplexer Geometrie zu übertragen. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Vergütungsfreie Herstellung und Fügen von Stanznietelementen mit angepasstem mechanischen Eigenschaftsprofil aus hochverfestigenden Werkstoffen und prozesskettenübergreifender numerischer Abbildung (Nietherstellung )“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Stanznietelements aus einem gradiert einstellbaren, hochverfestigendem Werkstoff für das Fügen von höherfesten Fügeteilwerkstoffen und die numerische Abbildung der gesamten Prozesskette von der Nietherstellung über den Setzprozess bis zum Nietversagen. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Lokales Konzept zur Auslegung elastischer Klebverbindungen (LoKAl)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist das Erforschen einer neuen Methode zur direkten hochaufgelösten Dehnungsmessung in Klebschichten. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Analyse des Anrissverhaltens mechanisch gefügter Verbindungen unter zyklischer Belastung (Anriss MF)“: Das Ziel dieses Vorhabens ist die Online-Anrisserkennung mit Verfahren der Mustererkennung bei mittels Halbhohlstanznieten gefügter Proben unter zyklischer Belastung in Schwingfestigkeitsprüfungen (Laboranwendung) mittels aktiver Schallprüfung (Einsatz von Körper- und Ultraschall) und eines Online Condition Monitoring Systems. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. (GFaI)

„Analytische Auslegung der Schwingfestigkeit geclinchter Verbindungen (Schwingfestigkeit Clinchen)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Mittelspannungsempfindlichkeit geclinchter Verbindungen zu charakterisieren und somit den Anwendern über das Berechnungskonzept eine konstruktive Auslegung dieser Verbindungen zu ermöglichen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Simulationsbasierte Betriebsfestigkeitsanalyse stanzgenieteter Bauteile (Simulation BF Stanznieten)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Methode zur rechnerischen Abschätzung der Betriebsfestigkeit von halbhohlstanzgenieteten Bauteilen Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Charakterisierung und Modellierung von Kerbeffekten durch Mischverbindungen in Karosseriebauteilen aus höchstfesten Stählen (Kerbeffekte Mischbau)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die systematische Analyse und Quantifizierung von Kerbwirkungen von mittels Stanznieten und Widerstandselementschweißen gefügten pressharten Bauteilstrukturen unter quasistatischen und schlagartigen Belastungen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Einsatzgrenzenerweiterung und Flexibilitätssteigerung von einseitig wirkenden mechanischen Fügeverfahren durch prozessintegrierte Fügeteilerwärmung für den stahlintensiven Leichtbau (In-situ Erwärmung einseitiges Fügen)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erschließung des Leichtbaupotenzials profilintensiver Strukturen mit höchstfesten Stahlgüten durch die Erweiterung der Prozessgrenzen einseitig wirkender Fügeverfahren mittels lokaler Vorerwärmung der Fügestelle. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Auslegungsmethode für Klebverbindungen mit KTL-beschichteten Fügeteilen und polymeren faserverstärkten Werkstoffen (Kleben auf KTL)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Ermittlung der erforderlichen Bedingungen zur Erzielung reproduzierbarer Verbindungseigenschaften zwischen FVK und KTL-beschichteten Stahl Fügeteilen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Methodenentwicklung für die Simulation mechanischer Fügeprozesse mit besonderer Berücksichtigung fügespezifischer Reibverhältnisse (Fügespezifische Reibwerte)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer standardisierten Methode zur Erfassung und Berücksichtigung realer Reibverhältnisse in der mechanischen Fügeprozesssimulation. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Robotergestütztes, manuelles mechanisches Fügen (Roboterfügen)“: Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Etablierung einer ergonomisch gestalteten, robotergestützten, manuell geführten mechanischen Fügetechnik sowie die Entwicklung und Qualifizierung einer erweiterten Fügeprozessüberwachung auf Basis roboterinhärenten Sensorik. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Entwicklung einer gewichtsoptimierten Batteriegehäusestruktur für Volumenfahrzeuge (Leichtbaubatteriegehäuse)“: Im Projekt werden Konzepte für Batteriegehäuse erarbeitet, die im Sinne des Systemleichtbaus eine Funktionsintegration mit anderen Bauteilen aufweisen,wobei neben mechanischen Vorgaben besonders die Dichtheit und Korrosion der Fügestellen des Gehäuses untersucht werden.  Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.V. (FAT)

„Methodenentwicklung zur numerischen Lebensdauerprognose von hyperelastischen Klebverbindungen infolge zyklischer Beanspruchung mittels bruchmechanischer Ansätze (Lebensdauer hyperelastisch)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es eine Methode zur numerischen Lebensdauerprognose von hyperelastischen Klebverbindungen infolge zyklischer Beanspruchung auf Basis bruchmechanischer Ansätze zu entwickeln, verifizieren und anhand technologischer Proben mit bauteilähnlichen Beanspruchungszuständen zu validieren. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e. V. des DVS

„Konzeption einer adaptiven Prozesskette für das mechanische Fügen (Mechanisches Fügen 4.0)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Steigerung der (Kosten-) Effizienz von Produktionsprozessen durch die Konzeption einer adaptiven Prozesskette für das mechanische Fügen.  Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Einfluss fertigungsbedingter Toleranzen auf das Versagens- und Verformungsverhalten mechanisch gefügter Verbindungen unter Crashbelastung (Fertigungseinflüsse MF Crash)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die experimentelle Untersuchung der Auswirkungen von Fertigungseinflüssen auf die Festigkeit, das Bruchverhalten und die Energieabsorption mechanisch gefügter Verbindungen sowie die Berücksichtigung dieser Einflüsse in FE-Ersatzmodellen für die Crashsimulation. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Experimentelle und numerische Untersuchung der Dämpfungseigenschaften geklebter Strukturen unter dynamischer Beanspruchung (Dämpfende Knoten)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Methodik zur Berücksichtigung dämpfender Klebschichteigenschaften von dynamisch beanspruchten Strukturen. Der Fokus liegt dabei sowohl auf der experimentellen als auch der numerischen Identifikation und Charakterisierung der Dämpfungseigenschaften geklebter Stahlverbindungen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

Werkstoff plus Auto 2018, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Stuttgart, 20.-21. Februar 2018

18. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 27.-28. Februar 2018

41th Annual Meeting of the Adhesion Society, San Diego, Californien, USA, 25. Februar - 1. März 2018

Joining in Car Body Engineering 2018, Bad Nauheim, 10.-12. April 2018

8th International Conference on Tribology in Manufacturing Processes & Joining by Plastic Deformation, Elsinore, Denmark, 24.-26. Juni 2018

18th European Conference on Composite Materials, Athen, Griechenland, 25.-28. Juni 2018

71st IIW Annual Assembly and International Conference, Bali, Indonesien, 15.-20. Juli 2018

12th European Adhesion Conference, Lissabon, Portugal, 5.-7. September 2018

DVS-Congress 2018, Friedrichshafen, 17.-18. September 2018

9. Doktorandenseminar Klebtechnik, Rostock, 11.-12. Oktober 2018

8. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium – Gemeinsame Forschung in der Mechanischen Fügetechnik, München, 4.-5. Dezember 2018

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM), Universität Hannover

Prof. Dr.-Ing. Stefan Böhm, Institut für Produktionstechnik und Logistik (IPL) - Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren (tff), Universität Kassel

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Klaus Dilger, Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs), TU Braunschweig

Prof. Dr.-Ing. Klaus Dröder, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik, Technische Universität Braunschweig

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Lutz Eckstein, Institut für Kraftfahrzeuge (ika), RWTH Aachen

Prof. Dr.-Ing. Alfons Esderts, Institut für Maschinelle Anlagentechnik und Betriebstechnik (IMAB), Technische Universität Clausthal

Prof. Dr-Ing. habil. Uwe Füssel, Institut für Fertigungstechnik, TU Dresden

Prof. Dr. rer. nat. Peter Gumbsch, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) / Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Prof. Dr. Alfred Iwainsky, Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. (GFaI), Berlin

Prof. Dr.-Ing. Sven Jüttner, Institut für Werkstoff- und Fügetechnik, Otto von Guericke Universität Magdeburg

Prof. Dr.-Ing. Steffen Keitel, Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt SLV Halle GmbH

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Kötting, Institut für Werkstofftechnik, Fügetechnik, Oberflächentechnik, FH Münster

Prof. Dr.-Ing. Holger Lieberwirth, Institut für Aufbereitungsmaschinen (iam), TU Bergakademie Freiberg

Prof. Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier, Institut für Werkstoffkunde (IW), Leibniz Universität Hannover

Prof. Dr.-Ing. habil. Karl Maile, Materialprüfungsanstalt (MPA), Universität Stuttgart

Prof. Dr.-Ing. Anton Matzenmiller, Institut für Mechanik (IfM) - Numerische Mechanik, Universität Kassel

Prof. Dr. rer. nat. Bernd Mayer, Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Bremen

Prof. Dr.-Ing. Tobias Melz, Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM), TU Darmstadt

Prof. Dr.-Ing. habil. Marion Merklein, Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT), FAU Erlangen-Nürnberg

Prof. Dr. rer. nat. Reinhart Poprawe, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT), RWTH Aachen

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Reisgen, Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF), RWTH Aachen

Prof. Dr.-Ing. Michael Rethmeier, Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK), TU Berlin

Prof. Dr.-Ing. Erman Tekkaya, Institut für Umformtechnik und Leichtbau (IUL), TU Dortmund

Prof. Dr.-Ing. Michael Wibbeke, Fertigungstechnologie Mechatronik, Hochschule Hamm-Lippstadt

Prof. Dr.-Ing. Michael Zäh, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb), TU München

Funktionen

Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut: Gewählter Gutachter der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) „Otto von Guericke“ e.V.

Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut: Vorstandsvorsitzender der Fachsektion „Klebtechnik“ der DECHEMA, Gesellschaft für chemische Technik und Biotechnologie e.V.

Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut: Mitglied im Kuratorium der Forschungsvereinigung Stahlanwendung (FOSTA) e.V.

Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut: Mitglied im Forschungsbeirat der Europäischen Gesellschaft für Blechverarbeitung (EFB) e.V.

Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut: Mitglied im Forschungsrat der Forschungsvereinigung Schweißen und verwandte Verfahren e.V. des DVS

Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut: Mitglied im Beirat des Normausschusses Schweißen und verwandte Verfahren sowie Obmann des Arbeitsausschusses Klebtechnik des DIN Deutsches Institut für Normung e.V.

Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut: Mitglied im Wissenschaftlichen Arbeitskreis der Universitätsprofessoren der Werkstofftechnik e.V. (WAW)

Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut: Mitglied des Vorstandes des Ausschusses für Technik (AfT) des DVS, Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V.

Promotionen

Wiese, Lars: „Einstufiges Widerstandselementschweißen für den Einsatz im Karosseriebau“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Reis, Christian: „Entwicklung eines lokal wirkenden Oberflächenreinigungsprozesses zur Erhöhung der Prozessfähigkeit beim Aluminiumlichtbogenbolzenschweißen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Menne, Franz: „Automatisierte Variantenreduzierung durch virtuelle Verbindungsauslegung beim Halbhohlstanznieten“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Schwarzkopf, Georg: „Robuste Auslegung und Berechnung struktureller Klebverbindungen unter Crashbelastung“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Wünsche, Marc: „Prüfkonzept zur Kennwertermittlung für geklebte FVK/Metall-Verbindungen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Hörhold, Réjane: „Untersuchungen zum methodenbasierten Prozessverständnis des radialsymmetrischen Schneidclinchens“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Augenthaler, Florian: „Weiterentwicklung der Stanzniettechnologie für das werkstoffgerechte Fügen von FKV-Metall-Verbindungen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Matzke, Marcus: „Ein Beitrag zum mechanischen Fügen von hochmanganhaltigen TWIP-Stählen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Mailänder, Sebastian: „Auslegungsmethode für elastische Dickschichtklebungen unter klimatischer Wechselbelastung“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Henkel, Katharina: „Entwicklung einer Methode zur Vorhersage der ertragbaren Kraft einschnittig überlappter FVK-Stahl-Klebeverbindungen unter Berücksichtigung von Faserarchitektur, Faserorientierung und Matrixsystem“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Röske, Jonathan: „Untersuchung alternativer Sensoren und Datenanalysemethoden für Schraubprozesse“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)