Jahresbericht 2019

Referierte Publikationen

Rohde, J.; Jahnke, U.; Lindemann, C.; Kruse, A.; Koch, R.: “Standardised product development for technology integration of additive manufacturing”. Virtual and Physical Prototyping, 2019

Amelunxen, C.; Sander, J.: “Information collection using process visualisation in the risk management concept for emergency response”. Proceedings of the 16th International Conference on Information Systems for Crisis Response And Management, S. 593-606, ISCRAM, 2019

Kaufhold, M.; Gizikis, A.; Reuter, C.; Habdank, M.; Grinko, M.: “Avoiding Chaotic Use of Social Media during Emergencies: Evaluation of Citizens' Guidelines”. Journal of Contingencies and Crisis Management (JCCM), 2019

Kruse, A.; Mummert, M.: „Mit 3D-Druck umfassende Teilhabe möglich machen“. Werkstatt:Dialog, 2019

Aktuelle Forschungsprojekte

Schwerpunkt „Public Safety and Security” (PSS):

„INSPIRE“: Ziel des in der Digitalen Modellregion Ostwestfalen-Lippe geförderten Projekts ist es, existierende und neuartige heterogene Einzellösungen (Smart Home/Building, Personenstrom-Messung, Drohnen und Social Media) im Bereich der Einsatzunterstützung der zivilen Gefahrenabwehr zu integrieren und so innovative Anwendungen für Einsatzkräfte und die Bevölkerung zu ermöglichen. (www.inspireprojekt.de)
Förderinstitution: MWIDE NRW

„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

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

Vortrag „Intelligente Rettung im SmartHome“ beim Symcon Anwendertreffen, Lübeck, 6. Februar 2019

Ausrichtung der „safety days - Informationstechnologie trifft zivile Gefahrenabwehr“, Paderborn, 22.-24. März 2019

Vortrag “Standardization of situational awareness systems”, Budapest, Ungarn, 16. April 2019

Präsentation des Projektes „IRiS“ auf der Jahresfachtagung der Vereinigung zur Förderung des Deutschen Brandschutzes e.V., Ulm, 27.-29. Juni 2019

Leitung der Working Group 3 zur Entwicklung der ISO 22329 beim „ISO TC 292 7th Plenary Meeting“, Bangkok, Thailand, 8.-13. September 2019

Vortrag „Intelligente Rettung im SmartHome“ beim Bundesfachkongress des Deutschen Feuerwehrverbandes, Berlin, 12. September 2019

Vortrag zum Projekt "OptiAMix" auf der BMBF-Abschlussveranstaltung ProMat_3D, Frankfurt, 19. September 2019

Vortrag „Sicherheitsforschung in Paderborn“ vor einer Delegation aus Shanghai, Köln, 26. November 2019

Wissenschaftliche Kooperationen (nur extern)

Direct Manufacturing Research Center, Paderborn, Deutschland

safety innovation center e.V., Paderborn, Deutschland

simufact engineering 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.

Preise/Auszeichnungen:

„Hanno-Peter-Preises“ an Christoph Amelunxen: Christoph Amelunxen erhielt im Rahmen des Europäischen Katastrophenschutzkongresses den Hanno-Peter-Preises der Deutschen Gesellschaft für Katastrophenmedizin e.V. für die Arbeit „Methode zur Risikoidentifizierung in Prozessen der Gefahrenabwehr“. 27. August 2019 Berlin, Deutschland

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

Jahnke, Ulrich: „Systematik zum präventiven Schutz vor Produktpiraterie durch Additive Fertigungsverfahren“ (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rainer Koch, Prof. Dr.-Ing. habil. Gerd Witt)

Rohde, Johannes: „Methodik zur prozessbasierten Technologieintegration der Additiven Fertigung in Unternehmen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rainer Koch, Prof. Dr.-Ing. habil. Gunter Kullmer)

Referierte Publikationen

Bender, A.; Reinke, K.; Sextro, W.: „Konstruktion und Zustandsüberwachung eines Gummi-Metall-Teils mit integriertem Thermoelement“. In 10. VDI-Fachtagung Schwingungen von Windenergieanlagen 2019 (Vol. VDI-Berichte 2346, pp. 241–248). Bremen 2019

Bender, A.; Schinke, L.; Sextro, W.: “Remaining useful lifetime prediction based on adaptive failure thresholds”. In M. Beer & E. Zio (Eds.), Proceedings of the 29th European Safety and Reliability Conference (ESREL2019) (pp. 1262–1269). Hannover

Dunst, P.; Hemsel, T.; Bornmann, P.; Littmann, W.; Sextro, W.: „Modellbasierte und experimentelle Charakterisierung von intensiven Ultraschall-Stehwellenfeldern für die Zerstäubung hochviskoser Flüssigkeiten“. In DAGA 2019. Rostock

Dunst, P.; Bornmann, P.; Hemsel, T.; Littmann, W.; Sextro, W.: “Atomization of Fluids with Ultrasound”. In J. Lötters & G. Urban (Eds.), Conference Proceedings - The 4th Conference on MicroFluidic Handling Systems (MFHS2019) (pp. 140–143). Enschede, The Netherlands

Hagedorn, O. E. C.; Pielsticker, D.; Hemsel, T.; Sextro, W.: „Messung hochfrequenter In-Plane-Schwingungen mittels Laservibrometrie in räumlich eingeschränkten Umgebungen“. In 2. VDI-Fachtagung Schwingungen 2019. VDI Verlag GmbH. Düsseldorf 2019

Kaul, T.; Hentze, J.; Sextro, W.; Gräßler, I: „Integration von Verlässlichkeitsmodellen der Entwicklung in einen Digitalen Zwilling zur Umsetzung einer vorausschauenden Instandhaltung“. In Fachtagung Mechatronik 2019 Paderborn

Kaul, T.; Bender, A.; Sextro, W.: “Digital Twin for Reliability Analysis During Design and Operation of Mechatronic Systems”. In M. Beer & E. Zio (Eds.), Proceedings of the 29th European Safety and Reliability Conference (ESREL2019) (pp. 2340–2347). Hannover

Schemmel, R.; Hemsel, T.; Dymel, C.; Hunstig, M.; Brökelmann, M.; Sextro, W.: “Using complex multi-dimensional vibration trajectories in ultrasonic bonding and welding”. Sensors and Actuators A: Physical, 295, 653–662. https://doi.org/10.1016/j.sna.2019.04.025

Schemmel, R.; Eacock, F.; Dymel, C.; Hemsel, T.; Hunstig, M.; Brökelmann, M.; Sextro, W.: “Impact of multi-dimensional vibration trajectories on quality and failure modes in ultrasonic bonding”. In International Symposium on Microelectronics (pp. 000509–000514). Boston. https://doi.org/10.4071/2380-4505-2019.1.000509

Schütte, J.; Sextro, W.; Kohl, S.: „Halbachsprüfstand zur kinematischen, elastokinematischen und dynamischen Charakterisierung von Radaufhängungen“. In Fachtagung Mechatronik 2019. Paderborn: Universitätsbibliothek Paderborn, 2019. doi.org/10.17619/UNIPB/1-777

Schütte, J.; Sextro, W.: “Model-Based Investigation of the Influence of Wheel Suspension Characteristics on Tire Wear”. In Advances in Dynamics of Vehicles on Road and Tracks. Proceedings of the 26^th Symposium of the International Association of Vehicle System Dynamics 2019. Springer International Publishing. 2020. ISBN 978-3-030-38076-2

Nicht referierte Publikationen

Bornmann P.: „Modellierung und experimentelle Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen Ultraschallwandler und Flüssigkeit in kavitationsbasierten Prozessen“. Band-7, Shaker Verlag, 2019, ISBN:978-3-8440-6483-4

Kohl S.: „Analyse der Reibleistungsverteilung im Reifenlatsch unter Berücksichtigung der Fahrwerkdynamik eines Mehrlenkerachssystems zur Bewertung des Reifenverschleißes“. Band-8, Shaker Verlag, 2019, ISBN:978-3-8440-6502-2

Sprock C.: „Zeiteffiziente messtechnische Analyse glatt-nichtlinearen Schwingungsverhaltens dynamischer Strukturen“. Band-9, Shaker Verlag, 2019, ISBN 978-3-8440-6602-9

Sextro, W.; Brökelmann, M.: „Intelligente Herstellung zuverlässiger Kupferbondverbindungen“. (Vol. VIII). Springer Verlag. doi.org/10.1007/978-3-662-55146-2

Vortrag

Scheidemann, C.; Schemmel, R.; Hemsel, T.; Kirsch, O.; Sextro, W: „Experimentelle Analyse und Modellierung des Verbindungsaufbaus beim Ultraschall-Dickdrahtbonden“. International Microelectronics and Packaging Society (IMAPS), München, 17.-18. Oktober 2019

Aktuelle Forschungsprojekte

„Fahrwerkkonzept für einen energieeffizienten, verschleißarmen Reifen-Fahrbahn-Rollkontakt“: Das durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt geförderte wissenschaftliche Forschungsprojekt thematisierte eine modellbasierte Analyse des Einflusses der Radhubkinematik eines Achssystems auf den Reifenverschleiß. Die Modellierung des dynamischen Verhaltens des Gesamtsystems Achse-Reifen-Fahrbahn unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Teilsystemen stellte dabei ein zentrales Thema dar. Durch eine Anpassung der Grundauslegung einer Serienachse sollte der Reifenverschleiß reduziert werden ohne dabei vom heutigen Stand der Technik der kinematischen Grundauslegung abzuweichen. Im Forschungsprojekt konnte gezeigt werden, dass bei Simulation einer Geradeausfahrt bereits kleine Änderungen zu einer deutlichen Reduktion der Reibleistung in der Kontaktfläche zwischen Reifen und Fahrbahn führen. Die Reibleistung diente dabei als Indikator für den Reifenverschleiß.

„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

„Ein effizientes, reduziertes Modell zur Berechnung des Reifenverschleißes“: Zur Simulation und computergestützten Analyse des Reifenverschleißes werden derzeit komplexe Reifenmodelle verwendet, die mit einer langen Rechenzeit einhergehen. Soll der Reifenverschleiß optimiert werden, müssten mit solchen Modellen zahlreiche Simulationen durchgeführt werden. Die Gesamtrechenzeit wäre dann nicht mehr tragbar. Deswegen wird eine Methodik entwickelt, durch die der Reifenverschleiß auch mit geringerem Rechenaufwand vorhergesagt werden kann. Dabei soll es weiterhin möglich sein, die Verteilung des Verschleißes über den Reifenquerschnitt zu bestimmen. Dies hebt das neue Modell von den üblichen, schnellen Punktkontaktmodellen ab.

„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

„Power2Power-Modellbasierte Ermittlung optimaler Prozessparameter für neuartige Ultraschallbondverbindungen “: Um den weltweit steigenden Energiebedarf abdecken zu können, gewinnt die Nutzung von erneuerbaren Energien zunehmend an Relevanz. Für die Energieumwandlung werden effiziente Leistungshalbleiter benötigt. Das Gesamtziel des EU-Projekts ist die Weiterentwicklung von siliziumbasierten Leistungshalbleitern. Eine wesentliche Aufgabe des LDM ist dabei, die benötigte Entwicklungszeit für die Findung von optimalen Bondparametern für das Ultraschall-Drahtbonden durch den Einsatz von Simulationsmodellen zu reduzieren. Die Drahtbondverbindungen in den Leistungshalbleitern müssen immer höheren Belastungen standhalten. Dafür ist es notwendig, dass Bonddrähte mit großen Durchmessern effizient und zuverlässig verwendet werden können. Für diese Aufgabe wird an einem neuen Konzept der Anregung beim Ultraschall-Drahtbonden geforscht. Förderinstitution: EU-ECSEL, BMBF.

„Geometrieoptimierung von Bondwerkzeugen“: Das Ultraschall-Drahtbonden wird in der Leistungshalbleiterindustrie zur Kontaktierung verwendet. Dabei spielen bei der Verbindungsbildung viele Faktoren, wie beispielsweise die Bondparameter oder das Bondwerkzeug, eine entscheidende Rolle. In diesem Projekt wird der Einfluss des Bondwerkzeugs, das die Kräfte während des Bondens auf den Draht überträgt, experimentell untersucht und simulativ abgebildet. Ziel ist es, die Geometrie des Bondwerkzeugs hinsichtlich verschiedener Ziele zu optimieren, um zum Beispiel die Effizienz des Bondprozesses zu steigern. Förderinstitution: Industrie

Referierte Publikationen

Arsenyeva, O. P, Piper, M.; Zibart, A.; Olenberg, A.; Kenig, E.Y.: “Investigation of heat transfer and hydraulic resistance in small-scale pillow-plate heat exchangers”. Energy 181, pp. 1213-1224, 2019

Arsenyeva, O. P.; Tran, J. M.; Piper, M.; Kenig, E.Y.: “An approach for pillow plate heat exchangers design for single-phase applications”. Applied Thermal Engineering 147, pp. 579-591, 2019

Bolenz, L.; Toye, D.; Kenig, E. Y.: “Liquid Flow Morphology of Viscous Systems in Structured Packings: Investigations by X-ray Tomography”. Chemical Engineering Transactions 74, pp. 913-918, 2019

Bolenz, L.; Fischer, F.; Toye, D.; Kenig, E.Y.: „Tomographische Untersuchung der Fluiddynamik viskoser Systeme in Packungskolonnen“. Chemie Ingenieur Technik 91, S. 1892-1896, 2019

Flechsig, S.; Borgolte, T.; Utchenko, Y.; Sohr, J.; Schubert, M.; Hampel, U.; Kenig, E.Y.: „Rate-based-Modellierung von CO₂-Absorptionskolonnen mit Anstaupackungen“. Chemie Ingenieur Technik 91, S. 125-138, 2019

Glushenkov, M.; Kenig, E.; Kronberg, A.; Mügge, N.: „Wärmegetriebene Motoren – Eine neuartige, innovative Lösung für Pumpen und Kompressoren“. CIT-Plus 5, S. 36-37, 2019

Grabo, M.; Weber, D.; Paul, A.; Klaus, T.; Bermpohl, W.; Krauter, S.; Kenig, E.Y.: “Numerical Investigation of the Temperature Distribution in PCM-integrated Solar Modules”. Chemical Engineering Transactions 76, pp. 895-900, 2019

Große Daldrup, A.; Crine, M.; Marchot, P.; Toye, D.; Kenig, E.Y.: “An approach to separation efficiency modelling of structured packings based on X-ray tomography measurements: Application to aqueous viscous systems”. Chemical Engineering Science 204, pp. 310-319, 2019

Hasselmann, K.; aus der Wiesche, S.; Kenig, E.Y.: “Optimization of piecewise conical nozzles: Theory and application”. Journal of Fluids Engineering 141, pp. 121202-1-121202-11, 2019

Janzen, A.; Kenig, E.Y.: “Analysis of crystallization fouling in electric water heating”. Heliyon 5, pp. e02695/1- e02695/14, 2019

Piper, M.; Zibart, A. Djakow, E.; Springer, R.; Homberg, W.; Kenig, E.Y.: “Heat transfer enhancement in pillow-plate heat exchangers with dimpled surfaces: A numerical study”. Applied Thermal Engineering 153, pp. 142-146, 2019

Rieks, S.; Wende, M.; Preußer, N.; Gambaryan-Roisman, T.; Kenig, E.Y.: “A hydrodynamic analogy based modelling approach for zero-gravity distillation with metal foams”. Chemical Engineering Research and Design 147, pp. 615-623, 2019

Schulz, A.; Wecker, C.; Kenig, E.Y.: „Eine Methode zur Erfassung von Stofftransport an fluiden Phasengrenzflächen“. Chemie Ingenieur Technik 91, S. 1623-1632, 2019

Sohr, J.; Bierberle, M.; George, G.R.; Flechsig, S.; Schubert, M.; Kenig, E.Y.; Hampel, U.: “Comparative assessment of different image processing methods to determine the gas–liquid interfacial area in froth regimes of sandwich packings from ultrafast X-ray tomography image data”. Chemical Engineering Research and Design 147, pp. 676-688, 2019

Sohr, J.; Schubert, M.; Flechsig, S.; Kenig, E.Y.; Hampel, U.: “Experimental investigation of the froth height in columns with sandwich packings”. Chemie Ingenieur Technik 91, pp. 139-144, 2019

Nicht referierte Publikationen

Grabo, M.; Weber, D.; Paul, A.; Klaus, T.; Bermpohl, W.; Krauter, S..; Kenig, E.Y.: “Numerical Investigation of the Temperature Distribution in PCM-integrated Solar Modules”. 22nd Conference on Process Integration, Modelling and Optimisation for Energy Saving and Pollution Reduction, Agios Nicolaos, Kreta, 2019

Grabo, M.; Staggenborg, C..; Kenig, E.Y.: „Modellierung und Optimierung von makroverkapselten Latentwärmespeicherelementen“. Workshop Wärmeübertragung mit Phasenwechsel in fluiden Systemen: Ein Update, Paderborn, 2019

Wende, M.; Staggenborg, C..; Kenig, E.Y.: „Simulation von Gravidestillationsprozessen mit Metallschäumen“. Workshop Wärmeübertragung mit Phasenwechsel in fluiden Systemen: Ein Update, Paderborn, 2019

Mügge N..; Kenig, E.Y.: „Wärmeübertragung in Mikrokanälen zur Anwendung in neuartigen Wärmemotoren“. Workshop Wärmeübertragung mit Phasenwechsel in fluiden Systemen: Ein Update, Paderborn, 2019

Hasselmann, K.; aus der Wiesche, S..; Kenig, E.Y.: “Assessment of compressible RANS and LES methods for organic vapor flows past a NACA4412 airfoil”. 8th Joint Fluids Engineering Conference, San Francisco, USA, 2019

Passmann, M.; aus der Wiesche, S..; Kenig, E.Y.: “On the low and high speed flow of gases through pillow plate channels”. 8th Joint Fluids Engineering Conference, San Francisco, USA, 2019

Heine, J.; Wecker, C.; Kenig, E.Y..; Bart, H.J.: “Visualization of Marangoni Phenomena during Droplet Formation”. 10th International Conference on Multiphase Flow, Rio de Janeiro, Brasilien, 2019

Bolenz, L.; Toye, D.; Kenig, E. Y.: “Liquid flow morphology of viscous systems in structured packings: investigations by X-ray tomography”. 14th International Conference on Chemical and Process Engineering, Bologna, Italien, 2019

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)

„Untersuchung von Aminozuckern als neue Lösungsmittel zur CO₂-Abscheidung“: Wässrige Lösungen der Aminozucker, d. h. Zuckermoleküle, bei denen eine Hydroxylgruppe durch eine Aminogruppe ersetzt wurde, gelten als potenziell neue Lösungsmittel zur CO₂-Abscheidung. Die Aminozucker sind für diese Anwendung besonders attraktiv, weil sie sicher, nicht korrosiv, biologisch abbaubar und vor allem in großer Menge in der Natur vorhanden sind. Das Hauptziel dieses Forschungsprojekts ist die Untersuchung der CO₂-Abscheidung unter Verwendung wässriger Lösungen des Aminozuckers N-Acetylglucosamin (GlcNAc) und seiner Mischungen mit herkömmlichen Aminen. Dabei wird eine neue Methodik entwickelt, mit der innovative Lösungsmittel zur CO₂-Abscheidung mithilfe einer Kombination von virtuellen und realen Experimenten effizient identifiziert und getestet werden können. Virtuelle Experimente werden mittels validierter Modelle durchgeführt, um CO₂-Absorptionsprozesse in typischen Absorptionsanlagen unter ausgewählten Standardbetriebsbedingungen zu simulieren. Die erforderlichen Eingabedaten (Reaktionskinetik, Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewicht, physikalisch-chemische Daten usw.) für die Modellierung und Simulation des Prozesses werden durch Experimente am Standort des indischen Partners, der Gruppe um Prof. Vaidya, Institut für Chemische Technologie, ICT, Mumbai, generiert.
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)

„Steigerung der Energieeffizienz von Produktionsprozessen durch innovative Wärmeübertrager: Verdampfung und Kondensation von Gemischen“: Ziel dieses Verbundprojektes mit drei weiteren Universitäten ist es die Anwendung von Kissenplatten und strukturierten Rohren als Kondensatoren und Verdampfer in der Prozessindustrie zu etablieren. Da jedoch bislang Dimensionierungsgrundlagen für diese Bauformen bei der Wärmeübertragung mit Phasenwechsel fehlen und diese Apparate somit zur Gewährleistung der geforderten Wärmeübertragung in der Regel überdimensioniert werden, müssen diese Dimensionierungsgrundlagen erarbeitet werden. Zur Erarbeitung der Dimensionierungsgrundlagen in Form von Korrelationen werden hierzu an der Universität Paderborn experimentelle Untersuchungen zur Kondensation von Reinstoffen und Gemischen an Kissenplatten durchgeführt. Auf Basis der erarbeiteten Korrelationen werden dann Kondensatoren in Kissenplattenbauform im Vergleich zu Glattrohrapparaten bewertet, um vorteilhafte Einsatz- und Betriebsbereiche von Kissenplattenkondensatoren identifizieren zu können. Die Korrelationen werden während des Projektes und danach publiziert und können beispielsweise somit von kleinen und mittelständischen Unternehmen, welche solche Bauformen in ihrem Portfolio anbieten, zur Auslegung verwendet werden.
Förderinstitut: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Innovativer Trennapparat zur Stickstoffrückgewinnung aus landwirtschaftlichen Abfällen“: Die Verwertung organischer Abfälle aus der Landwirtschaft, insbesondere Gülle und Gärrest, ist eine noch nicht zufriedenstellend gelöste Aufgabe im Bereich des Abfallmanagements. Gülle enthält Stickstoff, daneben Phosphat und weitere Mineralien, welche wichtige Nährstoffe für landwirtschaftliche Nutzpflanzen darstellen. Der direkte Nutzen (z.B. Ausbringung auf Felder) führt bei übermäßigem Einsatz jedoch zu hohen Nitratbelastungen von Böden und Gewässern. In diesem Projekt wird in Kooperation mit dem Projektpartner Envimac Engineering GmbH aus Oberhausen ein innovativen Trennapparat zur Stickstoffrückgewinnung entwickelt Dieser soll erstmals geeignet sein, Stickstoff in Form von Ammonium direkt aus der Gülle bzw. dem Gärrest selektiv zu entfernen und somit hochwertige Düngeprodukte herzustellen. Dabei wird ein hochtechnisierter Apparat mit gleichzeitig landwirtschaftlicher Robustheit entwickelt, mit welchem feststoffhaltige Flüssigkeiten behandelt werden können ohne dass es zu einem Ausfall der Anlage kommt. Damit wird erstmals auch die wirtschaftliche Verarbeitung kleiner Menge an Gülle dezentral direkt am Bauernhof ermöglicht.
Förderinstitut: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Energiemessung von Erd- und Biogas für den privaten Bereich“: Die Diversifizierung der Gasversorgung durch Liberalisierung des Gashandels, die Erschließung neuer fossiler Quellen und die zunehmende Nutzung erneuerbarer Gase (wie Bio- und Synthesegas) führen zu deutlichen Schwankungen der Gasqualität. Diese ist jedoch entscheidend für die eichpflichtige Messung des Energieinhalts sowie den sicheren, effizienten und emissionsarmen Betrieb von gasbetriebenen Prozessen. Der Energiestrom des Gases in der Betriebsmessung ergibt sich als Produkt aus dem Heizwert und dem verbrauchten Gasvolumen. Für die meisten Gasverbraucher wird am Verbrauchsort nur die Mengenmessung durchgeführt, während die Qualitätsmessung (Heizwert) nach internen Verfahren durch den Lieferanten erfolgt. Das Hauptziel des Deutsch-Schwedischen Projektes ist die Entwicklung und Markteinführung einer innovativen Technologie zur kostengünstigen Echtzeitmessung des Energiestromes von Erd- und Biogas mit Hilfe eines Ultraschalldurchflussmessers. Im Vergleich zu bestehenden Lösungen kann mit der neuen Technologie eine Kostensenkung von voraussichtlich bis zu 94% (im Vergleich zur Gaschromatographie) erreicht werden. Die Kosten für Betrieb und Wartung werden dabei um etwa 90% reduziert.
Förderinstitut: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Entwicklung eines hocheffizienten Rohrbündelkondensators mit strukturiert chemisch beschichteten Drallrohren zur bevorzugten Tropfenkondensation“: 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. Die Bearbeitung des Projektes erfolgt in Kooperation mit der Arbeitsgruppe Coatings, Materials & Polymers der Universität und der Hatec Haag-Technischer Handel GmbH.
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 gemeinsam mit der BUCO Laserplate GmbH 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 Computational Fluid Dynamics (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“: 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“: 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. Das Projekt erfolgt in Kooperation mit der Sokratel Kommunikations- und Datensysteme GmbH aus Augsburg.
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)

„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

„Untersuchung von Mehrphasenströmungen auf strukturierten Oberflächen mittels CFD-Methoden“: Ziel unserer Kooperation mit der Sulzer Chemtech AG ist es, das Verhalten von Flüssigkeitsströmungen mit freien gas-flüssig Grenzflächen auf strukturierten Oberflächen durch ein CFD-Modell abzubilden. Diese werden in der verfahrenstechnischen Industrie häufig in strukturierten Packungen eingesetzt, die einen möglichst intensiven Austausch zwischen zwei oder mehr fluiden Phasen bei gleichzeitig geringen Druckverlusten herstellen sollen (z.B. bei Rektifikations- und Absorptionsprozessen). Die Untersuchungen erfolgen ohne auferlegte Gasströmung mit Fokus auf der Benetzungseigenschaft der Oberflächen. Die Berücksichtigung der Mikrostruktur im CFD-Modell soll über eine Anpassung des effektiven Kontaktwinkels im CFD Modell erfolgen, wobei derjenige Kontaktwinkel gewählt wird, welcher die Strömungscharakteristik am besten wiedergibt. Um dies bewerten zu können führt die Firma Sulzer Ausbreitungsversuche von Flüssigkeitsfilmen auf Einzelblechen durch, die in ihrer mikrostrukturellen Oberflächenbeschaffenheit den strukturierten Packungen entsprechen.
Finanzierung: Sulzer Chemtech AG, Haushaltsmittel

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

“Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppen Phytoextrakte und Extraktion“, Muttenz, Schweiz, 7.-8. Februar 2019

„Regenerativen Energietechnik Konferenz (RET.Con 2019)“, Nordhausen, Deutschland, 7.-8. Februar 2019

„Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Energieverfahrenstechnik und des Arbeitsausschusses Thermische Energiespeicherung“, Frankfurt am Main, Deutschland, 6.-7. März, 2019

„Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppe Wärme- und Stoffübertragung“, Essen, Deutschland, 18.-19. März 2019

„Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppe Computational Fluid Dynamics“, Frankfurt am Main, 18.-20. März 2019

„Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgruppen Fluidverfahrenstechnik, und Membrantechnik“, Potsdam, Deutschland, 27.-29. März 2019

“Current Topics on Packed Columns”, Liége, Belgien, 02. April 2019

“10th International Conference on Multiphase Flow”, Rio de Janeiro, Brasilien, 19.-24. Mai 2019

“14. International Conference on Chemical and Process Engineering”, Bologna, Italien, 26.-29. Mai 2019

“8th Joint Fluids Engineering Conference”, San Francisco, USA, 28. Juli - 01. August 2019.

„Wärmeübertragung mit Phasenwechsel in fluiden Systemen: Ein Update“, Paderborn, Deutschland, 19.-20. September 2019

“22nd Conference on Process Integration, Modelling and Optimisation for Energy Saving and Pollution Reduction (PRES‘19)”, Agios Nicolaos, Kreta, Griechenland, 20.-23. Oktober 2019

„Jahrestreffen der ProcessNet-Fachgemeinschaften Prozess-, Apparate- und Anlagentechnik“, Dortmund, 04.-05. November 2019

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. Kutcherov, Königlich Technische Hochschule Stockholm, Schweden

Prof. Kuzmin, Technische Universität Dortmund

Prof. Scholl, Technische Universität Braunschweig, Deutschland

Prof. Seferlis, Aristotle University of Thessaloniki

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

BASF SE, Deutschland

BUCO Wärmeaustauscher International, Deutschland

Covestro AG, Deutschland

Encontech B.V., Niederlande

Envimac Engineering GmbH, Deutschland

ESDA Technologie GmbH, Deutschland

GasQuaL AB, Schweden

Hatec Haag technischer Handel GmbH

John Deere GmbH & Co. KG, Deutschland

Miele & Cie. KG, Deutschland

Sokratel Kommunikations- und Datensysteme GmbH, Deutschland

Sulzer AG, Schweiz

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

Große Daldrup, A.: „Modellierung des Strömungs- und Trennverhaltens viskoser Gemische in Packungskolonnen basierend auf tomographischen Untersuchungen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Eugeny Kenig)

Referierte Publikationen

Tominski, J.; Lammers, S.; Zimmer, D.: “Guidelines for post processing oriented design of additive manufactured parts for use in topology optimization”. In: Auricchio, Ferdinando; Rank, Ernst.; Kollmannsberger, Stefan.; Morganti, Simone: Proceedings of II. International Conference on Simulation for Additive Manufacturing Sim-AM 2019, Pavia, Italy, September 11-13, S. 174-185, 2019

Künneke, T.; Lieneke, T.; Lammers, S.; Zimmer, D.: “Design guidelines for post-processing of laser beam melting in context of support structures“. In: Bernard, Alain; Leach, Richard; Pedersen, David Bue; Taylor, John: Proceedings of the Special Interest Group meeting on Advancing Precision in Additive Manufacturing, Ecole Centrale de Nantes, France, S. 137-140, September 2019

Lieneke, T.; Künneke, T.; Schlenker, F.; Denzer, V.; Zimmer, D.: “Manufacturing Accuracy In Additive Manufacturing: A Method To Determine Geometrical Tolerances “. In: Bernard, Alain; Leach, Richard; Pedersen, David Bue; Taylor, John: Proceedings of the Special Interest Group meeting on Advancing Precision in Additive Manufacturing, Ecole Centrale de Nantes, France, September 2019

Denzer, V.; Didier A.; Drumm, S., Hambach, D.; Kaplinska-Zajontz M.; Noeke, J.; Settnieri, J.; Xi, L.; Zhu, H.:

„Integration von Sprach- und Fachlernen im Kontext chinesisch-deutscher Kooperationsstudiengänge am Beispiel des Maschinenbaustudiums an der Chinesisch-Deutschen Technischen Fakultät (CDTF, Qingdao/Paderborn)“. In: Info DaF 2019; 46(1): 178–199, 2019

Nicht referierte Publikationen

Künneke, T.; Zimmer, D.: „Schall mittels Pulver dämpfen“. In: konstruktionspraxis, Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, S. 24-26, Ausgabe 6/2019

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. Förderinstitution: Industrie

“Concept and Case Studies“: Im Rahmen dieses DMRC-Projekts werden allgemeingültige Wirkprinzipien erarbeitet, die im Zusammenhang mit der additiven Fertigung stehen. In 2019 liegt der thematische Fokus im Bereich der Sensorintegration innerhalb additiv gefertigter Bauteile. Die gewonnenen Erkenntnisse und abgeleiteten Wirkprinzipien werden an Demonstratorbauteilen, die von Industriepartnern bereitgestellt wurden, beispielhaft angewendet. Förderinstitution: DMRC

"DMDR 3.0“: Die DMRC-Projekte "Direct Manufacturing Design Rules" (DMDR 1.0, 2.0 und 3.0) haben zum Ziel Konstruktionsregeln für die additive Fertigung zu entwickeln und sie einem breiten Spektrum von Anwendern aus Wissenschaft und Industrie sowie Studenten zugänglich zu machen. So hat das Forschungsprojekt "DMDR 3.0" das Ziel, den Gültigkeitsbereich der entwickelten Konstruktionskataloge um neue Technologien, Materialien, Maschinen und Parametereinstellungen zu erweitern. 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

„ReAddi - Intelligent-geregelte additive Prozesskette mittels simulativ und experimentell ermittelten Bauteil-, Werkstoff- und Prozessdaten“: Ziel des Projekts ist eine prototypische hybrid additive Serienfertigung für die Automobilbranche. Dazu soll die gesamte Prozesskette von der Bauteilgestaltung über Pulverherstellung und den LBM-Prozess bis hin zur Nachbearbeitung hardware- und softwareseitig integriert, analysiert und optimiert werden um eine durchgängige und robuste Prozesskette zu ermöglichen. 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

„Konstruktions- und Antriebstechnik im AM-optimierten Modularantrieb“: In diesem Lehrstuhlprojekt wird ein modulares Mehrmotorenantriebssystem in Form eines Prüfstandes entwickelt, der die Gestaltungsfreiheit der additiven Fertigung sowie die Vorteile der Funktionsintegration (Schwingungsdämpfung, Wärmeübertragung, …) aufzeigt. Mit der gegebenen Modularität des Systems (Anbau unterschiedlicher Motoren, Bremsen, …) bietet sich die Möglichkeit verschiedenste Antriebskonzepte umzusetzen und zu untersuchen, sodass zum Ergebnis die konstruktiven und antriebstechnischen Innovationen und Forschungsthemen des KAt in einem Demonstrator zusammengeführt werden. Förderinstitution: Universität Paderborn

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

„Technisch-Interkulturelles China-Kompetenzzentrum - TiCK“: Im Mittelpunkt stehen dabei die technischen und wirtschaftsnahen Disziplinen sowie bestehende Kooperationen mit chinesischen Partneruniversitäten und der Ausbau von Hochschulkooperationen und technisch-interkulturellen Angeboten für Studierende, wissenschaftliche und nichtwissenschaftliche Mitarbeiter an deutschen Hochschulen. Förderinstitution: BMBF

“AFEMB“: Additive Fertigung im Elektromaschinenbau. Im Rahmen des Projekts wird untersucht, wie die Besonderheiten der Additiven Fertigung (AF) bei der Optimierung des Rotors einer permanentmagneterregten Synchronmaschine (PMSM) genutzt werden kann. Dazu wird zunächst ein geeignetes Material identifiziert und untersucht. Bei der konstruktiven Umsetzung sind elektromagnetische und mechanische Eigenschaften zu berücksichtigen. Ziel ist die Entwicklung einer funktionsoptimierten und mechanisch belastbaren Rotorgestalt unter Ausnutzung der Gestaltungsmöglichkeiten der AF. Förderinstitution: DFG

„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

„ILuKadd3D – Innovative Leichtbau- und Kühlkonzepte für elektrische Maschinen durch additive Fertigung„: Ziel des Forschungsvorhabens ist der Einsatz der additiven Fertigung im Elektromaschinenbau durch die Gestaltung und Herstellung einer optimierten permanentmagnet-erregten Synchronmaschine (PMSM). Durch den Einsatz innovativer Kühl- und Leichtbaukonzepte innerhalb von Motorkomponenten, ermöglicht durch die konstruktive Freiheit der additiven Fertigung, soll ein bereits bestehender Elektromotor optimiert werden. Zusätzlich soll durch die Geometrie und die Mikrostruktur des Rotors und der Welle der Magnetfluss im Motor ideal ausgelegt werden. Förderinstitution: AiF/FVA

„Reduktion von Wirbelstromverlusten durch die Additive Fertigung“: Additive Fertigungsverfahren ermöglichen durch die gestalterische Freiheit eine dreidimensionale Querschnittsaufteilung. So können beispielsweise gezielt Luftspalte in ein Bauteil eingesetzt werden, um die Umlaufwege des induzierten Stromes zu minimieren und somit wirbelstrombedingte Verluste zu reduzieren. Förderinstitution: Industrie

„Simulationsbasierte Untersuchung von Strömungen in rotierenden Hochleistungsbauteilen“: Das Betriebsverhalten von rotierenden Bauteilen wie Bremsen oder Wellendichtsystemen ist hinsichtlich der mechanischen Funktion optimiert. Neben der mechanischen Funktion beeinflussen die Gestaltung der Bauteile sowie die Umgebungsbedingungen das Betriebsverhalten. Dabei treten Strömungseffekte auf, die einen negativen Einfluss haben. Ziel dieser Untersuchung ist es, auf Basis bisheriger Erkenntnisse ein analytisches Modell zur Beschreibung der auftretenden Strömungen zu entwickeln und die Betriebsbedingungen mit einer CFD-Simulation nachzubilden. Die Simulationsergebnisse sollen eine Grundlage schaffen, um die Hochleistungsbauteile hinsichtlich der auftretenden Strömung zu optimieren. Förderinstitution: Universität Paderborn

„Verschleiß- und verlustleistungsreduziertes Wellendichtsystem für Hochdrehzahlanwendungen“: Bei herkömmlichen Wellendichtsystemen treten infolge von Reibung Verschleiß und Verlustleistungen auf. Insbesondere für Anwendungen im Hochdrehzahlbereich haben die Effekte einen negativen Einfluss auf die Energiebilanz. Ziel des Forschungsprojektes ist es, ein Dichtsystem für Hochdrehzahlanwendungen zu entwickeln, welches nahezu verschleißfrei arbeitet und die Verlustleistung reduziert. Förderinstitution: Universität Paderborn

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

Lehrgang „Fachingenieur Additive Fertigung VDI – Modul 3: Konstruktion für additive Fertigungsverfahren“, Paderborn, 31. Januar-1. Februar sowie 04.-05. Juli 2019

Grundlagenseminar „Form- und Lagetoleranzen“, Gütersloh, 25.-26. Februar 2019

Grundlagenseminar „Form- und Lagetoleranzen“, Hagen, 7.-8. März 2019

Aufbauseminar „Form- und Lagetoleranzen“, Gütersloh, 12.-13. März 2019

Schulung „Konstruktion in der Additiven Fertigung“, Paderborn, 24. Mai 2019

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

Prof. Dr.-Ing. Michael Schmidt, Lehrstuhl für Photonische Technologien (LPT), Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg, Deutschland

Prof. Dr. Holger Karl, Rechnernetze, Universität Paderborn, Deutschland

Prof. Dr. Julia Settinieri, Fakultät für Kulturwissenschaften, Fachbereich Deutsch als Zweit- und Fremdsprache, Universität Paderborn, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, Institut für Produktionssysteme (wbk), Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Deutschland

Funktionen

Prof. Dr.-Ing. Detmar 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

Kriegel, Nils: „Konzeption eines energieeffizienten Betätigungs- und Haltesystems für eine Federkraftbremse“ (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Detmar Zimmer)

Referierte Publikationen

Moritzer E.; Hirsch A.; Heim H.-P.; Cherif C.; Truemper W.: “Plastic droplet welding: bond strength between plastic freeforming structures and continuous fiber-reinforced thermoplastic composites”. Welding in the World, S. 867-873, Ausgabe 63, 2019. ISSN: 1878-6669

Moritzer E.; Bürenhaus F.; Hirsch A.: “Adhesive Bonding of FDM-Manufactured Parts Made of ULTEM 9085 Considering Surface Treatment, Surface Structure, and Joint Design”. Welding in the World, S. 1819-1832, 63. Jg. Heft 6, 2019. ISSN: 0043-2288

Moritzer E.; Wortmann M.; Hoffmann A.; Frese N.; Heide A.; Brikmann J.; Brandt N.; Menzel M.; Goelzhaeuser A.; Huesgen B.: “Advanced output of silicone molds in vacuum casting processes by polyamide 12 powder supplementation”. POLYMER-PLASTICS TECHNOLOGY AND MATERIALS, Pages: 1937-1943, Volume: 58, Issue: 17, 22. November 2019

Moritzer E.; Wortmann M.; Frese N.; Hes L.; Golzhauser A.; Ehrmann A.: “Improved abrasion resistance of textile fabrics due to polymer coatings”. JOURNAL OF INDUSTRIAL TEXTILES, Pages: 572-583, Volume: 49, Issue: 5, November 2019

Moritzer E.; Wortmann M.; Frese N.; Sabantina L.; Petkau R.; Kinzel F.; Golzhauser A.; Husgen B.; Ehrmann A.: “New Polymers for Needleless Electrospinning from Low-Toxic Solvents”. NANOMATERIALS, Volume: 9, Issue: 1, Article Number: 52, January 2019

Nicht referierte Publikationen

Moritzer E.; Hirsch A.; Paulus S.: „Additive Fertigung von Bauteilen und Strukturen - Neue Erkenntnisse und Praxisbeispiele“. Rissausbreitungsmechanismen in FDM-Verstärkungsstrukturen unter dynamischer Beanspruchung, S. 185-198, 1. Auflage, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2019, ISBN: 978-3-658-27411-5

Moritzer E.; Hirsch A.; Hecker F.: “Process Parameter Optimization to Improve the Mechanical Properties of Arburg Plastic Freeformed Components”. 30th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF), Austin (Texas), 2019

Moritzer E.; Wächter J.; Elsner M.: “Investigation of the Processability of Different PEEK Materials in the FDM Process with Regard to Weld Seam Strength”. 30th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF), Austin (Texas, USA), 2019

Moritzer E.; Hirsch A.: „Charakterisierung des Arburg Kunststoff Freiformens“. ProduktionNRW/VDMA NRW – Erfa Additive Manufacturing Kunststoff – Design und Fertigung, Lennestadt, 2019

Moritzer E.; Bürenhaus F.; Hirsch A.: „Vorstoß in neue Dimensionen“. Kunststoffe, S.68-72, 109. Jg Heft 2, 2019, ISSN: 0023-5563

Moritzer E.; Bürenhaus F.; Hirsch A.: “Advancing into New Dimensions”. Kunststoffe International, S.48-52, 109. Jg Heft 3, 2019, ISSN: 1862-4243

Moritzer E.; Hillemeyer J.: “Experimental Investigations into the Dimensioning of the Static Pull-Out Strength of the Screw Blind Rivet”. Joining Plastics, S.40-46, 13. Jg. Heft 1, 2019, ISSN: 1864-3450

Moritzer E.; Hillemeyer J.: “Experimental Determination of Reduction Factors for Dimensioning the Shear Tensil Strength of the Screw Blind Riveting”. 77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Detroit (USA), 2019

Moritzer E.; Krassmann D.: „Spritznieten als neue Organoblech-Metall-Hybridfügetechnik“. 9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium, Braunschweig, 2019

Moritzer E.; Krassmann D.: „Entwicklung einer neuartigen Fügetechnik für Organoblech-Hybridverbindungen“. 9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium, Braunschweig, 2019

Moritzer E.; Hüttner M.; Henning B.; Webesen M.; Woitschek F.: „Akustische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften künstlich gealterter Polymere“. 45. Deutsche Jahrestagung für Akustik - DAGA 2019, S. 505-508, 2019

Moritzer E.; Krassmann D.; Hüttner M.; Wittke M.: „Lebensdauer von Composites und Composite-Metall-Hybridverbindungen“. Werkstoffwoche, Dresden, 2019

Moritzer E.; Netzband D.; Ujma A.: “Influences on structural intensity for injection mouldet thermoplastic parts”. 23rd International Congress on Acoustics, Aachen (Deutschland), 2019

Moritzer E.; Jilg J.: “Determining the degree of agglomeration of solid additives while using inline injection molding compounding (IIMC)”. 77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Detroit (USA), 2019

Moritzer E.; Jilg J., Sibbe N.: „Untersuchung der Verbundhaftung zwischen spritzgegossenen TPUs und einer reaktiven, gießfähigen Polyurethanmasse“. PU MAGAZIN, Apr 19, S. 220-224, 2019

Moritzer E.; Jilg J., Sibbe N.: “Investigation of the bond strength between injection moulded TPU and a reactive, castable polyurethane mass (PU)”. PU MAGAZIN – International, Mai 19, S. 320-324, 2019

Moritzer E.; Mühlhoff F.; Nordmeyer T.; Böhnke B.; Krampe E.; Asad S.: „Inline-Oberflächenaktivierung mittels Plasma für das 2K-Spritzgießen“. Wissenschaftlicher Arbeitskreis der Universitäts-Professoren der Kunststofftechnik, S. 54-59, 2019, ISSN: 1618-8357

Moritzer E.; Westhues T.: “Plant Design, Stress-Strain Characteristics in Compression and Lifecycle Description of Coiled Filament Mats Based on Production According to Fitzer”. 35th PPS, Cesme (Türkei), 2019

Moritzer E.; Westhues T.; Malatyali H.: “PROCESS-TECHNICAL EXAMINATION AND ANALYSIS OF COILED FILAMENT MATS BASED ON PRODUCTION ACCORDING TO FITZER”. ANTEC 2019, Detroit (USA), 2019

Moritzer E.; Jilg J.; Sibbe N.: “Investigation of the bond strength between injection moulded TPU and a reactive, castable polyurethane mass (PU)”. TPE Magazine international, S. 230-234, Ausgabe 04/2019, 2019

Moritzer E.; Wittke M.: “Simulation-based Optimization of Advanced Mixing Elements on Single Screw Extruders”. ANTEC 2019, Detroit (USA), 2019

Moritzer E.; Westhues T.: „Analyse von Wirrmattenstrukturen hinsichtlich der Substitutionsfähigkeit von Schaumstoffen in Polstern und Matratzen“. Technomer 2019, 26. Fachtagung über die Verarbeitung und Anwendung von Polymeren, 2019, ISBN: 978-3-939382-14-0

Moritzer E.; Jilg J.: „Zur Wirkung dehnströmungsinduzierender Spritzgießdüsen für glasfaserverstärktes Polypropylen im Sonderverfahren der Spritzgießdirektcompoundierung (SGDC)“. TECHNOMER 2019, 26. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren, 2019, ISBN: 978-3-939382-14-0

Moritzer E., Schilp C.: “LONG-TERM ANALYSIS OF SURFACE COATINGS FOR THEIR WEAR RESISTANCE IN THE INJECTION MOLDING PROCESS”. 77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Detroit (USA), 2019

Aktuelle Forschungsprojekte

„Verbesserung des Füllverhaltens von naturfasergefüllten Schmelzen durch die Beigabe von Schaumbildnern im Spritzgießprozess“: Hochgefüllte Wood-Plastic-Composites (WPC) weisen aufgrund der Viskositätserhöhung durch die Holzpartikel Fließanomalien während des Formfüllvorganges auf. Ziel dieses Forschungsprojektes ist, das Formfüllverhalten der naturfasergefüllten Schmelze durch die Beigabe von Schaumbildnern zu verbessern. Gleichzeitig soll ein grundlegendes Verständnis zum Schäumverhalten von WPC erlangt werden. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

„Herstellung und Charakterisierung von Wood-Plastic-Composites (WPC) mit einer Matrix aus thermoplastischem Elastomer (TPE) zur Produktion von Holz-WPC-Verbundstrukturen“: Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuen Werkstoffes in der Materialklasse Wood-Plastic-Composite sowie die Charakterisierung der Materialeigenschaften für eine erfolgreiche Anwendung im Spritzgießprozess. Zusätzlich wird eine umfassende Untersuchung hinsichtlich des Recyclings von Holzfasern, TPE sowie WPC durchgeführt und der daraus folgende Einfluss auf die Produktqualität quantifiziert. Auf Basis dieser Erkenntnisse wird abschließend eine nachhaltige Holz-WPC-Verbundstruktur entwickelt. Förderinstitution: Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen im Rahmen des Forschungskollegs „Leicht-Effizient-Mobil“

„Simulation und Modellierung des Prozessverhaltens von teilkristallinen Materialien im Spritzgießsonderverfahren GITBlow“: Das Spritzgießsonderverfahren „GITBlow“ kombiniert die hohe Abformgenauigkeit und niedrige Zykluszeit der Gasinjektionstechnik mit der blasformspezifischen Eigenschaft, dünnwandige, komplexe Hohlräume zu produzieren und wird damit den stetig steigenden Anforderungen im Bereich der Kunststoffverarbeitung gerecht.  Ziel des hier beschriebenen Vorhabens ist die Simulation und Modellierung des Prozessverhaltens bei der Verarbeitung von teilkristallinen Kunststoffen im Spritzgießsonderverfahren GITBlow unter besonderer Berücksichtigung von nicht rotationssymmetrischen Bauteilgeometrien. Mithilfe der Ergebnisse dieses Projektes wird es möglich, das Aufblasverhalten diverser Geometrievariationen und Materialtypen zu prognostizieren und GITBlow-basierte Kunststoffproduktanwendungen vollständig im Vorfeld zu durchdringen und auszulegen. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Entwicklung eines engstmaschigen und hoch beständigen Kunststoffsiebs für die Rohstoffindustrie durch neue Geometrie, Verfahrenstechnik und Materialien“: Aufgrund des stetigen Wachstums der rohstofffördernden Industrie muss diese Branche zunehmend eine höhere Effizienz aufweisen, um einen Wettbewerbsvorteil in Zeiten der Globalisierung zu gewährleisten. Das Forschungsprojekt hat das Ziel ein Kunststoffsieb für den Einsatz in der höchstabrasiven Belastungssituation eines Kieswerkes zur Abscheidung von Wasser aus feindispersen Schüttgütern zu realisieren. Neben der Materialentwicklung wird eine ganzheitliche Entwicklung und Fertigung eines Spritzgießwerkzeuges verfolgt, um die Sieb-Prototypen im Feldtest zu evaluieren. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) - Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

„DIP-2K-Spritzgießen – Effizienzsteigerung und neue Möglichkeiten im Mehrkomponentenspritzguss durch die Integration der Direktinjektion-Plasmatechnologie“: Immer höhere Anforderungen an die Bauteiloptik, -haptik, und -funktion sowie die Forderung nach ressourcenschonenderen Produktionsverfahren bewirken den Wandel des Mehrkomponentenspritzgießen von einem Sonderverfahren zu der Schlüsseltechnologie in der Kunststoffverarbeitung. Die Innovationsleistung dieses Projektes liegt in der Fähigkeit des neuentwickelten Verfahrensprozesses unterschiedliche polymere Materialien für unterschiedliche Geometrien in einem Verfahrensschritt durch das Mehrkomponentenspritzgießen prozesssicher miteinander zu kombinieren, sodass bisher notwendige Prozessschritte stark rationalisiert werden können. Hierzu wird ein Plasma in ein geschlossenes Werkzeug injiziert und behandelt die Bauteiloberfläche der ersten Komponente vor, auf die im weiteren Prozessschritt die zweite Komponente gespritzt wird. Förderinstitution: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

„Verfahrensentwicklung zur Direktcompoundierung von Flammschutzmitteln in Polyamid“: Die Direktcompoundierung ermöglicht dem Spritzgießverarbeiter Materialkosten zu senken und Materialeigenschaften zu verbessern, in dem die Compoundierung in den Spritzgießprozess integriert wird. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Funktionsmusters zur Direktcompoundierung von Flammschutzmitteln in Polyamid unter Berücksichtigung materialspezifischer Herausforderungen. Forschungsinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)/ Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

„Faserschädigungsmodellierung im Spritzgießprozess“: Faserverstärkte Kunststoffe weisen sehr gute gewichtsspezifische Eigenschaften auf, die den Einsatz in Anwendungsbereichen ermöglichen, die lange Zeit von metallischen Werkstoffen dominiert wurden. Die mechanischen Eigenschaften sind dabei insbesondere von der im Bauteil vorliegenden Faserlänge abhängig. Das Ziel des Forschungsprojekts ist, die Faserlängenverkürzung im Plastifizieraggregat einer Spritzgießmaschine zu modellieren und daraus allgemeine Verfahrens- und Auslegungsvorschriften für die Verarbeitung von faserverstärkten Kunststoffen abzuleiten. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Untersuchung und Modellierung konstruktiver Gestaltungs- und Fertigungsrichtlinien für das Kunststoff-Freiformen mittels ABS unter Berücksichtigung des verfahrensspezifischen Materialabbaus“: Das Arburg Kunststoff Freiformen (AKF) ist ein additives Fertigungsverfahren mit dem durch schichtweises Ablegen sehr feiner, geschmolzener Kunststofftropfen dreidimensionale, thermoplastische Kunststoffbauteile hergestellt werden können.  Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, Fertigungs- und Gestaltungsrichtlinien für das AKF-Verfahren zu entwickeln, wobei der Schwerpunkt auf den mechanischen, geometrischen und visuellen Bauteileigenschaften in Abhängigkeit der Prozessparameter liegt. Darüber hinaus werden das Benetzungsverhalten der einzelnen Kunststofftropfen und der Einfluss des Materialabbaus durch einen möglichen thermischen Abbau untersucht. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Schmierstoff-Progressivverteiler in Leichtbauweise“: Aufgrund der steigenden Anforderungen im Bereich des Leichtbaus und der geforderten Energieeffizienz im Betrieb bewegter Bauteile, geraten vernetzende Kunststoffe in den Fokus des Materialleichtbaus. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Progressivverteilers aus duroplastischem Kunststoff, welcher den hohen Anforderungen im Betrieb des Systems standhält. Mithilfe unterschiedlicher Prüfmethoden wird die bedarfsgerechte Zusammensetzung der Formmasse charakterisiert und abschließendes ein formgebendes Spritzgießwerkzeug konstruiert. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

„Grundlegende Untersuchungen zur Zerkleinerung von faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen im Hinblick auf die verfahrenstechnische Prozessauslegung unter Berücksichtigung von entstehenden gesundheitsgefährdenden Staubbelastungen“: Durch die hohe Nachfrage an faserverstärkten Kunststoffen ergibt sich die Notwendigkeit eines nachhaltigen Recyclings dieser Ressourcen am Ende ihres Lebenszyklus, wobei eine Wiederverwendung der faserverstärkten Reststoffe durch das werkstoffliche Recycling ermöglicht wird. Bei der Zerkleinerung der faserverstärkten Kunststoffe ergibt sich jedoch das Problem einer teils enormen Entwicklung an Faserstaub, welcher potentiell gesundheitsgefährdend ist. Ziel des Projektes ist es, durch verfahrenstechnische Prozessanpassungen die entstehenden Faserstaubbelastung zu reduzieren und die entstehenden Faserbruchstücke auf gesundheitsgefährdende Eigenschaften zu untersuchen. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

„Werkstoffgerechte Auslegung von Direktverschraubungen zum wirtschaftlichen Fügen spritzgegossener duroplastischer Formteile“: Vor dem Hintergrund steigender Temperaturanforderungen stellen duroplastische Formmassen zunehmend eine interessante Alternative zu teuren Hochtemperatur-Thermoplasten und Leichtmetallen dar. Ziel ist die bereits in der Praxis angewandte Direktverschraubung von durplastischen Formteilen systematisch zu untersuchen und grundlegende Erkenntnisse zu Schraubenauswahl, Tubusgeometrie, Spritzgießparameter und Montagekennwerte zu gewinnen. Durch die Entwicklung von Gestaltungshinweisen und die Umsetzung der Ergebnisse in eine Richtlinie sollen Konstrukteuren, gerade auch in kleinen und mittelständischen Unternehmen, Kennwerte zur betriebssicheren Dimensionierung der Formteile und der Schraubverbindung zugänglich gemacht werden. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

 „Simulation des Schwindungsverhaltens im Fused Deposition Modeling Verfahren“: Das Fused Deposition Modeling ermöglicht als additives Fertigungsverfahren die Generierung eines Bauteils anhand eines CAD-Modells. Verfahrensbedingt kommt es zu Schwindung des Materials und damit zu Verzug. Dieses Forschungsprojekt zielt darauf ab, diese Schwindung komplexer Bauteile zu modellieren, Skalierungsfaktoren abzuleiten und somit dem Verzug der Bauteile bereits vor der Fertigung entgegen zu wirken. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Fused Deposition Modeling mit Metallpartikeln gefüllten Filamenten“: Mit Hilfe von mit Metallpartikeln gefüllten Kunststofffilamenten können mit dem FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling) und den aus dem MIM (Metal Injection Molding) bekannten Nachfolgeprozessen Metallbauteile hergestellt werden. Ziel des Projektes ist es das Prozessverständnis auszubauen und die Bauteileigenschaften in Abhängigkeit der Bauteilgeometrie und der FDM Prozessparameter zu evaluieren. Förderinstitution: Industriepartner des DMRC Konsortiums

„Entwicklung hochtemperatur- und medienbeständiger 2-Komponenten-Verbundwerkstoffe aus Duroplasten und Elastomeren zum Einsatz im Motorraum alternativer Antriebskonzepte“: Aufgrund von steigenden Anforderungen an den Motorraum der Elektromobilität und der einhergehenden Gewichtsersparnis durch Substitution von Metallen wird die Materialkombination von Elastomeren und Duromeren in einem 2-Komponenten Spritzgussprozess untersucht. Dabei werden Haftmechanismen sowie Einflussparameter bei der Gummimischungsentwicklung und der Prozessführung untersucht. Dieses Projekt ist ein Gemeinschaftsprojekt mit dem Deutschen Institut für Kautschuktechnologie e.V. in Hannover. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

„Spritznieten als neue Organoblech-Metall-Hybridfügetechnik“: Der Leichtbaugedanke ist im Bereich der Automobiltechnik allgegenwärtig, weshalb zunehmend Baugruppen hergestellt werden, die als Multimaterialsystem ausgeführt sind. Das Spritznieten kann als in den Spritzgießprozess integrierte Fügetechnik metallische Bauteile und Organobleche miteinander verbinden, wobei Niete durch die Kunststoffschmelze erzeugt und die Fügepartner miteinander verbunden werden. Das Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung dieser neuartigen Fügetechnik, bei der die Struktur der Verbindung untersucht und eingestellt wird, sodass im Anschluss die quasi-statischen und dynamischen Eigenschaften der Verbindung charakterisiert werden. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

"Research of Innovative and Breakthrough Additive Manufactured leading-edge concept (RIB-AM)": Innerhalb dieses Projekts soll die Entwicklung eines neuartigen Leading-Edge-Konzeptes auf der Grundlage fortschrittlicher Fertigungs- und Integrationstechniken vorangetrieben werden. Die Universität Paderborn/KTP beschäftigt sich mit der additiven Fertigung von Rippenstrukturen. Der Fokus liegt hierbei auf der Entwicklung und Optimierung des Fused Deposition Modeling (FDM) Prozesses für kurzfaserverstärkte Thermoplaste. Förderinstitution: European Union´s Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramm

"Processing of alternative FDM materials": Aufgrund der großen Popularität des FDM-Verfahrens (Fused Deposition Modeling) wächst der Materialmarkt mit neuen Materialien. Grundsätzlich sind fast alle Thermoplaste für das FDM-Verfahren geeignet. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Verarbeitungseignung alternativer Hochleistungspolymere für den FDM-Prozess zu untersuchen. Hierbei soll die vollständige Prozesskette vom Granulat zum Bauteil abgebildet werden. Förderinstitution: Industriepartner des DMRC Konsortiums

Messen/ Tagungen/ Seminare/ Vorträge

DMRC - Technical Meeting „Processing of alternative FDM materials”, Paderborn, Deutschland, 21. Februar 2019

DMRC - Technical Meeting „Processing of alternative FDM materials 2.0”, Paderborn, 21. Februar 2019

DMRC - Technical Meeting „Fused Deposition Modeling with Metal Powder Filled Filaments”, Paderborn, Deutschland, 21. Februar 2019

DMRC - Technical Meeting „Research of Innovative and Breakthrough Additive Manufactured leading-edge concept (RIB-AM)”, Paderborn, Deutschland, 21. Februar 2019

DMRC - Technical Meeting „Development of Design and Manufacturing Guidelines for Arburg Plastic Freeforming”, Paderborn, Deutschland, 21. Februar 2019

45. Deutsche Jahrestagung für Akustik - DAGA „Akustische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften künstlich gealterter Polymere“, Rostock, Deutschland, 18.-21. März 2019

77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC) “Determining the degree of agglomeration of solid additives while using inline injection molding compounding (IIMC)”, Detroit, USA, 18.-21. März 2019

77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC) “Experimental Determination of Reduction Factors for Dimensioning the Shear Tensil Strength of the Screw Blind Riveting”, Detroit, USA, 18.-21. März 2019

77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC) “PROCESS-TECHNICAL EXAMINATION AND ANALYSIS OF COILED FILAMENT MATS BASED ON PRODUCTION ACCORDING TO FITZER”, Detroit, USA, 18.-21. März 2019

77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC) “LONG-TERM ANALYSIS OF SURFACE COATINGS FOR THEIR WEAR RESISTANCE IN THE INJECTION MOLDING PROCESS”, Detroit, USA, 18.-21. März 2019

77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC) “Simulation-based Optimization of Advanced Mixing Elements on Single Screw Extruders”, ANTEC 2019, Detroit, USA, 18.-21. März 2019

DGM-Seminar für Fortgeschrittene „Materialqualifizierung FDM & AKF“, Paderborn, Deutschland, 08. Mai 2019

DGM-Seminar für Fortgeschrittene „Oberflächennachbearbeitung und Kleben von FDM-Bauteilen“, Paderborn, Deutschland, 08. Mai 2019

Innovationstag AiF Projekt GmbH „Entwicklung einer neuartigen, verschleißfesten Beschichtung für Werkzeuge in der Kunststoffverarbeitung“, Berlin, Deutschland, 09. Mai 2019

Produktion NRW/VDMA NRW – Erfa Additive Manufacturing Kunststoff – Design und Fertigung „Charakterisierung des Arburg Kunststoff Freiformens“, Lennestadt, Deutschland, 14. Mai 2019

International Conference of the Polymer Processing Society (PPS) “Plant Design, Stress-Strain Characteristics in Compression and Lifecycle Description of Coiled Filament Mats Based on Production According to Fitzer”, Cesme, Türkei, 26.-30. Mai 2019

30th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF) „Process Parameter Optimization to Improve the Mechanical Properties of Arburg Plastic Freeformed Components”, Austin, Texas, USA, 12.-14. August 2019

30th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF) “Investigation of the Processability of Different PEEK Materials in the FDM Process with Regard to Weld Seam Strength”, Austin, Texas, USA, 12.-14. August 2019

23rd International Congress on Acoustics “Influences on structural intensity for injection moulded thermoplastic parts”, Aachen, Deutschland, 09-13. September 2019

Werkstoffwoche 2019 „Lebensdauer von Composites und Composite-Metall-Hybridverbindungen“, Dresden, Deutschland, 18.-20. September 2019

DMRC - Technical Meeting „Processing of alternative FDM materials 2.0”, Paderborn, Deutschland, 24. September 2019

Eröffnung Plasma-Campus bei Plasmatreat GmbH „InMould-Plasma“, Steinhagen, Deutschland, 30. Oktober 2019

Technomer 2019, 26. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren „Zur Wirkung dehnströmungsinduzierender Spritzgießdüsen für glasfaserverstärktes Polypropylen im Sonderverfahren der Spritzgießdirektcompoundierung (SGDC)“, Chemnitz, Deutschland, 07.-08. November 2019

Technomer 2019, 26. Fachtagung über die Verarbeitung und Anwendung von Polymeren „Analyse von Wirrmattenstrukturen hinsichtlich der Substitutionsfähigkeit von Schaumstoffen in Polstern und Matratzen“, Chemnitz, Deutschland, 07.-08. November 2019

 “Process Development for Short-Fibre Reinforced Thermoplastic Materials by AM“, 1st Annual Review Meeting RIB-AM “WP 3:”, Sheffield, England, 26.-27. November 2019

9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium „Direktverschraubung additiv gefertigter Kunststoffbauteile“, Braunschweig, Deutschland, 03.-04. Dezember 2019

9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium „Spritznieten als neue Organoblech-Metall-Hybridfügetechnik“, Braunschweig, Deutschland, 03.-04. Dezember 2019

9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium „Entwicklung einer neuartigen Fügetechnik für Organoblech-Hybridverbindungen“, Braunschweig, Deutschland, 03.-04. Dezember 2019

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. Dr.-Ing. M. Bastian, Süddeutsches Kunststoffzentrum, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. U. Giese, Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e.V., Hannover, Deutschland

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

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

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

Prof. Dr. P. Bates, Department of Chemistry and Chemical Engineering, Royal Military College of Canada, Kanada

Prof. Dr.-Ing. H.-P. Heim, Institut für Werkstofftechnik/ Kunststofftechnik, Universität Kassel, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. U. A. Russek, LaborLaserTechnik, Rheinische Fachhochschule Köln gGmbH, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. M. Schmidt, Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. T. Melz, Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit, Darmstadt, Deutschland

Preise/ Auszeichnungen

"Brose-Preis" an Christoph Schall: Christoph Schall erhielt den Brose-Preis für hervorragende wissenschaftliche Arbeiten auf dem Gebiet für neue Verfahren und Techniken bei der Verarbeitung von Kunststoffen. 21. Oktober 2019, Düsseldorf, Deutschland

Funktionen

Vorsitzender des Fakultätentages für Maschinenbau und Verfahrenstechnik (FTMV); Mitglied der Fakultätentage der Ingenieurswissenschaften und der Informatik e.V. (4ING); Mitglied des Vorstandes des PIAF/DMRC; Mitglied des Vorstandes ILH; Mitglied des wissenschaftlichen Arbeitskreises der Universitätsprofessoren der Kunststofftechnik

Promotionen

Landgräber, Björn: „Experimentelle und modellbasierte Analysen der Prozessphasen des Spritzgießsonderverfahrens GITBlow“ (Prof. Dr.-Ing. Elmar Moritzer)

Nordmeyer, Timo: „Verfahrenstechnische Entwicklung des Direktinjektion-Plasmaverfahrens im Spritzgießprozess“ (Prof. Dr.-Ing. Elmar Moritzer)

Referierte Publikationen

Schöppner V.; Malatyali H.; Tillmann W.; Kokalj D.: “Effects of the AlN and BCN thin film multilayer design on the response time of Ni/NiCr thin film thermocouples on thermally sprayed Al2O3”. Sensors, 19(15), 3414, 2019

Schöppner V.; Malatyali H.; Tillmann W.; Kokalj D.: “Combining Thermal Spraying and Magnetron Sputtering for the Development of Ni/Ni-20Cr Thin Film Thermocouples for Plastic Flat Film Extrusion Processes”. Coatings, 2019

Schöppner V.; Dörner M.; Marschik C.; Roland W.; Miethlinger J.; Steinbichler G.: “Application of Network Analysis to Flow Systems with Alternating Wave Channels: Part A (Pressure Flows)”. Polymers, S. 1488-1515, 11. Jg. Heft 9, 2019. DOI: 10.3390/polym11091488

Schöppner V.; Lakemeyer P.: “Simulation-based investigation on the temperature influence in laser transmission welding of thermoplastics”. WELDING IN THE WORLD, Pages: 221-228, Volume: 63, Issue: 2, März 2019

Nicht referierte Publikationen

Schöppner V.; Malatyali H.; Tillmann W.; Kokalj D.: “Deveploment of thin film sensors: The influence of layer variation on the measurement quality for inline melt temperature measurements”. 77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Detroit (USA), 2019

Schöppner V.; Sporkmann F.: “Simulation aids compounding success”. Compounding World, Mär 19, S. 47-56, 2019, ISSN: 2053-7174

Schöppner V.; Sporkmann F.: “New Analytical Approach to Calculate the Melt Flow within The Co-Rotating Twin Screw Extruder by Using the Performance Mapping Method”. 35th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Cesme (Türkei), 2019

Schöppner V.; Sporkmann F.: “Analysis of the Characteristic Flow Areas for Erdmenger-Elements to Predict the Throughput-Pressure Behavior of Co-Rotating Twin Screw Extruders by Using 3D FEM Simulation”. 35th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), Cesme (Türkei), 2019

Schöppner V.; Westhues K.: „Vortrag „Aufschmelzen“ Optimierter Betrieb und Scale-up von Doppelschnecken-Extrudern“. VDI Wissensforum, Stuttgart (Deutschland), 2019

Schöppner V.; Sporkmann F.: „Scale up von Doppelschneckenmaschinen“. VDI Wissensforum, Stuttgart (Deutschland), 2019

Schöppner V.; Malatyali H.: „Untersuchung des Dosierverhaltens von Carbonfaserrezyklaten für den Einsatz im gleichläufigen Doppelschneckenextruder“. Technomer 2019

Schöppner V.; Westhues K.: „Entwicklung eines Modells zur Berechnung der initialen Aufschmelzvorgänge in gleichläufigen Doppelschneckenextrudern“. Technomer 2019, Chemnitz (Deutschland), 2019, ISBN: 978-3-939382-14-0

Schöppner V.; Malatyali H.; Tillmann W.; Kokali D.: “Deveploment of thin film sensors: The influence of layer variation on the measurement quality for inline melt temperature measurements”. 77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Detroit (USA), 2019

Schöppner V.; Walter J.: „Entwicklung von Scale-Up Regeln für kaltgefütterte Kautschukstiftextruder Teil 1“. GAK - Gummi Fasern Kunststoffe, S. 152-159, 72. Jg, 2019

Schöppner V.; Walter J.: „Entwicklung von Scale-Up Regeln für kaltgefütterte Kautschukstiftextruder Teil 2“. GAK - Gummi Fasern Kunststoffe, S. 206-213, 72. Jg., 2019

Schöppner V.; Resonnek V.: “DETERMINATION OF THE BARREL TEMPERATURE SETTING OF SINGLE SCREW EXTRUDERS USING FUZZY LOGIC”. 77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Detroit (USA), 2019

Schöppner V.; Resonnek V.: „Extruder optimier dich!“. Kunstsstoffe, S. 56-61, Ausgabe 01/2019, 2019, ISSN: 0023-5563

Schöppner V.; Dörner M.: “COMPARISON OF THE CONVENTIONAL AND THE DISPERSE MELTING MODEL REGARDING DIFFERENT PROCESS PARAMETERS”. 77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Detroit (USA), 2019

Schöppner V.; Brüning F.: „Simulation der Feststoffförderung im Einschneckenextruder“. WAK Jahresmagazin, S. 64-67, 2019, ISSN: 1618-8357

Schöppner V.; Stüker D.: „Einfluss unterschiedlicher Temperatureinstellungen und Schneckengeometrien auf die thermische Homogenität und das Prozessverhalten von schnelllaufenden Kautschukextrudern“. 26. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren (TECHNOMER), Chemnitz, 2019

Schöppner V.; Bayazian H.: “Morphology Development in LLDPE Stretch Films Prepared with Different Cast Film Process Parameters”. 77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC), Detroit (USA), 2019

Schöppner V.; Bialaschik M.: “The Influence of Oxidising and Inert Gases on the Weld Seam Quality in Hot Gas Welding”. 72th Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW), Bratislava (Slowakei), 2019

Schöppner V.; Vogtschmidt S.: “Vibration welding of components with angled areas in the direction of vibration”. 72nd Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW), Bratislava (Slowakei), 2019

Schöppner V.; Bialaschik M.; Albrecht M.; Gehde M.: “Hot Gas Welding - Influences of the Tool Design”. PPS Europe-Africa 2019 Regional Conference, Pretoria (Südafrika), 2019

Schöppner V.; Bialaschik M.; Albrecht M.; Gehde M.: „Einfluss des Werkzeugdesigns auf das Erwärmverhalten beim Warmgasschweißen“. 26. Technomer, Chemnitz, 2019

Schöppner V.; Paul A.; Tiemann M.; Fitze M.; Austermeier L.; Chen M.; Jakob F.; Heim H.-P.; Wu T.; Niendorf T.; Röhricht M.-L.; Schmidt M.: „Langzeitfestigkeit von Schweißungen aus PP unter Berücksichtigung der Morphologie“. Werkstoffwoche 2019, Dresden, 2019

Aktuelle Forschungsprojekte

„Partikelsimulation zum Förderverhalten von Granulat in Nutbuchsenextrudern“: Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die mathematische Erfassung der Fördervorgänge in genuteten Einzugszonen von Einschneckenextrudern mithilfe numerischer Simulationen neu formuliert werden. Dadurch wird es möglich, die komplexen Bewegungen der Granulatkörner im Einzugsbereich im dreidimensionalen Raum zu berücksichtigen und somit die Berechnungsgenauigkeit zu verbessern. Die Fördervorgänge werden in Abhängigkeit von Geometrie-, Prozess- und Materialparametern in einem statistischen Versuchsplan ganzheitlich erfasst. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Neue Wave-Schneckenkonzepte in High-Speed Extrudern“: Ziel des Projektes ist die mathematische Beschreibung des Druck-Durchsatz- und des Aufschmelzverhaltens von Double-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 analytisch zu modellieren, sodass Gestaltungskonzepte für feststoffbettzerbrechende Schnecken erstellt werden können. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), im Lead-Agency-Verfahren mit der Johannes-Kepler-Universität Linz

„Modellierung des Materialabbaus von Polypropylen auf dem gleichläufigen Doppelschneckenextruder“: Eine wichtige Prozesscharakteristik bei der Compoundierung ist die Beanspruchung des Materials und der damit einhergehende Materialabbau. In diesem Forschungsvorhaben sollen grundlegende Erkenntnisse zum Materialabbau von Polypropylen bei der Verarbeitung auf dem Doppelschneckenextruder gewonnen werden. Abschließendes Ziel ist die Entwicklung von Handlungsoptionen, die beispielsweiße einen schonenden Prozess mit gleichzeitigem hohem Durchsatz ermöglichen. Förderinstitut: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„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. Forschungsinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsgesellschaft Verfahrenstechnik e.V. (GVT)

"Konzeptionierung einer Messmethodik zum Abbauverhalten von Polypropylen und Polystyrol im Extrusionsprozess": Während der Verarbeitung von Kunststoffen wird das Polymer thermisch und mechanisch stark belastet. Diese Belastung kann zu einer Änderung der Eigenschaften des Materials in Form eines Molekülmassenabbaus führen. Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer Prüfmethode zur schnellen Messung und Bestimmung der Materialempfindlichkeit von Thermoplasten zur Ermöglichung der Vorhersage des zu erwartenden Materialabbaus im Verarbeitungsprozess. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Entwicklung simulationsgestützter Assistenten für die Extrusion“: Obwohl für Extrusionsbetriebe zahlreiche Simulationssysteme zur Prozessplanung oder Problemanalyse von Extrusionsprozessen existieren, bieten diese Systeme keine direkte Interaktionsmöglichkeit mit den tatsächlich in der Produktion ablaufenden Szenarien, so dass häufig Abweichungen zwischen Simulation und Praxis auftreten. Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Assistenzsystems für Extrusionsprozesse, welches dem Maschinenbediener Informationen zur Verfügung stellt, wie suboptimale Prozessparametrierungen in optimale Prozesse überführt werden können. Dies bedeutet, dass durch den Einsatz cyber-physischer Systeme am konkreten Beispiel einer Profilextrusionslinie die Situation ermöglicht wird, dass der Zustand der Anlage hinsichtlich Prozessrobustheit, Effizienz, Qualität und Produktivität automatisiert erkannt wird und dass Optimierungsmöglichkeiten automatisiert vom System erarbeitet werden. Förderinstitution: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

„Entwicklung eines innovativen Soft-Sensors als Kernstück der neuartigen Rückstaulängenregelung zur Steuerung einer variablen Entgasungszone in Abhängigkeit des verwendeten Rezyklatanteils“: Die Einbringung von Rezyklat im Extrusionsprozess ist im Allgemeinen nicht ohne weitere Prozessanpassungen möglich, da die Eigenschaften des Rezyklats von denen der Neuware abweichen und den Prozess, aufgrund schwankender Schüttdichten und wechselnder Mahlgutanteile, signifikant negativ beeinflussen können. Zudem ist eine vollständige Entgasung der Kunststoffschmelze, die durch eine Öffnung im Extruderzylinder umgesetzt wird, beim Einsatz von Rezyklat mit flüchtigen Bestandteilen für die Herstellung qualitativ hochwertiger Kunststoffprodukte aus dem Extrusionsprozess zwingend notwendig. Ziel des Projektes ist es, einen Sensor zu entwickeln, der in Abhängigkeit des verwendeten Rezyklatsanteils verhindert, dass aus der Entgasungsöffnung des Zylinders Schmelze austritt.  Förderinstitution: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

„Entwicklung eines geeigneten Messverfahrens zur experimentellen Validierung von simulativen Ergebnissen aus der Strömungssimulation mit dem Fokus auf der Geschwindigkeitsverteilung am Austritt eines Extrusionswerkzeugs in der Kunststoffindustrie“: Zur Vorhersage der Strömungsvorgänge, die bei der Kunststoffverarbeitung in einem Extrusionswerkzeug auftreten, werden Simulationsprogramme verwendet. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines geeigneten Messverfahrens, um die Simulationsergebnisse mit experimentellen Untersuchungen zu validieren. Im Fokus der Untersuchungen steht die Austrittsgeschwindigkeit der Kunststoffschmelze und die damit verbundenen Fließinstabilitäten. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

„Warmgasschweißen von Kunststoffen – Analyse der Wärmeübergangsmechanismen und Grenzen der Technologie“: Das Warmgasschweißen bietet im Vergleich zu anderen Kunststoff-Serienschweißverfahren insbesondere durch den kontaktlosen Erwärmprozess, die hohe Sauberkeit der Schweißnähte sowie die Eignung für Hochtemperatur-Thermoplaste enorme Vorteile. Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines grundlegenden Prozessverständnisses für Materialhersteller, Anlagenbauer und Anwender des Verfahrens. In diesem Kooperationsprojekt mit der TU Chemnitz stehen neben den Einflüssen verschiedener Düsengeometrien auch experimentelle Untersuchungen zum Einfluss von oxidieren und inerten Gasen hinsichtlich der Materialdegradation im Vordergrund. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

„Entwicklung von Scale Up- Regeln für das quasisimultane Laserdurchstrahlschweißen von Thermoplasten“: Die stetige Entwicklung innovativer Kunststoffprodukte führt zur immer stärkeren Zunahme dieser in allen Lebensbereichen, wie dem Automobil-, Elektronik- oder Medizinsektor. Ein zentraler Punkt zur Umsetzung der einzelnen Bauteile stellt am Ende der Wertschöpfungskette das Fügen der Komponenten dar. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Scale Up-Regeln für das quasisimultane Laserdurchstrahlschweißen, die es ermöglichen durch einfache Labortests optimale Prozessparameter auf komplexe Realbauteile zu übertragen.   Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigung „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

„Beanspruchungsorientiertes Prozessverständnis und -optimierung beim Kunststoffschweißen am Beispiel des Laserdurchstrahlschweißens“: Bei der Kunststoffschweißnahtqualitätsbeurteilung liegt der Fokus heute auf der Betrachtung von Kurzzeitfestigkeiten ermittelt unter quasistatischer, einachsiger Zugscherbelastung, dabei führen verschiedene Einsatzbedingungen von Realbauteilen jedoch zu unterschiedlichen Belastungen und Beanspruchungen. Im Rahmen des Vorhabens soll daher untersucht werden, wie sich Schweißnähte des Laserdurchstrahlschweißens bei unterschiedlichen Belastungsarten abhängig vom im Schweißprozess vorherrschenden Temperaturfeld verhalten. Zudem soll geklärt werden, worin Ursachen für etwaige Abweichungen der jeweiligen Eigenschaften der Schweißverbindung begründet liegen, wobei hierfür für teilkristalline Kunststoffe die Schweißnahtmorphologie (Sphärolithdurchmesser, Phasenanteile) und für amorphe Kunststoffe der Eigenspannungszustand der Schweißnaht analysiert werden. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„iAMnrw Materials – K“: Das im Rahmen dieses Projekts erforschte Verfahren zur Herstellung von Lasersinter-Pulver ist das PGSS-Verfahren („Particle from Gas Saturated Solutions“). Dabei wird Kunststoff plastifiziert und mit einem überkritischen Gas versetzt. Dadurch wird die Viskosität der Schmelze so weit heruntergesetzt, dass das Kunststoff-Gas-Gemisch versprüht werden kann. Bei der damit einhergehenden Entspannung bzw. Ausdehnung des Gases wird die Kunststoffphase zerrissen, sodass sich aufgrund der Oberflächenspannung in Zusammenspiel mit der raschen Abkühlung kugelförmige Pulverpartikel ausbilden. Förderinstitution: Europäische Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

„Schweißnahtkennwerte für die lebensdaueroptimierte Bauteilauslegung von hochtemperaturbeständigen Thermoplasten“: Aufgrund der Notwendigkeit CO2-Emissionen zu verringern, werden im Automobilbereich zunehmend Kunststoffbauteile eingesetzt, die im Motorraum erhöhten Temperaturen standhalten müssen. Das Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines Lebensdauermodells zur belastungsgerechten Auslegung von HT-TP-Schweißnähten. Mithilfe des Lebensdauermodells und der Nutzung eines Simulationsmodells soll dann auf das Langzeitverhalten der geschweißten Bauteile geschlossen werden. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)

Messen/ Tagungen/ Seminare/ Vorträge

77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers “Development of thin film sensors: The influence of layer variation on the measurement quality for inline melt temperature measurements”, Detroit, USA, 18.-21. März 2019

77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC) “determination of the barrel temperature setting of single screw extruders using fuzzy logic”, Detroit, USA, 18.-21. März 2019

77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC) “COMPARISON OF THE CONVENTIONAL AND THE DISPERSE MELTING MODEL REGARDING DIFFERENT PROCESS PARAMETERS”, Detroit, USA, 18.-21. März 2019

77th Annual Technical Conference of the Society of Plastics Engineers (ANTEC) “Morphology Development in LLDPE Stretch Films Prepared with Different Cast Film Process Parameters”, Detroit, USA, 18.-21. März 2019

DGM-Seminar für Fortgeschrittene: „Konstruktionsrichtlinien für FDM“, Paderborn, Deutschland, 08. Mai 2019

Hanser Fachtagung Kunststoffe + Simulation „Einsatz von DEM-Simulationen zur Beschreibung von Feststofffördervorgängen in der Kunststoffverarbeitung“, München, Deutschland, 07.-08. Mai 2019

35th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), “New Analytical Approach to Calculate the Melt Flow within The Co-Rotating Twin Screw Extruder by Using the Performance Mapping Method”, Cesme, Türkei, 26.-30. Mai 2019

35th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS), “Analysis of the Characteristic Flow Areas for Erdmenger-Elements to Predict the Throughput-Pressure Behavior of Co-Rotating Twin Screw Extruders by Using 3D FEM Simulation”, Cesme, Türkei, 26.-30. Mai 2019

72th Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW) “The Influence of Oxidising and Inert Gases on the Weld Seam Quality in Hot Gas Welding”, Bratislava, Slowakei, 07.-12. Juli 2019

72nd Annual Assembly of the International Institute of Welding (IIW) “Vibration welding of components with angled areas in the direction of vibration”, Bratislava, Slowakei, 07.-12. Juli 2019

VDI Wissensforum „Aufschmelzen - Optimierter Betrieb und Scale-up von Doppelschnecken-Extrudern“, Stuttgart, Deutschland, 27-28.August.2019

VDI Wissensforum „Scale-up von Doppelschneckenmaschinen“, Stuttgart, Deutschland, 27.-28. August 2019

Werkstoffwoche 2019 „Langzeitfestigkeit von Schweißungen aus PP unter Berücksichtigung der Morphologie“, Dresden, Deutschland, 18.-20. September 2019

DMRC - Technical Meeting “Fused Deposition Modeling with Metal Powder Filled Filaments”, Paderborn, Deutschland, 24. September 2019

Technomer 2019, 26. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren „Entwicklung eines Modells zur Berechnung der initialen Aufschmelzvorgänge in gleichläufigen Doppelschneckenextrudern“, Chemnitz, Deutschland, 07.-08. November 2019

Technomer 2019, 26. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren „Untersuchung des Dosierverhaltens von Carbonfaserrezyklaten für den Einsatz im gleichläufigen Doppelschneckenextruder“, Chemnitz, Deutschland, 07-08. November 2019

Schöppner V.; Stüker D; Technomer 2019, 26. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren „Einfluss unterschiedlicher Temperatureinstellungen und Schneckengeometrien auf die thermische Homogenität und das Prozessverhalten von schnelllaufenden Kautschukextrudern“, Chemnitz, Deutschland, 07.-08. November 2019

2019, 26. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren „Einfluss des Werkzeugdesigns auf das Erwärmverhalten beim Warmgasschweißen“, Chemnitz, Deutschland, 07.-08. November 2019

Technomer 2019, 26. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren „Einfluss des Werkzeugdesigns auf das Erwärmverhalten beim Warmgasschweißen“, 26. Technomer, Chemnitz, Deutschland, 07.-08. November 2019

Technomer 2019, 26. Fachtagung über Verarbeitung und Anwendung von Polymeren „Schmelzefilter“, Chemnitz, Deutschland, 07.-08. November 2019

PPS Europe-Africa 2019 Regional Conference “Hot Gas Welding - Influences of the Tool Design”, Pretoria, Südafrika, 18.-21. November 2019

VDI-Seminar „Schweißen von Kunststoffen - Grundlagen der Haftung in der Grenzfläche beim Kunststoffschweißprozess“, Paderborn, Deutschland, 25.-26. November 2019

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. Dr.-Ing. M. Schmidt, Bayerisches Laserzentrum GmbH, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. M. Bastian, Süddeutsches Kunststoffzentrum, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. W. Tillmann, Lehrstuhl für Werkstofftechnologie, Technische Universität Dortmund, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. S. Turek, Lehrstuhl für Angewandte Mathematik und Numerik, Technische Universität Dortmund, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. M. Gehde, Professur Kunststoffe, Technische Universität Chemnitz, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. G. Steinbichler, Institut für Extrusion und Compounding, Johannes Kepler Universität Linz, Österreich

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

Prof. Dr.-Ing. U. Giese, Deutsches Institut für Kautschuktechnologie e.V., Hannover, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. V. Altstädt, Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe, Universität Bayreuth, Deutschland

Prof. Dr.-Ing. T. Melz, Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit, Darmstadt, Deutschland

Preise/ Auszeichnungen

"Brose-Preis" an Christoph Schall: Christoph Schall erhielt den Brose-Preis für hervorragende wissenschaftliche Arbeiten auf dem Gebiet für neue Verfahren und Techniken bei der Verarbeitung von Kunststoffen. 21. Oktober 2019, Düsseldorf, Deutschland

Funktionen

Vizepräsident für Studium, Lehre und Qualitätsmanagement; Mitglied des Vorstandes des PIAF/DMRC; Mitglied des Vorstandes ILH; Mitglied des wissenschaftlichen Rates der AiF; Mitglied des wissenschaftlichen Arbeitskreises der Universitätsprofessoren der Kunststofftechnik

Promotionen

Fiebig, Isabel: „Beitrag zur Erhöhung der Wirksamkeit der Faserverstärkung in der Schweißnaht faserverstärkter Thermoplaste“ (Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner)

Meilwes, Peter: „Simulation und Modellierung des Druckverlustes industrieller Polymerschmelzefilter in Abhängigkeit verschiedener Prozessbedingungen“ (Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner)

Pohl, Max: „High-Speed-Extrusion amorpher Polymere am Beispiel von Polycarbonat (PC) und Polymethylmethacrylat (PMMA)“ (Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner)

Westhues, Kim Jacqueline: „Entwicklung eines Modells zur Berechnung der initialen Aufschmelzvorgänge in gleichläufigen Doppelschneckenextrudern“ (Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner)

Referierte Publikationen

Marten, T.; Tröster, T.: “Einsatz neuartiger Stähle und Generierung gradierter Leichtbaustrukturen im Presshärteprozess”. Forschung für die Praxis, Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. im Stahl Zentrum, P920, Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH, Düsseldorf 2019, LibreCat: /record/16029

Pfeifer, F.; Dietrich, A.; Marten, T.; Tröster, T.; Nacke, B.: „Investigation on Inductive Heating of Sheet Metal for an Industrial Hot Stamping Process“. Proceedings of 7th International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel, 2019, pp. 585–593, LibreCat: /record/16793

Camberg A. A.; Tröster, T.; Bohner, F.; Tölle, J.: “Predicting plasticity and fracture of severe pre-strained EN AW-5182 by Yld2000 yield locus and Hosford-Coulomb fracture model in sheet forming applications”. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 651 (2019) pp. 012057, DOI: 10.1088/1757-899X/651/1/012057, LibreCat: /record/15875

Stallmeister, T.; Chalicheemalapalli Jayasankar, D.; Wang, Z.; Tröster, T.: „Selbstabdichtendes Werkzeugkonzept für RTM-Prozesse“. Tagung Werkstoffprüfung 2019, S. 149-154, Verlag Stahleisen GmbH, 2019, LibreCat: /record/16033

Triebus, M.; Bienia, S.; Marten, T.; Tröster, T.; Dröder, K.: „Press Hardening Integrated Structuring for Hybrid Components“. Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel, Proceedings CHS2 2019, Verlag Wissenschaftliche Scripten, ISBN 978-3-95735-104-3, LibreCat: /record/16030

Striewe, J. A.; Thomas, R.; Fischer, F.; Wiens, T.; Tröster, T.: „Energieabsorptions- und Versagensverhalten eines automobilen Seitenschwellers mit lokaler Verstärkung aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff nach Alterung“. DGM-Inventum GmbH, Sankt Augustin, LibreCat: /record/16794

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”. Technologies for economical and functional lightweight design, Conference Proceedings 2018, Springer Verlag, ISBN 978-3-662-58206-0, DOI: 10.1007/978-3-662-58206-0_12, LibreCat: /record/13436

Nicht referierte Publikationen

Grothe, R.; Striewe, J.; Kowatz, J.; Grundmeier, G.; Tröster, T.; Meschut, G.: „Analyse und Optimierung des Korrosions- und Alterungsverhaltens von hybriden Strukturen aus Metallen und CFK“. 39. EFB-Kolloquium, Bad Boll, ISBN 978-3-86776-570-1, LibreCat: /record/16028

Striewe, J. A.; Tröster, T.; Kowatz, J.; Meschut, G.; Grothe, R.; Grundmeier, G.: „Analyse und Optimierung des Korrosions- und Alterungsverhaltens von hybriden Strukturen aus Metallen und CFK“. EFB-Forschungsbericht Nr. 516, Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung, 2019, LibreCat: /record/16795

Akbulut Irmak; E. F.; Tröster, T.: „Fracture prediction of additively manufactured AlSi10Mg materials“. Procedia Structural Integrity (2019), pp. 190–197, DOI: 10.1016/j.prostr.2019.12.101, LibreCat: /record/15950

Akbulut Irmak; E. F.; Hanses; J., Schweizer, S.; Tröster, T.: „Modeling the Energy Absorption Characteristics of Wood Crash Elements“. 12th European LS-DYNA Conference, LibreCat: /record/15976

Stallmeister, T.; Deviprasad C.J.; Wang, Z.; Tröster, T.: „Self-sealing tool concept for RTM-processes“. 22. International Conference on Composite Materials, LibreCat: /record/16032

Camberg A. A.; Striewe, M.; Tröster, T.; Bohner, F.; Tölle, J.: “Investigation of ductility and fracture behavior of EN AW-5182 H18 at non-isothermal forming conditions”. 5th MATFEM Conference, LibreCat: /record/16027

Striewe, J.; Grothe, R.; Kowatz, J.; Tröster, T.: “CFRP-steel hybrids with improved ageing resistance through zinc oxide nanorods – investigation of basic mechanisms”. 22. International Conference on Composite Materials, LibreCat: /record/16031

Aktuelle Forschungsprojekte

„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

„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

„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 Recyclingprozesses 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 Recycelten am Markt verbessert werden. Förderinstitution: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

„Innovatives Prüflehrensystem in Leichtbauweise“. In der Automobilindustrie werden Lehren eingesetzt, um die Maßhaltigkeit gefertigter Bauteile vor der Weiterverarbeitung zu überprüfen.  Bei großen Strukturbauteilen kann das Gewicht einzelner Lehren über 1 Tonne betragen. Das hohe Gewicht führt zu einer schwierigen Handhabung und erhöhten Anforderungen an die Infrastruktur am Aufstellort der Messvorrichtung. Ziel des Projektes ist eine Gewichtsreduktion dieser Lehren durch die Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen sowie der Aufbau eines modularen Systems, welches im Grundgestell aus Gleichteilen besteht und individuelle Bauteilaufnahmen aufweist. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

„Effect of Defect“. Das Ziel in diesem Projekt ist die Entwicklung einer Datenbank mit typischen Defekten, die während des L-PBF-Prozesses entstehen und die Auswirkungen dieser Defekte auf die Leistung des AM-Beuteils zu untersuchen. Basierend auf den Effect-of-Defect-Studien können die Fehler dann in kritische und zulässige Kategorien klassifiziert werden, was dazu beitragen wird, Grenzen für die Bauteilakzeptanz für bestimmte Betriebsbedingungen festzulegen und Methoden zur Vermeidung oder Reduzierung der kritischen Fehler zu entwickeln. Förderinstitution: DMRC Board-Projekt

„Additive Herstellung von Medium Carbon Stählen und einer CoCr-Legierung“. Das Projekt befasst sich mit der Herstellung und Analyse von drei herausfordernden Materialien für den L-PBF-Prozess. Zwei Stähle mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und eine CoCr-Legierung mit hohem Kohlenstoffgehalt werden ausgewählt, um das für L-PBF verfügbare Werkstoffspektrum sinnvoll zu erweitern. Ausführliche Parameterstudien werden durchgeführt und geeignete Parametersätze für die ausgewählten Werkstoffe bestimmt. Zusätzlich werden die mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe bestimmt. Förderinstitution: DMRC Board-Projekt

„Methodenentwicklung zur mechanischen Fügbarkeit in wandlungsfähigen Prozessketten -Teilprojekt B01: Methodenentwicklung zur Auslegung von Bauteil und Fügestelle“. Die zunehmende Variantenvielfalt von Produkten benötigt eine wandlungsfähige Fügetechnik. Im TRR285 wird eine Methode entwickelt, die die Wandlungsfähigkeit von mechanischen Fügetechniken gewährleistet. Das Teilprojekt beschäftigt sich mit der Auslegung von Bauteilen und Fügestellen und deren Wechselwirkungen untereinander. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„HyOpt – Optimierungsbasierte Entwicklung von Hybridwerkstoffen“. Langfristiges Ziel von „HyOpt“ ist es, den anforderungsgerechten Leichtbau mit verschiedenartigen Werkstoffen voranzutreiben. Dafür entwickeln die WissenschaftlerInnen eine Toolbox, die dem Design neuer Hybridwerkstoffe dient. Diese besteht aus einer Softwarelösung sowie aus smarten und anpassungsfähigen Fertigungsprozessen, die für die Herstellung der Werkstoffe notwendig sind. Förderinstitution: Land NRW und der EU aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE)

„NRW Forschungskolleg LEM“. Das Forschungskolleg adressiert gleichzeitig wichtige gesellschaftliche Herausforderungen, wie die der Ressourceneffizienz, einer umweltfreundlichen Mobilität, dem Klimaschutz aber auch verschiedener Aspekte in weiteren Bereichen wie z.B. der Medizintechnik. Ein Schlüssel zur Lösung dieser Herausforderungen liegt in der Umsetzung eines Extremleichtbaus bewegter Massen für breite Anwendungen. Damit wird als zentraler Ansatzpunkt durch Einsatz von hybriden Werkstoffen bei Erzeugnissen aus dem Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbau eine erhebliche Reduzierung des Ressourcen- und Energieverbrauchs erzielt. Förderinstitution: -           Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen

„Laserauftragsschweißanlage“. Im Rahmen der Großgeräteförderung der DFG konnte die Laserauftragsschweißanlage LaserTec 65 der Firma DMG Mori beschafft und in den neuen Räumlichkeiten des Y-Gebäude aufgestellt werden. Über das integrierte Twin System können mit der Anlage Multimaterialbauteile hergestellt werden. Die durchgängige Softwareunterstützung mittels Siemens NX ermöglicht somit hocheffiziente und technologieübergreifende Forschung über den Stand der Technik hinaus. Förderinstitution: DFG – Forschungsgroßgerät

Seminare

„Denkschule 2019: Nachhaltige und verantwortungsbewusste Technik - Sustainable and responsible Engineering“, Paderborn, 01. Oktober 2019

Vorträge

Grothe, R.; Striewe, J.; Kowatz, J.; Grundmeier, G.; Tröster, T.; Meschut, G.: „Analyse und Optimierung des Korrosions- und Alterungsverhaltens von hybriden Strukturen aus Metallen und CFK“. 39. EFB-Kolloquium, Bad Boll, 02.-03. April 2019

Camberg A. A.; Striewe, M.; Tröster, T.; Bohner, F.; Tölle, J.: “Investigation of ductility and fracture behavior of EN AW-5182 H18 at non-isothermal forming conditions”. 5^th MATFEM Conference, Schloss Hohenkammer 07. Mai 2019

Triebus, M.; Bienia, S.; Marten, T.; Tröster, T.; Dröder, K.: „Press Hardening Integrated Structuring for Hybrid Components“. 7 ^th International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel (CHS2), Luleå, Schweden, 02.-05. Juni 2019

Pfeifer, F.; Dietrich, A.; Marten, T.; Tröster, T.; Nacke, B.: „Investigation on Inductive Heating of Sheet Metal for an Industrial Hot Stamping Process“. “. 7 ^th International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel (CHS2), Luleå, Schweden, 02.-05. Juni 2019

Wu, T.; Magnier, A.; Tinloh, S.; Tröster, T.; Niendorf, T.: „Analysis of residual stress in a metal/FRP hybrid structure“. Annual Conference and Exposition on Experimental and Applied Mechanics, Reno, USA, 03.-06. Juni 2019

Camberg A. A.; Tröster, T.; Bohner, F.; Tölle, J.: “Predicting plasticity and fracture of severe pre-strained EN AW-5182 by Yld2000 yield locus and Hosford-Coulomb fracture model in sheet forming applications”. 38 ^th International Deep Drawing Research Group (IDDRG) Annual Conference, Enschede, Niederlande, 03.-07. Juni 2019

Wu, T.; Magnier, A.; Tinloh, S.; Tröster, T.; Niendorf, T.: „Analysis of residual stress in a metal/FRP hybrid structure“. 22. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, Kaiserslautern, 26.-28. Juni 2019

Stallmeister, T.; Deviprasad C.J.; Wang, Z.; Tröster, T.: „Self-sealing tool concept for RTM-processes“. 22. International Conference on Composite Materials, Melbourne, 12.-16. August.2019

Striewe, J.; Grothe, R.; Kowatz, J.; Tröster, T.: “CFRP-steel hybrids with improved ageing resistance through zinc oxide nanorods – investigation of basic mechanisms”. 22. International Conference on Composite Materials, Melbourne, 12.-16. August 2019

Camberg, A. A.; Hielscher, C.: „A holistic approach to the lightweight design of tailored structural components using the example of a hybrid A-pillar“. Aachener Karosseriebautage 2019, Aachen, 17.-18. September 2019

Ahlers, D.; Tröster, T.: “Performance Parameters and HIP Routes for Additively Manufactured Titanium Alloy Ti6Al4V“. EuroPM, 2019, Maastricht, Niederlande, 13.-16. Oktober 2019

Tinkloh, S.; Wu, T.; Tröster, T.; Niendorf, T.: „A micromechanical based Finite Element Simulation of process induced residual stresses in metal-FRP-hybrid structures“. 22. International Conference on Composite Structures & 1. Chinese Conference on Composite Structures, 22.-25. Oktober 2019

Striewe, J. A.; Thomas, R.; Fischer, F.; Wiens, T.; Tröster, T.: „Energieabsorptions- und Versagensverhalten eines automobilen Seitenschwellers mit lokaler Verstärkung aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff nach Alterung“. DGM-Inventum GmbH, Sankt Augustin, 03.-04. Dezember 2019

Stallmeister, T.; Chalicheemalapalli Jayasankar, D.; Wang, Z.; Tröster, T.: „Selbstabdichtendes Werkzeugkonzept für RTM-Prozesse“. Tagung Werkstoffprüfung 2019, Neu-Ulm, 03.-04. Dezember 2019

Camberg, A. A.; Tröster, T.: „Challenges in fracture modeling under non-isothermal forming conditions using the example of a new forming process for aluminum blanks“. 26. Sächsische Fachtagung Umformtechnik, Dresden, 11.-12. Dezember 2019

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

Institut für Fertigungstechnik, TU Dresden, 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

DMG MORI AG, Deutschland

DYNAmore GmbH, 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

Realizer 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+

Referierte Publikationen:

Klippstein, H.; Duchting, A.; Reiher, T.; Hengsbach F.; Menge D.; Schmid, H.-J.: “Development, Production and Post-Processing of a Topology Optimized Aircraft Bracket” Solid Freeform Fabrication (SFF) Symposium 2019, Austin, Texas, US

Kummert, C.; Diekmann, W.; Tews, K. Schmid, H.-J. “Influence of Part Microstructure on Mechanical Properties of PA6X Laser Sintered Specimens” Solid Freeform Fabrication (SFF) Symposium 2019, Austin, Texas, US

Giner, I.; Torun, B.; Han, Y.; Duderija, B.; Meinderink, D.; Orive, A.G.; de los Arcos, T.; Weinberger, C.; Tiemann, M.; Schmid, H.-J.; Grundmeier, G.: “Water adsorption and capillary bridge formation on silica micro-particle layers modified with perfluorinated organosilane momolayers” Applied Surface Science, Volume 475, May 2019, Pages 873-879

Schmid, H.-J.; Grundmeier, G.; Dörmann, M.; Orive, A.G.; de los Arcos, T.; Torun, B.: “Understanding and Manupulation of Nanoparticle Contact Forces by Capillary Bridges” in: S. Antonyuk (Ed.): Particles in Contact. Springer (2019) 31-65

Biber, M.; Tischendorf, R.; Schmid, H.-J.; Reeddemann, M.; Kneer, R.: “Influence of precursor concentration on spray and particle formation in flame spray pyrolysis” ILASS–Europe 2019, 29th Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, 2-4 September 2019, Paris, France

Nichtreferierte Publikationen

Klippstein H., Schmid H.-J.: „Methodik zur Qualifizierung des Lasersinter Prozesses für die Serienfertigung“ RapidTech-FabCom 2019, Erfurt, Deutschland

Aktuelle Forschungsprojekte

„Rheologische Untersuchungen hochgefüllter 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.

„Einfluss der Partikelgeometrie auf die Ausbildung von Kapillarbrücken in nicht symmetrischen Partikelsystemen“: Das Ziel dieses Projektes ist die theoretische Untersuchung des Effektes von Flüssigkeitsbrücken auf die Wechselwirkungen zwischen beliebig geformten Nanopartikeln und deren Fließeigenschaften. Während sich bisherige Arbeiten nahezu ausschließlich auf rotationssymmetrische Systeme konzentrieren, wird im Rahmen dieses Projektes der Einfluss einer nicht symmetrischen Partikelgeometrie analysiert. Somit soll es langfristig möglich sein, Oberflächenrauheiten zu berücksichtigen. Anhand von numerischen Simulationen werden die Form der Kapillarbrücke sowie die auftretenden Kräfte zwischen den Partikeln berechnet.

„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.

Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie - FKZ 03KB128

„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 – Long Term Behavior 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 BNBest-BMBF 98

„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 - iAMnrw-Materials EFRE-0300101

„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 - iAMnrw-Materials EFRE-0300101

„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“ unterstützen die Studierenden des Maschinenbaus in kritischen Phasen ihres Studiums. Das Bündel an Maßnahmen reicht von speziellen Tutoren-geführten Lerngruppen, über die Förderung der Vernetzung untereinander und die Entwicklung fächerübergreifender Anwendungsaufgaben in der Studieneingangsphase bis hin zu einem fachspezifisch aufgefächerten Beratungsangebot zum Studienprofil. Zudem wird im Rahmen des Projektes ein Blended-Learning Kurs zur Förderung von Selbstlernkompetenzen entwickelt, welcher einen erfolgreichen Studienverlauf fördert. Hilfe auf Augenhöhe ist hierbei ein wichtiger Aspekt des Programms, die einem verfrühten Studienabbruch oder einer unnötigen Verlängerung des Studiums vorbeugen soll.

Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung 01PL16071

„Einfluss der Zerstäubung auf die Partikelbildung in Sprayflammen.“ 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. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft - SCHM 1429/13-1

„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. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG-403524381

„Potenzialanalyse und Implementierung ausgewählter Verfahren der additiven Fertigung in der Produktion“: Die Additive Fertigung bietet ein enormes Potenzial nicht nur in den gängigen Branchen wie der Luftfahrt und der Automobilindustrie sondern auch in der Medizinbranche. Die Condor MedTec GmbH hat dieses Potenzial für sich und insbesondere für den sogenannten Extensionsschuh in ihrem Produktportfolio, der zur Fixierung des Fußes bei Hüftoperationen mit dem Rotex Table eingesetzt wird, erkannt. Der lasergesinterte Extensionsschuh bietet Vorteile in Bezug auf Maßhaltigkeit, Reproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit gegenüber dem konventionell handgefertigten Extensionsschuh. Auch die Individualisierung des Extensionsschuhs kann schnell und kostengünstig realisiert werden. Das Hauptziel des Transferprojektes ist es, Know-How für die Additive Fertigung und die Lasersinter-Technologie bei der Condor MedTec GmbH zu schaffen und eine wirtschaftlich optimale Qualitätsprozesskette aufzusetzen, um den hohen Qualitätsanforderungen der Medizinindustrie gerecht zu werden. Förderinstitution: it´s OWL - Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe

Messen/Tagungen/Seminare:

„Jahrestreffen des Deutschen Rheologischen Gesellschaft“, Berlin, 26.-27. Februar 2019

“PARTEC” International Congress on Particle Technology, Nürnberg, Germany 9 - 11 April 2019

“POWTEC” Leading Trade Fair for Powder, Nürnberg, Germany 9 - 11 April 2019

„Additive Fertigung für Fortgeschrittene“, DGM-Fortbildungspraktikum, Paderborn, Deutschland, 07.-08. Mai 2019

“Rapid.Tech”, Erfurt, Deutschland, 25.-27. Juni 2019

“SPP 2005 Summerschool 2019”, Machern, 10.-11. Juli 2019

“Solid Freeform Fabrication Symposium”, Austin, USA, 12.-14. August 2019

„2^nd International RILEM Conference RheoCon2 and 9^th International RILEM Symposium SCC9”, 09.-11. September 2019

“2^nd Annual Project Meeting SPP 2005”, Dresden, 11.-12. September 2019

“Filtech 2019 Messe“, Köln, Deutschland, 22.-25. Oktorber 2019

„Einführung in die additive Fertigung“, DGM-Fortbildungspraktikum, Paderborn, Deutschland, 11. November 2019

„Formnext 2019 Messe“, Frankfurt/Main, Deutschland, 19.-22. November 2019

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. 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

BDLI Bundesverband der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie – Additive Manufacturing in Aerospace (AMIAS) Polymers

BASF 3D Printing Solutions GmbH, Heidelberg, Deutschland

DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH (Deutschland, Leipzig)

Hellmich GmbH und Co. KG, Kirchlengern, Deutschland

EOS GmbH, Krailling, Deutschland

Evonik Industries, Essen, Deutschland

Porsche AG, Weissach, Deutschland

PROTIQ GmbH A Phoenix Contact Company, Paderborn, Deutschland

Seebach GmbH, Vellmar, Deutschland

Funktionen

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

Berufenes Mitglied in den ProcessNet-Fachgruppen „Partikelmesstechnik“, „Aerosoltechnik“ und „Mehrphasenströmung“;

Gewähltes Mitglied des Vorstandes der Deutschen Rheologischen Gesellschaft;

Mitglied im VDI-Fachbeirat „Nanotechnik“;

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

Patent

Rasche, D. B., Schmid, H.-J.: DE 10 2017 101 766 A1, Bestimmung von Nanopartikeleigenschaften eines Aerosols 30. Januar 2017

Promotionen

Stefan Josupeit: “On the Influence of Thermal Histories within Part Cakes on the Polymer Laser Sintering

Process“ (Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Prof. Dr.-Ing. habil. Gerhard Witt)

Xinze Zhen: “Numerische und experimentelle Untersuchungen zur Aerosolbildung aus binären Dampfgemischen von Wasser und Glycerin“. (Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Prof. Dr.-Ing. Jadran Vrabec)

Johannes Lohn: “Zum Laserstrahlschmelzen neuer Kunststoffmaterialien - Anlagen- und Methodenentwicklung mit besonderer Berücksichtigung des Energieeintrags“ (Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Johannes Heinrich Schleifenbaum)

Referierte Publikationen

Duehr, K.; Kampermann, J.; Taplick, P.; Gräßler, I.; Albers, A.: „Modellbasierte IKT-Selektion für Methodentätigkeiten in der standortverteilten Produktentwicklung“. 17. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik: Agile Entwicklung physischer Produkte, S. 138-149, Publikationsserver der RWTH Aachen, 2019

Gräßler, I.; Hentze, J.: “Transformations in product development to enable globally distributed self-organizing production systems”. Procedia CIRP – Proceedings of the 29th CIRP Design Conference, Band 84, S. 474-479, Elsevier B.V., 2019

Gräßler, I.; Oleff, C.: „Risikoorientierte Analyse und Handhabung von Anforderungsänderungen“. Design fox X – Beiträge zum 30. DfX-Symposium September 2019, Band 30, S. 49-60, 2019

Gräßler, I.; Oleff, C.; Hentze, J.: “Role Model for Systems Engineering Application”. Proceedings of the 22nd International Conference on Engineering Design (ICED19), Band 1, S. 1265-1274, Design Society, 2019

Gräßler, I.; Oleff, C.; Scholle, P.: „Priorisierung von Anforderungen für die Entwicklung mechatronischer Systeme“. Fachtagung Mechatronik 2019 Paderborn, S. 1-6, 2019

Gräßler, I.; Oleff, C.; Taplick, P.: „Augmented Reality für die Vermittlung von Systems Engineering“. Fachtagung Mechatronik 2019 Paderborn, S. 180-185, 2019

Gräßler, I.; Pöhler, A.: “Human-centric design of cyber-physical production systems”. Procedia CIRP – Proceedings of the 29th CIRP Design Conference, Nr. 84, S. 251-256, Elsevier B.V., 2019

Gräßler, I.; Pöhler, A.: „Simulation von Cyber-Physischen Produktionssystemen in einer Forschungsinfrastruktur“. Fachtagung Mechatronik 2019 Paderborn, S. 149-154, 2019

Gräßler, I.; Pottebaum, J.; Kamann, M.: „Moderne Ausbildung für die Instandhaltung“. Vortrag auf dem (Aus)Bildungskongress der Bundeswehr mit Forum Fernausbildung – Im Einsatz für die Gesellschaft – (Aus)Bildung für Einsatzkräfte der Zukunft, 2019

Gräßler, I.; Pottebaum, J.; Taplick, P.; Roesmann, D.; Preuss, D.: „Unterstützung des Lernens für kritische Situationen: Potenzial von Augmented Reality für die Instandsetzung auf See“. Tagungsband zur Konferenz Go-3D 2019, S. 45-57, Fraunhofer Verlag, 2019

Gräßler, I.; Scholle, P.; Thiele, H.: „Strategische Planung in Plattformen und Eco-Systemen mittels Szenario-Technik“. Fachtagung Mechatronik 2019 Paderborn, S. 127-132, 2019

Gräßler, I.; Taplick, P.: “Architecture of a virtual reality-based tool for the support of creativity”. The 3rd Annual Science Fiction Prototyping Conference 2019, S. 25-29, EUROSIS-ETI, 2019

Gräßler, I.; Taplick, P.: “Supporting Creativity with Virtual Reality Technology”. Proceedings of the 22nd International Conference on Engineering Design (ICED19), Band 1, S. 2011-2020, Design Society, 2019

Gräßler, I.; Thiele, H.; Oleff, C.; Scholle, P.; Schulze, V.: “Method for Analysing Requirement Change Propagation based on a Modified Pagerank Algorithm”. Proceedings of the 22nd International Conference on Engineering Design (ICED19), Band 1, S. 3681-3690, Design Society, 2019

Gräßler, I.; Thiele, H.; Scholle, P.: „Methode zur Einflussanalyse in der Szenario-Technik auf Basis gerichteter Graphen“. Design fox X – Beiträge zum 30. DfX-Symposium September 2019, Band 30, S. 135-146, 2019

Gräßler, I.; Yang, X.: “A holistic approach of complexity assessment for the development of product variants of mechatronic products and their supply chain networks”. Proceedings of the 8th IFAC Symposium on Mechatronic Systems (Mechatronics 2019), S. 748-753, 2019

Gräßler, I.; Yang, X.: „Entwicklung mechatronischer Systeme und Modulleichtbau: Anforderungen am Beispiel von Unmanned Aerial Vehicles (UAVs)“. Fachtagung Mechatronik 2019 Paderborn, S. 167-172, 2019

Gräßler, I.; Yang, X.: “Product life cycle cost approach for modular lightweight design”. Procedia CIRP – Proceedings of the 29th CIRP Design Conference, Band 84, S. 1048-1053, Elsevier B.V., 2019

Kaul, T.; Hentze, J.; Sextro, W.; Gräßler, I.: „Integration von Verlässlichkeitsmodellen der Entwicklung in einen Digitalen Zwilling zur Umsetzung einer vorausschauenden Instandhaltung“. Fachtagung Mechatronik 2019 Paderborn, S. 19-24, 2019

Pottebaum, J.; Erfurth, C.; Reuter, C.: „IT-Rettung 2019: IT-Unterstützung in Emergency Management & Response“. Informatik für Gesellschaft – Workshopbeiträge der 49. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik, Band P-295, S. 557, Gesellschaft für Informatik, 2019

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 – EU H2020

„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 des Anforderungsmanagements in die Bauteilauswahl und Bauteilentwicklung an, u.a. bezogen auf die Veränderlichkeit von Anforderungen im Produktentwicklungsprozess und über das Produktleben. Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

„Forschungskolleg Gestaltung von flexiblen Arbeitswelten – Menschen-zentrierte Nutzung von Cyber-Physical Systems in Industrie 4.0“: Mitarbeit im Forschungskolleg in den Themenfeldern Flexible Arbeitsprozesse, Organisationale Gerechtigkeit und Veränderungsmanagement. 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

„Forschungskolleg Leicht – Effizient – Mobil, Komplexitätsmanagement für den Leichtbau mit Hybridsystemen“: 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

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

„VDI Mechatroniktagung 2019“, (Tagungsleitung), Paderborn, Deutschland, 27.-28. März 2019

“SciFi-IT‘2019”, Ghent, Belgien, 01.-03. April 2019

“CIRP Design Conference”, Póvoa de Varzim, Portugal, 08.-10. Mai 2019

“ICED 2019”, Delft, Netherlands, 05.-08. August 2019

“IFAC Symposium on Mechatronic Systems (Mechatronics 2019)”, Wien, Österreich, 04.-06. September 2019

“DfX Symposium 2019”, Jesteburg, Deutschland, 18.-19. September 2019

„(Aus)Bildungskongress der Bundeswehr“, Hamburg, Deutschland, 03.-05. September 2019

„Go-3D 2019“, Rostock, Deutschland, 05. September 2019

„Informatik 2019 (Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik)“, Kassel, Deutschland, 23.-26. September 2019

„Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik: Agile Entwicklung physischer Produkte“, Aachen, Deutschland, 01.-02. Oktober 2019

Preise/Auszeichnungen

„Beiratsmitglied der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik“: Im Rahmen der Wahlen für den Beirat der „VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik“ wurde Prof. Gräßler als Beiratsmitglied bestätigt.

„Beiratsmitglied der Design Society“: Prof. Gräßler wurde als Beiratsmitglied der Design Society berufen. August 2019

Funktionen (externe)

Prof. Dr.-Ing. Iris Gräßler: Mitglied der WiGeP – Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktentwicklung; Mitglied des Advisory Boards der Design Society; Mitglied des Wissenschaftlichen Beirats für das Anwendungszentrum Industrie 4.0 Potsdam; Scientific and Technological Advisory Board des Linz Center of Mechatronics GmbH; Direkt gewähltes Mitglied des wissenschaftlichen Beirats der Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA); Vorsitz des VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) und Produkt- und Prozessgestaltung (GPP) Gemeinschaftsausschuss 7.02 „Systemhaus“; Vorsitz des VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachausschuss 4.10 „Interdisziplinäre Produktentstehung“; VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachausschuss 4.15 „Mechatronik“; VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachausschuss 7.23 „Businessmodelle für Industrie 4.0“; Gutachterin für die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG); Gutachterin für die österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG); Gutachterin Wissenschaftliche Kommission Niedersachsen; Fachgutachterin für das Wissenschaftsministerium Baden-Württemberg (MWK); Gutachterin Bayerische Forschungsstiftung; Gutachterin Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft

Referierte Publikationen

Biemelt, P.; Mertin, S.; Rüddenklau, N.; Gausemeier, S.; Trächtler, A.: “Objective Evaluation of a Novel Filter-Based Motion Cueing Algorithm in Comparison to Optimization-Based Control in Interactive Driving Simulation”. In: Proceedings of the International Conference on Advances in System Simulation (SIMUL), S. 25 – 31, 2019

Gräler, M.; Wallow, A.; Henke, C.; Trächtler, A.: “Assisted setup of forming processes: Architecture for the integration of non-adjustable disturbances”. Procedia CIRP, 81, S. 1348 – 1353, 2019

Mertin, S.; Buse, D.; Franke, M.; Trächtler, A.; Gausemeier, S.; Dressler, F.: „Proof-of-Concept einer komplexen Co-Simulationsumgebung für einen Fahrsimulator zur Untersuchung von Car2X-Kommunikations-Szenarien“. In: VDI/VDE-Fachtagung AUTOREG, S. 159 – 170, 2019

Michael, J.; Henke, C.; Trächtler, A.: “Decentralized Energy Management for Smart Home System of Systems”. In: Proceedings of the 13th Annual IEEE International Systems Conference (Syscon), S. 524 – 531, 2019

Riepold, M.; Maslo, S.; Han, G.; Henke, C.; Trächtler, A.: “Open-loop linearization for piezoelectric actuator with inverse hysteresis model”. Vibroengineering PROCEDIA, 22, S. 47 – 52, 2019

Rüddenklau, N.; Biemelt, P.; Mertin, S.; Gausemeier, S.; Trächtler, A.: “Simulation-Based Lighting Function Development of High-Definition Headlamps”. In: Proceedings of the 13th International Symposium on Automotive Lighting (ISAL), 18, S. 677 – 686, 2019

Rüddenklau, N.; Biemelt, P.; Mertin, S.; Gausemeier, S.; Trächtler, A.: “Real-Time Lighting of High-Definition Headlamps for Night Driving Simulation”. In: IARIA SysMea, Band 12, S. 72 – 88, 2019

Rüddenklau, N.; Gausemeier, S.; Trächtler, A.: “Hardware-in-the-Loop Simulation of High-Definition Headlamp Systems”. In: VDI/VDE-Fachtagung AUTOREG, 2019

Rüting, A.; Henke, C.; Trächtler, A.: „Umsetzung einer echtzeitfähigen modellprädiktiven Trajektorienplanung für eine mehrachsige Hybridkinematik auf einer Industriesteuerung“. at-Automatisierungstechnik, 67(4), S. 326 – 336, 2019

Schütz, S.; Rüting, A.; Henke, C.; Trächtler, A.: „Regelung kollaborativer Robotersysteme zur benutzerfreundlichen, flexiblen Fertigung kleiner Losgrößen am Beispiel eines halbautomatischen Schweißvorgangs“. In: 13. VDI/VDE Mechatronik-Tagung, S. 43 – 48, 2019

Traphöner, P.; Kohlstedt, A.; Olma, S.; Jäker, K.-P.; Trächtler, A.: „Hardware-in-the-Loop-Simulation einer Fahrzeugachse mit aktiver Wankstabilisierung mithilfe eines hydraulischen Hexapoden“. In: 13. VDI/VDE Mechatronik-Tagung, S. 85 – 90, 2019

Traphöner, P.; Olma, S.; Kohlstedt, A.; Fast, N.; Jäker, K.-P.; Trächtler, A.: “Hardware-in-the-Loop Simulation for a Multiaxial Suspension Test Rig with a Nonlinear Spatial Vehicle Dynamics Model”. In: Proceedings of the 8th IFAC Symposium on Mechatronic Systems, 2019

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

„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

„SensoBack - Entwicklung eines Leitstandsystems mit Cloud-Anbindung für die Kleingebäckproduktion“: Ziel des Projekts ist es, die Ressourcenverluste bei der industriellen Kleingebäckproduktion bei gleichzeitiger Optimierung der Produktqualität zu reduzieren. Dazu wird ein intelligentes Sensorsystem für die Produktionsanlage entwickelt, sodass an mehreren Stellen im Herstellungsprozess die Qualitätsvorgaben hinsichtlich Gewicht, Form, Aussehen und Hygienezustand erfasst werden. Mithilfe der gewonnen Messdaten soll anschließend eine Prozesssteuerung ausgelegt werden, welche die Prozessparameter geeignet an die wechselnden Zutateneigenschaften und Umgebungsbedingungen anpasst. Diese intelligente Produktionsanlage wird zudem mit den Kassensystemen der Bäckereifilialen durch einen „Cloudbasierten virtuellen Backmeister" vernetzt, um die Brutto-Bedarfsmenge präziser einschätzen zu können und somit Überproduktionen zu verringern.
Förderinstitution: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung

„Pilotprojekt Schlosskreuzung“: Das Projekt verfolgt die Optimierung des Verkehrsflusses zur Senkung der Emissionen und Wartezeiten aller Verkehrsteilnehmer im Testgebiet Schlosskreuzung und Residenzstraße in Schloss Neuhaus. Dazu werden die Verkehrswege im Testgebiet und sämtliche Einflussfaktoren, wie das Straßennetz selbst, vorhandene Lichtsignalanlagen sowie deren Steuerungsprogramme und Sensoren mithilfe einer Verkehrssimulationssoftware abgebildet. Auf Basis dieses Modells und den daraus generierten Informationen sollen adaptive und optimale Steuerungsalgorithmen erarbeitet werden, die den Verkehrsfluss im Testgebiet nachhaltig verstetigen. Das Vorhaben versteht sich dabei selbst als Pilotprojekt, da die entwickelten Lösungsansätze auf vergleichbare Situationen andernorts übertragen werden können. Somit profitieren auch weitere Stadtgebiete Paderborns und andere Kommunen von den erzielten Ergebnissen.
Förderinstitution: Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen

Preise/Auszeichnungen

„Best Paper Award“: Auszeichnung für den Konferenzbeitrag mit dem Titel „Objective Evaluation of a Novel Filter-Based Motion Cueing Algorithm in Comparison to Optimization-Based Control in Interactive Driving Simulation“ an Patrick Biemelt

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

Pai, Arathi: „Computationally Efficient Modelling and Precision Position and Force Control of SMA Actuators“.
(Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Ansgar Trächtler)

Referierte Publikationen

Berscheid, A.-L.; Horwath, I.; Riegraf, B. (Hg.): „Cyborgs Revisited: Zur Verbindung von Geschlecht, Technologien und Maschinen“. In: Feministische Studien 37 (2), 241-249, 2019

Horwath, I.; Diabl, C.: “Liberating or indoctrinating? Surveying students’ perceptions of a Women’s and Gender Studies requirement”. In: Gender and Education 31. doi.org/10.1080/09540253.2019.1608355, 2019

Terhechte, J.; Berscheid, A.-L.; Horwath, I.: “Development of a cyber-physical simulation assistance system for partially automated optimization of the extrusion process”; Extended Abstracts: 36th Danubia Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics; Plzen - Czech Republic; September 2019

Berscheid, A.-L.: “It's the end of the car as we know it? The transformational impact of autonomous cars.” In: Stiefel, Barry L.; Clark, Jennifer (Hrsg): The Routledge Companion to Automobile Heritage, Culture, and Preservation (1), Chapter 25, 2019

Kastein, M.: „Gleichstellungsorientierte Männerpolitik als Politik der Deprivilegierung.“ In: Heilmann, Andreas/ Scholz, Sylka. Caring Masculinities? Männlichkeiten in der Transformation kapitalistischer Wachstumsgesellschaften. Oekom-Verlag, S. 159-172, 2019

Kastein, M.: „Gleichstellungsorientierte Männerpolitik unter Legitimationsdruck. Eine wissenssoziologische Diskursanalyse in Deutschland, Österreich und der Schweiz“. Budrich Uni Press (Longlist des Opus Primum Förderpreises 2019 der VolkswagenStiftung), 2019

Kastein, M.: „Dürfen die das? Zur (Il-)Legitimität gleichstellungsorientierter Männerpolitik“. Online unter www.gwi-boell.de/de/2019/03/18/duerfen-die-das-zur-il-legitimitaet-gleichstellungsorientierter-maennerpolitik (Online-Veröffentlichung), 2019

Daglar-Sezer, N.: „Stiftungen, Zivilgesellschaft und soziale Differenz: Eine qualitative Studie zu gesellschaftspolitischen Stiftungsprojekten“. Verlag Barbara Budrich, 2019

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.

„HyOpt- Optimierungsbasierte Entwicklung von Hybridwerkstoffen“: Ziel des Projektes ist die Entwicklung von optimierungsgestützten CAE-Methoden und flexiblen Fertigungsprozessen zur Auslegung und Herstellung beanspruchungs- und umformungsgerechter Hybridwerkstoffe mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Zu den Forschungsschwerpunkten zählen neben den Grundwerkstoffen auch entsprechende Oberflächeneigenschaften und Haftvermittlersysteme, ökologische Aspekte, Wirtschaftlichkeit und gesellschaftliche Akzeptanz. Im Rahmen von Diskussionsgruppen soll untersucht und analysiert werden, unter welchen Bedingungen neuartige Hybridwerkstoffe auf Akzeptanz oder Ablehnung in der Gesellschaft stoßen und welche Einflussfaktoren eine Rolle für die Beurteilung von Aspekten wie Sicherheit, Nützlichkeit, Nachhaltigkeit und Akzeptanz spielen.   Förderinstitution: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) im Leitmarkt für Neue Werkstoffe in NRW.

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

 „Ingenieuren ohne Grenzen e.V“ Vortrag von Robert Payrebrune (Vorstandsmitglied von Ingenieuren ohne Grenzen) im Rahmen der Informationsveranstaltung zum Aufbau einer Regionalgruppe „Ingenieure ohne Grenzen“ an der Fakultät für Maschinenbau der Universität Paderborn, Paderborn, 05. Dezember 2019

„Algorithmen, ADM und Diskriminierung“. Arbeiterkammer Wien, Abteilung Digitalisierung, Wien, 29. November 2019

Teilnahme am 27. Bundeskongress der Feuerwehrfrauen in Meiningen, Thüringen, 07.-10 November 2019

„Denkschule 2019: Nachhaltige und verantwortungsbewusste Technik – Sustainable and responsible Engineering“, Transdisziplinäres Dialogforum Wissenschaft und Gesellschaft, in Kooperation mit Fridays4Future, Universität Paderborn, 01. Oktober 2019

„Asymmetrien und Environmental Justice” Workshop im Rahmen der #week4CLIMATE für Fridays4Future an der Universität Paderborn, 25. September 2019

„Digitalisierung und Nachhaltigkeit“, Workshop am „Tag der Forschung“, Universität Paderborn, 24. September 2019

“Development of a cyber-physical simulation assistance system for partially automated optimization of the extrusion process”. Vortrag im Rahmen des 36th Danubia-Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics in Pilsen/Tschechische Republik, 24.-27. September 2019

 „Mobilität leicht gemacht – aber nachhaltig!“, Veranstaltung Wissenschaftscafé in Kooperation mit dem FK LEM, Universität Paderborn, 10. Juli 2019

"Diversität, Technik und das Feuerwehrwesen im Paderborner Ansatz". Soziologie Kolloquium Universität Paderborn, Paderborn, 03. Juli 2019

„Do Artifacts have a Gender?“ Vortrag im Rahmen der Vorlesung „Einführung in die Geschlechtersoziologie. Gendered Bodies II: Körper, Technologie und Geschlecht“ der Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlichen Fakultät der Universität Potsdam, 26. Juni 2019

„Feminist Research Challenges: Reflecting on Theory and Experience“. Vortrag im Rahmen des Women's Networking Day, Universität Siegen, 18. Juni 2019

„Intervention als Praxis der Feminist STS“. Vortrag im Rahmen des Symposiums "Quo Vadis Feminist STS? Genealogien, Herausforderungen und Visionen feministischer Wissenschafts- und Technikforschung an der TU Berlin, 13. - 14. Juni 2019.

„Kognitive Fähigkeiten: geschlechterspezifisch kompetent?“ Vortrag in der Vortragsreihe Geschlechterverwirrungen des Zentrums für Geschlechterstudien/Gender Studies (ZG) der Universität Paderborn, 13. Juni 2019

“On the ethical impact of robot tutors in early education“, Doktorand*innen und Expert*innenworkshop zum in Kooperation mit Institut für Medien Forschung und Medienpädagogik, TH Köln und der Fachgruppe Psycholinguistik der, Universität Paderborn, Mai 2019

„Roboter im Kindergarten – zu früh dran?“, Öffentlicher Vortrag Matthijs Smakman, (Universität Amsterdam) in Kooperation mit dem Heinz Nixdorf Museums-Forum Paderborn und dem Institut für Germanistik und Vergleichende Literaturwissenschaft der Universität Paderborn, Paderborn, 16. Mai 2019

„FORTESY-Organisation, Technik, Diversität: Neue Ansätze für Sicherheit, Effizienz und soziale Integration im Feuerwehrwesen“. Vortrag auf der Tagung des Beirates des Deutschen Feuerwehrverbandes e.V., Berlin, 03. April 2019

„Big Data und Chancengleichheit in der Arbeitswelt“, Key Note zur Konferenz “ Digitale Diskriminierung” des Arbeitsmarktservice AMS Österreich, Wien, 08. März 2019

„FORTESY: Sicherheit, Effizienz und soziale Integration im Feuerwehrwesen“, Vortrag auf dem ITAFORUM 2019, Berlin, 14. Februar 2019

„Dieselautos im gesellschaftlichen Kontext: Vergleich der Entwicklungen in den USA und in Deutschland“, Vortrag Priv.-Doz. Dr. Christopher Neumaier (Leibnitz Zentrum für Zeithistorische Forschung Potsdam) für das FK LEM, Universität Paderborn, Januar 2019

Wissenschaftliche Kooperationen

Ambient Intelligence (AmI), Universität Bielefeld

BSW Berleburger Schaumstoffwerk GmbH, Bad Berleburg, Deutschland

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

D&S Oberflächentechnik GmbH & Co. KG, Deutschland

Deutscher Feuerwehrverband, Deutschland

ESM GmbH & Co. KG, Borgentreich, Deutschland

FH Oberösterreich, Österreich

Fridays For Future, Deutschland

Heinz Nixdorf Museum Paderborn, Deutschland

IANUS Simulation GmbH, Deutschland

Institut für Kommunikationsakustik, Ruhr Universität Bochum, Deutschland

Institut für Medien Forschung und Medienpädagogik, TH Köln, Deutschland

Institut für Polymer Product Engineering, Johannes Kepler Universität Linz, Österreich

Institut für Psychologie und Pädagogik, Abteilung Sozialpsychologie, Personalentwicklung und Erwachsenenbildung, JKU Linz, Österreich

Institut für sozial-ökologische Forschung, Frankfurt am Main, Deutschland

Institut für Technische Mechanik, Johannes-Kepler-Universität Linz, Österreich

Landesfeuerwehrverband Hessen, Deutschland

Lippe zirkulär, Deutschland

Netzwerk Feuerwehrfrauen, Deutschland

Netzwerk Frauen- und Geschlechterforschung NRW, Deutschland

Rosenbauer International AG, Österreich

SHS plus GmbH, Deutschland

Universität Bielefeld, Applied Informatics Group, Deutschland

Universität Magdeburg, Studiengang Sicherheit und zivile Gefahrenabwehr, Deutschland

VDI Verband der Region Ostwestfalen und Energie Impuls OWL, Deutschland

Weber Hydraulik GmbH, Deutschland

Referierte Publikationen

Mahnken, R.; Ju, X.: “Goal-oriented adaptivity based on a model hierarchy of mean-field and full-field homogenization methods in linear elasticity”. International Journal for Numerical Methods in Engineering,

Ju, X.; Mahnken, R.: “Goal-oriented h-type adaptive finite elements for micromorphic elastoplasticity”. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., Vol. 351, 297-329, 2019

Dridger, A., et al.: “A possibilistic finite element method for sparse data”. In: Safety and Reliability. Taylor & Francis, 2019. S. 58-82.

Dammann, C.; Mahnken, R.: “Simulation of a resin transfer molding process using a phase field approach within the theory of porous media”. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 120, 147-160, 2019

Ju, X.; Mahnken, R.: “Goal-oriented adaptivity for parameter identification in linear micromorphic elasticity “. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 18, 2018

Ju, X.; Mahnken, R.: “Goal-oriented adaptivity on mean-field and full-field homogenization methods considering hierarchical unit cells“. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 19, 2019, accepted

Düsing, M.; Mahnken, R.: “Simulation of upper and lower bainitic transformation with a coupled phase field/diffusion/deformation framework”. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 18, 2018

Lenz, P.; Mahnken, R.: “Damage simulation of fiber reinforced composites using mean-field homogenization methods “. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 19, 2019

Düsing, M.; Mahnken, R.: “A coupled phase field/diffusional/mechanical framework for simulation of upper and lower bainitic transformation”. International Journal of Solids and Structures, Vol. 162, 45-59, 2019

Penner, E.; Caylak, I.; Dridger, A.; Mahnken, R.: “Possibilistic and stochastic analysis using for rubber-like materials“. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, Vol. 18, 2018

Penner, E.; Caylak, I.; Dridger, A.; Mahnken, R.: “A polynomial chaos expanded hybrid fuzzy-stochastic model for transversely fiber reinforced plastics“. Mathematics and Mechanics of Complex Systems, Vol. 7, No. 2, 99-129, 2019

Mäck, M.; Caylak, I.; Edler, P.; Freitag, S.; Hanss, M.; Mahnken, R.; Meschke, G.; Penner, E.: “Optimization with constraints considering polymorphic uncertainties”. GAMM-Mitteilungen, Vol. 42, No. 1, 2019

Nicht referierte Veröffentlichungen

Mahnken, R.: Lehrbuch der Technischen Mechanik - Band 2: Elastostatik: Mit einer Einführung in Hybridstrukturen, 2., erweiterte Auflage, Springer-Verlag, Berlin

Mahnken, R.; Ju, X.: “Error-controlled homogenization based on two approaches of model adaptivity“, 2nd Conference on Modern Finite Element Technologies, Bad Honnef, Deutschland, 01.-03. Juli 2019

Messen/ Tagungen/ Seminare /Vorträge

“Annual Meeting of SPP1886”, Hamburg, 26.-27. September 2019

„Workshop vom Fachausschuss Computersimulation der DGM”, Siegen, 13. November 2019

“GAMM Annual Meeting“, Wien, , 18.-22. Februar 2019

“3^rd International Conference in Computational Sciences and Engineering“, Crete, 24.-26. Juni 2019

Lenz, P.; Mahnken, R.: GAMM Annual Meeting “Damage simulation of fibre reinforced composites using mean-field homogenization methods”, Wien, 18.-22. Februar 2019

Lenz, P.; Mahnken, R.: CFRAC “Damage simulation of linear thermo-chemo-elastic fibre reinforced composites using mean-field homogenization methods”, Braunschweig, 12.-14. Juni 2019

Penner, E.; Caylak, I.; Mahnken, R.: Annual Meeting of SPP1886 “Fuzzy-stochastic methods for polymorphic uncertainty in lightweight structures“, Hamburg, 26-27. September 2019

Mahnken, R.; Düsing, M.: Second European-Latin-American Conference of Theoretical and Applied Mechanics, “A Coupled Phase-Field/Mechanical/Diffusional Approach for Bainitic Transformation”, University of Havana, February 11-13, 2019

Mahnken, R.; Düsing, M.: 6th International Conference on Material Modelling, “Modeling of bainitic transformation by coupling phase-field, mechanical and diffusional contributions”, Lund, Sweden, 26.- 28. Juni 2019,

Mahnken, R.; Ju, X.: “Error-controlled homogenization based on two approaches of model adaptivity“, 2nd Conference on Modern Finite Element Technologies, Bad Honnef, Deutschland, 01.-03. Juli 2019

Caylak, I.; Penner, E.; Henkes, A.; Mahnken, R.: GAMM Annual Meeting “A fuzzy uncertainty model for analytical and numerical homogenization of transversely fiber reinforced plastics”, Wien, 18.-22. Februar 2019

Caylak, I.; Penner, E.; Mahnken, R.: UNCECOMP 2019 ”A polymorphic uncertainty model for numerical homogenization of transversely fiber reinforced plastics”, Crete, 24.-26. Juni 2019

Penner, E.; Caylak, I.; Mahnken, R.: Workshop vom Fachausschuss Computersimulation der DGM ”A polymorphic uncertainty model for numerical homogenization of transversely fiber reinforced composite”, Siegen, 13. November 2019

Henkes, A.; Caylak, I.; Mahnken, R.: PC2 User Meeting 2019 "A Deep Learning Framework for an Uncertain Full-Field Homogenization Method", Paderborn, 12. Dezember 2019

Aktuelle Forschungsprojekte

„Zielorientierte adaptive Finite Elemente zur Parameteridentifikation konventioneller und additiver mikromorpher Kontinuumsmodelle“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA1 979/17•1, MA1 979/17•2

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

„Modellierung des Materialverhaltens von Wood-Plastic-Composites mit einer Matrix aus thermoplastischem Elastomer unter Verwendung stochastisch-possibilistischer Simulationsmethoden.“, Förderinstitution: NRW Forschungskolleg „Leicht - Effizient - Mobil"

„Fuzzy-stochastische Methoden für die polymorphe Unschärfemodellierung von Leichtbaustrukturen“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA1979/25-1, MA1979/25-2

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

„Zielorientierte Adaptivität für nichtlineare Homogenisierungen mittels hierarchischer Modelle“, Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, Zeichen MA 1979/30•1, MA 1979/30•2

„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

BENTELER Automobiltechnik GmbH, Paderborn, Deutschland

Promotionen

Dammann, Christian: ”Experimental characterization and constitutive modeling of reinforced thermoplastic and thermosetting polymers“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rolf Mahnken, M.Sc.)

Cheng, Chun: ”A multi-mechanism model for cutting simulations combining asymmetric effects and gradient phase transformations “. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rolf Mahnken, M.Sc.)

Ju, Xiaozhe: ”Adaptive Methods in the Mechanics of Heterogeneous Materials“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Rolf Mahnken, M.Sc.)

Referierte Publikationen

Linnemann, M.; Nikolaychuk, P.A.; Muñoz-Muñoz, Y.M.; Baumhögger, E.; Vrabec J.: “Henry’s Law Constant of Noble Gases in Water, Methanol, Ethanol, and Isopropanol by Experiment and Molecular Simulation”. Journal of Chemical & Engineering Data, pp. 1180-1188, 2019

Javed, M.A.; Baumhögger, E.; Vrabec J.: “Thermodynamic speed of sound of xenon”. The Journal of Chemical Thermodynamics, 2019, DOI: 10.1016/j.jct.2019.105933

Claes, L.; Hülskämper, L.M.; Baumhögger, E.; Feldmann, N.; Chatwell, R.S.; Vrabec, J.; Henning, B.: “Acoustic absorption measurement for the determination of the volume viscosity of pure fluids”. Technisches Messen 86(S1), S2–S6, 2019, DOI 10.1515/teme-2019-0038

Thol, M.; Javed, M.A.; Baumhögger, E.; Span, R.; Vrabec, J.: “Thermodynamic properties of Dodecamethylpentasiloxane, Tetradecamethylhexasiloxane and Decamethylcyclopentasiloxane”. Ind. Eng. Chem. Res.2019 58 (22), 9617-9635, 2019, DOI: 10.1021/acs.iecr.9b00608

Javed, M.A.; Baumhögger, E.; Vrabec, J.: “Thermodynamic speed of sound data for liquid and supercritical alcohols”. Journal of Chemical & Engineering Data 64, pp. 1035-1044, 2019, DOI: 10.1021/acs.jced.8b00938

Nicht referierte Publikationen

Claes, L.; Johannesmann, S.; Baumhögger, E.; Henning, B.: “Quantification of frequency-dependent absorption phenomena”. International Congress on Ultrasonics, 2019, DOI:10.1121/2.0001043

Überarbeitung und Ergänzung des Kapitels H2 in der 12.Auflage des VDI-Wärmeatlas: Gorenflo, D.: „Behältersieden reiner Stoffe und von Gemischen“. VDI-Wärmeatlas 12.Auflage, S. 909-958, VDI Springer Reference 2019

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 Secop GmbH).

„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

Messen/Tagungen/Seminare/Vorträge

DKV Tagung 2019 - “Bestimmung von Wärmeverlusten in Haushaltskältegeräten“, Ulm, Deutschland, 20.-22. November 2019

Thermodynamics'2019: 26th Biennial Thermodynamics Conference Statistical Mechanics and Thermodynamics Group Faraday Division, Royal Society of Chemistry & Spanish Molecular Simulation Network Punta Umbría, “Statistical Mechanics and Thermodynamics”, Spanien, Huelva, 26.-28. Juni 2019

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. Dr.-Ing. J. Vrabec, Fachgebiet Thermodynamik und Thermische Verfahrenstechnik, TU Berlin, Deutschland
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. A. Walther, Institut für Mathematik, Universität Paderborn, Deutschland
Prof. Dr.-Ing. Bernd Henning, Fachgebiet Elektrische Messtechnik, Universität Paderborn, 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

Funktionen

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

Tillmann, W.; Fehr, A.; Stangier, D.; Homberg, W.; Lossen, B.; Hijazi, D.: „Al2O3/ZrO2-8Y2O3 and (Cr,Ti)AlSiN tool coatings to influence the temperature and surface quality in friction-spinning processes”. Production Engineering, Volume 13, pp. 449–457, 2019.

Piper, M.; Zibart, A.; Djakow, E.; Springer, R.; Homberg, W.; Kenig, E.Y.: „Heat transfer enhancement in pillow-plate heat exchangers with dimpled surfaces: A numerical study”. International Conference on Healthcare and Medical Technologies, Applied Thermal Engineering 153 (ElSEVIER-2019), 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.

Wiens, E.; Homberg, W.: „Forming analysis of tailored tubes with an internal contoured wall thickness and external axial ribs manufactured by internal flow-turning”. 22th International ESAFORM Conference on Material Forming, AIP Conference Proceedings 2113, Bilbao, Spain, 2019.

Bader, F.; Hengsbach, F.; Hoyer, K.; Homberg, W.; Schaper, M.: „Intrinsically lubricated tool inserts for deep drawing applications generated by selective laser melting”. 22th International ESAFORM Conference on Material Forming, AIP Conference Proceedings 2113, Bilbao, Spain, 2019.

Rostek, T.; Homberg, W.: „Improved Set Up Strategies for Steel Strip Straightening Machines”. 22th International ESAFORM Conference on Material Forming, AIP Conference Proceedings 2113, Bilbao, Spain, 2019.

Heggemann T.; Homberg W.: „Deep drawing of fiber metal laminates for automotive lightweight structures”. Composite Structures Volume 216, pp. 53-57, 2019.

Aktuelle Forschungsprojekte

„C03 - Adaptive Fertigung von Hilfsfügeteilen als Grundlage für wandlungsfähige Fügeprozesse mit Hilfsfügeteil“: Im Forschungsprojekt zum form- und kraftschlüssigen Fügen mit adaptiert hergestellten Hilfsfügeteilen wird ein neuer Ansatz zum umformtechnischen Fügen von Werkstoffen unter Einsatz von Hilfsfügeteilen untersucht. Die zentrale Forschungsidee ist die individuelle inline Anpassung bzw. Ausführung der Hilfsfügeteile im Prozess in Kombination mit einer entsprechend angepassten Prozessführung beim Fügen, so dass der Prozess sich individuell mit jeder Fügestelle wandeln kann.

Fördereinrichtung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Leicht-Effizient-Mobil“: Das Forschungskolleg 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 arbeitet an einem Verfahren zur Verwertung von recycelten metallischen Werkstoffen.

Fördereinrichtung: Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen

„SuperSharp: Technologiebaukasten für die Herstellung von Industriemessern“: Das Ziel des Forschungsprojekts „SuperSharp“ stellt die Erforschung einer Herstellungstechnologie von Messern für die Lebensmittelindustrie dar. Dabei wird das inkrementelle Drückwalzverfahren in Verbindung mit einer neuen Werkstofftechnologie eingesetzt. Das Drückwalzverfahren ermöglicht eine exzellente Form- sowie Maßgenauigkeit und gleichzeitig eine hohe Oberflächenqualität.

Fördereinrichtung: Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen

„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 Projekts 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)

„Definierte Eigenspannungs-Einstellung beim reibungsunterstützten Drücken und Drückwalzen“: Ziel des Vorhabens ist die Erweiterung des Reibdrückens auf Basis von grundlegenden Untersuchungen im Hinblick auf die Herstellung von Hochleistungsbauteilen, wie z.B. leichten Wellen und Bolzen für die Luft- und Raumfahrttechnik mit definierten Eigenspannungszuständen. Die so erzeugten lokal angepassten Eigenspannungsverteilungen sollen eine Verbesserung der Bauteilqualität bzw.-funktionalität bewirken, indem beispielsweise das Versagen verzögert oder aber definiert herbeigeführt werden kann.

Fördereinrichtung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Eigenschaftsorientierte Regelung von Verfestigungs- und Phasenumwandlungsprozessen beim Drücken und Drückwalzen metastabiler Austenite“: Verfestigungen und Phasenumwandlungen im Werkstoff (Martensitbildung) sind typisch für das Drücken und Drückwalzen, hierbei werden aus Ronden oder Hohlprofilen in der Regel rotationssymmetrische Werkstücke mit unterschiedlichen Mantellinien- und Wanddickenkonturen hergestellt. Bislang ist es nicht möglich diese verformungsinduzierte Phasenumwandlung zu detektieren oder bewusst zu steuern, was den Prozess hochgradig anspruchsvoll macht. Eine neuentwickelte Eigenschaftsregelung mit detaillierten Werkstoff- und Prozessmodellen soll ermöglichen, dass neben der Geometrie zusätzlich die Materialeigenschaften bereits während der Umformung gezielt eingestellt werden können.

Fördereinrichtung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„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. 

Fördereinrichtung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

„HyOpt – Optimierungsbasierte Entwicklung von Hybridwerkstoffen” (EFRE.NRW): Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von optimierungsgestützten CAE-Methoden und flexiblen Fertigungsprozessen zur Auslegung und Herstellung beanspruchungs- und umformungsgerechter Hybridwerkstoffe mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Unter Hybridwerkstoffen werden hierbei flächige Verbindungen aus faserverstärkten duroplastischen Kunststoffen und metallischen Dünnblechen verstanden, die eine Anpassung der Werkstoffeigenschaften in Dicken- und Flächenrichtung ermöglichen.

Fördereinrichtung: Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen

„Einricht-Assistenzsystem für Richtapparate“: Die Erschließung neuer Märkte durch die Erweiterung der Anwendbarkeit von Flachdrahterzeugnissen adressiert die Notwendigkeit einer Erhöhung des verbleibenden Umformvermögens hochfester Stahlhalbzeuge. Die Reduzierung der für das bestimmte Richtergebnis erforderlichen Formänderung mittels intelligenter selbstkorrigierender Richtapparate stellt einen vielversprechenden Lösungsansatz dar. Eine Selbstkorrektur minimiert dabei die Belastung des Stahlhalbzeugs während des Richtens, sodass „bedarfsgerecht“ die lokal im Flachdraht vorhandenen Eigenspannungen kompensiert werden.

Fördereinrichtung: Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA)

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)

Promotionen

Schmidt, Hans Christian: „Ein Beitrag zum stoffschlüssigen Fügen durch plastische Deformation: partielles Kaltpressschweißen durch inkrementelles Walzen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Werner Homberg)

Lossen, Benjamin: „Ein Beitrag zur Herstellung von hybriden Bauteilen mittels Reibdrücken“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Werner Homberg)

Tabakajew, Dmitri: „Simulationsgestützte Analyse und Optimierung der Umformung geschlossener Stahlprofile mittels Hamburger Verfahren“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Werner Homberg)

Djakow, Eugen: „Ein Beitrag zur kombinierten (quasi-)statischen und dynamischen Umformung von blechförmigen Halbzeugen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Werner Homberg)

Referierte Publikationen

Grydin, O.; Andreiev, A.; Sotirov, N.; Stolbchenko, M.; Behr, T.M.; Ashkelianets, A.; Frolov, Ia.; Schaper, M.: “Water quenching of hot-rolled aluminum strips: Process integrated heat treatment of the alloy EN AW-6082“. JOM, Volume 71, S. 407-418, 2019

Grydin, O.; Andreiev, A.; Holzweißig, M.-J.; Rüsing, C.; Duschik, K.; Frolov, Ya.; Schaper, M.: “Short austenitization treatment with subsequent press hardening: correlation between process parameters, microstructure and mechanical properties“. Materials Science and Engineering A, Volume 749, S. 176-195, 2019

Cieslar, M.; Křivskǎ, B.; Šlapǎkovǎ, M.; Bajer, J.; Grydin, O.; Stolbchenko, M.: “The influence of foils thickness on recrystallized structure observed during in-situ heating of AlMgScZr alloy“. Microscopy and Microanalysis, Volume 25, S. 65-66, 2019

Stolbchenko, M.; Frolov, Ya.; Makeieva, H.; Grydin, O.; Tershakovec, M.; Schaper, M.: “The mechanical properties of rolled wire-reinforced aluminum composites at different strain values“. Mechanics of Advanced Materials and Structures, S. 1-10, 2019

Grydin, O.; Sotirov, N.; Samsonenko, A.; Biba, N.; Andreiev, A., Stolbchenko, M.; Behr, T.-M.; Frolov, Ya.; Schaper, M.: “Flexible hot rolling of extruded shapes of aluminum alloy EN AW-6082“. Materials Science Forum, Volume 949, S. 85-92, 2019

Hoyer, K.-P.; Schaper, M.: “Alloy design for biomedical applications in additive manufacturing“. TMS 2019 148th Annual Meeting & Exhibition Supplemental Proceedings, S. 475-484, 2019

Tasche, L.; Hoyer, K.-P.; Zhuravlev, E.; Grundmeier, G.; Schaper, M.; Keßler, O.: “Surface Inoculation of Aluminium Powders for Additive Manufacturing Guided by Differential Fast Scanning Calorimetry“. TMS 2019 148th Annual Meeting & Exhibition Supplemental Proceedings, S. 485-493, 2019

Stolbchenko, M.; Grydin, O.; Schaper, M.: “Manufacturing and characterization of twin-roll cast aluminum-steel clad strips“. Advanced Engineering Materials, Volume 21, S. 1-10, 2019

Serna, J.; Zinn, C.; Scharf, I.; Dittes, A.; Schwoebel, S.-D.; Schmidt, C.; Meiners, D.; Schaper, M.; Lampke, T.: “Concepts for interface engineering and characterization in composite hybrid structures“. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 480, S. 1-18, 2019

Grydin, O.; Andreiev, A.; Zogaj, M.; Frolov, Ya.; Schaper, M.: “Relationships between microstructural and mechanical performance on example of an air-hardening steel“. Advanced Engineering Materials, Volume 21, S. 1-9, 2019

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, Volume 12, S. 505-518, 2019

Lohr, C; Muth, M.; Dreher, R.; Zinn, C.; Elsner, P.; Weidenmann, K.A.: Polymer-Steel-Sandwich-Structures: “Influence of Process Parameters on the Composite Strength”. Key Engineering Materials, Volume 809, S. 266-273, 2019

Haranich, Y. Frolov, Y., Grydin O., Voswinkel, D., Andreiev, A., Remez, O.: “Failure mode of reinforcing steel mesh in aluminum roll bonded composite material“. Theory and Praxis of Metallurgy, Volume 1, S. 29-34, 2019

Bader, F.; Hengsbach, F.; Hoyer, K.-P.; Homberg, W.; Schaper, M.: “Intrinsically lubricated tool inserts for deep drawing applications generated by selective laser melting”. AIP Conference Proceedings, Volume 2113, S. 1-6, 2019

Tillmann, W.; Hagen, L.; Schaak, C.; Liß, J.; Schaper, M.; Hoyer, K.-P.; Aydinöz, M.E.; Garthe, K.-U.: „Adhesion of HVOF sprayed WC-Co coatings on additively processed 316L”. Proceedings of the International Thermal Spray Conference, Volume 2019-May, Seiten 306-313, 2019

Garthe, K.-U.; Hoyer, K.-P.; Hagen, L.; Tillmann, W.; Schaper, M.: „Einfluss von Eigenspannungen und Oberflächenrauheit additive gefertigter Komponenten aus 316L auf die Beschichtbarkeit und Ermüdungsfestigkeit.“ Tagungsband der 4. Tagung des DVM-Arbeitskreises Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen, S. 91-98, 2019

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

„Endkonturnahe Beschichtung additiv gefertigter Komponenten mit biokompatiblen Eigenschaften“ (in Kooperation mit Dr. J. Meißner, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover und Prof. Dr. W. Tillmann, Technische Universität Dortmund): Für die Nutzung als individuell angepasste, permanent im menschlichen Körper verbleibende Implantate werden die beiden Titanlegierung TiAl6Nb7 und TiNb24Zr4Sn8 additiv mittels pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen verarbeitet und untersucht. Die Einflüsse der additiven Fertigung sowie von verschiedenen, teilweise multilagigen oder gradierten, PVD-Beschichtungen auf die biokompatiblen, korrosiven und mechanischen (quasi-statische und dynamische) Eigenschaften werden analysiert, bewertet und hinsichtlich der Verwendung im menschlichen Körper optimiert. Das Ziel des Projektes ist es, durch die Verwendung von unschädlichen, beschichteten Titanlegierungen die Biokompatibilität für die Verwendung als Implantat im menschlichen Körper zu erhöhen und gleichzeitig die erforderlichen mechanischen und korrosiven Eigenschaften zu gewährleisten. Förderinstitution: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft

„Entwicklung und Charakterisierung bioresorbierbarer FeMnAg-Werkstoffe für den SLM-Prozess“ (in Kooperation mit Prof. Dr. M. Kietzmann, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover und Prof. Dr. G. Grundmeier, Universität Paderborn): Werkstoffe mit angepassten Eigenschaften hinsichtlich Degradationsverhalten und Biokompatibilität sind Voraussetzung für eine Reduktion der Patientenbelastungen mittels bioresorbierbarer Implantate. Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Charakterisierung konventionell nicht mischbarer FeMnAg-Legierungen und deren Qualifizierung für das Laserstrahlschmelzen. Durch angepasste Silberphasen soll eine gezielte anodische Auflösung der FeMn-Matrix ermöglicht werden, wobei eine degradierbare, im Rahmen des Projektes zu entwickelnde, Silberlegierung verwendet wird, um einen Abbau der verbleibenden Silberpartikel durch Phagozytose zu ermöglichen. Förderinstitution: DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft

„Methodenentwicklung zur mechanischen Fügbarkeit in wandlungsfähigen Prozessketten“: Das Ziel des Sonderforschungsbereiches TRR 285 ist die Erforschung von Methoden zur sicheren Prognose und Auslegung der Fügbarkeit am Beispiel des Clinch‑ und Halbstanznietprozesses in Leichtbaustrukturen unter Realisierung der Wandlungsfähigkeit in den Bereichen Werkstoff (Fügeeignung), Konstruktion (Fügesicherheit) und Fertigung (Fügemöglichkeit). Der Lehrstuhl bearbeitet das Teilprojekt A02 mit der Thematik „Gradierte, mechanisch fügbare Aluminiumgussteile“. Der Einsatz von mechanischen Fügeverfahren führt bei weniger duktilen Aluminiumgusslegierungen oft zu rissbehafteten Fügeverbindungen, daher ist es das Ziel dieses Teilprojektes durch die Gradierung der Gussbauteileigenschaften eine deutliche Erhöhung der Duktilität an der Fügestelle zu erreichen und somit der Fügeproblematik bei hochfesten Aluminiumgusslegierungen zu entgegnen. 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 ausschließlich eine definierte Zeit im menschlichen Körper verbleiben und zeit- und / oder lastabhängig degenerieren. Innerhalb der Anwendungsphase soll das Implantat die gesamte Stützfunktion übernehmen und diese anschließend sukzessive an das umliegende Gewebe und den Knochen übergeben. Im Inneren soll das Implantat daher an Festigkeit und Steifigkeit verlieren und somit, im Vergleich zur wieder verbundenen Knochenstruktur, weniger Last aufnehmen. Dies hat den Vorteil, dass eine gezielt wachstumsfördernde Belastungsstimulation des Knochens erfolgen kann und neben dem Stress-Shielding zusätzlich auch Explanation vermieden werden. Potentielle Werkstoffe für Implantate, die temporär im Körper verweilen und lastabhängig an Festigkeit und Steifigkeit verlieren sind metallische Systeme wie z.B. Titanlegierungen. Diese besitzen eine passivierende Titanoxidschicht und folglich eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie hervorragende Biokompatibilität. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften besitzen Titanlegierungen jedoch einen, im Vergleich zum menschlichen Knochen, signifikant höheres E-Modul. Durch eine geschickte Struktur- und Geometrieauswahl, wie z.B. der Nutzung von Gitterstrukturen, einer Einstellung lokal poröser Bereiche oder gezielten Gefügemodifikationen können die spezifische Festigkeit und Steifigkeit der mittels selektiven Laserstrahlschmelzens erzeugten Struktur verringert und an die Anforderungen der medizinischen Anwendung adaptiert werden. In diesem Beitrag werden lastabhängig degenerierende Implantate aus der metallischen Legierung Ti6Al4V adressiert. Am Beispiel von bereits zur Therapierung von Knochenbrüchen eingesetzten Osteosyntheseplatten aus Ti6Al4V sollen Strukturbereiche mittels numerischer Simulationen so ausgelegt werden, dass diese über eine definierte Zeitperiode unter zyklischer Last, langsam partiell versagen und sich so dem Anforderungsprofil der Knochenheilung anpassen. Vor diesem Hintergrund soll die additive Fertigung, insbesondere das selektive Laserstrahlschmelzen, als potentielles Herstellungsverfahren für die individualisierten Implantate genutzt 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. W. Homberg, Prof. Dr. 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. 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

„Optimierungsbasierte Entwicklung von Hybridwerkstoffen“ (im Rahmen des Leitmarktwettbewerbs „NeueWerkstoffe“, in Kooperation mit Prof. Dr. T. Tröster, Prof. Dr. I. Horwath, Prof. Dr. W. Homberg, Prof. Dr. W. Bremser der Universität Paderborn, sowie Industrieunternehmen): In einem neuen interdisziplinären Projekt der Universität Paderborn wird die optimierungsbasierte Entwicklung von Hybridwerkstoffen erforscht. Langfristiges Ziel von „HyOpt“ ist es, den anforderungsgerechten Leichtbau mit verschiedenartigen Werkstoffen voranzutreiben. Dafür entwickeln die WissenschaftlerInnen eine Toolbox, die dem Design neuer Hybridwerkstoffe dient. Diese besteht aus einer Softwarelösung sowie aus smarten und anpassungsfähigen Fertigungsprozessen, die für die Herstellung der Werkstoffe notwendig sind. Letztlich wird damit auch die Weiterverarbeitung zu Leichtbaukomponenten ermöglicht. Förderinstitution: EFRE - Europäischer Fonds für regionale Entwicklung, NRW

„Oberflächenmodifikation zur Verringerung von Verschleiß und Adhäsion im Zwei-Rollen-Gießwalzverfahren“ (in Kooperation mit Prof. Dr. G. Bräuer, Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik): Ziel des Forschungsvorhabens ist es, geeignete Modifikationen der Walzenoberfläche zu eruieren, welche Anhaftungen beim Zwei-Rollen-Gießwalzen von Aluminiumbändern minimieren, ohne zusätzliche Trennmittel zu benötigen. Zusätzlich soll die Verschleißbeständigkeit der Walzenoberflächen erhöht werden. Dies ist von hohem volkswirtschaftlichen Interesse, da sowohl Wirtschaftlichkeit als auch Umweltfreundlichkeit dieses energieeffi-zienten Verfahrens gefördert werden. Es wird Trennmittel eingespart, dessen Rückstände bei bestimmten Produkten bereinigt und ggf. entsorgt werden müssen. Außerdem wird der Aufwand für Wiederaufbereitung der Walzenoberflächen reduziert und ein Ersatz dank gesteigerter Standzeiten erst verzögert notwendig sein. Förderinstitution: Bundesministerium fur Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e. V. (AiF), Stifterverband Metalle e.V.

„Innovative Leichtbau- und Kühlkonzepte für elektrische Maschinen durch additive Fertigung / 3D-Druck (ILuKadd3D)“ (in Kooperation mit Prof. Dr. B. Ponick, Leibniz Universität Hannover und Prof. Dr. D. Zimmer, Universität Paderborn): Ziel des Projektes ist die erfolgreiche Implementation der additiven Fertigung im Elektromaschinenbau durch die Identifikation innovativer Kühl- und Leichtbaukonzepte innerhalb von Motorkomponenten. Auf Basis eines Permanentmagnet-Synchronmotors sollen Konzepte erarbeiten, welche die Wettbewerbsfähigkeit der entwickelten Maschine aufzeigen. Als Ergebnis soll ein Funktionsmodell erstellt werden, bestehend aus einer additiv gefertigten Rotor-Welle Einheit und einem additiv gefertigten Gehäuse, welches mit einer herkömmlich gefertigten Vergleichsmaschine verglichen wird um die Auswirkungen der abgeänderten Komponenten zu identifizieren. Förderinstitution: Bundesministerium fur Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e. V. (AiF), Forschungskuratorium Maschinenbau e.V., Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.

“Material characterization – mechanical and corrosive performance of SLM parts (MatCharact)” (in Kooperation mit Prof. Dr. T. Tröster): Ziel des Projekts ist die mikrostrukturelle und mechanische Charakterisierung von drei additiv verarbeiteten Werkstoffen: dem Werkzeugstahl W360, dem Vergütungsstahl 1.6773 sowie der kobalt-basis Werkstoff Ultimet. Bislang ist das Werkstoffverhalten dieser Werkstoffe, hergestellt mit dem selektiven Laserschmelzen, wenig oder gar nicht untersucht, sodass dieses Projekt das Materialspektrum in der additiven Fertigung erweitert. Hierbei stellt die detaillierte Analyse der Prozess-Mikrostruktur Korrelation die Grundlage zur Anpassung von Wärmebehandlungs-Routen und zur Einordnung der mechanischen Kennwerten dar. Zusammengefasst werden alle Ergebnisse in einem ausführlichen Materialdatenblatt. Förderinstitution: Förderkonsortium Direct Manufacturing Research Center

“Effect of defect” (in Kooperation mit Prof. Dr. T. Tröster): Ziel des Projekts ist die Einbringungen von gezielten Fehlstellen in additiv hergestellten Prüfkörpern sowie die Identifikation des Einfluss von diesen Fehstellen auf die Ermüdungseigenschaften am Beispiel der Titanlegierung Ti64. Das selektive Laserschmelzen ist ein pulverbettbasiertes Verfahren zur additiven Herstellung metallischer Bauteile mit einer relativen Dichte von ca. 99,99 %. Fehstellen mit einer Größe von 30 µm bis 100 µm können vereinzelt im Material während der schichtweisen Fertigung auftreten.  Im Rahmen des Projekts ermöglicht eine lokale Modifikation der Prozessparameter während der additiven Fertigung die reproduzierbare Einbringung von möglichen Fehlstellen-Typen. Vor diesem Hintergrund wird der Einfluss von Fehlstellen auf die Ermüdungseigenschaften detailliert ermittelt. Darüber hinaus wird ebenfalls die Lage der Fehlstellen auf die Lebensdauer untersucht. Förderinstitution: Förderkonsortium Direct Manufacturing Research Center

Messen, Tagungen, Seminare, Vorträge

148th Annual Meeting and Exhibition “TMS 2019”, San Antonio, USA, 10. März 2019 bis 14. März 2019

Workshop „Additive Fertigung“, Struers GmbH & Matworks GmbH & ZEISS, Willich, Deutschland, 13. März 2019

DGM Fachausschuss „Additive Fertigung“, Bremen, 13. März 2019

MEFORM 2019 „Simulationsbasierte Technologieentwicklung für die Werkstoffumformung“, Freiberg, Deutschland, 20.-21. März 2019

DGM-Fortbildungsseminar „Additive Fertigung für Fortgeschrittene“, Paderborn, Deutschland, 7.-8. Mai 2019

“Tooling 2019“, Aachen, Deutschland, 12.-16. Mai 2019

“EUROMAT 2019“, Stockholm, Sweden, 1.-5. September 2019

Symposium „Leichtbau“, Paderborn, 12. September 2019

„Werkstoffwoche 2019“, Dresden, Deutschland, 18-20. September 201

DGM Fachausschuss „Hybride Werkstoffe und Strukturen“, Düsseldorf, Deutschland, 1. Oktober 2019

GDA-Arbeitskreissitzung “Continuous Casting“, Paderborn, Deutschland, 22.-23. Oktober 2019

“LightMat 2019”, Manchester, United Kingdom, 5.-7. November 2019

4.Tagung des DVM-Arbeitskreises „Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen“, Berlin, Deutschland, 6.-7. November 2019

“FormNext“ Messe, Frankfurt, Deutschland, 19.-22. November 2019

Workshop „Additive Fertigung in der FVA“, Würzburg, 3. Dezember 2019

Wissenschaftliche Kooperationen

Prof. Günter Bräuer, Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik

Prof. Alexander Brosius, Universität Dresden

Prof. Toshio Haga, Osaka Institute of technology, Japan

Prof. Olaf Keßler, Universität Rostock

Prof. Manfred Kietzmann, Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover

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

Zinn, Carolin: „Laserinduzierte Nanostrukturierung intrinsisch gefertigter Hybridstrukturen – Oberflächenmorphologie, Verbindungs- und Korrosionseigenschaften“ (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Mirko Schaper)

Woolridge, Madison Suzann: “Development of SLM Ni-based Superalloys and Investigation of Corrosion Behavior in Chloride-containing Environments” (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. habil. Mirko Schaper)

Referierte Publikationen

Schmal, C.; Meschut, G.; Buhl, N.: „Joining of high strength aluminium alloys by friction spot welding“. In: Welding in the World 63, 541-550, Springer, 2019

Kowatz, J.; Teutenberg, D.; Meschut, G.: „Entwicklung und Charakterisierung klebtechnisch gefügter Stahl/CFK-Prüfkörper zur Ableitung einer Auslegungsmethode“. In: DVS Berichte DVS Media GmbH, Düsseldorf, Deutschland, 2019

G. Meschut; Aubel, T.: „Methodenentwicklung zur Simulation des thermomechanischen Verhaltens von Klebschichten in hybriden Fügeverbindungen während des Aushärteprozesses“. In: DVS-Berichte Band 354, 39-43, DVS Media GmbH, Düsseldorf, Deutschland, 2019

Ivanjko, M.; Meschut, G.: „Innovative joining technology for multi-material applications with high manganese steels in lightweight car body structures“. In: Welding in the World Volume 63, pp. 97-106, Springer, Shanghai, China, 2019

Aßmuth, V.; Teutenberg, D.; Meschut, G.: „Analyse rezeptur- und zeitabhängiger Enthaftungserscheinungen geklebter SMC-Bauteile“. In: Sammelwerk 10. Doktorandenseminar der Klebtechnik, DVS Media, Kassel, Deutschland, 2019

Frei, J.; Biegler, M.; Rethmeier, M.; Böhne, C.; Meschut, G.: „Investigation of liquid metal embrittlement of dual phase steel joints by electro-thermomechanical spot-welding simulation“. In: Science and Technology of Welding and Joining Vol. 24 - Issue 7, pp. 624-633, Taylor & Francis, 2019

Böhne, C.; Meschut, G.; Biegler, M.; Frei, J.; Rethmeier, M.: „Prevention of liquid metal embrittlement cracks in resistance spot welds by adaption of electrode geometry“. In: Science and Technology of Welding and Joining Vol. 25 - Issue 4, pp. 303-310, Taylor & Francis, 2020

Çavdar, S.; Teutenberg, D.; Meschut, G.; Wulf, A.; Hesebeck, O.; Brede, M.; Mayer, B.: „Stress-based fatigue life prediction of adhesively bonded hybrid hyperelastic joints under multiaxial stress conditions“. In: International Journal of Adhesion and Adhesives Vol. 97, Elsevier Ltd., Amsterdam, Niederlande, 2020

Ditz, M.; Meschut, G.; Teutenberg, D.; Schwarze, T.; Smart, D.: „Development and qualification of a computeraided method for the evaluation of failure modes in adhesively bonded joints“. In: The Journal of Adhesion Vol. 96, pp. 359-369, Taylor & Francis, 2020

Han, D.; Wiesenmayer, S.; Merklein, M.; Meschut, G.: „Geometric and corrosive influences on loadbearing capacity of multi-element shearclinching specimen“. In: AIP Conference Proceedings Vol. 2113, 050001, AIP Publishing, 2019

Wiesenmayer, S.; Han, D.; Merklein, M.; Meschut, G.: „Investigation of the tool wear behaviour in shear-clinching processes during the running-in phase“. In: AIP Conference Proceedings Vol. 2113, 050005, AIP Publishing, 2019

Wiesenmayer, S.; Han, D.; Müller, M.; Hörhold, R.; Meschut, G.; Merklein, M.: „Fundamental mechanisms and their interactions in shear-clinching technology and investigation of the process robustness“. In: Materialwiss. Werkstofftech. Vol. 20, pp. 1-19, 2019

Heyser, P.; Sartisson, V.; Meschut, G.; Dross, M.; Dröder, K.: „Increased load bearing capacity of mechanically joined FRP/metal joints using a pin structured auxiliary joining element“. In: Band 62 Ausgabe 1, pp. 55-60, Carl Hanser Verlag, München, Deutschland, 2020

Otroshi, M.; Rossel, M.; Meschut, G.: „Stress State Dependent Damage Modeling of Self-Pierce Riveting Process Simulation Using GISSMO Damage Model “. In: Journal of Advanced Joining Processes Vol 1, March 2020 (online), Elsevier, 2020

Schmal, C.; Meschut, G.: „Process characteristics and influences of production-related
disturbances in resistance element welding of hybrid materials
with steel cover sheets and polymer core“. In: Welding in the World 64, pp. 437-448, Springer, 2020

Tümkaya,G.; Meschut, G.: „Fatigue life prediction of resistance spot welded dual- and complex-phase-steels using the LWF-KS-II-concept“. In: Welding in the World 72st IIW Annual Assembly & International Conference 2019, Springer, 2019

Vorderbrüggen, J.; Gröger, B.; Kupfer, R.; Hoog, A.; Gude, M.; Meschut, G.: „Phenomena of forming and failure in joining hybrid structures – experimental and numerical studies of clinching thermoplastic composites and metal“. In: ESAFORM 2019 AIP Conference Proceedings 2113, AIP Publishing, Vitoria-Gasteiz, Spanien, 2019

Vorderbrüggen, J.; Meschut, G.: „Investigations on a material-specific joining technology for CFRP hybrid joints along the automotive process chain“. In: Composite Structures Vol. 230, Elsevier, 2019

Nicht referierte Publikationen

Striewe, J.; Grothe, R.; Kowatz, J.: „Hybridsysteme dauerhaft verbunden - Alterungsbeständige Verbindung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff und Stahl“. In: Carbon Composites Magazin 1/2019, 48, Carbon Composites e.V., Augsburg, Deutschland, 2019

Ditz, M.; Meschut, G.; Teutenberg, D.; Schwarze, T.; Smart, D.: „Entwicklung und Qualifizierung einer rechnergestützten Auswertemethode zur Differenzierung der Versagensanteile klebtechnisch gefügter Proben“. In: Tagungsband 19. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 58-60, Köln, Deutschland, 2019

Wiesenmayer, S.; Han, D.; Meschut, G.; Merklein, M.: „Untersuchung der Werkzeugbeanspruchung und des Verschleißes beim Schneidclinchen“. In: Tagungsband XXXVIII. Verformungskundliches Kolloquium, Altenmarkt, Österreich, 2019

Sander, S.; Meschut, G.; Teutenberg, D.; Kroll, U.; Matzenmiller, A.: „Methodenentwicklung zur Langzeitprognose von Klebverbindungen bei kombinierter Temperatur- und Medieneinwirkung“. In: Tagungsband 19. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 29-30, Köln, Deutschland, 2019

Sander, S.; Meschut, G.; Teutenberg, D.: „Investigation of long-term behavior of adhesive bonds under combined hygro-thermo-mechanical load “. In: Vortrag 42nd Annual Meeting The Adhesion Society, Hilton Head, South Carolina, USA, 2019

Assmuth, V.; Teutenberg, D.; Meschut, G.: „Analysis of formulation- and aging-dependent failure phenomena of bonded Sheet Molding Compounds (SMC)“. In: Vortrag, extended Abstract 42nd Annual Meeting The Adhesion Society, Hilton Head, South Carolina, USA, 2019

Aßmuth, V.; Teutenberg, D.; Meschut, G.: „Analyse und Vorhersage rezeptur- und zeitabhängiger Enthaftungserscheinungen geklebter SMC-Bauteile“. In: Tagungsband 19. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 18-20, Köln, Deutschland, 2019

Aßmuth, V.; Teutenberg, D.; Meschut, G.: „Analyse und Vorhersage rezeptur- und zeitabhängiger Enthaftungserscheinungen geklebter SMC-Bauteile“. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 99-101, Würzburg, Deutschland, 2020

Stepanov, S.; Stalling, A.; Ihde, J.; Mayer, B.; Aßmuth, V.; Teutenberg, D.; Meschut, G.: „Offenzeit plasmaaktivierter Polymeroberflächen für robuste klebtechnische Prozesse – OffPlas“. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 97-98, Würzburg, Deutschland, 2020

Philipp, J.; Stammen, E.; Dilger, K.; Aßmuth, V.; Teutenberg, D.; Meschut, G.: „Lokales Konzept zur Auslegung von elastischen Klebverbindungen “. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 85-87, Würzburg, Deutschland, 2020

Aubel, T.; Meschut, G.; Teutenberg, D.; Kühlmeyer, P.; Matzenmiller, A.: „Methodenentwicklung zur Simulation des thermomechanischen Verhaltens von Klebschichten in hybriden Fügeverbindungen während des Aushärteprozesses“. In: Tagungsband 19. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 27-28, Köln, Deutschland, 2019

Aubel, T.; Meschut, G.; Duffe, T.; Kullmer, G.: „Methodenentwicklung zur numerischen Lebensdauerprognose von hyperelastischen Klebverbindungen infolge zyklischer Beanspruchung mittels bruchmechanischer Ansätze“. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Würzburg, Deutschland, 2020

Çavdar, S.; Teutenberg, D.; Meschut, G.; Wulf, A.; Hesebeck, O.; Brede, M.; Mayer, B.: „Stress-based lifetime prediction of adhesively bonded hybrid hyperelastic joints under multiaxial fatigue loading“. In: Tagungsband AB 2019 - 5th International Conference on Structural Adhesive Bonding - Book of abstracts, pp. 213-214, Quântica Editora, Lda., Porto, Portugal, 2019

Tittmann, K.; Koch, I.; Gude, M.; Çavdar, S.; Teutenberg, D.; Meschut, G.; Wacker, J.-W.; Rybar, G.; Melz, T.; Wulf, A.; Brede, M.; Hesebeck, O.; Mayer, B.: „Lebensdauerberechnung hybrider Klebverbindungen – Prüf- und Modellierungsstrategie zur Betriebsfestigkeitsanalyse von semistrukturellen Klebverbindungen mit FKV-Fügepartner“. In: Vortrag Werkstoff Woche, 2019

Çavdar, S.; Teutenberg, D.; Meschut, G.; Wulf, A.; Hesebeck, O.; Brede, M.; Mayer, B.; Tittmann, K.; Koch, I.; Gude, M.; Wacker, J.-W.; Rybar, G.; Melz, T.: „Lebensdauerberechnung hybrider Verbindungen“. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 104-106, Würzburg, Deutschland, 2020

Ditter, J.; Meschut, G.; Wibbeke, M.: „Entfüge- und Fügekonzepte für geklebte Leichtbaustrukturen“. In: lightweight.design 03/2019, pp. 38-44, Springer, 2019

Ditter, J.; Meschut, G.; Wibbeke, M.: „Entfüge- und Fügekonzepte für geklebte Leichtbaustrukturen“. In: adhäsion Kleben und Dichten 06/2019, pp. 18-24, Springer, 2019

Ditter, J.; Meschut, G.; Wibbeke, M.: „Entfüge- und Fügekonzepte für geklebte Leichtbaustrukturen“. In: ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift 7-8/2019, pp. 70-76, Springer, 2019

Ditter, J.; Meschut, G.; Wibbeke, M.: „Joining and Disjoining Concepts for Adhesive Bonded Lightweight Structures“. In: adhesion - adhesives and sealants 3/2019, pp. 12-16, Springer, 2019

Ditter, J.; Meschut, G.; Wibbeke, M.: „Analyse von Reparaturschweißverfahren für pressgehärtete Stähle in der Karosserieinstandsetzung“. In: Schweissen und Schneiden 6/2019, pp. 372-377, Springer, 2019

Ditz, M.; Meschut, G.; Teutenberg, D.; Schwarze, T.; Smart, D.: „Entwicklung und Qualifizierung einer rechnergestützten Auswertemethode zur Differenzierung der Versagensanteile klebtechnisch gefügter Proben“. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Würzburg, Deutschland, 2020

Meschut, G.; Hein, D.; Giese, P.; Iwainsky, A.; Herfert, D.; Gollnick, M.: „Analyse des Anrissverhaltens mechanisch gefügter Verbindungen unter zyklischer Belastung“. In: Vortrag und Tagungsbandbeitrag Hannover, 2019

Göddecke, J.; Meschut, G.; Teutenberg, D.; Damm, J.; Ummenhofer, T.; Kötz, F.; Matzenmiller, A.: „Experimentelle und numerische Untersuchung der Dämpfungseigenschaften geklebter Strukturen unter dynamischer Beanspruchung“. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 50-52, Dechema e.V., Würzburg, Deutschland, 2020

Göddecke, J.; Meschut, G.; Teutenberg, D.; Damm, J.; Ummenhofer, T.; Kötz, F.; Matzenmiller, A.: „Experimentelle und numerische Untersuchung der Dämpfungseigenschaften geklebter Strukturen unter dynamischer Beanspruchung“. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 50-52, Dechema e.V., Würzburg, Deutschland, 2020

Göddecke, J.; Meschut, G.; Kötting, G.; Laubrock, M.: „Entwicklung einer Methode zur Auslegung von Klebverbindungen in schwingbeanspruchten Konstruktionen des Landmaschinen- und Anlagenbaus“. In: FOSTA-Berichte Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, Deutschland, 2019

Göddecke, J.; Meschut, G.; Teutenberg, D.; Kötting, G.; Laubrock, M.; Göhrs, T.: „Entwicklung einer Methode zur Auslegung von Klebverbindungen in schwingbeanspruchten Konstruktionen des Landmaschinen- und Anlagenbaus“. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 32-34, Dechema e.V., Würzburg, Deutschland, 2020

Dross, M.; Heyser, P.; Huerkamp, A.; Dröder, K.; Meschut, G.: „Increasing the strength of mechanically joined connections of metal and fiber-reinforced plastics using a structured auxiliary joining element“. In: Tagungsband 22nd International Conference on Composite Materials 2019, pp. 4314-4316, Melbourne, Australien, 2019

Heyser, P.; Meschut, G.; Dross, M.; Dröder, K.: „Auxiliary joining element with integrated pin structures for mechanical joining of fiber-reinforced plastic/metal combinations“. In: Tagungsband 22nd International Conference on Composite Materials 2019, Melbourne, Australien, 2019

Heyser, P.; Meschut, G.; Dross, M.; Dröder, K.: „Steigerung der Tragfähigkeit mechanisch gefügter FKV-Metall-Verbindungen durch den Einsatz eines Pin-strukturierten Hilfsfügeteils“. In: Tagungsband 9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium, pp. 113-124, Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB), Hannover, Deutschland, 2019

Heyser, P.; Meschut, G.; Dross, M.; Dröder, K.: „Entwicklung eines Fügeelements mit integriertem strukturierten Formabschnitt“. In: Abschlussbericht EFB-Forschungsbericht 518, Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB), Hannover, Deutschland, 2019

Ivanjko, M.; Meschut, G.: „Entwicklung und Qualifizierung des Fließlochformschraubens zum Fügen höchstfester Stahlbleche und -profile“. In: Tagungsband Gemeinsame Forschung in der Mechanischen Fügetechnik, Braunschweig, Deutschland, 2019

Ivanjko, M.; Meschut, G.: „Einsatzgrenzenerweiterung und Flexibilitätssteigerung von einseitig wirkenden mechanischen Fügeverfahren durch prozessintegrierte Fügeteilerwärmung für den stahlintensiven Leichtbau“. In: Tagungsband Gemeinsame Forschung in der Mechanischen Fügetechnik, Braunschweig, Deutschland, 2019

Kowatz, J.; Meschut, G.: „Design concept for adhesively bonded steel/CFRP structures under cyclic loading“. In: Vortrag 1st International Conference on Advanced Joining Processes, Ponta Delgada, Portugal, 2019

Kowatz, J.; Teutenberg, D.; Meschut, G.: „Auslegungsmethode für zyklisch beanspruchte Stahl/CFK-Klebverbindungen unter besonderer Berücksichtigung des Rissfortschritts“. In: Tagungsband 20. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, pp. 26-28, Würzburg, Deutschland, 2020

Meschut, G.; Meyer, S.; Schmal, C.; Ditter, J.; Göddeke, J.: „Fügetechniken für die Herstellung von Hybridbauteilen“. In: lightweight.design 03/2019, 7, Springer, 2019

Meschut, G.; Meyer, S.; Schmal, C.; Ditter, J.; Göddeke, J.: „Joining Technologies for the Production of Hybrid Components“. In: lightweight.design 03/2019, 7, Springer, 2019

Rochel, P.; Olfert, V.; Giese, P.; Meschut, G.; Sommer, S.; Gumbsch, P.: „Einfluss fertigungsbedingter Toleranzen auf das Versagens- und Verformungsverhalten mechanisch gefügter Verbindungen unter Crashbelastung“. In: Tagungsband 9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium 2019, pp. 61-67, Deutschland, 2019

Masendorf, L.; Wächter, M.; Esderts, A.; Otroshi, M.; Horstmann, S.; Meschut, G.: „Erstellung eines Simulationsmodells für die Lebensdauerabschätzung halbhohlstanzgenieteter Bauteile unter zyklischer Belastung“. In: Tagungsband 37. CADFEM ANSYS Simulation Conference, Kassel, Deutschland, 2019

Masendorf, L.; Wächter, M.; Esderts, A.; Horstmann, S.; Otroshi, M.; Meschut, G.: „Experimentelle Ermittlung von Eingangsdaten für eine simulationsbasierte Lebensdauerabschätzung halbhohlstanzgenieteter Bauteile“. In: Tagungsband Tagung Werkstoffprüfung, Neu-Ulm, Deutschland, 2019

Otroshi, M.; Meschut, G.; Esderts, A.; Masendorf, L.: „Simulationsbasierte Betriebsfestigkeitsanalyse stanzgenieteter Bauteile“. In: Tagungsband 9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium, T049_75-80, EFB, Braunschweig, Deutschland, 2019

Masendorf, L.; Wächter, M.; Horstmann, S.; Otroshi, M.; Esderts, A.; Meschut, G.: „Linear damage accumulation of self-pierce riveted joints “. In: Tagungsband Fourth International Conference on Material and Component Performance under Variable Amplitude Loading, Darmstadt, Deutschland, 2020

Hahn, O.; Somasundaram, S.; Meschut, G.; Augenthaler, F.; Sartisson, V.: „1 Mechanisches Fügen“. In: Handbuch Leichtbau - Methoden, Werkstoffe, Fertigung 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, Deutschland, 2020

Hahn, O.; Somasundaram, S.; Meschut, G.; Augenthaler, F.; Sartisson, V.: „5 Hybridfügen“. In: Handbuch Leichtbau - Methoden, Werkstoffe, Fertigung 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, Deutschland, 2020

Schmal, C.; Meschut, G.: „Thermal joining of hybrid materials with steel cover sheets and polymer core“. In: 72nd IIW Annual Assembly & International Conference, Bratislava, Slowakai, 2019

Schmal, C.; Meschut, G.: „Refill friction stir spot and resistance spot welding of aluminum joints with large total sheet thicknesses“. In: 72nd IIW Annual Assembly & International Conference, Bratislava, Slowakai, 2019

Tümkaya,G.; Hein, D.; Meschut, G.: „Verbindungen aus höchstfesten Dual- und Komplexphasenstählen - Widerstandspunktgeschweißte Verbindungen von Mehrphasenstählen unter zyklischer Belastung“. In: STAHL+TECHNIK März 2020, pp. 56-61, DVS Media GmbH, Düsseldorf, Deutschland, 2020

Kuball, C.-M.; Jung, R.; Uhe, B.; Meschut, G.; Merklein, M.: „Influence of the Process Temperature on the Tribological Behaviour during Bulk Forming of High Nitrogen Steel“. In: Vortrag 1st International Conference on Advanced Joining Processes AJP, Ponta Delgada, Portugal, 2019

Meschut, G.; Hein, D.; Unruh, E.; Gumbsch, P.; Sommer, S.; Bähr, P.: „Charakterisierung und Modellierung von Kerbeffekten durch Mischverbindungen in Karosseriebauteilen aus höchstfesten Stählen“. In: Tagungsband Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V.: (Hrsg.): Gemeinsame Forschung in der Mechanischen Fügetechnik, Braunschweig, 2019

Meschut, G.; Hein, D.; Unruh, E.: „Analytische Auslegung der Schwingfestigkeit geclinchter Verbindungen“. In: Tagungsband Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V.: (Hrsg.): Gemeinsame Forschung in der Mechanischen Fügetechnik, Braunschweig, 2019

Meschut, G.; Vorderbrüggen, J.; Gude, M.; Kupfer, R.; Gröger, B.; Hoog, A.: „Entwicklung eines Clinchverfahrens für thermoplastische FKV in Mischbauweise“. In: Tagungsband 9. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Mechanischen Fügetechnik, Braunschweig, Deutschland, 2019

Vorderbrüggen, J.; Meschut, G.: „Investigations on Thermally Induced Delamination in Mechanically Joined Carbon Fiber Composites“. In: Tagungsband 22nd International Conference on Composite Materials 2019, Melbourne, Australien, 2019

Aktuelle Forschungsprojekte

Verbundprojekt: „Prozesskette für das Fügen endlosfaserverstärkter Kunststoffe mit Metallen in Leichtbaustrukturen“, Teilprojekt: „Prozess- und Verbindungscharakterisierung direktgefügter Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen. (PROLEI)“: Im Forschungsprojekt PROLEI findet ein wesentlicher Beitrag zur Befähigung von Bauweisen mit Kunststoff-Metall-Hybridverbunden (KMH) statt, indem neuartige Fügetechnologien entwickelt werden. Thematische Schwerpunkte bilden dabei Prozesse zum laserbasierten Strukturieren von Fügeflächen und zum robotergeführten Fügen, die durch Aufbau angepasster Systemtechnik für den direkten Einsatz in der industriellen Prozesskette vorbereitet werden. Förderinstitution: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

„Lebensdauerberechnung hybrider Verbindungen (LB 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)“: Zur Erweiterung des Anwendungsbereiches mechanischer Fügetechniken soll das neuartige Sonderfügeverfahren Schneidclinchen weiter grundlegend untersucht werden. In der dritten Projektphase werden die Robustheit des Schneidclinchprozesses sowie die Prognostizierbarkeit der Eigenschaften einer Scheidclinchverbindung untersucht. Förderinstitution: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

„Entwicklung eines Fügeelements mit integriertem strukturiertem Formabschnitt“: Die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens ist die Steigerung der Tragfähigkeiten mechanisch gefügter FKV-Metall-Verbindungen durch die Entwicklung eines Hilfsfügeteils mit integrierten Pin-Strukturen. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Klemmkraftbasierte thermisch induzierte Schädigung von FKV“: Ziel des Projektes ist es, anhand praxisrelevanter, definiert aufgebauter Laminate, die Entwicklung von thermisch induzierten Schädigungen von mechanisch vorgespannten FKV-Metall-Verbindungen sorgfältig zu untersuchen und Maßnahmen zu deren Vermeidung abzuleiten und zu validieren. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Erforschung von elektrolytischen Beschichtungssystemen für Verbindungselemente aus höchstfesten Werkstoffen (ELOBEV)“, Teilprojekt: „Prozess- und Belastungssimulation sowie Charakterisierung von Verbindungselementen und -eigenschaften“ (Verbundprojekt)“: 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)

„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: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„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 einseitig arbeitenden Fügeverfahren Bolzensetzen sowie fließlochformendes Schrauben stärker auszuschöpfen und Fehlproduktionen mit aufwendiger Nacharbeit zu vermeiden. Förderinstitution: 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 höherfesten Stählen in schwingbeanspruchten Konstruktionen versuchstechnisch darzustellen und eine von KMU anwendbare Auslegungsmethode zu entwickeln. Förderinstitution: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„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)

„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: 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“: 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: 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: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung DECHEMA

„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: 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: 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 martensitischen Chromstahl 1.4034 in artgleichen bzw. artungleichen Verbindungen. Förderinstitution: 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: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Intrinsische 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)

„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: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung DECHEMA

„Fügen pressgehärteter Profile für den mischbauintensiven Strukturleichtbau in Elektrofahrzeugen (FügEL)“: 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:

„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: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. (GFaI)

„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)

„Mechanisches Fügen von FKV-FKV-Verbindungen (Fügen FKV-FKV)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist innovative vorlochfreie, mechanische Fügeverfahren zum Verbinden von FKV-FKV-Verbindungen zu untersuchen. Neben neuartigen Stanznietverfahren sollen speziell auf die Werkstoffcharakteristika weiterentwickelte Blindnietvarianten dazu beitragen, die Fertigung von FKV-basierenden Produkten effizienter gestalten 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)

„Vorlochfreies Setzen von Funktionselementen mittels Fließformen (Funktionselemente vorlochfrei)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Prozesse des Fließlochformens und Blindnietmutternsetzens zu einem Verfahren zu kombinieren und somit hochbelastbare Gewinde vorlochfrei in profilintensive Aluminiumleichtbaustrukturen einzubringen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.V. (EFB)

„Einseitiges Widerstandselementschweißen für die stahlintensive Mischbauweise (einseitiges WES (eWES))“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Weiterentwicklung des Widerstandselementschweißens für die Verbindung von Stahlprofilen mit NE-Werkstoffen bei einseitiger Zugänglichkeit. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„DigiBody - Digitale Prozesskette zur Abbildung und Optimierung der Fügetechnik im Rohbau (DigiBody)“: Ziel des Vorhabens DigiBody ist die digitale Vorhersagbarkeit der Güte von Verbindungen in komplex belasteten, intelligenten Bauteilen, unter Berücksichtigung der realen Produktions-, Produkt- und Betriebsinformationen in der Fahrzeugentwicklung und deren Wechselwirkungen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

„Methodenentwicklung zur Versagensanalyse aufgrund der Aushärtung vorgeschädigter Klebverbindungen in stahlintensiven Mischbaustrukturen" (Crash-Delta-Alpha)“: Als Ziel des Forschungsprojektes gilt den Einfluss der Vorschädigung einer Klebschicht durch eine thermisch bedingte Relativverschiebung der Fügepartner zu untersuchen. Weitergehend soll eine Methodik entwickelt werden, um die untersuchte Vorschädigung in einem Simulationsmodell abbilden zu können. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Analyse des Versagensverhaltens geklebter Stahl-Verbindungen beim werkstoffschonenden Entfügen in der Karosserieinstandsetzung" (Versagen Entfügen)“: Ein tiefgehendes Verständnis über die physikalischen Vorgänge im Klebstoff und den Fügeteilwerkstoffen bei Temperaturen < -40 °C zur prozesstechnischen Umsetzbarkeit des Entfügens bei tiefen Temperaturen für die Anwendung beim KMU. Zusätzlich soll, auf Basis der neuen Erkenntnisse, ein Demonstrator-Werkzeug für die Laboranwendung entwickelt werden.  Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Entwicklung multifunktionaler Schnittstellen zum Verbinden von FKV mit Metallen unter Nutzung etablierter Fügeverfahren“ (Multifunktionale Schnittstellen FKV)“: Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Technologie für schädigungsarme, kraftflussgerechte FKV/Metall-Verbindungen unter Anwendung etablierter punktueller Fügeverfahren, wie dem Widerstandspunktschweißen oder dem Clinchen. Hierzu werden metallische multifunktionale Schnittstellen mithilfe eines Dornwerkzeuges bereits während der Bauteilfertigung in eine thermoplastische FKV-Struktur integriert.  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 Bewertung einer stahlintensiven Mischbau-Klebverbindung eines Batteriegehäuses gegenüber mechanischer und medialer Belastung unter Berücksichtigung der Interphasenstruktur" (Beständigkeit geklebter Batteriekasten)“: Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer Prüfmethode zur Bewertung der Langzeitbeständigkeitseigenschaften, insbesondere der Dichtheit, eines geklebten Verbundsystems unter mechanischen und medialen Belastungen. Förderinstitution: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF), Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. (FOSTA)

„Methodenentwicklung zur Prognose des Crashverhaltens von widerstandspunktgeschweißten 3-Stahlblechverbindungen" (WPS-Crash 3 Blech)“: Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist die Methodenentwicklung zur Vorhersage des Trag- und Versagensverhaltens von widerstandspunktgeschweißten 3-Stahlblechverbindungen. 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

19. Kolloquium: Gemeinsame Forschung in der Klebtechnik, Köln, 12.-13. Februar 2019

42nd Annual Meeting – The Adhesion Society, South Carolina, USA, 17.-20. Februar 2019

10. Doktorandenseminar der Klebtechnik, Kassel, 14.-15. Februar 2019

22nd International Conference on Composite Materials 2019, Melbourne, Australien, 11.-16. August 2019

9. Fügetechnisches Gemeinschaftskolloquium, Hannover, 3.-4. Dezember 2019

1st International Conference on Advanced Joining Processes, Ponta Delgada, Portugal, 24.-25. Oktober 2019

37. CADFEM ANSYS Simulation Conference, Kassel, 17. Oktober 2019

Tagung Werkstoffprüfung, Neu-Ulm, 3.-4. Dezember 2019

Fourth International Conference on Material and Component Performance under Variable Amplitude Loading, Darmstadt, 30. März – 1. April 2019

72nd IIW Annual Assembly & International Conference, Bratislava, Slowakei, 7.-12. Juli 2019

AIP Conference Proceedings 2113, Victoria-Gasteiz, Spanien, 8.-10. Mai 2019

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.-Ing. habil. Maik Gude, 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. 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

Hader, Christoph: „Beitrag zur Steigerung der Qualität von Aluminium-Lichtbogen-Bolzenschweißverbindungen mit Hubzündung“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Bobbert, Mathias: „Untersuchungen zu kontinuums- und bruchmechanischen Methoden für die Prognose des Crashverhaltens toleranzbehafteter Strukturklebverbindungen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Pietsch, Tommy: „Entwicklung des Prägeelementschweißens für Aluminium-Stahl Verbindungen im Karosseriebau“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Porsch, Toni: „Ersatzmodellentwicklung zur Prognose des kerbinduzierten Fügeteilversagens von Halbhohlstanznietverbindungen unter Crashbelastung“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)

Sierak, Paulina: „Qualifizierung intelligenter Datenanalysemethoden bei vollautomatisierten Klebtechnikanwendungen“. (Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut)