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Suspensionsrheologie

Die Rheologie beschäftigt sich grundlegend mit der Deformation von Materie sowohl im festen als auch im flüssigen Zustand. Dabei werden sowohl einphasigen Materialien wie auch mehrphasige Systeme hinsichtlich unterschiedlicher Parameter wie Belastung und Zeitverhalten untersucht. Die Suspensionsrheologie stellt einen Teilbereich dieses Gebietes dar. Die Fließeigenschaften hängen dabei von einer Vielzahl der partikulären Eigenschaften wie Form, Größe, Größenverteilung und Wechselwirkung sowie der Suspensionsmatrix ab. Insbesondere hinsichtlich der Scherratenabhängigkeit zeigen Suspensionen äußerst vielfältige Fließeigenschaften wie beispielsweise scheinbares Wandgleiten. Ein weiteres, aus technischen Gründen weniger untersuchtes Forschungsgebiet, ist die Dehnrheologie (einphasiger Stoff und mehrphasiges System), die vor allem in der Kunststoffverarbeitung große Bedeutung besitzt. Am Lehrstuhl für Partikelverfahrenstechnik steht der Forschung im Bereich Rheologie eine breite Palette an verschiedensten Messsystemen zur Verfügung. Gegenwärtig konzentrieren sich die Arbeiten auf die Charakterisierung von komplexen kolloidalen Systemen (Suspensionen) sowie dehnrheologischer Untersuchungen von Polymerschmelzen. Daraus sollen Rückschlüsse für die Modellierung der unterschiedlichen Prozesse gezogen werden.

Aktuelle Forschungsfelder

Weiterentwicklung bestehender Rheometersysteme durch In-Situ Strukturanalyse und Anpassung an schwer messbare Systeme (z.B. Beton)
Modellierung der Filament Extension Atomization zur dehnrheologischen Herstellung von Polymerpulvern zur Anwendung beim selektiven Lasersintern

Die Erschließung neuer Anwendungsgebiete für das selektive Lasersintern ist eng mit der Herstellung neuer Materialien verbunden und wird derzeit durch die Monokultur von Polyamid 12 gehemmt. Die Filament Extension Atomization stellt ein vielversprechendes Herstellungsverfahren von Polymerpulvern aller Art dar. Bei der Filament Extension handelt es sich um ein dehnrheologisches Verfahren, bei dem sich aufgrund der physikalischen Eigenschaften von Polymeren Filament bilden, die in Tropfen mit monodisperser Größenverteilung aufbrechen. Die experimentellen Versuche werden durch die Modellierung mit bekannten Tube-Modellen unterstützt.

Moritz Neukötter

Entwicklung eines adaptiven Koaxialrheometers für den Einsatz in der wissenschaftlichen Charakterisierung von Frischbeton mit Partikelgrößen von bis zu 5,5 mm

Die derzeit gängigen Untersuchungsmethoden für Frischbeton erlauben lediglich einen relativen Vergleich verschiedener Betonmischungen. Obwohl gerade in der heutigen Zeit rheologische Daten insbesondere für die Entwicklung hochfester Betone, den 3D-Betondruck oder für Simulationen notwendig sind, können sie durch diese Tests nicht zugänglich werden. Daher soll das in diesem Projekt entwickelte Rheometer neue Möglichkeiten für die wissenschaftliche Betoncharakterisierung eröffnen. Neben einer adaptiv gestalteten Rheometeroberfläche zeichnet sich das Rheometer weiterhin dadurch aus, dass das Fließfeld des Frischbetons mittels Ultrasound Image Velocimetry (UIV) analysiert werden kann.

Sebastian Pawelczyk

Die Universität der Informationsgesellschaft