Forschungsschwerpunkte

  • Mehrskalige Materialmodellierung, die Herleitung von Gefüge-Eigenschafts-Korrelationen, die Simulation von Mikrostrukturausbildungen, Phasenumwandlungen in Mehrphasensystemen, polykristallinen Kornstrukturen, die Beschreibung von Wärme- und Massendiffusion in Vielkomponentensystemen, die Analyse von Strömungsprozessen, Elastizität, Magnetismus und Plastizität. Ziel ist die Entwicklung neuer maßgeschneiderter Werkstoffe und die Optimierung von Herstellungs- und Fertigungsprozessen. In umfangreichen Softwarepaketen werden neue effiziente Simulationstechniken zum virtuellen Materialdesign entwickelt.
  • Die Kunststoffverarbeitung wird durch die Bereiche Extrusion, Spritzguss und Faserverbundtechnologien abgedeckt. Der Bereich Extrusion fokussiert sich auf die Schneckenauslegung und u. a. auf die Optimierung bei der Herstellung und Verarbeitung von Filamenten für den 3D-Druck. Hierbei sollen verschiedene Polymere getestet werden, um das mögliche Materialspektrum zu erweitern. Im Spritzguss stehen Zykluszeitoptimierungen durch Kühlstrategien mit innovativen Kühlmitteln im Fokus zukünftiger Untersuchungen. Der Faserverbundbereich wird sich mit dem Einsatz von Verbundwerkstoffen u. a. im Werkzeugmaschinenbereich beschäftigen.
  • Optimierung von Zerspanungswerkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide, Werkzeug- und Prozessdiagnostik für die Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide (HPC, HSC), Technologie- und Hardwareoptimierung sowie Prozessdiagnostik für die funkenerosiven Fertigungsverfahren (SEDM, WEDM, DEDM) als auch innovative Kältetechnologie für die Fertigungstechnik, Optimierungen für das Spritzgießen im Bereich Werkzeug‐ und Formenbau, Bearbeitungsverfahren für medizinische Werkstoffe, Luft‐ und Raumfahrttechnik.
  • Robotertechnik und Maschinendynamik, Generative Fertigungsverfahren.
  • Strömungssimulation, auch gekoppelt mit anderen Multiphysikfeldern wie Wärme- und Stofftransport, experimentelle Untersuchung von Fluiddynamik und Wärmeübertragung, simulationsgestützte Analyse von Strömungseigenschaften in porösen Medien (Schäumen, Membranen, granularen Pulvern, etc.), Benetzung und Kapillarität, Kondensation und Verdunstung, Wasserreinigung und Wassergewinnung , Mehrphasenströmung.
  • Experimentelle und numerische Untersuchung von Strömungsprozessen von um- und durchströmten Systemen mit und ohne Wärme- bzw. Stofftransport. Die Strömungssimulation umfasst dabei je nach Anwendung Lösungsmechanismen für die gekoppelte Lösung von Multiphysikfeldern (Wärme, Konzentration, Strahlung, Phasenwechsel). Ein Schwerpunkt der FD liegt in dem Bereich der Strömung und des Wärme- und Stofftransports in zellularen (porösen) Materialien (Schäume, Schüttungen, Gewirke, Membrane etc.), wobei bei biotechnologischen Anwendungen Fragestellungen zum Benetzungsverhalten und des kapillaren Flüssigkeitstransports wie auch des Teilchentransports (disperse Materialien im Fluid) untersucht werden. Typische Anwendungsfelder sind Textiltechnik, Filtrationstechnik, Membrantechnologie, Wasseraufbereitung und Wassergewinnung, Wärmespeicherung mittels Phasenwechselmaterialien, Energiegewinnungssysteme und Schadstoffaufbereitungssysteme (Umwelttechnik).
  • Werkstoff- und Gefügecharakterisierung im Labor für Werkstoffprüfung, um numerische Simulationsmethoden zu verifizieren und zu optimieren, und um neue Fertigungstechnologien zu entwickeln.
  • Entwicklung und Erforschung bionischer Effekte wie z. B. künstliche Grashalme oder Diatomeen; weiterhin Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet der 3D-Drucktechnologie; weiterhin Erforschung und Entwicklung von künstlichen Händen für die Industrie einerseits und die Medizin andererseits; Entwicklung von Mikrorobotern für medizinische Labors; Entwicklung und Erforschung von Schlangenrobotern zur Operation von Menschen.

 

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