Ingenieurwissenschaften

Höhepunkte der Forschung

Unter Leitung des Fachgebietes (FG) „Thermodynamik“ wurde im Institut für Verbrennung und Gasdynamik (IVG) die DFG-Forschergruppe „Multifunktionale Stoff- und Energiewandlung“ eingerichtet. Vier Arbeitsgruppen des IVG arbeiten mit drei weiteren Gruppen vom KIT (Karlsruhe) daran, Verbrennungsprozesse so flexibel zu ­machen, dass wahlweise mechanische Arbeit oder aber hochwertige Grundchemikalien erzeugt werden können. Die sehr aufwändigen, komplementären Forschungseinrichtungen des IVG, wie Stoßwellenrohre, Flammen-Massenspektrometrie und Motorenprüfstände, kommen in diesem Großprojekt zur Aufklärung von komplexen Hochtemperaturprozessen zum Einsatz. Dem FG „Reaktive Fluide“ im IVG ist es gelungen, durch Lasermessverfahren räumliche Temperatur- und Konzentrationsverteilungen in einem Reaktor zur Nanopartikelsynthese im Pilotmaßstab durchzuführen. Damit wiederum stehen dem Fachgebiet „Fluiddynamik“ Daten für die Entwicklung von Simulationsstrategien für diesen verfahrenstechnisch wichtigen Prozess zur Verfügung. Hier konnten durch Einwerben massiver Rechenzeitressourcen hochgenaue Simulationen von technischen Verbrennungssystemen auf über 60.000 Prozessoren gleichzeitig durchgeführt werden.

Im Fokus des FG „Fertigungstechnik“ steht die additive Fertigung, auch als „3D-Druck“ ­bezeichnet. Hier sind komplexe Geometrien ­keine Kostentreiber, was eine sonst unerreichte Designfreiheit erlaubt. Im Verbundprojekt ­„HiPer-LS“ werden innovative Konzepte in der additiven Fertigung umgesetzt. Ziel des vom Bund mit 1,5 Millionen Euro geförderten Projektes ist es, mit neuartiger Scanstrategie und Hardware den Laser-Sinter-Prozess signifikant zu verbessern. Aber auch traditionelle Fertigungsverfahren ­haben noch viel Potenzial: Das FG „Mathematik für Ingenieure“ entwickelt im Projekt „IPRO – Intelligente Prozesskontrolle in Gießereien“ ­Prognosesoftware, um durch Analyse großer ­Datenmengen ursächliche Zusammenhänge zwischen den Qualitätskennwerten eines Prozesses und den auslösenden Parametern zu erkennen. Diese Software wird momentan von acht Firmen im Betrieb getestet.

Mobilität und Logistik sind Themen mit hoher gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Relevanz und bilden den Schwerpunkt mehrerer Fachgebiete der Abteilung. Im FG „Mechatronik“ stehen die Bereiche Elektromobilität, Fahrerassistenzsysteme und Robotik im Vordergrund. Im Bereich Elektromobilität konzentriert man sich auf ­Flottenversuche mit mehreren Hundert Fahr­zeugen in den öffentlich geförderten Projekten PREMIUM, ColognEmobil und Ruhrauto E. Hauptziele sind die Erforschung der realen Nutzung (teil-)elektrifizierter Kraftfahrzeuge sowie der Aufbau intermodaler Verkehrssysteme und von Car-Sharing-Konzepten. Bei Fahrerassistenzsystemen wird auf das Ziel „Hochautomatisiertes Fahren“ hin entwickelt. Hier werden Arbeiten an der Erkennung der Bewegungsintention von ­Verkehrsteilnehmern und den dazu gehörigen Mensch-Maschine-Schnittstellen unterstützt durch selbstentwickelte Fahrsimulatoren. Anwendungen der Seilrobotik und von Parallelmanipulatoren bilden das Rückgrat der Aktivitäten im Bereich Robotik. Hier wurden Prototypaufbauten für Hochregallager mit neuartigen Ein- und Auslagersystemen (Exzellenzcluster Ruhr) sowie ­Systeme zur Herstellung und Wartung von Großbauteilen (EU-Projekt Cablebot) konzipiert und realisiert.

Auch in der Lehreinheit „Wirtschaftswissenschaften“ ist Mobilität ein Schwerpunkt. Im Fachgebiet „Internationales Automobilmanagement“ wurden im „NRW Design Studio“ gemeinsam mit Maschinenbauern und Psychologen neuartige Fahrzeug- und Nutzungskonzepte entwickelt und der Öffentlichkeit präsentiert. Projekte im Rahmen der Elektromobilität umfassen das Ziel2-Projekt „Neue Geschäftsmodelle in der Elektromobilität“, „DEAL – Dienstleistungsinnovationen unabhängiger Multi-Franchise Händlergruppen auf dem Weg zu elektromobilen Lösungsanbietern“ sowie ColognE-Mobil I und II. Das CAR-Institut konzentriert sich auf Elektromobilität und ist in drei Bundesprojekten mit den Autobauern und Konsortialführern Ford und BMW vertreten. Darüber hinaus analysiert das CAR in einem monatlichen Forschungsreport das Incentive-Verhalten im deutschen ­Automarkt und führt jährlich die größte deutschsprachige Konferenz – das CAR Symposium – auf dem Feld der Automobil- und Zulieferindustrie durch.

Den Forschungsschwerpunkt des FG „Thermische Verfahrenstechnik“ bildet das Trennverfahren der Adsorption, z. B. zur Entfernung von schwefelhaltigen Molekülen aus Erdgasen, ­Giftstoffen aus Luft oder Wasser aus hochreinen Lösungsmitteln. In diesem Forschungsgebiet wurden drei DFG-Projekte, auch im Rahmen des Schwerpunktprogramms „Poröse Medien mit definierter Porenstruktur in der Verfahrens­technik“, durchgeführt. Dazu wurde auch ein neues Großgerät erfolgreich in Betrieb genommen. Es dient der Charakterisierung von Adsorbentien wie Aktivkohlen oder Zeolithen zur Aufnahme von Geruchs- und Giftstoffen aus Luft in Feststoffen.

Das IWW Zentrum Wasser ist als An-Institut der UDE in europäischen Konsortien besonders erfolgreich: Das FG „Wassertechnik“ arbeitet in mehreren anwendungsorientierten Forschungsprojekten mit. Beispielsweise wurden in dem ­EU-Forschungsvorhaben CERA-Water die Entwicklung keramischer Nanofiltrationsmembran vorangetrieben und in mehreren konkreten ­Umsetzungsprojekten mit dem Land NRW der Einsatz von Aktivkohlefestbettfiltern zur Mikroschadstoff-Elimination in Kläranlagenabläufen untersucht.