Maschinenbau und Verfahrenstechnik
In der Abteilung „Maschinenbau und Verfahrenstechnik“ (MBVT), bestehend aus den Lehreinheiten Maschinenbau und Wirtschaftsingenieurwesen, vertreten 31 Professor*innen ein umfangreiches Fächerspektrum, das sich in der Vielfalt der Lehr- und Forschungsschwerpunkte widerspiegelt. Die abteilungsinternen Institute arbeiten dabei eng verzahnt mit den An-Instituten zusammen: dem Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA), dem IWW Rheinisch-Westfälischen Institut für Wasserforschung, dem Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme e.V. (DST) sowie dem Zentrum für Brennstoffzellen-Technik (ZBT). Diese unmittelbare Zusammenarbeit fördert und betont den anwendungsorientierten Charakter ingenieurwissenschaftlicher Forschung.
Höhepunkte der Forschung
Im Frühjahr 2018 konnte das Fachgebiet (FG) Mechanische Verfahrenstechnik/Wassertechnik (MVT/WT) zusammen mit weiteren Partnern des Zentrums für Wasser‐ und Umweltforschung (ZWU) an der UDE im Wettbewerb „Forschungsinfrastrukturen NRW“ Mittel in Höhe von 8,8 Mio. € für den Bau des FutureWaterCampus (FWC) einwerben. Der entstehende Forschungsbau wird die NRW‐Wasserexpert*innen der verschiedensten Forschungseinrichtungen unter einem Dach mit Praxispartnern zusammenbringen. Einer der drei Forschungsschwerpunkte im FWC wird die von den Professoren Stefan Panglisch und Mathias Ulbricht (Fakultät Chemie) vertretene Membrantechnik sein. Außerdem hat das Wissenschaftsministerium des Landes NRW die weitere Förderung des vom ZWU koordinierten Forschungskollegs „Future Water“ bekannt gegeben. Ab 2019 erhält das Kolleg 2,2 Mio. € für weitere dreieinhalb Jahre. In diesem Graduiertenkolleg forschen 12 Promovierende zu Themen wie Abwasserentsorgung, Gewässerrenaturierung oder genaueren Testverfahren zur Bestimmung von Krankheitserregern. Beteiligt sind neben dem FG MVT/WT weitere Partner aus Wirtschaft, Verbänden und Wissenschaft, darunter die Ruhr‐Universität Bochum (RUB).
Bereits seit 2015 forscht die Forschungsgruppe FOR 2284 (Sprecher: Prof. Christof Schulz, FG Reaktive Fluide) an der gezielten Darstellung komplexer Nanopartikel in der Gasphase. Seit 2018 fördertSeit 2018 fördert nun die DFG dieses Vorhaben in einer zweiten Phase für weitere drei Jahre. Neun Projekte der Forschungsgruppe sind in der Abteilung MBVT und in der Abteilung Elektrotechnik sowie am UDE-An-Institut IUTA angesiedelt. Zudem werden drei internationale Forscher eingebunden: Profs. Igor Rahinov, Open University of Israel, Stephen Tse, Rutgers University in New Jersey, USA sowie Kyle Daun Waterloo University, Ontario/Kanada. Als Mercator-Fellows werden sie mehrere Monate in Duisburg zu Gast zu sein.
Die DFG fördert seit 2017 das Schwerpunktprogramm 1980, „Nanopartikelsynthese in Sprayflammen, SpraySyn: Messung, Simulation, Prozesse“ mit insgesamt 8,5 Mio. €. Sprecher ist Prof. Christof Schulz vom FG Reaktive Fluide. An sechs der 16 bewilligten Teilprojekte ist die Fakultät Ingenieurwissenschaften beteiligt. Zusammen mit der Forschungsgruppe 2284 richtete das Schwerpunktprogramm im September 2018 das „3rd Symposium on Gas-Phase Synthesis of Nanomaterials“ aus, mit rund 100 internationalen Teilnehmer*innen. Zum neu eingerichteten Sonderforschungsbereich/Transregio (SFB/TRR) 247 „Heterogene Oxidationskatalyse“ steuert das FG Reaktive Fluide ein Projekt zur gezielten Synthese von Perovskiten und Spinellen durch Sprayflammensynthese bei.
Die DFG-Forschungsgruppe 1993 zur „Multifunktionalen Stoff- und Energiewandlung“ (Sprecher: Prof. Burak Atakan, FG Thermodynamik), in der die Nutzung von Verbrennungsmotoren als chemische Reaktoren zur Erzeugung von Grundchemikalien untersucht wird, setzt ihre Arbeiten erfolgreich in der zweiten Phase fort. Es konnte experimentell der Nachweis erbracht werden, dass die motorische Synthesegaserzeugung aus additiviertem Methan gelingt und thermodynamisch effizienter ist als andere Verfahren. Zusätzlich zeigten thermo-ökonomische Analysen, dass solche Prozesse auch ökonomisch konkurrenzfähig sind.
Im FG Steuerung, Regelung und Systemdynamik ist einer der Forschungsschwerpunkte die experimentelle Modellbildung und Steuerung der pflanzlichen Stressdynamik. Die Forschungsarbeiten sind interdisziplinär ausgerichtet an der Schnittstelle zwischen Regelungstechnik, Pflanzenphysiologie und Agrarwissenschaften. Sie zielen auf ein systemdynamisches Verständnis der Prozesse und damit auf die Verbesserung der Nachhaltigkeit von Anbaumethoden sowie auf „Smart Farming“-Anwendungen. Es konnten mehrere Publikationen in der Ökologiemodellierung und den Pflanzenwissenschaften platziert werden. 2018 wurde eine Doktorarbeit aus dem FG auf einer führenden Fachtagung prämiert (siehe Abschnitt „Preise und Auszeichnungen“).
Seit Anfang 2018 führt das FG Mechatronik zusammen mit dem FG Baubetrieb und Baumanagement (Abteilung BW) und den Partnern Duisburger Hafen AG und RWE Supply & Trading das Projekt „LeanDeR“ zum Aufbau einer multimodal nutzbaren Infrastruktur für Flüssiggas (LNG) durch. Hier wird ein ganzheitliches und nachhaltiges LNG-Logistikkonzept über mehrere Planungsstufen entwickelt und im Duisburger Hafen unter Praxisbedingungen im Demonstrationsbetrieb getestet und evaluiert. Das Projekt erhält eine Förderung in Höhe von 740.000 € vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).
Ebenfalls abteilungsübergreifend arbeiten die FG Mechatronik, ABWL & Internationales Automobilmanagement und Allgemeine Psychologie: Kognition (Abteilung INKO), sowie die GmbHs Ford Werke, HEAD acoustics und Alround Team, im Projekt ALFASY zusammen. Hier geht es um „altersgerechte Fahrerassistenzsysteme“ für die wachsende Gruppe älterer Fahrer*innen. Solche Systeme müssen spezifische Anforderungen an Technik, Sicherheit, Komfort und Design erfüllen und sind ein Schritt auf dem sehr langen Weg zum autonomen Fahren. Das FG Mechatronik untersucht dabei die Akzeptanz und Zahlungsbereitschaft für diese Assistenzsysteme, um daraus Geschäftsmodelle zu entwickeln. Gefördert wird das Projekt von 2017 bis 2020 im Leitmarktwettbewerb MobilitätLogistik.NRW.
Die Energieversorgung der Zukunft wird mit viel größeren Fluktuationen in der Stromerzeugung als heute umgehen müssen. Das FG Umweltverfahrens- und Anlagetechnik forscht deshalb im Projekt FLEXI-TES zur Kraftwerksflexibilisierung durch thermische Energiespeicher. Ziele sind die Absenkung der Mindestlast, die Steigerung der Laständerungsgeschwindigkeit sowie die Optimierung von An- und Abfahren. Die Untersuchungen an der UDE beinhalten die Entwicklung von Integrationskonzepten thermischer Energiespeicher und dynamische Simulationen des gesamten Kraftwerksprozesses. Förderer ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), und Partner des FG sind der VGB PowerTech e.V., das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. sowie mehrere deutsche und internationale Stromversorger.
Preise und Auszeichnungen
Prof. Kécskeméthy (FG Mechanik und Robotik) wurde 2018 die Ehrendoktorwürde der Technischen Universität Riga (RTU) für seine interdisziplinäre wissenschaftliche Forschung in Robotik und Mechatronik sowie seine Beiträge zur Förderung der Kooperation zwischen der RTU und deutschen Universitäten und Unternehmen verliehen.
Die Promotionsarbeit von Friederike Kögler aus dem FG Steuerung, Regelung und Systemdynamik wurde im September 2018 auf der Jahrestagung der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften mit dem Erst-Klapp-Zukunftspreis für „herausragende wissenschaftliche Qualität“ und ihre „Bedeutung in aktueller pflanzenbaulicher Forschung“ geehrt.
Ausgezeichnete Konferenzbeiträge kommen aus dem FG Mechatronik. Niko Maas und Koautoren wurden auf der „International Conference on Life System Modeling and Simulation 2017“ in Nanjing, China, für ihren Beitrag mit dem Best Paper Award ausgezeichnet. Ein Beitrag von Muhamad Fauzi Othman und Koautoren zu Seilrobotern gewann die entsprechende Auszeichnung auf der „7th International Conference on Multidisciplinary Research (ICMR) on Sciences and Engineering 2017“ in Banda Aceh, Indonesien.
Der Kurt-Bartsch-Preis der Schiffsbautechnischen Gesellschaft e.V. ging in beiden Berichtsjahren an frisch Promovierte des FG Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT) für ihre jeweiligen Dissertationen: 2017 an Jan Oberhagemann und 2018 an Jens Neugebauer. Zusammen mit Koautoren vom ISTM wurde Jens Neugebauer für seine Arbeiten zum „Sloshing“ in Flüssigkeiten im Schiffstransport 2017 auch auf zwei Konferenzen der International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE) ausgezeichnet.
Der VGB PowerTech e.V., ein internationaler Verband von Unternehmen aus der Elektrizitäts- und Wärmeversorgungsbranche, zeichnete 2017 die Dissertation von Tobias Vogel aus dem FG Umweltverfahrens- und Anlagetechnik mit seinem Innovationspreis aus.
Kooperationen und Internationales
Natürlich betreibt die Abteilung extensive und intensive internationale Zusammenarbeit. Praktisch jedes Fachgebiet forscht in Projekten mit internationaler Beteiligung, zum Beispiel in EU-geförderten Projekten. Die Mercator-Fellows der neu eingerichteten FOR 2284 wurden oben schon erwähnt, und auch die FOR 1993 konnte drei angesehene Wissenschaftler als Mercator-Fellows gewinnen: Profs. Eric Peterson (Texas A&M University, USA), Sergey Cheskis (Tel Aviv University, Israel) und Ali Güngör (Ege University, Türkei). Allerdings soll der weitere Schwerpunkt dieses Abschnittes nicht auf Projekten liegen, sondern auf durch die Abteilung organisierte Konferenzen und dem Studierendenaustausch.
Die FG der Abteilung sind sehr aktiv in ihren wissenschaftlichen Fachgemeinschaften und organisieren wichtige Konferenzen. Z.B. war das FG Mechatronik Mitveranstalter der „Third International Conference on Cable-Driven Parallel Robots“ (CableCon2017) im August 2017 in Quebec City, Kanada. Die nächste CableCon2019 wird, wieder vom FG mitorganisiert, im Juni 2019 in Krakau stattfinden. Im Dezember 2017 veranstaltete das FG gemeinsam mit chinesischen Partnern und gefördert vom Sino-German Science Center und der National Natural Science Foundation of China das „Sino-German Symposium on Optimization and Control of Smart Cars in IoT“ an der Shanghai University.
Mittlerweile zum 10. Mal organisierte 2018 das FG ABWL & Internationales Automobilmanagement das „Wissenschaftsforum Mobilität“ an der Universität Duisburg-Essen. Im letzten Jahr gab es 250 Teilnehmer*innen aus der Wissenschaft, Wirtschaft und Politik. Das vom CAR-Institut der Fakultät jährlich im Ruhrkongress Bochum veranstaltete CAR-Symposium mit mehr als 1.200 Teilnehmer*innen wird seit 2014 auch abwechselnd in Peking und Shanghai abgehalten.
Das Indian Institute of Technology Madras (IITM), die Anna University Chennai und die UDE können auf langjährige Partnerschaften zurückblicken, bei denen der Studierendenaustausch im Vordergrund steht. Dieser belief sich 2018 auf sechs Bachelorstudierende der Anna University, welche die UDE im Rahmen des durch den DAAD geförderten WISE-Projektes besuchten sowie vier Bachelorstudierende des Wirtschaftsingenieurs und einen Masterstudenten der Technischen Logistik, die ein Auslandssemester am IITM absolvierten. Zudem fand im Frühjahr 2018 das zweite „International Doctoral Colloquium“ am IITM in Chennai statt, an dem Doktorand*innen und Professor*innen der Anna University, des IITM, der UDE sowie der Universität Passau teilnahmen.
Perspektiven
Die Abteilung hat die Weichen zu einer Neuordnung der materialtechnischen Bereiche gestellt. Dabei wird ein international sichtbares Metallurgie- und Werkstoffkompetenzzentrum in Duisburg-Ruhrort entstehen und dazu beitragen, dass Metallurgie, Gießereitechnik sowie Werkstoffforschung und -entwicklung vom Labor- bis zum Technikumsmaßstab im Rahmen der „Materials Chain“ ein weiteres Alleinstellungsmerkmal in der Universitätsallianz Ruhr werden.
Das FG Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT) strebt gemeinsam mit dem An-Institut DST und dem FG Mechatronik den Aufbau eines Testfelds für hochautomatisierte Binnenschiffe an. Hierfür haben Bund und Land umfangreiche Förderungen avisiert. Weiterhin sind nationale und internationale koordinierte Projekte u.a. mit Partnern in den Niederlanden und Ungarn geplant. Mit den FG Werkstoffwissenschaften und Reaktive Fluide wurde eine Kooperation zur Wirkung von Kavitation auf Bauteiloberflächen aufgebaut, die bereits in Konferenzbeiträgen und Veröffentlichungen resultierte. Auf diesem spannenden, höchst interdisziplinären Forschungsgebiet sind mehrere Anträge an die DFG in Vorbereitung.
Das neugegründete abteilungsübergreifende CAR-Institut wird u.a. auf dem Gebiet Materialien für Batterien strategische Kooperationen mit weiteren Universitäten und Forschungsinstituten anbahnen und Forschungsinitiativen starten und begleiten.
Die UDE plant gemeinsam mit der Siemens AG ein weltweit einmaliges Forschungs-, Ausbildungs- und Trainingszentrum für hocheffiziente Turbomaschinen. Diese sind eine unverzichtbare Grundlage für die Energiewende sowie gleichzeitig eines der Produkte, bei dem der Standort Deutschland Alleinstellungsmerkmale besitzt. Das geplante „Center of Rotating Equipment“ (CoRE) wird dazu in Forschung und Weiterbildung maßgeblich beitragen und ein zentraler Baustein auch für einen berufsbegleitenden Masterstudiengang Energiewandlung sein.
Die Abteilung intensiviert die Kooperation mit der medizinischen Fakultät. So wurde das Leitmarktprojekt „RehaBoard – Ein Computerassistenzsystem für die interdisziplinäre Behandlungsplanung bei Gangstörungen nach Schlaganfall“ beantragt. Dabei handelt es sich um ein Verbundprojekt mit den Unikliniken Essen und Düsseldorf, der Mediclin Fachklinik Rhein-Ruhr Essen, der Hochschule für Gesundheit Bochum, der UDE und der ITBB GmbH mit einem Volumen von 1,7 Mio. €.
Mit der neugeschaffenen Professur für Strukturdynamik wird ein neues Forschungsprofil definiert. Beispiele für Zielsysteme sind Extruder, Verdichter, Windkraftanlagen, aktive Schwingungsdämpfung in Gebäuden, Schiffsschwingungen, welleninduzierte Schwingungen von Offshorestrukturen, optimierte Vibroakustik in Fahrzeugen, neue Antriebskonzepte und schwingungsarme künstliche Gelenke.
Nicht nur die Forschung, sondern insbesondere auch die Lehre der Universitäten Dortmund, Bochum und Duisburg-Essen profitiert von der Universitätsallianz Ruhr. Die Abteilung wird mit den Maschinenbau-Fakultäten von RUB und TUD gemeinsame Strategien für eine noch engere Zusammenarbeit entwickeln. Hierzu finden regelmäßige Abstimmungen statt, und die drei Bereiche haben dazu erfolgreich Förderung durch die Stiftung Mercator beantragt.