Arbeitsgruppe Virtualisierung verfahrenstechnischer Prozesse

Mission Lehre

Das Lehrangebot, welches von der Juniorprofessur eigenverantwortlich konzipiert und angeboten wird, beinhaltet Veranstaltungen, die sowohl fachwissenschaftliche Inhalte aus Maschinenbau und Verfahrenstechnik als auch fachübergreifende Aspekte behandeln. Durch Anwendungsbeispiele weisen die Veranstaltungen einen hohen Praxisbezug auf, wodurch die Studierenden Perspektiven für eine spätere Berufstätigkeit in der Industrie erhalten. Gleichzeitig sammeln sie Erfahrungen mit den Grundzügen wissenschaftlichen Arbeitens und werden somit auf eine spätere Forschungstätigkeit vorbereitet. In die Weiterentwicklung der Lehrangebote fließen stets aktuelle Erkenntnisse aus Hochschuldidaktik und Fachdidaktik ein, die in enger Abstimmung mit den fachwissenschaftlichen Inhalten umgesetzt werden.

Ziel ist, dass die Studierenden analytische Denkweisen und Werkzeuge zur Überprüfung von Sachverhalten erwerben. Diese Lehr- und Lernziele werden transparent gemacht und die entsprechenden Methoden auch anhand von studentischem Feedback kontinuierlich weiterentwickelt. Die Veranstaltungen „Interdisziplinäre Aspekte im Arbeitsschutz“ und „Porous Materials“ richten sich an die Bachelor- bzw. Masterstudierenden der drei ingenieurwissenschaftlichen Studiengänge der Fakultät für Maschinenbau an der Ruhr-Universität Bochum, sind jedoch auch für Studierende anderer Fachdisziplinen sowie internationale Studierende offen.

Ansprechpartner:

    Jun.-Prof. Dr.-Ing. S. Frerich

    Lehrstuhl VVP
    Universitätsstr. 150
    44780 Bochum
    Raum IC 3/163
    Tel:+49-(0)234 32-26496
    Fax:+49-(0)234 32-14277
    E-Mail:frerich@vvp.rub.de WEB:www.vvp.rub.de


Mission Wissenschaft

Mit dem Antritt der Juniorprofessur VVP wurde die Arbeitsgruppe „Virtualisierung verfahrenstechnischer Prozesse – Experimentiertechnik in der Lehre“ im August 2013 gegründet. Sie befasst sich als Schnittstelle zwischen der Experimentiertechnik und der computergestützten Simulation mit der Übertragung der aus virtuellen Umgebungen und Modellierungen gewonnenen Ergebnisse in reale Prozesse und Abläufe der Verfahrenstechnik.

Unsere besondere Stärke ist die Verbindung von experimentellem Knowhow mit Ergebnissen der Prozessvirtualisierung. Wir setzen aktuelle Technologien und virtuelle Versuchsanlagen ein, die die Betrachtung vielfältiger Phänomene im Detail erlauben.

Die Herstellung und Analyse von Schäumen und makroporösen Systemen sowie der Einsatz von verdichteten Gasen in der Kunststofftechnik sind dabei wichtige Arbeitsschwerpunkte. Einfluss und Wirkungsmechanismen von Versuchsparametern auf Produkteigenschaften werden verdeutlicht, indem verfahrenstechnische Prozesse anhand mehrerer aufeinander aufbauender Module im Rechner abgebildet werden. Dafür ermitteln wir die Stoffeigenschaften verschiedener Substanzen und Systeme unter Hochdruck. In unseren Laboren werden Extrusion, Compoundierung und Konfektionierung gleichzeitig real umgesetzt und virtuell gespiegelt. Dies ermöglicht die schnelle und zielgerichtete Entwicklung gewünschter Prozesse und Produkte.

Im Zuge der aktuellen Entwicklung industrieller Anlagen zu cyberphysikalischen Systemen und den damit verbundenen Anforderungen an künftige Ingenieurinnen und Ingenieure nutzen wir die entwickelten Simulationen und Modelle darüber hinaus in der Ingenieurdidaktik. Wir entwickeln virtuelle und fernsteuerbare Laborversuche, setzen thermodynamische Grundlagen um und verknüpfen auf diese Weise Verfahrenstechnik und Industrie 4.0.<br>

Forschungsschwerpunkte

  • Kunststoffschäume und Kunststofftechnik
  • Biologisch abbaubare Materialien
  • Makroporöse Systeme
  • Prozessvirtualisierung und Industrie 4.0
  • Virtuelle Lernwelten in der Ingenieurdidaktik

Forschungsziele

Blasenwachstum und Koaleszenz in homogenen und heterogenen Schäumen unter Berücksichtigung von Erstarrungsvorgängen beschreiben, verstehen und das Knowhow in der Hochdrucktechnik nutzen.

Misch- und Verdüsungsvorgänge am Beispiel der Planetwalzenextrusion beschreiben, Zusammenhang von Nukleierungsmitteln und Porenstruktur untersuchen, mechanische Eigenschaften der Schäume beeinflussen.

Löslichkeits- und Quellverhalten von Polymeren und Kunststoffen in Gegenwart von verdichteten Gasen beobachten, verstehen, beschreiben und beeinflussen.

Schäume (organisch, biologisch abbaubar, mineralisch) mit besonderen Eigenschaften erzeugen, charakterisieren und zur Marktreife bringen.

Virtuelle Versuchsanlagen (auch virtuelle und ferngesteuerte Labore) entwickeln und zur Aus- und Weiterbildung einsetzen; Evaluation und Optimierung der Anlagen zur Ableitung von Handlungsempfehlungen verwenden.

Besondere Ausstattung

Die Arbeitsgruppe verfügt über einen Planetwalzenextruder zur Verarbeitung hochviskoser Schmelzen in Gegenwart von verdichteten Gasen. Ein HD-DSC und ein Transitiometer erlauben kalorimetrische Analysen unter Druck. Eine Prüfmaschine zur Durchführung mechanischer Druckmessungen sowie eine Hassler-Zelle zur Messung von Permeabilitäten ergänzen das Portfolio.

Mehrere eigene virtuelle Versuchsanlagen ermöglichen die Verknüpfung der Verfahrenstechnik mit Industrie 4.0. Darüber hinaus sind weitere Anlagen verfügbar, so dass vielfältige Erfahrungen mit ferngesteuerten Laboren gesammelt werden können. Die Simulation und Modellierung verfahrenstechnischer Prozesse findet mit Hilfe von ANSYS statt.