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Studentische Arbeiten Partikelsimulation und Funktionsstrukturen

 


Konstruktion und Aufbau eines piezo-gesteuerten Versuchsstandes zur Mikrodosierung von Pulvern

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Versuchsaufbau zur piezogesteuerten Mikrodosierung von Modellpulvern aufgebaut werden. Die Tätigkeiten umfassen Literaturrecherche, Konzeption und Ideenfindung eines Versuchsstandes, Beschaffung der benötigen Teile sowie den Aufbau und die Ansteuerung der Dosiereinheit. Anschließend soll der Dosiervorgang mit Modellpartikeln evaluiert werden. mehr

Untersuchung des Fließverhaltens von Mondregolithsimulanten

Aufgrund des Mangels an Mondregolith auf der Erde ist es notwendig, so genannte Regolithsimulanten für die Entwicklung von Verarbeitungstechnologien zu entwickeln und einzusetzen Damit diese möglichst nahe an die Eigenschaften von echtem
Mondstaub kommen, muss passendes, irdisches Material gefunden und entsprechend prozessiert werden. mehr


Dynamische Fließschemasimulation

Zerkleinerungsprozesse benötigen ungefähr 4 % des weltweiten Energiebedarfs. Deshalb ist es von Relevanz die Prozesse nicht nur energieeffizient auszulegen, sondern auch energieeffizient zu betreiben. Ein Werkzeug um Prozessentwicklungskosten zu reduzieren sind Fließschemasimulationen, die auf Basis von Populationsbilanzen das Resultat vorhersagen. mehr


Modellierung des Bruchverhaltens unter Mehrfachbeanspruchung

Eine zentrale Rolle während der Zerkleinerung spielt die Bruchfunktion von Partikeln, die beschreibt, in wie viele Teile welcher Größe die Partikel unter Belastung brechen. Dabei ist ein wichtiger Aspekt, wie sich Partikel unter erneuter Belastung verhalten. Die Parametereinstellungen wurden bereits getestet und sollen als Grundlage für die weitere Bearbeitung dienen. mehr


Charakterisierung von Modell-Partikeln

In dieser Arbeit soll eine bereits bestehende Prozesskette zur Herstellung von Modell-Partikeln optimiert und für verschiedene Materialien untersucht werden. Zuerst soll das Material in einer Rührwerkskugelmühle zerkleinert werden. Aus dem zerkleinerten Material werden anschließend mithilfe der Sprühtrocknung runde Aggregate hergestellt. mehr


Entwicklung neuartiger und kostengünstiger Membranen für Redox-Flow-Batterien

Redox-Flow-Batterien stellen für stationäre Energiespeicher- systeme (bspw. in Windkraftanlagen, Solarparks) aufgrund der geringen Betriebstemperatur und hohen Kapazität eine attraktive Alternative gegenüber herkömmlichen Energiespeichern dar. mehr


Zukunftsweisendes Projekt – Künstliche Intelligenz in der Zerkleinerung

In diesem zukunftsweisenden Pilotprojekt soll untersucht werden, in wieweit Verfahren der Künstlichen Intelligenz zur Identifikation inhärenter Muster, zur Evaluation oder gar zur prädiktiven Vorhersage von Zerkleinerungsprozessen genutzt werden können. Am iPAT wurden in der Vergangenheit in großem Umfang Daten zu Zerkleinerungsprozessen erarbeitet, welche in diesem Projekt als Datengrundlage dienen. mehr

CFD-DEM Simulationen und Modellierung von Geschwindigkeitsverteilungen

In dieser Arbeit sollen gekoppelte CFD-DEM-Simulationen durchgeführt werden, um die Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Mahlkörpern in Rührwerkskugelmühlen zu simulieren. Die Ergebnisse sollen mit bereits bestehenden Messungen mit einem magnetischen Tracer verglichen werden. Für das vorhandene Messverfahren soll weiterhin eine GUI entwickelt werden. mehr

Modellierung des Bruchverhaltens von Aggregatstrukturen

Mit dem am iPAT entwickelten Zweiwalzentester soll das Bruchverhalten von Aggregatstrukturen untersucht werden, um auf dieser Datenbasis Modelle entwickeln zu können. Auch der Einfluss eines dünnen Wasserfilms auf den Rollen auf den Messvorgang wird untersucht. Ein Arbeitspaket umfasst die Synthese und anschließende Sprühtrocknung von Aggregatstrukturen. mehr


Implementation of particle breakage in DEM simulations

Dieses Projekt schlägt die Implementierung von Partikelbruchmodellen aus der Literatur im DEM-Simulationsalgorithmus vor. Die Implementierung erfolgt in LIGGGTHS, einem Open-Source-DEM-Simulationstool. mehr

Herstellung und Untersuchung gefüllter und funktionalisierter Filamente für den 3D-Druck

Im Rahmen der studentischen Arbeit sollen gefüllte Filamente formuliert, hergestellt, verdruckt und charakterisiert werden. Die Eigenschaften der Probekörper sollen durch den Füllgrad und das Füllmaterial (z.B. Kohlenstoffe, Mondstaubsimulant, keramische Nanopartikel,…) variiert und untersucht werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die mechanischen und elektrischen Eigenschaften gelegt. mehr

Simulation von Zerkleinerungsprozessen

Simulationen von Beanspruchungsvorgängen in Mühlen können aufdecken, wie die durch die Mühle eingetragene Leistung zur Partikelzerkleinerung genutzt wird. Dies hilft den weitverbreiteten, jedoch energieintensiven Prozessschritt des Zerkleinerns besser zu verstehen. mehr

Herstellung und Charakterisierung von Suprapartikeln aus Core-Shell Nanopartikeln

Im Rahmen dieser Arbeit sollen hierarchische nanopartikuläre Aggregatstrukturen (Suprapartikel), von z. B. Silika- oder Goldnanopartikeln, durch Verkapselung dieser Partikel in Polymerstrukturen (Core-Shell Nanopartikel) hergestellt werden. Im Fokus stehen hierbei 1-D Suprapartikel (Nanopartikelketten). mehr

Durchführung und Validierung von CFD-DEM-Simulationen für gerührte und geschüttelte Bioreaktoren

Bei filamentös wachsenden Mikroorganismen besteht ein enger Zusammenhang zwischen der Morphologie und der Produktivität. Durch die Zugabe von Makropartikeln zum Kultivierungsansatz kann eine erhöhte Konzentration des antibiotischen Produkts beobachtet werden. mehr

Modellentwicklung zur Bruchfunktion auf der Zweiwalze

Innerhalb dieser Arbeit sollen verschiedene Materialien mit einem eigens entwickelten Zweiwalzentester untersucht und getestet werden. Hierbei ist nicht nur die Echtzerkleinerung, sondern auch der Einfluss von Aggregatstrukturen zu untersuchen. Anhand von verschiedenen Ausgangspartikelgrößen und Spaltbreiten sollen dann die Partikelgrößenverteilungen analysiert werden und erste Schritte einer Modellentwicklung zur Abbildung der Bruchfunktion von Partikeln eingeleitet werden. mehr


CFD -DEM Simulationen von Rührwerkskugelmühlen

In diesem Projekt werden bestehende Rührwerkskugelmühlen in einer gekoppelten CFD-DEM Simulation implementiert, um die Zerkleinerungs- und Dispergiervorgänge in Hinblick auf Beanspruchungsarten, -energien und die Zerkleinerung zu quantifizieren. Der Schwerpunkt der Arbeit kann individuell an die Interessen angepasst werden. mehr


CFD-DEM Simulationen von Partikelwechselwirkungen

Zwischen Zementpartikeln wirken viele verschiedene Kräfte, die im Rahmen von studentischen Arbeiten wahlweise in eine Simulations-Software implementiert und/oder validiert werden sollen. Es ist möglich einen Teil der Arbeit experimentell durchzuführen. Der Schwerpunkt der Arbeit kann individuell an die Interessen angepasst werden. mehr

Entwicklung eines Dispergierprozesses für Böhmit-Nanopartikel

Nanopartikelverstärkte Kunststoffe werden in vielen Bereichen der Luft und Raumfahrt eingesetzt, um optimale Materialeigenschaften für die jeweiligen Anwendungen zu erreichen. Durch die Modifikation der Partikeloberfläche kann die positive Wirkung des Materials weiter verstärkt werden. Um bei der Modifizierung (Aufbringen von Molekülen auf die Oberfläche) möglichst viel Oberfläche zu erreichen, müssen die Partikel dazu dispergiert und stabilisiert vorliegen. mehr

Lehre_SA_For_BrF_Vis_1215 Viskosität von nanopartikulären Suspensionen

Die Viskosität flüssiger Kunststoffsuspensionen ist eine zentrale Materialeigenschaft für die Herstellung von Faserverbundwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrt, den Automobilbau und viele weitere Anwendungen. Die Abhängigkeit der Viskosität von dispersen Eigenschaften soll in dieser Arbeit untersucht werden. mehr

 


Mitarbeiter

Aktuelle Projekte

3D4Space: Additive Fertigungsverfahren für die innovative Raumfahrt – „Drucken auf dem Mond“ mehr

Nanofluidik & Partikelmanipulation – Herstellung und Charakterisierung hierarchischer, metrologischer Nano- und Mikrostrukturen mehr

Processing of nanoparticles out of poorly water-soluble drugs by precipitation and drying using microsystems mehr

FOR 2021 “Wirkprinzipien nanoskaliger Matrixadditive für den Faserverbundleichtbau“ mehr

Prozess- Eigenschafts-Beziehungen einer nanopartikulären Beschichtung zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften mehr

Steuerung und Modellierung der Aggregation und Redispergierung gefällter Nanopartikel mehr

Dynamische Prozessmodelle für die Feinstzerkleinerung und -dispergierung mehr

 

Abgeschlossene Projekte

Entwicklung einer Methode zur Messung der Dispergiereigenschaften von Partikelaggregaten und -agglomeraten mehr

Dispergierung von Nanopartikeln mehr

Verbundprojekte


Mikropart – Mikrosysteme für partikuläre Life-Science-Produkte mehr

Nanostrukturierte Kompositmaterialien – von der Entwicklung in die Produktion mehr

Virtuelles Institut „Nanotechnologie in Polymerkompositwerkstoffen“ mehr

BMBF-Projekt „Industrielle Sol-Herstellung und Beschichten von flexiblen Trägersubstraten mit nanoskaligen Sol-Gel-Materialien (SolGel)“ mehr