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Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation

DirkReith_FBEMT_2019-01_Foto_Elena-Schulz (DE)

Prof. Dr. Dirk Reith

Mathematik, Physik und Simulationsanwendungen (Forschungsprofessur)/Direktor des TREE-Instituts/Präsidialbeauftragter - Institutionelle Forschungskooperationen/Faculty Advisor - BRS Motorsport (Formula Student)

Gliederung

Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation, Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE)

Forschungsfelder

  • Molekulare Simulation weicher Materie (Schmierstoffe, (Bio-)Polymere, ...), inkl. Methodenentwicklung
  • Computergestützte Strömungsmechanik (CFD / Lattice-Boltzmann-Methode), Fluid-Struktur-Interaktion
  • Moderne Lehrmethoden in den Ingenieurwissenschaften (PBL, Peer-Mentoring, Empolyability)
  • Digitales Twin-4-Multiphysics Lab (gemeinsam mit Fraunhofer IZB (SCAI und IAIS) und Dr. Reinold Hagen Stiftung)
  • ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1480-6745

Standort

Sankt Augustin

Raum

B 223

Adresse

Grantham-Allee 20

53757 Sankt Augustin

Profil

Arbeitsschwerpunkte: 

 

Lehrveranstaltungen (Aktuelles Gesamt-Portfolio):
  • Master MB - (Allgemeine) Physik
  • Master MB - Ausgewählte Kapitel der Technischen Mechanik ("TM 4")
  • MB E3 - Technische Mechanik 3 : Kinetik/Kinematik
  • MB A4P - Modellbildung und Simulation 1
  • MB A6P - Modellbildung und Simulation 2
  • Im Wechsel:
    • E4/6 WF EN - Ausgewählte Einflussfaktoren nachhaltiger Fahrzeugentwicklung (in engl. Sprache)
    • A7 WF IN - Cost- and Production Management Formula Student (in engl. Sprache)
  • P3/4/6 Projekte - Formula Student  --  z.B. Konstruktions- und Entwicklungsprojekte für einzelne Baugruppen(-elemente), Konzeption und Erstellung von Designunterlagen für internationale Events
  • P1 Starterprojekt:  Brückenbau

Lebenslauf

1992 - 1998 Studium (Physik, Mathematik, Höheres Lehramt), Johannes-Gutenberg Universität Mainz und  Universität Uppsala, Schweden

1998 Gastwissenschaftler, Research School of Chemistry, Australian National University, Canberra, Australien

1999 - 2002 Wissenschaftlicher Mitarbeiter (Promotion/Post-Doc), Max-Planck-Institut für Polymerforschung, Mainz

2002 - 2006 Business Analyst / IT-Projektmanager, Zentralvertrieb der DaimlerChrysler AG, Stuttgart

2006 - 2012 Gruppenleiter „Computational Chemical Engineering“, Fraunhofer SCAI, Schloss Birlinghoven, Sankt Augustin

Herbst 2017 Visiting Professor, Department of Chemical Engineering, University of California, Davis, USA

Aktuell:

Seit 09/2012 Professor für Grundgebiete der Ingenieurwissenschaften, H-BRS

Seit 09/2012 Senior Consultant, Vorlaufforschung & Entwicklung - Geschäftsfelder Multiphysics und High Performance ComputingFraunhofer Institut SCAI, Sankt Augustin

Seit 03/2014 Forschungsprofessor, H-BRS

Seit 01/2016 Gründungsdirektor am Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE) der H-BRS

 

Forschungsprojekte

OpenSKIZZE

OpenSKIZZE: Open Source Entwicklungstools für Stadtentwicklung: Klimafolgenanpassung mit kooperativen KI-gestützten Entscheidungsprozessen. OpenSKIZZE soll als Open-Source KI-Assistent die Erkenntnisse aus Klimamodellen in konkrete Bauprojekte überführen. Dieses System soll alle Stakeholder frühzeitig in den Prozess einbinden und sie über die Auswirkungen ihrer Entscheidungen auf das lokal-städtische Klima aufklären.

Projektleitung an der H-BRS

Dr. Alexander Hagg
Einsatz von Molekularer Modellierung für Bio-Chemische Anwendungsszenarien (UMMBAS)

Die bio-chemische Forschung ist zunehmend auf akkurate Computermodellierung und -analyse angewiesen. Dieses Forschungsfeld ist naturgemäß hoch interdisziplinär, da physikalische Grundgesetze algorithmisch umgesetzt werden müssen, um in Anwendungen der Lebenswissenschaften relevante Beiträge liefern zu können. Das Projekt und die damit verbundene Initiative UMMBAS bündelt disziplinübergreifend die starke Expertise an der H-BRS in der Methodenentwicklung, der Visualisierung und der Anwendung computergestützter Verfahren zur Entschlüsselung materialwissenschaftlicher und biochemischer Fragestellungen.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Matthias Preller
DigitalTwin-4-Multiphysics-Lab

Multiphysik-Phänomene sind in vielen industriellen Anwendungen und Produktionslinien von zentraler Bedeutung und stehen in direktem Zusammenhang mit der Effizienz und Sicherheit der Prozesse oder der Integrität der produzierten Teile. Eingebettet in Prozessketten und Konstruktionsaufgaben werden multiphysikalische Simulationen sukzessive einer enormen Automatisierung und Optimierung unterzogen. Auf diese Weise sind sie Teil von Digital Twins, d.h. von virtuellen, funktionalen Versionen von Systemen, die deren Eigenschaften enthalten und den Lebenszyklus eines Systems in Form von Daten und Metadaten abbilden.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Dirk Reith
TreeOpt - Simulationsgestützte Entwicklung von Leichtbauprodukten für das Blasformen

Ein steigendes Umweltbewusstsein sowie zunehmend ambitioniertere nationale und internationale Treibhausgas-Reduktionsziele führen zu einem Innovationsdruck, welcher sich in der Kunststoffbranche dadurch bemerkbar macht, dass Produkte mit möglichst wenig Materialeinsatz angefordert werden. Wichtige Produktmerkmale sollen dabei allerdings bestehen bleiben. Im Rahmen des TreeOpt Projekts, welches in Kooperation mit der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg durchgeführt wird, werden Methoden zur Optimierung von Blasformteilen entwickelt. Ziel ist es, Blasformprodukte so anzupassen, dass sie sich möglichst ressourcenschonend herstellen lassen. Hierzu muss neben der Form des Produkts auch das Herstellungsverfahren in der Optimierung berücksichtigt werden.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Olaf Bruch Prof. Dr. Dirk Reith
ADENiA – Automatische Detektion Nachtflug induzierter Aufwachreaktionen

Um die Auswirkung von Schall auf die Schlafqualität interdisziplinär zu untersuchen, ist geplant, technisch machbare, automatisierte Messungen des Schalldruckes im Frequenzspektrum 1 bis 100 Hertz durchzuführen. Da darin auch der nicht hörbare Infraschall (unterhalb von 20 Hz) enthalten ist, sind spezielle Sensoren zu entwickeln, zu kalibrieren und in einem Feldversuch vernetzt und automatisiert zu testen.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Ingo Groß Prof. Dr. Paul R. Melcher
ROForm - Resource Optimized Forming

Kunststoffverpackungen erfüllen in der modernen Gesellschaft für Konsumenten und Industrie wichtige Funktionen und sind im Alltag unverzichtbar: In großen Stückzahlen leicht und kostengünstig herstellbar, vereinfachen sie deutlich Handhabung bei Transport und Lagerung und verlängern die Haltbarkeit von Lebensmitteln bis zum Dreifachen.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Christian Dresbach Dr. Esther van Dorp
Digitalisierung des Themenkomplexes „Modellbildung & Simulation“ für die Ingenieursanwendung

Im Bachelor-Studiengang Maschinenbau geht es in mehreren Lehrveranstaltungen darum, problemlösungsorientiert mathematisch-physikalische und numerische Grundlagen in die Anwendungsrealität von Ingenieuren des Maschinenbaus und der nachhaltigen Ingenieurwissenschaften zu integrieren.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Dirk Reith Prof. Dr. Gerd Steinebach
BiopolymerModell - Neuer Zugang zur Analyse von Biopolymeren: Kombination experimenteller Methoden mit chemometrischer Modellierung

Biopolymere gewinnen zunehmend an Bedeutung in vielen medizinischen und industriellen Anwendungen. Um die hohen Qualitätsanforderungen an diese Stoffe zu gewährleisten, ist eine strikte Qualitätskontrolle auf Seiten der Hersteller unabdingbar. Die Verfahren, die dabei zum Einsatz kommen, sind häufig zeitaufwändig und kostenintensiv. Im Rahmen des Projekts sollen neue Verfahren etabliert werden, die eine schnellere und kostengünstigere Analyse der Biopolymere zulassen.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Margit Schulze
TRE³L - TREE-Energy Lab

Das Institut TREE betreibt im Zentrum für angewandte Forschung der H-BRS gemeinsam mit den Industriepartnern GKN Driveline und GKN Sinter Metals das TREE-Energy Lab (TRE³L). In den drei Teillaboren Powder Fabrication-Lab, Mobility-Lab und Hydrogen-Lab forscht das Institut mit seinen Partnern zu neuartigen Verfahren der Pulvermetallurgie und zu aktuellen Themen der umweltfreundlichen Mobilität und der Energieeffizienz. Ein Simulation-Lab unterstützt die praktischen Labore.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Dirk Reith Prof. Dr. Tanja Clees Prof. Dr. Alexander Asteroth
ROFEE – Ressourcenoptimierte Fahrzeugteile für die Elektromobilität durch den Einsatz generativer Fertigung

Die additive Fertigung (3-D-Druck im SLM-Verfahren) soll neben der Optimierung des Herstellungsprozesses sowie der Bauteilgeometrie auch Ressourcen und Energie einsparen. Zudem soll die technische Güte der Bauteile verbessert werden, Montagezeit reduziert und somit die Wirtschaftlichkeit der beteiligten KMU gesteigert werden. Die im Projekt entwickelten Baugruppen sollen als Demonstrator für weitere Projekte dienen, um auch dort Ressourcen einsparen zu können.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Welf Wawers
Campus to World

Die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg passt ihr bestehendes Transfer-Instrumentarium an sich ändernde Ansprüche und Bedarfe von Wirtschaft, Gesellschaft und Wissenschaft an und entwickelt neue, geeignete Transfermechanismen. Das Projekt wird von der Bund-Länder-Initiative "Innovative Hochschule" gefördert.

PASS - Partnership for Applied Sciences

Im Rahmen der NRW-Ghana Partnerschaft und dem Förderprogramm "NRW-Partnerschaften zur Förderung der Technical Universities in Ghana" fördert das Ministerium für Innovation, Wirtschaft und Forschung (MIWF) durch den Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD)seit 2017 das Hochschulpartnerschaftsprojekt "Partnership for Applied Sciences - PASS" zwischen der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (Konsortialführer), der Technischen Hochschule Köln, der Internationalen Hochschule Bad Honnef und den zwei ghanaischen Hochschulen Kumasi Technical University und Cape Coast Technical University.

eTa - effiziente Transportalternativen

Einblicke in das Projekt und bisherige öffentliche Veranstaltungen finden sich im Bereich Projektergebnisse. Wissenschaftliche Ergebnisse aus dem Projekt finden sich im Bereich Publikationen. Der Ausbau nachhaltiger Elektromobilität ist eine der gesellschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit, die im Forschungsprojekt eTa aufgegriffen wird. Die Energieeffizienz von Fahrzeugen wird in Vorhaben zur Aerodynamik sowie zu optimierten Betriebsstrategien adressiert. Dabei stehen insbesondere auch nicht-klassische Fahrzeugkonzepte im Fokus.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Alexander Asteroth
AErOmAt - Aerodynamische Energie-Optimierung durch Metamodell-gestützte Adaption von Strukturen

Die effiziente Nutzung verfügbarer Energie ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der Analyse und Optimierung von Formen und Strukturen hinsichtlich ihrer aerodynamischen Eigenschaften zu. Wichtige Anwendungsgebiete sind die Entwicklung energieeffizienter Fahrzeuge und die Windenergietechnik.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Dirk Reith
MOTTSAL Modellierung und Optimierung Transdermaler Therapeutischer Systeme

Durch Berücksichtigung der Patienteneigenschaften Hauttyp, Hauttextur, Transpirationsverhalten usw. im Aufbau der Transdermalen Therapiesysteme TTS (Wirkstoff- Therapiepflaster) könnten die Effektivität der Wirkstoffe erhöht und die Nebenwirkungen durch Kombination von optimierter Dosierung und hautadaptiertem Verhalten reduziert werden.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Bernhard Möginger
ReBauVES - Ressourcenoptimierte Bauteilentwicklung

Im Entwicklungsprozess extrusions- blasgeformter Bauteile ist der Einsatz der FEM-Strukturanalyse heute Stand der Technik. Produkteigenschaften wie die Stapelfähigkeit können mit guter Genauigkeit vorhergesagt werden. Jedoch ist es sehr aufwendig, die für eine aussagefähige Simulation notwendigen Materialkennwerte zu ermitteln. Aufgrund der Verstreckung des Materials im Blasformprozess in Verbindung mit hohen Abkühlgeschwindigkeiten werden die Eigenschaften thermoplastischer Werkstoffe durch den Verarbeitungsprozess signifikant beeinflusst.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Dirk Reith
NaWETec - Nachhaltigkeit in der Werkstoff- und Energietechnik

Der weltweite Kunststoffverbrauch wird sich von derzeit ca. 270 Millionen Tonnen bis 2030 auf etwa 600 Millionen verdoppeln und dann einen beträchtlichen Anteil der geförderten Ölmenge verbrauchen. Aus diesem Grund sind beträchtliche Anstrengungen hinsichtlich einerseits der effizienten Nutzung der eingesetzten Rohstoffe und Energie sowie andererseits der Erschließung von nachwachsenden Ressourcen im Sinne des nachhaltigen Wirtschaftens erforderlich. Um diese Ziele zu erreichen, ist interdisziplinäre Forschung und Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette notwendig.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Johannes Geilen
SkaSim - Skalierbare HPC-Software für Simulationen in der chemischen Industrie

Durch den Einsatz von kraftfeldbasierten Molekulardynamik (MD) Simulationen sind zahlreiche praxisrelevante Probleme in den Ingenieurwissenschaften erstmals der Modellierung und Simulation zugänglich. Auf der Grundlage physikalisch sinnvoller molekularen Wechselwirkungen können technisch relevante Systeme sicher und zuverlässig analysiert werden. Die industrielle Entwicklung neuer Produkte und ressourceneffizienter Verfahren wird sich durch den Einsatz höchstskalierbarer molekularer Simulationen grundlegend verändern.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Dirk Reith
SchmiRmaL - intelligente Tribosysteme

Im BMBF-Projekt „Schaltbare, intelligente Tribosysteme mit minimalen Reibverlusten und maximaler Lebensdauer“ (SchmiRmaL) verwendet Fraunhofer SCAI eine hochmoderne molekulare Modellierung zur Simulation von Octanol-Wasser- und Membran-Wasser-Verteilungskoeffizienten. Beide Bestandteile sind wichtig, um die Giftigkeit der Chemikalien zu schätzen. Dabei misst die Octanol-Wasser-Verteilung, wie stark sich eine Chemikalie in einem biologischen Stoff anreichert. Dagegen zeigt die Membran-Wasser-Verteilung, wie schnell eine Chemikalie in eine biologische Zelle eindringen kann.

Projektleitung an der H-BRS

Prof. Dr. Dirk Reith

Publikationen

Vollständige, aktuelle Liste siehe:

Google Scholar   bzw.   ResearchGate

Auswahl:

R. Strickstrock, M. Hülsmann, D. Reith, K.N. Kirschner: "Optimizing Lennard-Jones parameters by coupling single molecule and ensemble target data", Comp. Phys. Comm. 108285 (2022). DOI: 10.1016/j.cpc.2022.108285

P. Carbone, R. Faller, H.J. Qian, D. Reith: "Tailor-made approaches on use of multiscale modeling for research on soft materials–capabilities, restrictions and future possibilities", Soft Materials 18(2-3), 111-112 (2020). DOI: 10.1080/1539445X.2020.1746337

D. Grommes, M.R. Schenk, O. Bruch, D. Reith: "Investigation of Crystallization and Relaxation Effects in Coarse-Grained Polyethylene Systems after Uniaxial Stretching", Polymers 13 (24), 4466 (2021). DOI: 10.3390/polym13244466

D. Wilde, A. Krämer, D. Reith, H. Foysi: "Semi-Lagrangian lattice Boltzmann method for compressible flows", Physical Review E 101(5), 053306 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevE.101.053306

D. Reith, C. Blume, M. Grein, T. Haedecke, D. Könemann, M. Malschützky: "Sustaining complex projects by linking in- and off-curriculum elements: The BRSU Racing Engineer Certificate", 2020 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), 905-912. DOI: 10.1109/EDUCON45650.2020.9125147

C. Schmahl, W. Hildebrandt, D. Reith: "Efficiency Improvements of Electrical and Conventional Vehicles" MTZ worldwide 79(4), 38-43, Springer (2018). DOI: 10.1007/s38313-018-0004-x

M. Hülsmann, K. N. Kirschner, A. Krämer, D. D. Heinrich, O. Krämer-Fuhrmann, D. Reith: „Optimizing Molecular Models Through Force Field Parameterization via the Effcient Combination of Modular Program Packages“, in “Foundations of Molecular Modeling and Simulation”, 53-77, Springer (2016). DOI: 10.1007/978-981-10-1128-3_4

A.A. Tietze, F. Bordusa, R. Giernoth, D. Imhof, T. Lenzer, A. Maaß, C. Mrestani-Klaus, I. Neundorf, K. Oum, D. Reith, A. Stark, "On the nature of interactions between ionic liquids and small amino acid-based biomolecules", Chem. Phys. Chem. 14, 4044-64 (2013), DOI: 10.1002/cphc.201300736