Promovierende im Fachbereich EMT

Angewandte Forschung ist aus dem Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Technikjournalismus nicht mehr wegzudenken. Nachfolgend geben wir einen kleinen Einblick in die Themenvielfalt der Forschungsarbeiten unserer Promovierenden und listen auf, von wem sie an der H-BRS betreut werden. Weiterführende Links führen zu Forschungsinstituten, Kooperationspartnern, Veröffentlichungen u.ä. (Auswahl, Stand Januar 2021).

Michael Bareev-Rudy, TREE

Wasserstoff ist ein vielversprechender Energieträger, der in jüngster Zeit mehr Aufmerksamkeit bekommen hat. Mittels Elektrolyse kann überschüssige erneuerbare Energie in Wasserstoff überführt, gespeichert, zu einem späteren Zeitpunkt wieder in Strom konvertiert, oder in anderen Energiesektoren verwendet werden. Auf diesem Prinzip basierende Speichersysteme können in unterschiedlichen Größenordnungen umgesetzt werden: von autarker Energieversorgung mehrerer Häuser, bis hin zur Stabilisierung von Energieversorgungsnetzwerken. Doktorand Michael Bareev-Rudy beschäftigt sich mit der Metamodellierung von hybriden Wasserstoff-Speichersystemen, um eine optimale Dimensionierung und Regelung für unterschiedliche Szenarien zu ermöglichen.

Betreuung: Prof. Dr. Gerd Steinebach

Mario Bedrunka, TREE
Strömungen und Turbulenzen umgeben uns jeden Tag: Wir sehen sie beim Eingießen von Milch in Kaffee, in den Rauchschwaden eines Räucherstäbchens oder spüren sie während eines turbulenten Fluges. Diese Strömungen vorherzusagen erfordert sowohl mathematische Beschreibungen als auch Methoden zum Lösen dieser Gleichungen. Mario Bedrunka forscht an Lattice-Boltzmann-Methoden zum Berechnen dieser Strömungen. Diese Methoden haben sich in den letzten Jahren als ausgereiftes Werkzeug für Strömungssimulationen bewährt und ermöglichen eine effiziente Berechnung von Turbulenzen, die in der Luft- und Raumfahrt oder Elektromobilität immer gegenwärtig sind.​ Mit dem Fokus auf Turbulenz in porösen Medien sollen sich aktuelle Fragestellungen, wie der Wasserstoffspeicherung in chemischer Form, analysieren lassen. Mario Bedrunka ist seit 2019 Stipendiat des Forschungsinstituts TREE.
Betreuung: Prof. Dr. Dirk Reith

Alexander Busch, TREE
In seiner Promotionsarbeit am Fachbereicht EMT und im TREE-Institut optimiert Alexander Busch  ein Verfahren zur Herstellung von blasgeformten Kunststoffhohlkörpern wie Schampooflaschen und Kanistern. Dabei soll bei ausreichender Stabilität möglichst wenig Material verwendet werden. Zugleich soll der Anteil an recycelten Materialien erhöht werden.
Betreuung: Prof. Dr. Dirk Reith

Samer Chaaraoui, IZNE
Der ghanaische Gesundheitssektor leidet unter einer instabilen Stromversorgung, welche oft mit Dieselgeneratoren kompensiert wird. Diese führt aber neben der ökologischen und finanziellen Belastung auch zu einer gesundheitlichen Belastung für erkrankte Personen und Anwohnende. Erneuerbare Energieträger können hier aushelfen, eine saubere und kosteneffektive Energieversorgung sicher zu stellen, allerdings bergen sie Risiken bei der Stabilität der Stromversorgung. Doktorand Samer Chaaraoui forscht an modellprädiktiven Regelungen für PV-Diesel Hybridsysteme, welche auf Last- und Strahlungsvorhersagen basieren. Verschiedene Vorhersagemethoden werden hierbei untersucht, von simplen statistischen Verfahren über numerische Wettervorhersagemodelle bis hin zur Implementierung von tiefen neuronalen Netzen und künstlicher Intelligenz.
Betreuung: Prof. Dr. Stefanie Meilinger

Tobias Dörnenburg, IMEA

Durch den digitalen Wandel steht die Medienbranchen seit vielen Jahren vor zahlreichen neuen Herausforderungen: Tageszeitungen verlieren an Auflage, klassisches Fernsehen steht in Konkurrenz zu Videoplattformen, soziale Medien schaffen Informationsblasen, Fakenews-Vorwürfe treffen Qualitätsmedien u.v.a. mehr. Gleichzeitig gibt es an deutschen Universitäten und Fachhochschulen über 200 Professuren für Kommunikationswissenschaften und verwandte Disziplinen, die mit ihren Studierenden und Mitarbeiter*innen genau diese Themen analysieren, Chancen und Risiken bewerten und Lösungsansätze erarbeiten. Dies führte zu der Frage, ob und wie der Wissensaustausch zwischen kommunikationswissenschaftlicher Forschung und der Medienpraxis stattfindet und ob es ggfs. Optimierungspotenziale gibt? Das Promotionsprojekt ordnet den Forschungsstand, untersucht die Situation zuerst mit explorativen Leitfaden-Interviews um darauf in einem weiteren Projektabschnitt quantitative Umfragen aufzubauen.
Betreuung: Prof. Dr. Andreas Schümchen

David Dreistadt, TREE
Wasserstoff als Energieträger ist eine aussichtsreiche Alternative für fossile Brennstoffe. Ein wichtiger Aspekt für dessen Verwendung ist die Speicherung, wozu sich Metallhydride anbieten. Dabei wird das Gas chemisch in einem Metall oder einer Metalllegierung gebunden. David Dreistadts Forschung hat u.a. zum Ziel, die Integration solcher Metallhydrid-Speicher für Wasserstoff in moderne Energieversorgungsnetzwerke zu untersuchen. Mit Hilfe der Simulation sollen Erkenntnisse über die optimale Auslegung und den Betrieb dieser Netzwerke gewonnen werden. David Dreistadt ist seit 2018 Stipendiat des Fachbereichs EMT. Er kooperiert mit dem Unternehmen GKN Powder Metallurgy.
Betreuung: Prof. Dr. Stefanie Meilinger.

Dirk Grommes
Obwohl intensiv nach Alternativen gesucht und geforscht wird, sind Kunststoffe aus unserem täglichen Leben nicht wegzudenken. Doktorand Dirk Grommes simuliert das Verhalten von Kunststoffen auf Molekülebene. Durch computergestützte Modelle können Eigenschaften von Kunststoffen vorhergesagt werden, die experimentell nur schwierig oder gar nicht erfassbar sind. Hierdurch wird es zum einen möglich das komplexe Verhalten von Kunststoffen besser zu beschreiben. Zum anderen können auf Basis dieses Wissens Kunststoffprodukte so ressourcenschonend wie möglich ausgelegt werden. Dirk Grommes kooperiert mit der Dr. Reinold Hagen Stiftung.
Betreuung: Prof. Dr. Dirk Reith

Daniel Grotenburg, TREE

Nicht nur Menschen altern, sondern auch Materialien wie Kunststoffe. In Form von beispielsweise geblasenen Kunststoffhohlkörpern wie Kanister oder Industrietanks zur Lagerung unterschiedlicher Flüssigkeiten zersetzen diese sich innerhalb ihrer Lebens-/Verwendungszeit. Durch den Alterungsprozess der Kunststoffe und der damit einhergehenden Zersetzung des Materials, kommt es unter anderem zum Abbau mechanischer Eigenschaften wie beispielsweise einer verringerten Zugfestigkeit.

Doktorand Daniel Grotenburg untersucht in Kooperation mit dem Industrieunternehmen RIKUTEC Germany in Altenkirchen den Alterungsprozess thermoplastischer Kunststoffe (HDPE) und die Auswirkung verschiedenster Einflüsse auf diesen Prozess. Den Schwerpunkt seiner Arbeit bilden dabei zum einen die simulationsgestützte Vorhersage der Verwendungsdauer HDPE blasgeformter Produkte durch eine gezielte Kalibrierung bestehender Materialmodelle und Lastdefinitionen und zum anderen die Entwicklung von Produktprüfständen zur Darstellung und Verifizierung realer Schadensbilder. Durch eine gezielte Anpassung von Prüfparametern soll die Prüfdauer signifikant verkürzt werden.

Betreuung: Olaf Bruch, Dirk Reith

Caroline Knoch, IMEA
Doktorandin Caroline Knoch untersucht das Verhältnis von Text und Bild innerhalb verschiedener Zeichensysteme. Die Basis bilden dabei die Bildgedichte des französischen Dichters und Schriftstellers Guillaume Apollinaire (1880-1918), welche ihren Ursprung im asiatischen Sprachraum finden und in der avantgardistischen Typografie wieder aufgegriffen wurden. Ein Bildgedicht, auch Kalligramm genannt, baut neben der inhaltlichen Mitteilung ein visuell zu erfassendes Wahrnehmungsobjekt mit eigener Bedeutungsebene auf und verbindet auf diese Weise Schrift und Bild. In ihrer Dissertation stellt Caroline Knoch die Frage, ob die bunten Helfer unserer digitalen Kommunikation – die Rede ist hier von den sogenannten Emojis (japanisch: Bildschriftzeichen, bzw. moji japanisch: Schrift) – als digitales Erbe der Bildgedichte aus dem 20. Jahrhundert betrachtet werden können.
Betreuung: Prof. Dr. Oliver Ruf

Markus Matt,  IMEA
Die Bedeutung von Digitalspielen hat sich in den letzten jahren gewandelt. Neben einem ökonomischen Wachstum und stetigen technischen Innovationen, lässt sich eine weitere Entwicklung konstatieren: narrative Strukturen werden zunehmend komplexer. In diesem Kontext befasst sich Doktorand Markus Matt mit der erzählenden Figur im Digitalspiel. Er möchte deren spezifische Dynamik sowie Wesen als elementarer Involvierungsfaktor und letztlich ihre Funktion als virtuelle Welteneröffnerin ergründen.
Betreuung: Prof. Dr. Oliver Ruf

Patrick Michels, TREE
Das Extrusionsblasformen ist eines der wirtschaftlichsten Verfahren zur Herstellung dünnwandiger Kunststoffhohlkörper, wie z.B. Flaschen, Kanister oder Kraftstofftanks. Nach der Herstellung kommt es bedingt durch die Abkühlung unter Formzwang zu Schwindung und Verzug der Bauteile. Diese unerwünschten Abweichungen von der Idealgeometrie stellen für die Blasformbranche nach wie vor ein großes Problem dar. In Kooperation mit der Dr. Reinold Hagen Stiftung beschäftigt sich Doktorand Patrick Michels mit der simulativen Vorhersage der Materialschwindung und des damit verbundenen Bauteilverzugs. Schwerpunkt des Promotionsvorhabens bildet die Identifikation und Kalibrierung eines geeigneten Materialgesetzes zur Beschreibung des komplexen zeit-, temperatur- und prozessabhängigen Materialverhaltens der eingesetzten Polymerwerkstoffe. Die verbesserten Modelle zur Schwindungs- und Verzugsanalyse sollen dann in den Standard CAE-Workflow blasgeformter Kunststoffhohlkörper integriert werden.
Betreuung: Prof. Dr. Olaf Bruch

Patrycja Muc, IMEA
Architekturjournalismus gilt in der Wissenschaft als fachjournalistisch unerschlossenes Themenfeld. Während es zu journalistischen Genres wie Politik-, Wissenschafts- und Technikjournalismus bereits empirische Untersuchungen gibt, existieren über Architekturjournalismus wenig Erkenntnisse. Dabei spielt Architektur im gesamtgesellschaftlichen Kontext eine nicht minder wichtige Rolle als Politik und Wirtschaft. Dies wird bei Fragen der Stadtplanung und -entwicklung, neuen Wohnkonzepten und öffentlichen Bauvorhaben deutlich. Doktorandin Patrycja Muc untersucht daher inhaltsanalytisch, wie deutsche Tageszeitungsredaktionen über Architektur berichten. Zudem sollen leitfadengeführte Experteninterviews mit Architekten und Journalisten die Einschätzung der Relevanz von Architekturthemen durch beide Akteure beleuchten.
Betreuung: Prof. Dr. Andreas Schümchen

Juliane Orth
Technik wird in unserer Gesellschaft noch immer eher mit Männlichkeit in Verbindung gebracht. Zum Verhältnis von visueller Technikkommunikation und Geschlecht gibt es in Deutschland bislang kaum Studien. Doktorandin Juliane Orth plant daher in der ersten Phase ihrer Untersuchung eine Bestandsanalyse (Bildinhaltsanalyse) aktueller Medienbilder, die Menschen (in Aktion) mit Technik abbilden. Dazu sollen neben Tageszeitungen wie der FAZ auch Fachzeitschriften wie die Technology Review unter die Lupe genommen werden. In einem zweiten Untersuchungsschritt soll dann die Wirkung bestehender und alternativer Medienbilder mithilfe von Befragungen von Probanden evaluiert werden.
Betreuung: Prof. Dr. Susanne Keil

Markus Rohde
In den letzten Jahren halten 3D Kameras auf Basis des Laufzeitverfahrens (Time-of-Flight) – auch getrieben durch den Einsatz in Smartphones – zunehmend Einzug in unseren Alltag. Die Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie sind immens, sei es für die automatische Umfelderfassung im Automobilbereich, Sicherheits- und Automatisierungsfunktionen in der Robotik, Aufgaben automatischer Bereichsüberwachung, biometrische Problemstellungen oder auch die berührungslose Steuerung technischer Geräte. Ziel der Forschungsarbeit von Doktorand Markus Rohde ist es, die Einsatzgebiete solcher 3D Kameras zu erweitern. So soll beispielsweise die Reichweite für Außenraumanwendungen, die heute auf etwa 10 Meter limitiert ist auf mehr als 20 Meter erweitert werden. Dazu werden innovative Infrarot- Laserbeleuchtungen entwickelt und es werden Ansätze der sensornahen Signalverarbeitung erforscht.
Betreuung: Prof. Dr. Robert Lange

Steffen Schedler, IZNE

Die von Deutschland angestrebte Energiewende – weg von fossilen Energieträgern, hin zu mehr Erneuerbaren Energien – erfordert mehr Speicherkapazität. Die schwankenden Energieströme, verursacht durch wechselnde Wetterbedingungen, müssen durch Energiespeichersysteme ausgeglichen werden. Dafür ist Wasserstoff ein vielversprechender Energieträger. Er kann dazu beitragen, einen saisonalen Ausgleich von Solarenergie herzustellen. Aus Wasser kann mittels Elektrolyse und Strom aus Photovoltaik (PV) Wasserstoff hergestellt werden. Dieser kann in Metallen oder Gasdruckspeichern eingelagert werden. Bei Bedarf wird der Wasserstoff mittels einer Brennstoffzelle wieder verstromt, wobei Wärme frei wird. Für das Projekt FlexHyX entwickelt Doktorand Steffen Schedler Szenarien für die Systemintegration solcher Wasserstoffspeicher in der Region Köln. Er untersucht, wieviel Energie von PV-Dachanlagen auf Wohngebäuden zwischengespeichert werden kann und wie diese Speicher in zukünftige Strom- und Wasserstoffgasnetze eingebunden werden können. Hierfür werden verschiedene Quellen aus öffentlichen Datenbanken zusammengeführt und in Simulationsmodellen der Einfluss von Gebäudegrößen (Ein- bis Mehrfamilienhäuser) untersucht.
Betreuung: Prof. Dr. Stefanie Meilinger, Prof. Dr. Tanja Clees

Martin Schenk, TREE
Molekulare Simulationen benutzt man bei biologischen Fragestellungen, wie Strukturuntersuchungen von Proteinen oder Entwicklung von medizinischen Wirkstoffen, und bei materialwissenschaftlichen Problemen, wie zum Bespiel der Erhebung thermodynamischer Stoffeigenschaften oder Grenzflächenstrukturuntersuchungen. Molekulare Simulationen kommen also immer dann zum Einsatz, wenn reale Experimente zu teuer, zu gefährlich oder sogar unmöglich sind. Doktorand Martin Schenk validiert und entwickelt in seiner Forschung atomistische Molekülmodelle für die Simulation ionischer Flüssigkeiten. Sein Ziel ist es, die Löslichkeit von Gasen und Gasgemischen in diesen Flüssigkeiten vorherzusagen.
Betreuung: Prof. Dr. Dirk Reith

Kevin Steinbach, Robert Bosch GmbH (eBike Systems)
Im Betrieb eines eBikes entstehen Vibrationen und Geräusche, z.B. durch die Funktionsweise der Antriebseinheit oder auch durch das Zusammenspiel von Fahrer und Rad. Aufgrund von dynamischen Effekten erfolgt dabei eine Anregung entlang einzelner Strukturen bis auf Systemebene. An freien Oberflächen kommt es zudem zu einer Schallabstrahlung an die Umgebung. Da die Entwicklung von eBikes aktuell stark forciert wird und Geräusch-/Vibrationsthemen besser verstanden werden sollen, wird im Rahmen dieser Promotion ein computergestütztes Modell der Antriebseinheit unter diesem Aspekt entwickelt. Mit dem Simulationsmodell soll dann das so genannte NVH-Verhalten (Noise Vibration Harshness) der Antriebseinheit abgebildet und vorhergesagt werden können. Dies würde Optimierungsmaßnahmen bereits am virtuellen Prototypen ermöglichen und – im Sinne einer ressourcenschonenden Entwicklung – zeitaufwendige Versuchsmuster reduzieren.

Robin Strickstrock, TREE
Das Herz von Doktorand Robin Strickstrock schlägt in der Wissenschaft für molekulare Computersimulatione von Kohlenwasserstoffen und die dafür notwendigen Kraftfelder. Kraftfelder haben dabei einen sehr großen Einfluss auf die Simulationsergebnisse und sind Gegenstand der Promotion von Doktorand Robin Strickstrock. Hauptaugenmerk seiner Forschung ist die (Weiter-)Entwicklung einer automatisierten, algorithmengesteuerten Optimierung der Kraftfeldparameter, die die Computersimulationen dazu befähigt Eigenschaften neuer Stoffe sowohl auf molekularer als auch auf makroskopischer Ebene reproduzieren bzw. vorhersagen zu können.
Betreuung: Prof. Dr. Dirk Reith

Dominik Wilde, TREE
Doktorand Dominik Wilde forscht an neuen Methoden zur Vorhersage von kompressiblen Überschallströmungen - seine Forschung verbreitet sich mit Überschall. Erstmals seit dem Aus der "Concorde" im Jahr 2003 arbeiten Firmen wieder an der Entwicklung von zivilen Überschallflugzeugen. Hohe Schadstoff- und Schallemissionen sind jedoch unerwünschte Nebenwirkungen dieser Hochgeschwindigkeitstechnologien in der Luft- und Raumfahrt. Zur Vorhersage und zur Reduktion dieser Eigenschaften werden heute Computercluster mit modernen Berechnungsmethoden eingesetzt, die den Ingenieurinnen und Ingenieuren der Concorde noch nicht zur Verfügung standen. Doktorand Dominik Wilde forscht an der Weiterentwicklung dieser Methoden, die dabei helfen, die Schadstoff- und Schallemissionen von Flugzeugen bereits im Designprozess zu optimieren.
Betreuung: Prof. Dr. Dirk Reith