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1JAHRESBERICHT 2017
2INHALT IMM-Team... 3 Professoren... 3 Techniker und Wissenschaftler... 4 externe Doktoranden... 2 Personalwesen... 6 Öffentliche Mittel... 6 Drittstiftungen... 6 Forschungsprojekte... .. 7 abgeschlossene Projekte Forschungsprojekte... 7 Neue Projekte in diesem Jahr Konferenzen und Veranstaltungen Konferenz Tonübertragung Europäische Konferenz LS-DYNA Doktorandenseminar IMM-ISM+D in Trifels Doktorgrad Andreas Ruhl Doktorgrad Yves Staudt Doktorgrad Frank Kunkel Auszeichnungen Robert - Paul -Kling- Der Preis Hessischer Forschungspreis Pressemitteilungen Internationaler Austausch Flexible Zuhörmethode Materialforscher Prof. Stefan Kolling entwickelte neue Ideen an der THM in Gießen IMM Publications
3TEAM IMM Team IMM PROFESSOREN Prof. Arzt Jörg Gollnick Bereich: Materialwissenschaft und Gemeinsames Technologiebüro: C Prof. Arzt Stefan Kolling Bereich: Ingenieurbüro: C Prof. Arzt Stephan Marzi Bereich: Maschinenbau und dynamisches Ingenieurbüro: C Marzi.html Prof. Doktor Martin Pitter Betreff: Ingenieurbüro: C Seite 3
4TEAM IMM Prof. Doktor Klemens Stiebler Bereich: Werkstofftechnik und Qualitätsmanagement Büro: C Prof. Arzt Burkhard Ziegler Bereich: Turbinen, Tribologie und Strömungsmechanik Büro: C TECHNISCHES UND WISSENSCHAFTLICHES MITARBEITER Christian Alter, cand.mag. Marcel Berlinger, MA Christopher Brokmann, B.Eng. Miriam Dill, M.Sc. Dipl.-Ing. (FH) Gitta Ehrenhaft Dipl.-Ing. (FH) Stefan Fritz Nils Henrich, M.Sc. Miriam Jungling, MSc. (ab 18.01.) Ihssane Kididane, M.Sc. (Stand 18.01.) Herr Heinz-Ludwig Kambeitz Christoph Moos, B.Eng. Dipl.-Ing. Michael Neubert Marcus Pfeiffer, M.Sc. Lothar Pfeil Dr.-Ing. Gunter Posmik Max Rubsam, B.Eng. Dr.-Ing. Andreas Ruhl Christopher Schmandt, MSc. Dipl.-Ing. Heinz-Gerhard Schock, M.H.Edu. Daniel Seipp Lukas Loh, M.Sc. Seite 4
5UDSTYR IMM ALUNOS DE DOUTORADO EXTERNOS Doutores industriais Felix Dillenberger, M.Sc. (TU Darmstadt) Toni R. Frankenstein (University of Wales) Dipl.-Ing Frank Kunkel (OVGU Magdeburg) Dipl.-Ing. Matthias Lich (TU Freiberg) Dipl.-Ing. Peter Starke (OVGU Magdeburg) Dipl.-Ing. Joachim Strauch (OVGU Magdeburg) Nikolai Sygusch, cand.mag. (TU Darmstadt) Dipl.-Ing. Achim Winandi (KIT) Karl Plangger, cand.mag. (TU Dresden) DI Peter Reithofer (TU Darmstadt) Side 2
6PERSONALRESSOURCEN Personalressourcen LANDESMITTEL Im Jahr 2017 wurden insgesamt 1,1 Millionen Euro aus öffentlichen Mitteln (LH, HSP und QSL) für IMM-Mitarbeiter bereitgestellt. Davon entfielen 59 % auf die Finanzierung von Professoren und 41 % auf die Finanzierung von wissenschaftlichem und technischem Personal. Staatliche Finanzierung IMM für Personal 0,00; 59 % .00; 41 % aktive Professoren DRITTFONDS Im Jahr 2017 hat das IMM Drittmittel eingeworben, um wissenschaftliches und technisches Personal für die Durchführung von Forschungsprojekten zu finanzieren. Im direkten Vergleich zur staatlichen Förderung bedeutet dies, dass 57 % der IMM-Mitarbeiter durch Drittmittel finanziert werden. HR-Direktoren IMM .00; 43 % .00; 57 % Drittmittel Öffentliche Mittel Seite 6
7FORSCHUNGSPROJEKTE Forschungsprojekte INTEGRIERTE FORSCHUNGSPROJEKTE Ersatz optischer Laufräder in NE-Pumpen durch optimierte beschichtete Gusslaufräder ( , Prof. Dr. Burkhard Ziegler) Hightech-Poolpumpen (Pressemitteilung vom ) Herborner Pumpen Mittelhessen wird gemeinsam entwickelt. Das Land Hessen unterstützt das Euroresearch-Projekt. Prof. Doktor Burkhard Ziegler vom Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik in Gießen ist unter anderem für die Entwicklung von Testverfahren und Komponententests verantwortlich. Bisher wurden Laufräder für Schwimmbadpumpen aus Bronze gefertigt. Das Material erfüllt besondere Anforderungen an die Wasserhygiene und ist äußerst korrosionsbeständig. Gusseisen, das deutlich günstiger wäre, kommt als Material nicht in Frage, da es rostet und aufgrund seiner rauen Oberfläche den Wirkungsgrad der Pumpe verringert. Diese Mängel wollen die Forscher beheben, indem sie Laufräder aus Gusseisen mit einem Material aus Kunststoff und Nanopartikeln beschichten. In früheren Gemeinschaftsarbeiten konnten auf diese Weise bereits Pumpengehäuse aus Bronze ausgetauscht werden. Das Forschungsteam Daniel Seipp und Miriam Dill untersucht die Schichthaftung mit einem Ultraschallgenerator. Für die komplexe Geometrie der Schaufeln muss eine optimierte Beschichtungsrezeptur entwickelt werden. Wichtig ist auch die Wahl der bestmöglichen Technologie zum Aufbringen der Beschichtung. Die Laufradkonstruktion der Pumpe muss hieran angepasst werden. Mit Tests am THM-Institut für Mechanik und Werkstoffforschung wollen die Forscher die Haftung der Beschichtung testen und den Verschleiß untersuchen. Mithilfe einer Ultraschallanlage und einer Strahlanlage wird unter anderem die Wirkung fester Stoffe wie Sand auf das Laufrad gemessen. Die Forscher Daniel Seipp und Miriam Dill untersuchen die Schichthaftung mit einem Ultraschallgenerator, der etwa 1.000 Schwingungen pro Sekunde erzeugt. Herborner Pumpentechnik, der Marktführer für Schwimmbadpumpen in Mitteleuropa, erwartet von der Neuentwicklung klare Wettbewerbsvorteile. Entwicklungsleiter Lars Runte geht davon aus, dass die Laufradherstellungskosten gleichzeitig bis zu 30 % niedriger sein werden als heute.
8FORSCHUNGSPROJEKTE Pumpen sind effizienter. Dies liegt daran, dass beschichtete Laufräder eine glattere Oberfläche haben als die heute verwendeten Messingteile. Die neue Technologie spart Energie und teure Rohstoffe. Das Forschungsprojekt dauert zwei Jahre und hat ein Gesamtvolumen von 1.000 Euro. Es wird im Rahmen der Hessischen Landesoffensive zur Entwicklung wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Exzellenz (LOEWE) gefördert. Bruchmechanische Untersuchungen zu superelastischen strukturellen Klebeverbindungen unter Mischlast (BUSKMIX), HMWK-Förderprogramm „Forschung für die Praxis 2016“ (2017, Prof. Dr. Stephan Marzi) Der Bauer? (Pressemitteilung vom 24. Mai 2017) Bruchmechanische Untersuchungen superelastischer Strukturklebverbindungen sind Gegenstand eines Forschungsprojekts an der Technischen Hochschule Mittelhessen. Das Land Hessen unterstützt das Projekt mit Euro. Der Leiter des Projekts ist Dr. Stephan Marzi, Professor für Technisches Ingenieurwesen und Dynamik am Fachbereich Mechanik und Energietechnik in Gießen. Partner ist die Sika Automotive AG in Romanshorn, Schweiz. Im Fahrzeugbau ist Kleben neben Nieten, Schrauben oder Schweißen eine wichtige Technik, um unterschiedliche Materialien wie Glas und Stahl oder Aluminium und Magnesium zu verbinden. Rissausbreitung in einem hyperelastischen Gelenk Lukas Loh, M.Sc. Im Mittelpunkt der Forschungsarbeit von Marzi stehen Dickschichtklebungen mit weichen gummiartigen Klebesystemen, die neben Dicht- und Dämpfungsfunktionen auch Lastübertragungsaufgaben übernehmen. Im Automobilbau verbinden diese Verbindungen z.B. Karosserie und Windschutzscheibe. Sein Versagen bei Müdigkeit oder bei einem Unfall hat mit der Sicherheit zu tun. Daher benötigt die Industrie Berechnungsmodelle, die einen Ausfall realistisch beschreiben. Auf diese Weise können die Gestaltung und Dimensionierung von Schweißkonstruktionen optimiert werden. Seite 8
9FORSCHUNGSDESIGN Etablierte Methoden sind nicht geeignet, das Bruchverhalten hyperelastischer Verbindungen zu untersuchen, wenn unterschiedliche Zug- oder Scherkräfte auf die Verbindung einwirken. Allerdings sind diese Mischbelastungen im Alltag die Regel. Bei der Untersuchung dieser Belastungen werde ein neuartiges mechanisches Bruchprüfgerät zum Einsatz kommen, das in der Lage sei, Aussagen und Kennwerte zum Bruchverhalten superelastischer Klebeverbindungen unter jeder Belastung zu liefern, sagt Marzi. Tests können eine realistische Vorhersage von Verbindungsausfällen liefern. In zukünftigen Projekten sollen die erworbenen Erkenntnisse in kommerzielle Entwicklungssoftware integriert werden. Das Forschungsprojekt für das Institut für Technologie- und Materialforschung dauert sechs Monate. Gefördert durch das Förderprogramm Forschung für die Praxis. Damit fördert das Land Praxisprojekte an den hessischen Fachhochschulen. NEUE PROJEKTE 2017 SimPlex – Entwicklung einer Simulationsmethode zur Berechnung des Kollisionsverhaltens von Plexiglas-Autoscheiben ( , Prof. Dr. Stefan Kolling) Autoscheiben aus Kunststoff? (Pressemitteilung von Ein Forschungsprojekt der TH Mittelhessen befasst sich mit dem Kollisionsverhalten von Plexiglasscheiben für Autos. Projektleiter ist Prof. Dr. Stefan Kolling vom Materialforschungs-Kompetenzzentrum Automotive Mobility. TU Darmstadt und Tecosim GmbH, ein international tätiger Spezialist für Computertechnik mit Sitz in Rüsselsheim. Das Land Hessen unterstützt das Projekt mit Euro. Leichtbau wird in der Automobilindustrie immer wichtiger. Er reduziert das Fahrzeuggewicht und damit den Kraftstoffverbrauch. Mittlerweile werden Mineralglasfenster hergestellt. Kunststoffplatten wie z Acrylglas spart 40 bis 50 Prozent Gewicht. Weitere Vorteile sind ein besserer Schutz vor Steinen und eine sehr gute Akustik. Marcel Berlinger, M. Was bisher fehlt, ist der Nachweis der Kollisionssicherheit der Materialalternative, die den Schutz von Passagieren und Fußgängern gewährleistet Bisher wurde der Einsatz von Acrylglas in Fahrzeugen nicht systematisch wissenschaftlich in Theorie und Experiment untersucht. Dies muss in unserem Projekt erfolgen. Die Ergebnisse sollen laut Kolling in ein praktisches numerisches Werkzeug (Simulationstool) zur Kollisionsvorhersage überführt werden Verhalten und Design von Fahrzeugfenstern. Seite 9
10FORSCHUNGSPROJEKTE Computersimulation basiert auf experimentellen Untersuchungen von Materialeigenschaften. Evonik, ein Hersteller von Acrylglas, das als Plexiglas verkauft wird, liefert hierfür Muster. Basierend auf den so gewonnenen Daten zum Verhalten des Materials entwickeln die Forscher ein Materialmodell zur Kollisionssimulation. Der Nachweis der Crashsicherheit muss anhand eines virtuellen Prototyps erbracht werden, mit dem Crashszenarien zuverlässig in der Simulation abgebildet werden können. Echte Tests, also Crashtests mit Dummys, würden im Fahrzeugentwicklungsprozess aus Kostengründen immer seltener durchgeführt und dienten idealerweise nur der Bestätigung der Simulation, erklärt Kolling. Das Simulationstool wird von Tecosim vertrieben und steht Automobilherstellern und Zulieferern zur Verfügung, um zukünftige Fahrzeuge mit Acrylglas zu entwerfen. Die Mitarbeiter gehen davon aus, dass vier bis fünf experimentelle Studien erforderlich sind: Testen eines Plexiglas-Seitenfensters, Simulieren eines Kopfaufpralls. Jahre nach Abschluss des Projekts werden die ersten Serienautos mit Kunststofffenstern verfügbar sein. Das Forschungsprojekt für den Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Materialforschung Gießen hat eine Laufzeit von zweieinhalb Jahren und ein Gesamtvolumen von 1.000 Euro. Es wird im Rahmen der Hessischen Landesoffensive zur Entwicklung wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Exzellenz (LOEWE) gefördert. Simulationsmethodik zur Berechnung des Kollisionsverhaltens von Plexiglas-Autofenstern HTML Seite 10
11FORSCHUNGSPROJEKTE Hochtemperatur-Metallwärmetauscher für Heißgasanwendungen ( , Prof. Dr. industrielle Rauchgasreinigung. Gemeinsam mit der Firma WK Warmetechnische Anlagen GmbH aus Wetzlar wollen Forscher des Fachbereichs Mechanik und Energietechnik einen Hochtemperatur-Wärmetauscher entwickeln Wärmetauscher, der korrosionsbeständig ist und hohen Temperaturschwankungen standhält. Projektleiter an der THM sind die Professoren Reinhold Altensen und Dr. Martin Pitzer. Das Land Hessen unterstützt das Projekt mit rund 1.000 Euro. Bei vielen industriellen Prozessen entsteht belastete Abluft. Sie wird mit Erdgas angereichert oder Heizöl und nach der Verbrennung in thermischen Anlagen verbrannt. Hauptsächlich organische Schadstoffe. Max Rubsam, B.Eng. Auf diese Weise werden die Verbindungen bei Temperaturen bis zu 1000 Grad in einem Jahr in Produkte der unschädlichen Verbrennung umgewandelt. Durch den Einsatz des Wärmetauschers wird der Brennstoffbedarf um ca. reduziert 70 Prozent. Je nach Anlagentyp wird das verunreinigte Gas durch das aus der Brennkammer austretende Reingas auf 500 bis 700 Grad vorgewärmt. Bild (HA Hessenagentur/Jan Michael Hosan): Testbetrieb: Der Hochtemperatur-Wärmetauscher (rechts) erhitzt das verunreinigte Gas. Links: Die Brennkammer in der thermischen Anlage nach der Verbrennung. Die heute verwendeten keramischen oder metallischen Wärmetauscher sind nicht besonders korrosionsbeständig oder halten thermischen und mechanischen Belastungen nur schlecht stand. Deshalb wollen die Partner spezielle Legierungen testen, die das System deutlich zuverlässiger machen. Für die Auslegung und Auslegung des Aggregates sind unter anderem umfangreiche thermodynamische und hydromechanische Berechnungen notwendig. Anschließend müssen sie mit einem Prototyp in einer Testanlage experimentell getestet werden. Seite 11
12FORSCHUNGSDESIGN Mit numerischen Methoden simulieren Forscher das Ausdehnungsverhalten von Rohren unterschiedlicher Form und Legierung bei Temperaturerhöhungen von bis zu 900 Grad. Der zuverlässige Einsatz des Hochtemperatur-Wärmetauschers führt zu einer Reduzierung der Ausfallzeiten, geringeren Betriebskosten und einer Steigerung des thermischen Wirkungsgrades der Gesamtanlage durch die Nutzung der Abwärme. Gleichzeitig würden durch die Kraftstoffeinsparung weniger klimaschädliche Stickoxide und Kohlendioxid erzeugt, erläutert Altensen die Ziele des Projekts. Neben dem Einsatz in Post-Combustion-Wärmekraftwerken sieht der Ingenieur weitere Einsatzmöglichkeiten für die neue Technologie, beispielsweise bei der Wärmerückgewinnung in Hochofenprozessen oder bei der Herstellung von Wasserstoff in der chemischen Industrie. Mit numerischen Methoden simulieren die Forscher das Ausdehnungsverhalten von Rohren unterschiedlicher Form und Legierung bei Temperaturerhöhungen von bis zu 900 Grad. ente-reinigung-von-industrieabgasen.html Das Forschungsprojekt läuft bis Ende 2018 und hat ein Gesamtvolumen von 1.000 Euro. Es wird im Rahmen der Hessischen Landesoffensive zur Entwicklung wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Exzellenz (LOEWE) gefördert. BAMB! Bauen mit Papier (LOEWE-Schwerpunkt, Prof. Dr. Stefan Kolling) Ziel des interdisziplinären Schwerpunkts ist es, wissenschaftliche und technische Grundlagen für den Einsatz von Papier in Bauanwendungen zu schaffen und neue Ansätze zu entwickeln. Hierzu müssen die Materialeigenschaften des Papiers an die neuen Anforderungen angepasst und entwickelt werden (z. B. sollen Entwurfsansätze zur Bauteil- und Gebäudegestaltung sowie Dimensionierung und Gestaltung entwickelt werden). Das Land Hessen unterstützt das Vorhaben vorrangig Teil des Landesangriffs zur Entwicklung wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Kompetenzen (LOEWE) mit einem Gesamtvolumen von 4,6 Millionen Euro Marcus Pfeiffer, MSc TU Darmstadt (verantwortlich), THM und Hochschule Darmstadt Die folgende Grafik zeigt die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Teilnehmern aus Fall zur Struktur Seite 12
13FORSCHUNGSPROJEKTE Interdisziplinäre Forschung: Bauen mit Papier FEM-Materialmodellierung und -simulation Teilprojekt (Marcus Pfeiffer, MSc) Um Materialien in neuen Anwendungsbereichen einzusetzen, sind eine Reihe unterschiedlicher Tests erforderlich, sowohl hinsichtlich der grundsätzlichen Machbarkeit als auch hinsichtlich der Bedingungen der Optimierung. Numerische Simulationen können den erforderlichen Testaufwand minimieren. Das angestrebte Ziel „Bauen mit Papier“ bietet vielfältige Ansatzpunkte für solche Simulationen. Einerseits können Bauteile und Konstruktionen verschiedenen Belastungszuständen ausgesetzt sein, die oft nur in aufwändigen Labortests eingesetzt werden können. Andererseits ist eine Verbesserung des Zusammenspiels verschiedener Papiere mit anderen Materialien, z.B. ist an der Kreuzung zu erreichen. Als Grundlage hierfür wird ein entsprechendes Materialmodell entwickelt, das die Eigenschaften des Papiermaterials adäquat beschreibt. Bei der Modellierung des Materialverhaltens müssen die Parameter berücksichtigt werden, die das Design beeinflussen. Im TP 5 werden Charakterisierungstests an Rohstoffen für Halbzeuge und Bauteiltests durchgeführt. Auf diese Weise können die relevanten Eigenschaften von Papiermaterialien ermittelt und deren Veränderungen durch die Bauteilherstellung untersucht werden. Darüber hinaus werden Komponentenvalidierungstests der genannten Materialmodelle durchgeführt. Seite 13
14FORSCHUNGSPROJEKTE Die charakteristischen Eigenschaften von Papiermaterialien machen es erforderlich, bestehende Ansätze zur Beschreibung des Materialverhaltens weiterzuverfolgen und ggf. zu erweitern. Insbesondere das zeitliche Verhalten (Viskosität) sowie der Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit spielen eine entscheidende Rolle. In den letzten Jahren wurde dem viskoelastischen und viskoplastischen Verhalten in Bezug auf Materialmodelle große Aufmerksamkeit gewidmet. Die endgültige Formulierung eines Modells, das alle genannten Aspekte berücksichtigt, steht jedoch noch aus und ist ein vorrangiges Ziel des Teilprojekts. Der Fokus liegt auf der praktischen Anwendung in Bezug auf das Gestaltungsziel. Beispielsweise ist es wichtig, das Auftreten von Schäden aufgrund von Delaminationsphänomenen mit einem angemessenen Rechenaufwand in Bezug auf die beabsichtigte Montage und allgemeine Simulationen der Struktur vorherzusagen. Da auf industrieller Seite bisher kaum kostengünstige Massenprodukte in der Papierherstellung hergestellt werden, ist die Integration der Simulation in einem frühen Stadium des Entwicklungszyklus von großer Bedeutung (DFG-Forschungsstipendium, Laufzeit Prof. Dr. Stephan Marzi). Klebeverbindungen sind ein weit verbreitetes Fügeverfahren. Aufgrund der schlechten Schweißbarkeit moderner hochfester Stähle ersetzen Klebeverbindungen zunehmend traditionelle Fügeverfahren wie das Punktschweißen in der Automobilindustrie. Neben der Sicherstellung einer ausreichend hohen Steifigkeit der Bauteile stellen Stoßbelastungsfälle erhebliche Anforderungen an die Energieaufnahme eines Klebstoffs. Die Durchbiegung und damit die Energiedissipation der Gesamtstruktur kann maßgeblich vom Versagen der Klebeschicht abhängen. Der Entwurf geschweißter Strukturen unter Stoßbelastungen, der üblicherweise durch numerische Simulation erfolgt, erfordert Materialmodelle, die das Versagen einer Verbindung mit geringem numerischen Aufwand effektiv beschreiben können. Hierzu stehen kohärente Bandmodelle zur Verfügung, die durch Lukas Loh, M.Sc., ersetzt werden. Seite 14
15ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΕΡΓΑ για αστοχία οριακού επιπέδου. Οι παράμετροι του μοντέλου για τέτοια μοντέλα συνεκτικής ζώνης προσδιορίζονται συνήθως απευθείας σε δοκιμές μηχανικής θραύσης. Για το σκοπό αυτό, οι δοκιμές πραγματοποιούνται συνήθως στους μεμονωμένους τρόπους λειτουργίας I και II καθαρής, μηχανικής θραύσης. Μέχρι στιγμής, έχει θεωρηθεί ως επί το πλείστον μια ισοδυναμία των τρόπων II και III. Στα μοντέλα προτείνονται διάφορες δυνατότητες παρεμβολής για συνδυασμένη φόρτωση πολλών τρόπων λειτουργίας. Ωστόσο, επί του παρόντος δεν υπάρχουν διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα σχετικά με την πραγματική συμπεριφορά ενός συγκολλητικού δεσμού υπό συνδυασμένη καταπόνηση Mode I / Mode III. Στόχος του ερευνητικού έργου είναι η εφαρμογή μιας δοκιμαστικής διάταξης που καθιστά δυνατή για πρώτη φορά τη διερεύνηση της συμπεριφοράς αστοχίας ενός συγκολλητικού δεσμού υπό συνδυασμένη καταπόνηση Mode I / Mode III. Η βασική ιδέα της ρύθμισης της δοκιμής βασίζεται σε καθιερωμένα δείγματα θραύσης-μηχανικής και επομένως αντιπροσωπεύει μια επέκταση των υπαρχουσών μεθόδων. Ως αποτέλεσμα της νέας δοκιμής, θα είναι δυνατή για πρώτη φορά η καταγραφή των συνεισφορών των μεμονωμένων τρόπων λειτουργίας στο J-ολοκλήρωμα χωριστά και έτσι μια συγκεκριμένη αναλογία τρόπου για να μπορέσουμε να προσποιηθούμε. Ως περαιτέρω καινοτόμος έρευνα, μπορεί να ελεγχθεί η εξάρτηση της συμπεριφοράς θραύσης ενός συνδυασμένου δεσμού υπό τάση από το ιστορικό φορτίου. Στην περίπτωση τέτοιας ανεξαρτησίας της συμπεριφοράς θραύσης από το ιστορικό φόρτισης, το ολοκλήρωμα J έχει την ιδιότητα ενός ψευδοδυναμικού για τον υπολογισμό του διανύσματος τάσης υπό συνδυασμένη φόρτιση. Μια τέτοια πιθανή ιδιότητα είναι ένα σημαντικό συστατικό των μοντέλων συνεκτικής ζώνης, αλλά μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν πειραματικά στοιχεία. Σε αυτό το σημείο, το ερευνητικό έργο συμβάλλει στην απάντηση σε ανοιχτές ερωτήσεις σχετικά με τις απαιτούμενες ιδιότητες των μοντέλων. Τέλος, διαμορφώνεται ένα μοντέλο συνεκτικής ζώνης, το οποίο βασίζεται στα νέα πειραματικά ευρήματα. Οι παράμετροι για αυτό το μοντέλο καθορίζονται απευθείας από τον νέο τύπο δοκιμής, δεν απαιτείται αναγνώριση σύνθετης αντίστροφης παραμέτρου. Πειραματική περιγραφή και αριθμητική μοντελοποίηση της εξαρτώμενης από το ρυθμό συμπεριφοράς θραύσης υπερελαστικών δομικών συγκολλητικών σε σχέση με περιπτώσεις σύγκρουσης φορτίων στην κατασκευή αυτοκινήτων ( , Καθ. Δρ. Stephan Marzi) Το αντικείμενο του ερευνητικού έργου είναι η συμπεριφορά κατάγματος υπερελαστικών συγκολλητικών χρησιμοποιείται στην κατασκευή αυτοκινήτων, μεταξύ άλλων, για τη σύνδεση του παρμπρίζ με το αμάξωμα. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην εξάρτηση του ρυθμού της συμπεριφοράς θραύσης, η οποία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη σε μια αριθμητική προσομοίωση για την πρόβλεψη της απόδοσης σύγκρουσης ολόκληρου του οχήματος. Για το σκοπό αυτό, ένα μοντέλο υλικού πρόκειται να αναπτυχθεί στο έργο με βάση δοκιμές και στη συνέχεια να εφαρμοστεί σε λογισμικό FE. Christopher Schmandt, M.Sc. Το έργο χρηματοδοτείται μέσω του προϋπολογισμού καινοτομίας και διαρθρωτικής ανάπτυξης HMWK και παρέχεται χρηματοδότηση για μια διδακτορική θέση με αναλογικό εβδομαδιαίο χρόνο εργασίας τριών ετών σε περίοδο έργου τριών ετών. Το έργο στο IMM εργάζεται από τον Christopher Schmandt, MSc., project manager και επόπτης του διδακτορικού έργου είναι ο Prof. Dr. Stephan Marzi, ο οποίος έχει πολυετή επαγγελματική πείρα στον σχετικό ερευνητικό τομέα.Το προγραμματισμένο διδακτορικό έργο θα πραγματοποιηθεί σε συνεργασία με το Albert-Ludwigs-University Freiburg im Breisgau. Πρώτος αξιολογητής εκεί θα είναι ο Καθ. Δρ. Ο Stefan Hiermaier, ο οποίος διευθύνει επίσης τη Σελίδα 15 με έδρα το Φράιμπουργκ
16FORSCHUNGSPROJEKTE Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, dessen spezielle Laborausstattung für einen Teil der hier geplanten experimentellen Arbeiten genutzt werden kann. Klassischerweise werden im Karosseriebau einkomponentige duroplastische Klebstoffsysteme auf Epoxidharzbasis eingesetzt, die einerseits eine hohe Steifigkeit aufweisen und andererseits ein elastoplastisches Verhalten aufweisen. Diese Klebesysteme werden in dünnen Schichtklebungen mit einer Klebeschichtdicke von weniger als einem halben Millimeter aufgetragen. Zur Modellierung des Versagensverhaltens dieser Klasse von Klebeverbindungen existiert bereits eine Vielzahl geeigneter Modelle in kommerzieller FE-Software. Hyperelastische Dickschichtverklebung: Abhängigkeit der Energiefreisetzungsrate von der Klebeschichtdicke und der Prüfgeschwindigkeit im DCB-Test, C. Schmandt und S. Marzi, 4. Int. cond structure Adhes.Bond., Porto 2017 Allerdings gibt es Verbindungen im Karosseriebau, bei denen superelastische Klebeverbindungen im Vergleich zu epoxidharzbasierten Verbindungen erhebliche Vorteile bieten, sowohl hinsichtlich der Dämpfung als auch der energieabsorbierenden Eigenschaften bei Kollisionsbelastung. Diese einkomponentigen, feuchtigkeitshärtenden Polyurethanklebstoffe werden vor allem im Fahrzeugbau zur Scheibenverklebung eingesetzt. Eine Ausnahme bilden semistrukturelle, hochmodulige und superelastische Klebstoffsysteme, die teilweise sogar im Karosseriebau eingesetzt werden. Für diese Klebstoffklasse gibt es derzeit keine geeigneten Modelle, um das Versagensverhalten in einer Kollisionssimulation zu untersuchen. Derzeit muss auf bestehende Modelle für dünnschichtige elastoplastische Klebstoffe zurückgegriffen werden, die jedoch teilweise in der Lage sind, das Verhalten hyperelastischerer Systeme (Elastomere) recht genau abzubilden. Das rein elastische Verhalten und das Bruchverhalten dieser Elastomere sind im Allgemeinen nichtlinear und geschwindigkeitsabhängig. Um das Materialverhalten bis zum Materialversagen zu beschreiben, ist daher ein erweiterter nichtlinearer viskoelastischer Ansatz zur Einbeziehung der Schadensentwicklung erforderlich. Zur Charakterisierung des Klebstoffs werden im Projekt mehrere Tests durchgeführt, aus denen ein geeignetes Materialmodell formuliert und in kommerzielle FE-Software implementiert wird. Ziel ist es, das entwickelte Modell nach der Validierung der Automobilindustrie standardmäßig in der kommerziellen Software LS-DYNA zur Verfügung zu stellen und so zur kontinuierlichen Verbesserung der Vorhersagefähigkeit von Gesamtfahrzeug-Crashsimulationen beizutragen. Seite 16
17WISSENSCHAFTLER Einfluss des stochastischen Bruchverhaltens von Autoscheiben auf das Kollisionsverhalten beim Kopfaufpralltest zum Fußgängerschutz ( , Prof. Dr. Bei der Kopfaufprallbelastung wird ein spezielles Pendel auf die Strukturbereiche des Autos geschossen und die Beschleunigung gemessen und als Kriterium (HIC) bewertet. Trifft dieser Impaktor auf die Windschutzscheibe, ist das Verhalten des Glases beim Bruch entscheidend für den Beschleunigungsweg und damit das Verletzungsrisiko des Fußgängers. Allerdings aufgrund der stochastischen Verteilung der auslösenden Mikrorisse Der Bruch, der Ausfallzeitpunkt und damit der Beschleunigungsweg lassen sich nicht deterministisch vorhersagen, was die Grundlage der vorliegenden Anmeldung ist und einen Überblick über deren Festigkeitsverteilung gibt. Mit statistischen Methoden lassen sich jedoch Bruchwahrscheinlichkeiten anwenden. Diese stellen das Hauptthema dar Dieser Anwendungsfall muss anhand kleiner Proben von Windschutzscheiben ermittelt werden. Christopher Brokmann, B.Eng. Ein wichtiges Werkzeug im Fahrzeugdesign ist die numerische Simulation. Berechnungen in der Automobilindustrie werden fast ausschließlich von KMU durchgeführt. Es gibt jedoch keine Methode, um mit der statistischen Streuung frontaler Ergebnisse in der Analysis-Praxis umzugehen. Ziel des Projekts ist es, eine Berechnungsmethode für KMU zu entwickeln, um das stochastische Verhalten von Glasbruch in der Aufprallsimulation zu berücksichtigen, damit sie die Ausbreitung im Test nachvollziehen und sicher beurteilen können. Zerbrochener Spiegel mit anschließender rauer Zone und Skalpellbruch. Hierzu wird zunächst das stochastische Verhalten des Glasbruchs auf Probenebene untersucht und anhand einer statistischen Verteilung beschrieben. Versagensmechanismen werden durch Bruchursprungsanalysen bestimmt, wobei statistische Verteilungen variiert und Determinanten des stochastischen Verhaltens bestimmt werden. Im Bild links ist ein sehr glatter dunkler Bereich, der Bruchspiegel, gefolgt von der rauen Zone. Schließlich wird die kritische Rissgeschwindigkeit erreicht und es kommt zum Skalpellbruch. In der Mitte des Brechungsspiegels und etwas rechts davon sind noch Materialfehler sichtbar. Die weißen Flecken auf dem Bruchspiegel sind in der Probe gefundene Verunreinigungen. Diese wurden nicht entfernt, um eine Beschädigung des zerbrochenen Spiegels zu vermeiden. Seite 17
18FORSCHUNGSARBEITEN Es werden stochastische Kollisionssimulationen mit den Widerstandsverteilungsfunktionen verschiedener Bereiche der Windschutzscheibe (Oberfläche, Randfläche und bedruckter Scheibenrand) durchgeführt und mit Bauteiltests verglichen. Die Bewertung gibt eine Wahrscheinlichkeit des HIC-Wertes und damit des bestehenden Schadensrisikos an. Da stochastische Simulationen rechenintensiv sind, wird die Anzahl der notwendigen Rechenläufe optimiert, um eine effiziente Rechenmethodik für die tägliche Praxis von KMU in der Kollisionssimulation zu erreichen. Das gemeinsame AiF-Projekt des IMM der THM (oben) arbeitet in Zusammenarbeit mit dem Metallurgischen Verband der Deutschen Glasindustrie (HVG) in Offenbach und dem ISM+D der TU Darmstadt unter der Schirmherrschaft der Forschungsvereinigung Automobiltechnik (LIPOS). Der Projektbegleitungsausschuss besteht aus 20 Industrieunternehmen, allesamt deutsche Automobilhersteller. Theoretische Untersuchung der thermomechanischen Belastung und des Bruchverhaltens amorpher Thermoplaste unter Kurzzeitbelastung. ( , Prof. Dr. Stefan Kolling) Kurzfristige Belastungen treten in vielen unterschiedlichen technischen Anwendungen auf. Sie reichen vom Crashverhalten von Automobilkomponenten bis hin zu Produkten, die Tests bestehen müssen, wenn sie aus einer bestimmten Höhe fallen (z. B. Mobiltelefone oder Polyethylenflaschen). Aufgrund ihres geringen Gewichts spielen Kunststoffbauteile eine wichtige Rolle in Leichtbaustrukturen. Amorphe Kunststoffe haben die Eigenschaft, dass ihre Materialeigenschaften stark temperaturabhängig sind. Darüber hinaus erwärmen sie sich aufgrund ihrer inneren Struktur insbesondere bei kurzzeitigen Belastungen bei der Verformung erheblich. Die Wechselwirkung zwischen mechanischer Beanspruchung und Erwärmung ist aufgrund fehlender Messtechnik noch nicht eindeutig geklärt. Miriam Jungling, MSc. muss untersucht werden. Die wissenschaftliche Herausforderung besteht darin, die Messdaten für dynamische Kraft, lokale Dehnung (3D-Hochgeschwindigkeits-Grauwertkorrelation) und lokale Erwärmung (Hochgeschwindigkeits-Thermografiekamera) unter verschiedenen Belastungs- und Temperaturbedingungen zu erfassen, zu synchronisieren, auszuwerten und diese Eigenschaften aus dem Material zu übertragen in ein thermomechanisch gekoppeltes Materialmodell. Eine weitere wissenschaftliche Frage stellt sich hinsichtlich des Bruchverhaltens amorpher Thermoplaste. Eine systematische stochastische Analyse hierzu gibt es in der Literatur nicht, sie ist jedoch für eine zuverlässige Bauteilauslegung notwendig. PVB-Temperaturfeld im Hochgeschwindigkeitszugtest Das Projekt wird gefördert aus dem Strukturentwicklungs- und Innovationshaushalt der HMWK Seite 18
19FORSCHUNGSPROJEKTE Entwicklung von Bewertungskriterien für die Langzeitstabilität von Dentalbiomaterialien mittels der Finite-Elemente-Methode ( , Prof. Dr. an realen Proben. Untersuchungen computergestützter Simulationen der Proben wurden bisher nahezu ignoriert. In Planung Nein In diesem Im Projekt wird die in mehreren wissenschaftlichen Teilgebieten bereits etablierte Finite-Elemente-Methode (FEM) in die zahnmedizinische Biomaterialforschung einfließen. Neben dem direkten wissenschaftlichen Nutzen ergibt sich daraus auch ein indirekter Nutzen für die Gesundheit von Zahnpatienten. Simulator mit acht Kammern In den Testkammern in der Mitte des Bildes werden Testmuster fixiert. Die Konstruktion erfolgt in der bestehenden Zusammenarbeit zwischen der Fakultät für Maschinenwesen der THM und der Abteilung für Prothetik der JLU. Es werden computergestützte Simulationen durchgeführt Die Untersuchung klinisch schmaler Restaurationsformen wie Kronen oder Brückengerüste unter okklusalen Belastungen erfolgt mittels FEM. Dadurch kann die zeitaufwändige und teure Forschung zu Biomaterialien minimiert werden. Darüber hinaus können wirksame Langzeitergebnisse hinsichtlich Dauerstress und Ermüdungserscheinungen erzielt werden. Darauf aufbauend wird im Projekt der Einsatz neuer und innovativer Materialien wie „Computergestützte Baustoffe“ (Komposite) und Hochleistungskeramik erforscht. Seite 19
20KONFERENZEN & VERANSTALTUNGEN Konferenzen & Veranstaltungen 21. LÄRMEMISSIONSKOLLOQUIUM Forscher, Praktiker und Gerätehersteller trafen sich im März 2017 zur 21. Lärmemissionstagung in Fulda, um sich über aktuelle Arbeitsergebnisse und neueste Entwicklungen auszutauschen. Die Professoren Gerd Manthei, Burkhard Ziegler und Jörg Subke (von links) stellten ihre Forschungsergebnisse auf der Acoustic Emission Analysis Conference vor. Zu den Forschern, die die Ergebnisse ihrer Arbeit präsentierten, gehörten auch Hochschulprofessoren der TH Mittelhessen. Professor Burkhard Ziegler berichtete über mögliche Anwendungen der Schallemissionsanalyse zur Bestimmung des Holzbefalls durch Trockenholzinsekten. Die Professoren Jörg Subke, Hans-Joachim Schwalbe, Gerd Manthei und Jörg Gollnick hielten einen Vortrag über die Bewertung der mechanischen Belastbarkeit von Leichtbaustrukturen mittels Schallemissionsanalyse. Die zweitägige Konferenz war den Anwendungen der Schallemissionsprüfung und -analyse in den Bereichen Schadensentwicklung, Komponentenprüfung, Zustandsüberwachung, Entwicklung neuer Messsysteme und Sensoren sowie Softwareentwicklung im Bereich Erkennungsmethoden und Signalanalyse gewidmet. Veranstalter der Tagung war die Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung. Seite 20
21TREFFEN & VERANSTALTUNGEN 11. LS-DYNA EUROPAKONFERENZ Vom 9. bis 11. Mai 2017 lud das Ingenieurdienstleistungsunternehmen FEM DYNAmore alle Anwender aus Industrie und Forschung zur 11. LS-DYNA Europakonferenz nach Salzburg ein. Die Veranstaltung hat sich zu einer Pflichtveranstaltung im Simulationsbereich LS-DYNA entwickelt, bei der der Wissens- und Erfahrungsaustausch mit LS-DYNA und verwandten Produkten im Vordergrund steht. Professor Kolling und die Doktoranden Peter Starke, Christian Alter, Andreas Ruhl, Marcel Berlinger, Peter Reithofer und Marcus Pfeiffer (von links) im Mirabellgarten des Salzburg Congress. Das IMM war mit insgesamt drei wissenschaftlichen Beiträgen vertreten (siehe Rubrik Veröffentlichungen). Das gesamte Konferenzprotokoll finden Sie auf Seite 21
22SITZUNGEN UND VERANSTALTUNGEN 5. IMM-ISM+D DOKTORENSEMINAR IN TRIFELS Vom 4. bis 6. Oktober 2017 trafen sich Mitglieder des Instituts für Ingenieurwissenschaften und Werkstoffforschung der THM und des Instituts für Statik und Konstruktion der TU Darmstadt zum fünften Mal zum wissenschaftlichen Austausch im Kurhaus Trifles. Die Veranstaltung wurde von Herrn organisiert. Christopher Schmandt von Prof. Doktor Marzi. Alle Doktoranden stellten ihr Promotionsthema und den aktuellen Stand des Projekts vor und gaben einen Überblick über die geplanten Schritte für die Zukunft. Im Anschluss an jede Vorlesung fand eine interdisziplinäre Diskussion unter den Teilnehmern statt, um die jeweilige Qualität der anstehenden Abschlussarbeit kritisch zu hinterfragen. Dadurch war es möglich, in entspannter Atmosphäre auf mögliche Mängel des Projekts aufmerksam zu machen, sodass die notwendigen Kurskorrekturen seitens der Autoren schnellstmöglich beginnen konnten. Es könnte auch viele Denkanstöße zu Themen geben, die vielleicht interessant sind, aber noch nicht angesprochen wurden. Das Seminar gab den Doktoranden auch einen Einblick in ihre Interessenvertretungsarbeit. Auch abends beim gemeinsamen Billard- und Tischfußballspiel gab es viel Zeit für nicht-technische Gespräche. Neben dem wertvollen wissenschaftlichen Beitrag stärkte die Veranstaltung auch das soziale Gefüge der Gruppe, erneuerte alte Bekannte und brachte neue hinzu. Das Jahrestreffen wird 2018 in Delft, Niederlande, stattfinden. Bisherige Seminare fanden in Trifels (2013), Schloss Rauischholzhausen (2014), Antwerpen/Belgien (2015) und Timisoara/Rumänien (2016) statt. Seite 22
23AKTIONEN Ärzte AKTION ANDREAS RÜHL Herr Dr.-Ing. Andreas Ruhl erhielt seinen Ph.D. am 11. Januar 2017 zum Thema „Über das zeit- und temperaturabhängige Verhalten laminierter amorpher Polymere bei Niedergeschwindigkeitseinwirkung“ in Zusammenarbeit mit der TU Darmstadt. Herr. Ruhl studierte Maschinenbau in der ME-Abteilung der THM und arbeitete am IMM für die Kolling-Gruppe. Prüfungsausschuss und Doktorand nach dem Streit (von links): Prof. Michael Vormwald, Prof. Uwe Ruppel (Präsident), Dr. Andreas Ruhl, Prof. Jens Schneider (Richter), Prof. Stefan Kolling (Richter), Prof. Ulrich Knaack. Die These von Dr. Ruhl erscheint im Springerverlag in der Reihe Mechanics, Materials and Construction, einer gemeinsamen Publikationsreihe von ISM+D an der TU Darmstadt und IMM an der TH Mittelhessen (Seite 23)
24AKTIONEN AKTION YVES STAUDT Dr. Yves Staudt erhielt seinen Ph.D. am 17. November 2017 in A Contribution to the Definition of Failure Criterium of Adhesively Bonded Connections with Silicone an der Universite du Luxembourg. Professor Stephan Marzi betreute die Promotion als Gutachter und war Teil der Prüfungskommission. Herr. Staudt studierte Bauingenieurwesen an der Universite du Luxembourg und promovierte später in Zusammenarbeit mit der TU Darmstadt. PhD FRANK KUNKEL Herr Dr.-Ing. Frank Kunkel erhielt seinen Ph.D. am 19. Dezember 2017 zum Verformungsverhalten talkgefüllter thermoplastischer Spritzgussteile unter dynamischer Belastung in Zusammenarbeit mit der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Herr. Kunkel studierte Materialwissenschaften an der Technischen Universität Darmstadt und arbeitete in seinem Forschungsgebiet am Deutschen Institut für Kunststofftechnik in Darmstadt in der Abteilung von Prof. Kolling. Nach erfolgreicher Verteidigung: (von links): Prof. Holm Altenbach (Gutachter), Dr. Frank Kunkel, Prof. Stefan Kolling (Inspektor), Prof. Thomas Seelig (Inspektor) und Prof. Michael Scheffler (Präsident). Seite 24
25ROBERT-PAUL-KLING-PREIS PREISE UND PREISE 2017 Preise und Auszeichnungen Der Robert-Paul-Kling-Preis wird seit 1991 jedes Jahr vom VDI-Bezirksverband Mittelhessen für herausragende Diplom-, Master- und Doktorarbeiten an der Zentralen Technischen Universität verliehen Mittelhessen-Preis (ehemals Fachhochschule Gießen-Friedberg). Bevorzugt werden zukunftsweisende Diplom- und Masterarbeiten in kleinen und mittelständischen Unternehmen sowie an der Technischen Hochschule Mittelhessen angefertigte und betreute Doktorarbeiten. Doktor Manuel Roth erhielt den Robert-Paul-Kling-Preis für seine Dissertation „Zur Berechnung von Bauteilen im Hybridbau unter ballistischer Beanspruchung“. W. Zientz, M. Roth, S. Horner, F. Runkel und T. Sure bei der Verleihung des Robert-Paul-Kling-Preises Seite 25
26AUSZEICHNUNGEN UND AUSZEICHNUNGEN Hessischer Forschungspreis 2017 Forschung und Wissenschaft haben an den fünf staatlichen Hochschulen für Angewandte Wissenschaften (HAW) im Land Hessen einen hohen Stellenwert. Forschungsanwendungsrelevanz ist der Kern der Marke HAW. Angewandte Forschung und Entwicklung (F&E) sind die Säulen, um die Zukunft von Wirtschaft und Gesellschaft nachhaltig zu gestalten. Besondere Erfolge sind mit herausragenden Persönlichkeiten verbunden. Deshalb müssen sie auch für ihre Leistungen anerkannt werden. Aufgabe der Forschungskampagne ist es daher, diese Forscher mit dem Forschungspreis auszuzeichnen. Die fünf Landes-HAWs Hessen verleihen diesen Persönlichkeiten gemeinsam mit dem Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst (HMWK) den Forschungspreis der Hessischen Hochschulen für herausragende Leistungen in der anwendungsorientierten Forschung. Der Forschungspreis wird seit 2008 vergeben. Er ist mit einem Gesamtbetrag von EUR dotiert. Prof. Doktor Stefan Kolling von der TH Mittelhessen belegte beim Wettbewerb um den Hessischen Hochschulforschungspreis für Angewandte Wissenschaften den ersten Platz. Hochschule Darmstadt/Christian Heyse/FOOB GmbH Seite 26
27AUSZEICHNUNGEN UND AUSZEICHNUNGEN Der Ingenieurforscher erhielt die Auszeichnung für seine herausragenden Leistungen in der anwendungsorientierten Forschung in der Materialcharakterisierung und -modellierung gemäß der Verleihungsurkunde. Der erste Preis ist mit Euro ausgestattet. Zweite Preise gingen an Prof. Dr. Heino St. See, Prof. DR. Petra Schäfer (beide von der Frankfurt University of Applied Sciences) und Prof. Arzt Ulrich Schwanecke (Universität Rhein Main). Stefan Kolling, 47 Jahre alt, ist seit 2008 Professor für Ingenieurwissenschaften am Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik in Gießen. Seine Arbeitsgruppe am Forschungsinstitut für Technik und Werkstoffe beschäftigt sich mit der Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung und Simulation des Verhalten von Werkstoffen unter mechanischer und thermischer Belastung. Ein Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Kunststoff, Glas und Papier unter extremen Belastungen. Solche Belastungen treten beispielsweise bei Verkehrsunfällen auf. Im Projekt „Experimentelle und numerische Untersuchungen von Windschutzscheiben unter Stoßbelastung“ hat Kolling untersucht, wie der Fußgängerschutz verbessert werden kann. Mithilfe numerischer Simulationen lässt sich das Verhalten von Fahrzeugkomponenten sehr gut vorhersagen und durch gezielte Modifikationen das Verletzungsrisiko für Passagiere und Fußgänger in Fahrzeugen minimieren. Kolling untersucht derzeit die Möglichkeit, das derzeit in Kraftfahrzeugen verwendete Kristallglas durch Acrylglas zu ersetzen. Vorteile sieht er in einer Gewichtseinsparung von bis zu 50 Prozent, einem besseren Schutz vor Steinschlägen und einer wirklich guten Akustik. Partner in diesem Projekt sind die Technische Universität Darmstadt und die in Rüsselsheim ansässige Tecosim GmbH, ein Spezialist für computergestütztes Engineering. Die fünf Hessischen Landeshochschulen verleihen gemeinsam mit dem Wissenschaftsministerium alle zwei Jahre ihren Forschungspreis. Seite 27
28PRESSEMITTEILUNGEN Pressemitteilungen ZUR INTERNATIONALEN BÖRSE Pressemitteilung 18. Juli 2017 Ein Team der TH Mittelhessen stellte auf einer Konferenz in Portugal eigene Forschungsergebnisse Experten vor. Lukas Loh und Christopher Schmandt haben auf der Grundlage ihrer Masterarbeiten am Programm der 4. Internationalen Konferenz für Strukturklebstoffe in Porto mitgewirkt. Begleitet wurden sie von Prof. Doktor Stephan Marzi vom Gießener Institut für Mechanik und Energietechnik. Der Schwerpunkt seiner Forschung liegt auf der Modellierung und logistischen Beschreibung vernetzter Zusammenhänge. Sein aktuelles Projekt zur Haltbarkeit hyperelastischer Verbindungen, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie eingesetzt werden, wird vom Land Hessen gefördert. Die beiden jungen Ingenieure, die sich mit einem Masterabschluss für TIM qualifiziert haben, sind nun als Doktoranden Teil von Marzis Arbeitsgruppe. In Porto sprach Lucas Loch über eine neuartige Bruchmechanikprüfung. Dort stellte Christopher Schmandt Testergebnisse zum Versagen dicker Membranschlaufen vor. Die Teilnahme an der Konferenz bot beiden die Möglichkeit, sich mit anderen Experten aus der ganzen Welt zu vernetzen. Christopher Schmandt während seines Vortrags VERSATILE LISTENING METHOD Pressemitteilung 6. Dezember 2017 Die Emissionsakustische Analyse (SEA) stand im Mittelpunkt einer internationalen Tagung an der TH Mittelhessen in Gießen. Auf Wunsch von Prof. Dr. Burkhard Ziegler vom Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik (ME) kamen Lehrende und Studierende zusammen, um diese Methode zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen und Materialien zu diskutieren. Mittels SEA können die von einem Objekt ausgesendeten Ultraschallsignale verfolgt und Informationen über seinen Zustand gewonnen werden. Diese Methode wird seit einiger Zeit auch in der THM verwendet.
29PRESSEMITTEILUNG wurde als eine Möglichkeit untersucht, biologische Materialien und Körperteile, wie beispielsweise das menschliche Kniegelenk, sanft zu untersuchen. Auf der Konferenz sagte Dr. Krzysztof Dudzik von der Maritimen Universität Gdynia (Polen), seit etwa zehn Jahren Mitarbeiter in der ME-Abteilung, über den Einsatz von SEA zur Qualitätskontrolle beim Schweißen dickwandiger Aluminiumlegierungen. Im Rahmen des europäischen Förderprogramms Erasmus+ war er Gastwissenschaftler an der Partneruniversität Gießen. Gastforscher Dr. Krzysztof Dudzik, Karolina Sojka, Professor Burkhard Ziegler, Doktorandin Sabine Kruger, Nicola Hanßmann und Professor Hans-Joachim Schwalbe (von rechts) verfolgen eine Demonstration von Professor Jörg Subke im Labor. Prof. Doktor Jörg Subke von der Abteilung Life Science Engineering der THM. DR. Hans-Joachim Schwalbe, inzwischen pensionierter THM-Lehrer. Im Tribology Lab erläuterte Gastgeber Professor Ziegler die neuesten Entwicklungen bei Spezialsensoren für die Schallemissionsanalyse. Am Wissensaustausch über die Eignung von SEA für die Diagnostik von Arthrose des Kniegelenks beteiligte sich auch eine Gruppe Biomechanik-Studenten und die Doktorandin Sabine Kruger, die an der Hochschule Fulda promoviert. Seite 29
30MATERIALFORSCHUNG PRESSEMITTEILUNG PROF. STEFAN KOLLING ENTWICKELTE NEUE IDEEN AN DER THM IN GIESSEN Text: Eva Pfeiffer, Gießener Anzeiger Fußgänger leben gefährlich. Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes kamen allein im vergangenen Jahr 490 Fußgänger bei Verkehrsunfällen ums Leben. die Zahl der Verletzten ist vielfältig. An der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) untersucht eine Arbeitsgruppe um Professor Stefan Kolling, welche Rolle das Bruchverhalten von Autoscheiben bei einem Unfall spielt. Für seine Forschungen zur Materialcharakterisierung und -modellierung wurde Kolling kürzlich mit dem Hessischen Forschungspreis ausgezeichnet. „Der Aufprall auf die Windschutzscheibe dauert nur wenige Millisekunden“, erklärt der Ingenieur in einem On-Screen-Interview. Diese kurze Zeitskala stellten die Forscher in einer Simulation genau dar, um die Rissausbreitung im Detail zu untersuchen. Die Forschungsergebnisse flossen direkt in den Entwicklungsprozess der Autoserie ein, da alle deutschen Automobilhersteller auch im Projektbegleitungsgremium vertreten waren. In laufenden Überwachungsprojekten muss die Verletzungswahrscheinlichkeit von Fußgängern unter Berücksichtigung der Prävalenz von Glasbruchverhalten ermittelt werden. Langfristig kann diese Forschung genutzt werden, um die Struktur der Windschutzscheibe so zu optimieren, dass das Schadensrisiko möglichst gering bleibt. Hybride Materialien Gut gerüstet: Stefan Kolling steht für seine Forschung modernste Labortechnik zur Verfügung. Ein Großteil von Kollings Forschung dreht sich um Hybridmaterialien: „Das sind Kombinationen vieler Materialien, die zusammen neue Eigenschaften haben.“ Die Windschutzscheiben bestehen aus Hybridmaterialien und verhindern so, dass der Fahrer beispielsweise bei einem Überschlag aus dem Auto geschleudert wird. „Aber“, sagt Colling, „wir sind noch lange nicht fertig.“ Fenster können beispielsweise mit durchsichtigem Kunststoff modifiziert werden, um Gewicht und damit Energie zu sparen. Für Kolling ist die Auszeichnung Motivation und Belohnung für die bisherige Arbeit. Denn obwohl er und sein Team mittlerweile in einem Labor forschen können, das „Fraunhofer-Niveau erreicht“, war dies nicht immer der Fall. Als er 2008 die W2-Professur an der THM antrat, verfügte er nur über ein Ecklabor – „und einen Computer mit Windows 95“. Doch Forschung braucht nicht nur Platz, Seite 30
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