Promovierende im Fachbereich IWK

Angewandte Forschung ist aus dem Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation 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 April 2024).

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 IWK 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

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

Vivien Matheis
Frauen sind in ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen immer noch nicht repräsentativ vertreten. Für die Bearbeitung dieses gesamtgesellschaftlichen Problems benötigt es dringend eine Forschungsperspektive, die die Strukturen des Ingenieurstudiums und deren Auswirkungen auf Studentinnen in den Blick nimmt. Das Promotionsvorhaben von Vivien Matheis schließt an dieser Forschungslücke an und erforscht bestehende Exklusionsmechanismen für Frauen im ingenieurwissenschaftlichen Studium. Dabei wird eine intersektionale Sichtweise eingenommen, die die Diversität von Frauen und das Zusammenwirken verschiedener Differenzkategorien berücksichtigt. Aus der empirischen Erforschung von Exklusionsmechanismen werden abschließend Inklusionsstrategien für Hochschulen abgeleitet, die zu einer Öffnung des Ingenieurstudiums für Studentinnen beitragen.
Betreuung: Prof. Dr. Susanne Keil

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

Philipp Spelten, TREE
Der Ausbau von Windkraftanlagen ist für die Energiewende unabdingbar. Eine Herausforderung ist die Entwicklung neuer Flügelgeometrien zur Reduktion von Hinterkantenlärm. Philipp Spelten forscht an numerischen Optimierungsmethoden zur Entwicklung leiserer Geometrien mithilfe der Lattice-Boltzmann-Methoden. Er ist seit 2023 Stipendiat des Förderwerks House of Young Talents an der Universität Siegen.
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

Aleksandra Vujadinovic, Rhine Ruhr Center for Science Communication Research

Im Rahmen ihrer wissenschaftlichen Mitarbeit im Teilprojekt ‚Redesigning Reflexivity in Science Communication‘ des Rhine Ruhr Center for Science Communication Research (RRC) beschäftigt sich Aleksandra Vujadinovic mit dem, was die Geistes- und Sozialwissenschaften unter ‚Theorie‘ verstehen. Dazu untersucht sie Begriffe, Ideen und Materialitäten, die sich um diesen Diskurs gruppieren und die die entsprechende Forschungs- bzw. Veröffentlichungskultur bis heute auszeichnen. Dabei stellt sie sich vor allem auch die Frage, wie ‚Theorie‘ derart gleichsam in Form gebracht wird und Gestalt annimmt: als Taschenbuch in den Publikationsreihen von Wissenschafts- und Publikumsverlagen? Als Theorie-Podcast? Oder womöglich als digital umgesetzter Theorie-Blog? Mit der Ausweitung auf solche populärkulturellen Medienphänomene wird die Untersuchungsperspektive schließlich sowohl auf den Symbolgehalt wie auf die Medienästhetik und Mediengeschichte von ‚Theorie‘ gerichtet, die dann nicht nur innerwissenschaftlich wirkt, sondern auch in anderen sozialen Systemen eine geradezu massenhafte Verbreitung finden kann – als spezifische wissenschaftskommunikative Praxis
Betreuung: Prof. Dr. Oliver Ruf