Profilbereich "Nachhaltige Werkstoffe, Prozesse und Produkte"
Klimaschutz und Ressourcenschonung ist eine zentrale Aufgabe unserer Gesellschaft. Die Natur- und Ingenieurwissenschaften k?nnen ihren Beitrag dazu leisten, in dem sie an L?sungen für nachhaltige aus neuen Materialien (Metalle, Polymere und die kombinierten Hybride), an materialspezifischen Konstruktions-, Füge- und Fertigungsverfahren, spezifischen Produktions- und Simulationsprozessen oder im Bereich nachhaltiger Energieversorgung arbeiten.
Um diese enorme Forschungsbreite abzudecken, bündelt die Universit?t Paderborn mit dem Profilbereich "Nachhaltige Werkstoffe, Prozesse und Produkte" interdisziplin?re Forschung aus dem Maschinenbau, den Naturwissenschaften und de Elektrotechnik.
Schlüsseltechnologie Leichtbau
In der Schlüsseltechnologie Leichtbau steckt ein gro?es Potential zur Ressourceneinsparung, insbesondere durch die Kombination moderner (Produktions-)Techniken mit hoher Funktionalit?t.
Am ILH (Institut für Leichtbau mit Hybridsystemen) und am PIAF (Paderborner Institut für Additive Fertigung) adressieren fakult?tsübergreifende Projektteams Forschungsfragen zu diesem vielschichtigen Thema.
Schlüsseltechnologie Additive Fertigung
Die additive Fertigung ist eine Schlüssel-technologie, welche die Evolution durch Industrie 4.0 unmittelbar in die Anwendung bringen kann. Durch konstruktive Freiheiten erm?glicht sie die Realisierung individualisierter, ressourceneffizienter und funktions-optimierter Leichtbaustrukturen.
Am PIAF und am DMRC forschen fakult?tsübergreifende Projektteams zusammen mit der Industrie an dem Ziel, die Additiven Fertigungsverfahren als robusten industriellen Produktionsprozess zu etablieren.
Schlüsseltechnologie Nachhaltige Energietechnik
Die Transformation des Energiesystems hin zu einer nachhaltigen und durch erneuerbare Energien gepr?gten Versorgung mit Strom, W?rme und Mobilit?t ist eine zentrale gesellschaftliche Herausforderung des 21. Jahrhunderts. Dabei sollen bestehende Energiesysteme global so umgebaut werden, dass sie in Zukunft ohne fossile und nukleare Energietr?ger auskommen und die Menschheit zuverl?ssig mit kostengünstiger, nachhaltiger Energie versorgen.
Das KET leistet dazu durch seine Forschung in den Bereichen nachhaltiger Mobilit?tskonzepte, Smart Grids, Energieeffizienz sowie Luftreinhaltung und Ressourcenschonung seinen Beitrag.
Anwendungsorientierte- und Grundlagenforschung vereint
Anwendungsorientierte Forschung wird in bew?hrten Partnerschaften aus Wissenschaft und Industrie vorangetrieben und erg?nzt exzellente Grundlagenforschung, die beispielsweise auf dem Gebiet der Methoden- oder Materialentwicklung durchgeführt wird. Dabei wird auch in langfristig angelegten Projekten im überregionalen und internationalem Verbund geforscht.
Die Forschenden nutzen dabei in Paderborn die moderne Infrastruktur des ILH und PIAF/DMRC und sind in ein umfangreiches Forschungsnetzwerk eingebunden.
Interdisziplin?re Forschungseinrichtungen
Ziel des ILH ist es, Leichtbau ganzheitlich zu betrachten und Fragen zum gesamten Lebenszyklus eines Bauteils zu erfassen. Hervorragende Expertisen der additiven Fertigung als besonderes Fertigungsverfahren mit hohem Leichtbaupotential werden im PIAF und im DMRC (Direct Manufacturing Research Center) gebündelt. Am Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik (KET) werden Ans?tze und Methoden entwickelt, welche eine nachhaltige Energieversorgung der Sektoren Strom, W?rme, Industrie und Verkehr zum Ziel haben.
Interdisziplin?re Forschungseinrichtungen
- Institut für Leichtbau mit Hybridsystemen (ILH)
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Das ILH ist eine zentrale wissenschaftliche Einrichtung der Universit?t Paderborn. Hier werden gezielt die Expertisen von elf Gruppen aus den Fachdisziplinen Maschinenbau, Chemie und Physik gebündelt, um neue Hybridsysteme aus verschiedenartigen Materialien zu entwickeln und erforschen. Durch anwendungsorientierte Forschung entstehen innovative Leichtbaukonzepte. Prototypen und Demonstratoren werden zusammen mit Industrie entwickelt und sichern die Realisierbarkeit ab. Die Grundlagenforschung besch?ftigt sich mit der skalenübergreifenden Entwicklung von Methoden und Materialien.
In hybriden Multimatrialsystemen werden leistungsf?hige Materialien wie z. B. ultrahochfeste St?hle mit Kohlenstofffaser-Kunststoff-Verbunden (CFK) intelligent kombiniert. Voraussetzung für die Entwicklung derartiger Werkstoffverbindungen ist die Analyse von Materialeigenschaften und -Grenzfl?chen sowie die Betrachtung der Fertigungsprozesse mit neuen Materialstrukturen. Dafür steht im ILH ein breit aufgestelltes Team von Forscher*innen und eine moderne Infrastruktur bereit.
Mehr Informationen finden 365足彩投注_365体育投注@ auf den Seiten des Instituts: https://ilh.uni-paderborn.de/
- Paderborner Institut für Additive Fertigung (PIAF)
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Das PIAF ist eine zentrale wissenschaftliche Einrichtung der Universit?t Paderborn, in der die Fachbereiche Maschinenbau, Chemie und Informatik ihre Kompetenzen interdisziplin?r bündeln. Das Ziel des Paderborner Institut für Additive Fertigung ist es, die additiven Fertigungsverfahren als robuste industrielle Fertigungsverfahren zu etablieren. Im Fokus stehen dabei branchenübergreifend wirtschafts- und gesellschaftsformende Innovationen, die erst durch transdisziplin?re Forschung m?glich werden. Die Forschung des PIAF zielt daher auf die kontinuierliche Entstehung von Innovationen durch Software in Dienstleistungen oder Produkten aber auch auf neue verfahrenstechnische L?sungen in der Entwicklung oder Analyse von hochgradig vernetzten Produktionssystemen ab. Die Aufgaben des Paderborner Instituts für Additive Fertigung bestehen in der fakult?ts- und disziplinübergreifenden Forschung, dem Wissens- und Technologietransfer, der Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses sowie der Einbringung von Forschungsergebnissen in die universit?re Lehre und wissenschaftliche Weiterbildung auf dem Gebiet der additiven Fertigungsverfahren.
Das PIAF ist aus dem Industrieverbund des DMRC (Direct Manufacturing Research Center) gewachsen und bildet den universit?ren Gegenpart zum DMRC als Industriekonsortium. Gemeinsam wird der industrielle Transfer der Forschungsergebnisse gew?hrleistet. Entlang der kompletten additiven Prozesskette arbeitet im PIAF / DMRC ein breit aufgestelltes Team von Forscher*innen an einer modernen Infrastruktur. Diese ist insbesondere im Bereich der additiven Produktionsanlagen auf dem neuesten Stand der Technik.
Mehr Informationen finden 365足彩投注_365体育投注@ unter: www.dmrc.de
- Direct Manufacturing Research Center (DMRC)
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The DMRC is a multi-stakeholder organization. Its organizational and contentual setup can be derived from the picture above. The DMRC is founded on five contentual pillars, Laser Sintering, Laser Melting, Fused Deposition Modeling, Construction and Business. Its obvious: we pay attention to the entire process from thinking ahead products of tomorrow to laying the foundations for their manufacturing. In doing so we work close to the technology and to business. From a research perspective, we support the contentual pillars by twelve chairs. Each chair conducts research projects within one or more of these pillars – the crosses in the illustration show the main activities of each chair.
1) Research, Innovation, Education
2) DMRC (gro?es Netzwerk, auf einander aufbauende Jahresprojekte mit den Industriepartnern, Technologie Unterstützende Forschung)
- Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik (KET)
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Das Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik (KET) wurde im Januar 2012 als eine Zentrale Wissenschaftliche Einrichtung der Universit?t Paderborn gegründet. Die Aufgaben des KET sind Forschung, Lehre und Technologietransfer auf dem Gebiet der umweltfreundlichen und innovativen Energieerzeugung, Wandlung und Nutzung.
Die Ausrichtung und Kompetenzen der im KET kooperierenden fünf Fachgebiete und Lehrstühle der Elektrotechnik und des Maschinenbaus erm?glichen die interdisziplin?re Entwicklung fachübergreifender L?sungen energietechnischer Herausforderungen aus einer Hand.
Als Schnittstelle zwischen Industrie und universit?ren Forschungseinrichtungen richtet sich das KET an institutionelle und industrielle Anwender und bietet umfassende Kooperationsm?glichkeiten durch Beratung, Entwicklung, Simulation und Umsetzung im Bereich moderner Energietechnik.
Auf der Grundlage des Wissens und der Erfahrung der am KET beteiligten Partner stehen aktuelle Erkenntnisse aus dem Bereich innovativer Energietechnik zur Verfügung.
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Ausgew?hlte Projekte des Profilbereichs
- TRR 285 - Methodenentwicklung zur mechanischen Fügbarkeit in wandlungsf?higen Prozessketten
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Sprecher: Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut, Werkstoff- und Fügetechnik
Gesch?ftsführer: Dr.-Ing. Mathias Bobbert, Werkstoff- und Fügetechnik
- Optimierungsbasierte Entwicklung von Hybridwerkstoffen - HyOpt
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Optimierungsbasierte Entwicklung von Hybridwerkstoffen
Ziel von ?HyOpt“ ist es, den anforderungsgerechten Leichtbau mit verschiedenartigen Werkstoffen voranzutreiben. Dafür entwickeln die WissenschaftlerInnen eine Toolbox, die dem Design neuer Hybridwerkstoffe dient. Diese besteht aus einer Softwarel?sung sowie aus smarten und anpassungsf?higen Fertigungsprozessen, die für die Herstellung der Werkstoffe notwendig sind. Letztlich wird damit auch die Weiterverarbeitung zu Leichtbaukomponenten erm?glicht. Das Vorhaben, das ein Volumen von rund zwei Millionen Euro hat, wird bis April 2022 vom Land NRW und der EU aus Mitteln des Europ?ischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) gef?rdert.
Ansprechpartner:
Steffen Tinkloh, ILH / Leichtbau im Automobil
- NRW Forschungskolleg "Leicht – Effizient – Mobil" - FK LEM
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Bereits 2014 konnte das ILH das vom Land Nordrhein-Westfalen gef?rderte, interdisziplin?r zusammengesetzte Forschungskolleg zum Thema Leichtbau erfolgreich beantragen. Im FK LEM arbeiten Forscherinnen und Forscher aus Maschinenbau, Naturwissenschaften und Soziologie zusammen. Es wird aber nicht nur interdisziplin?r, sondern auch transdisziplin?r kollaboriert. Das Forschungskolleg ist gekennzeichnet durch die Zusammenarbeit der Promovenden mit Akteuren aus Wirtschaft und Zivilgesellschaft. Auf diese Weise wird praxixbezogenes Wissen mit Wissenschaft verknüpft.
Die erste viereinhalbj?hrige F?rderphase wurde positiv evaluiert und verl?ngert. Die zweite F?rderphase des FK LEM zeichnet sich durch eine Kooperation mit dem neuen Fachbereich Technik & Diversity (TD) aus. TD erschlie?t Forschungszug?nge mit Methoden der empirischen Sozialforschung. Somit erfolgt im Rahmen dieses Promotionsprogrammes über die technisch, naturwissenschaftliche Qualifikation der Doktorand*innen hinaus, eine Kompetenzerweiterung hinsichtlich Technik- und Nachhaltigkeitsforschung.
Ansprechpartnerin / Koordinatorin:
Swetlana Schweizer, FK LEM / Leichtbau im Automobil
- Impfen von Aluminiumpulver-Oberfl?chen für die additive Fertigung, unterstützt durch dynamische Differenzkalorimetrie
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Teilprojekt im SPP 2122: Neue Materialien für die laserbasierte additive Fertigung
Prof. Dr.-Ing. Guido Grundmeier, Technische und Makromolekulare Chemie
Prof. Dr.-Ing. Mirko Schaper, Lehrstuhl für Werkstoffkunde
- Intrinsische Herstellung hybrider Strukturkomponenten in einem modifizierten RTM-Prozess
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Teilprojekt im SPP 1712: Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbautragstrukturen - Grundlage der Fertigung, Charakterisierung und Auslegung
Prof. Dr.-Ing. Rolf Mahnken, Lehrstuhl für Technische Mechanik
Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik
Prof. Dr.-Ing. Mirko Schaper, Lehrstuhl für Werkstoffkunde
Prof. Dr. rer. nat. Thomas Tr?ster, Leichtbau im Automobil
- Industrial Additive Manufacturing in North-Rhine Westphalia
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EFRE 2014-2020
Prof. Dr.-Ing. Mirko Schaper, Lehrstuhl für Werkstoffkunde
Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Schmid, Lehrstuhl für Partikelverfahrenstechnik
Prof. Dr.-Ing. Volker Sch?ppner, Kunststofftechnik Paderborn, Kunststoffverarbeitung
- Microgrid-Labor
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Unter der Leitung des Fachgebiets Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik (LEA) entwickelt das KET die Infrastruktur, mit der das gekoppelte Verhalten von z. B. Batteriespeichern, Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerken im Labor machgebildet werden kann. Mit dem Microgrid-Labor (μG-Lab) in Paderborn wird eine Plattform für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsprojekte geschaffen, um neue innovative Konzepte unter realistischen Bedingungen zu testen und zu verifizieren.
- PV-2-Heat to Mongolia
- RENBuild
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Im Rahmen des Projektes RENBuild wird ein innovatives Gesamtkonzept zur kombinierten regenerativen Versorgung von Geb?uden mit W?rme, K?lte, Strom und Frischluft entwickelt und im realen Einsatz evaluiert. Im Fokus steht dabei eine m?glichst umfassende und effiziente Nutzung zur Verfügung stehender regenerativer Umweltenergie und die Verknüpfung mit LowEx-Systemen zur Geb?udekühlung, Heizung und Lüftung. Ziel ist es, ein Gewerke übergreifendes Gesamtsystem zu entwickeln, dessen optimierte Komponenten eine m?glichst hohe Energieeffizienz bei gleichzeitiger Nutzung regenerativer Energien erlauben.
Ansprechpartner
Prof. Dr. Thomas Tr?ster
Profilbereich Nachhaltige Werkstoffe, Prozesse und Produkte
Vorsitzender des Instituts für Leichtbau mit Hybridsystemen (ILH)

Prof. Dr. Hans-Joachim Schmid
Profilbereich Nachhaltige Werkstoffe, Prozesse und Produkte
Vorsitzender des Paderborner Instituts für Additive Forschung (PIAF)

Prof. Dr.-Ing. Eugeny Kenig
Profilbereich Nachhaltige Werkstoffe, Prozesse und Produkte
Vorstandsvorsitzender des Kompetenzzentrums für Nachhaltige Energietechnik (KET)
