Ingenieurwissenschaften Duisburg

• Digitalisierung des Controllings in Energieversorgungsunternehmen
• Dynamische Schätzung impliziter Kapitalkosten
• Management digitaler Transformationen
• Organisationale Neuausrichtungen des Controllings
• Strategische Neuausrichtung in der Energiewirtschaft
• Verhaltensorientierte Implikationen der Digitalisierung im Controlling

• Strategisches (Automobil)Management/ Geschäftsmodelle
• Dynamisches (Automobil)Management
• Management des Übergangs in die Elektromobilität
• Veränderungen von Prozessen, Leistungen (neue Mobilitätskonzepte, autonomes Fahren etc.) und Geschäftsmodellen 
• Neuartige Unternehmensnetzwerke (Ecosystems)
• Management von Ambidextrie in Zeiten des Wandels
• Management von Zielkonflikten
• Veränderungen des Kaufverhaltens über den Lebenszyklus
• Steuerung multinationaler Automobilunternehmen
• Internationale Wertschöpfungsstrategien (insb. Offshore Outsourcing)
• Besonderheiten des Managements in Emerging Markets
• Strategisches Kompetenzmanagement
• Dynamic Capabilities

Forschungsprojekte (Öffnet in einem neuen Tab)

• Offene Innovationsprozesse
• Digitale Geschäftsmodelle
• Klimawandel und klimaneutrale Mobilität
• Technologie-Akzeptanz und -Erprobung

• Modellierung und Optimierung von Produktions- und Logistiksystemen
• Nachhaltige Nutzung von erneuerbaren Rohstoffen
• Industrielles Risikomanagement

• Elektromagnetische und optische Metamaterialien
• Metamaterialien in der biomedizinischen Technik
• Mikro-/Nanophotonik und Nanooptik
• Advanced Solar Cell Concepts
• Optische Verbindungstechnik
• Computerorientierte Feldtheorie
• Numerische Strukturoptimierung
• Mikrowellentechnik und THz-Technik
• Medizintechnik
• Theoretische Aspekte der Elektrodynamik

• Methoden der beobachtergestützten Fehlerdiagnose und fehlertoleranten Systeme
• Datenbasierte Prozessüberwachung und Anlagenmanagement
• Fehlertolerante Motormanagementsysteme
• Fehlertolerante vernetzte regelungstechnische Systeme.

• Life Cycle Management
• Projekt- und Prozessmanagement
• Building Information Modeling - Digitales Bauen
• Automatisierte Bauproduktion
• Planspiel und Simulation

• Elektronische und optoelektronische Bauelemente und integrierte Schaltkreise, die den Frequenzbereich bis zu einem Terahertz erschließen. 
• Entwicklung von Höchstfrequenz-Bauelementen für diesen Spektralbereich zwischen 100 und 1.000 GHz, die auf besonderen Halbleitermaterialien und -strukturen basieren.

• Extreme Bandbreiten
• Cognitive Radio: flexibles, intelligentes Mobilfunkkonzept, das in bestehenden Frequenzbändern nach nicht oder gering belegten Frequenzbereichen sucht und diese automatisch als Frequenzressource nutzt (optimale Frequenznutzung durch intelligente Frequenzwahl)
• Indoor-Lokalisierung
• RFID Signalverarbeitung
• Tbit/s-Datenraten, sub-millimetergenaue Ortung, hochauflösende THz-Bildgebung und THz-Materialkarten und energieautarke Identifikations- und Ortungsverfahren

• Energiewandler (z.B. Regelung der Umrichter von Windkraftanlagen)
• Netzeinbindung von Energiewandlern (Verhalten nach Netzfehlern, Netzausbau)
• Umstellung kompletter Systeme auf regenerative Stromerzeugung
• Flexibilisierung des Stromverbrauches durch tarifliche Anreize
• Untersuchung der Rückwirkungen neuer Systeme und Anlagen wie z.B. über Umrichter angeschlossener Windkraftanlagen oder Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen) auf das bestehende Netz.

• Medizintechnik
• Biosensorik mittels Mikro- und Nanosystemtechniken
• Integrierte Photonik
• Neuroimplantate
• Low-Power CMOS-Schaltungstechnik
• Mikrosystemtechnik
• System-Design und Künstliche Intelligenz
• ASIC-Design

Im Zentrum der Forschung des Lehrstuhls Energietechnik stehen Energiespeicher und Energiewandler wie Brennstoffzellen und Batterien. Weitere Forschungsbereiche sind Kraft-Wärme-Kopplungssysteme und Wärmenetzsimulation.

• Design, Aufbau und Optimierung von Brennstoffzellen-Systemen
• Materialien und Komponenten von Membranbrennstoffzellen
• Test von Peripheriekomponenten
• Reformerentwicklung / Wasserstoffproduktion / Gasprozesstechnik
• Innovative Antriebskonzepte
• Rationelle Energienutzung
• Kraft-Wärme-Kopplung
• Wärmenetze
• Systemsimulationen
• Entwicklung von Hard- und Software zur Systemsteuerung

• Hochspannungstechnik (z.B. breitbandige Hochspannungsteiler und Shuntmesswiderstände sowie neue Methoden der Teilentladungsortung in langen Kabelstrecken)
• Elektromagnetische Verträglichkeiten (z.B. Effekte, die durch klassische Messungen der Störaussendung und -festigkeit nicht erkannt werden)
• Leistungselektronik (z.B. kabellose Übertragung von elektrischer Energie, Minderung des Verschleißes von Schleifringen und der damit verbundenen Verschwendung von Ressourcen).

• Energiesystemsimulationen
• Dekarbonisierung
• Power-to-X-Technologien
• X-to-Power-Technologien
• Energieeffizienz
• Speichertechnologien
• Wärme- und Stoffübertragung

• Rapid Prototyping
• Hybride Montage
• Simulation von Prozessen
• Additive Fertigungsverfahren - Metallverarbeitung
• Laserbasiertes Pulverbettschmelzen
• Metallische Gläser
• Distributed Manufacturing
• In-situ-Prozessüberwachung
• Simulation
• Additive Fertigungsverfahren - Kunststoffbereich
• Hybride Prozesse
• Assistenzsysteme
• Kollaborierende Robotik
• KI in der Produktion
• Soziotechnische Systemgestaltung
• Digitalisierung in der Fertigung
• Automatisierte / manuelle Montage

• Turbulente Verbrennung
• Mehrphasenströmungen
• Reaktionskinetik und Reaktionsmechanismen
• Verbrennungsmotoren
• Nanopartikelsynthese
• Tomographische Rekonsturktionsmethoden

• Angewandte Mechanik von Böden
• damit verbundene bautechnische Konstruktionen
• Poröse und granulare Medien

• Integration of Wireless Multimedia Applications
• Infrastructure Aspects of Wireless Communication Systems
• New Technologies of Signal Demodulation (sifirX, JoinTrans)
• Reconfigurable Radio (SDR)
• Smart Antennas for Future Wireless Communication
• Transceiver Techniques for Systems beyond 3G

• Extrusion (z.B. Neue Kanalgeometrien für Wendelverteilerwerkzeuge, Thermo-rheologische Optimierung additiv gefertigter Extrusionswerkzeuge, Plasmabehandlung von Kunststoffschmelzen, Entwicklung von wärmeleitfähigen flexiblen Kunststoffrohren)
• Spritzgießen (z.B. Experimentelle Untersuchung und Nutzung einer CFD-gestützten Mehrphasensimulation, Modellbasierte Qualitätsprognose für Spritzgießformteile, Additiv gefertigte Heißkanalverteiler, Reinforcement Learning zur automatisierten Optimierung eines Spritzgießprozesses, Optimierung von Prozessnetzwerken zur Steigerung der Ressourceneffizienz)
• Bauteilprüfung (z.B. Elastomerbasierte Dehnungsentkopplung zur Leistungssteigerung von Faserverbundbauteilen, Anwenderorientiertes Lebensdauerprognosesystem für dynamisch belastete Elastomerbauteile, Online Lebensdauerprognose von Elastomerkupplungen, Potentialanalyse von thermoplastischen Elastomeren (TPE) für elastische Kupplungen, Lebensdauerprognose für faserverstärkte Kunststoffe)

• Trag- und Verformungsverhalten von Stahl- und Spannbeton
• Bauen im Bestand
• Intelligente Bauwerke
• Hochleistungsbetone
• Smart Engineering

Funktionswerkstoffe und Baustoffe:

• Nichtmetallisch-Anorganische Funktionswerkstoffe und Komposite
• Werkstoffe für die thermische Isolation und Hochtemperaturbaustoffe
• Alterung von Bitumen
• Temperaturleitverhalten von Asphalt
• Organische Funktionswerkstoffe und Hybride für die Photovoltaik

• Nichtlineare Elastizitätstheorie
• Konstitutive Ungleichungen
• Verallgemeinerte Konvexität
• Minimale Geodäten auf Lie-Gruppen
• Predictive Analytics
• Datengetriebene Modellierung
• Maschinelles Lernen

Theoretische und computerorientierte Mechanik

• Multiscale Modeling / Computational Homogenization
• Electro- and Magneto-Mechanics
• Coupled Problems
• Finite-Element Technology
• Biomechanics
• Continuum Mechanics and Numerical Methods
• Material Modelling

• Kinematik
• Mehrkörperdynamik
• Bewegungssimulation
• Robotik und Virtual Reality
• Biodynamik
• Biofluidmechanik
• Kontinuumsmechanik

Membranfiltration und Adsorption

• Erschließung belasteter Wasserressourcen
• Prozessoptimierung und -simulation
• Circular Economy

Fahrzeugtechnik:

• energieeffiziente Fahrzeugsysteme
• Elektromobilität
• Entwicklung und der Einsatz von Fahrsimulatoren
• Modellierung und Simulation der Fahrdynamik
• Simulation von Verkehrsströmen
• Entwicklung und akzeptanzbezogene Bewertung von Fahrerassistenzsystemen (Mensch-Maschinen-Schnittstelle, Einsatz von „Machine Learning“)

Robotik:

• Erforschung von Seilrobotern (z.B. für die industrielle Montage von Großbauteilen)

• Stahlbau
• Membranbau

Metallurgie und Recycling:

• Thermodynamik und Kinetik von Reaktionen, die bei der Raffination von Metallschmelzen zwischen Gasen, Schlacken und Schmelzen auftreten.
• Erstarrungsvorgänge und damit verbundene Phasenumwandlungen bei der Erstarrung von Metallen
• Keimbildungsphänomenen bei der Kristallisation von Graphit in Gusseisen mit Kugelgraphit
• Entwicklung neuer Werkstoffe durch gezieltes Legieren in Kombination mit definierten Erstarrungsbedingungen
• Rückgewinnung von dissipativ verteilten wirtschaftsstrategischen Metallen aus industriellen Abfallstoffen wie z.B. Filterstäuben, Schlacken aus der Metallurgie, Aschen aus der Müllverbrennung, Bearbeitungsspänen und –schlämmen.
• Gezielte Reduktion von Metalloxiden unter Hochtemperaturbedingungen.
• Herstellung spezieller Legierungen aus den so gewonnen Metallen und Rückführung in den Wertstoffkreislauf
• Verwendung der mineralischen Fraktionen als Sekundärrohstoffe.

• Wechselwirkungen von Stadt und Mobilität
• Entwicklung von nachhaltigen Mobilitäts- und Stadtstrukturen
• Wirkungen der Digitalisierung und neuer Antriebsformen auf die Entwicklung von urbanen Systemen und Infrastrukturen sowie auf das Mobilitätsverhalten
• Erforschung von Akzeptanzen und partizipativen Prozessen sowie der Dynamik von sich ändernden Mobilitätsmustern und Mobilitätskulturen
• Gestaltung von Stadträumen und Infrastrukturen in unterschiedlichen Maßstäben
• Erforschung räumlich-funktionaler Rahmenbedingungen und der Wirkungen auf das Verhalten

• Funksysteme
• Terahertz-Systeme
• Brandentdeckung
• Systeme der Elektronik

• Nanopartikel und Nanomaterial
• Aerosol-Technologie und Filtration

• Druckbare Materialien
• Synthese von Nanopartikeln
• Thermoelektrik
• Photovoltaik

• Terahertz-Systeme
• Hochfrequenz-Strahlformung
• 6G-Mobilfunktechnik

• Charakterisierung von Partikeln wie Pulver und Kolloide, ihre Verteilung und Formulierung in Tinten/Farben und Pasten, großflächige Beschichtung oder direkte Ablage auf (flexiblen) Substraten

• Systematische Entwicklung von smarten Produkten
• Digitaler Zwilling
• Realitätsnahe Produkt- und Prozessrepräsentation
• Ganzheitliches und domänenübergreifendes Datenmanagement
• Anwendung von Augmented Reality (AR) in der industriellen Praxis
• Innovative Produktentwicklung für und mit AR-Lösungen.

• Nanomaterialsynthese
• Lasermesstechnik
• Kinetik
• Verbrennungsmotoren

• Automatisierung
• Seeverhalten von Schiffen und Lasten auf Offshore-Strukturen in Wellen
• Fluid-Struktur Interaktion (FSI)
• Bewegung von Fluiden in teilgefüllten Tanks und Behältern (Sloshing)
• Manövrieren von Schiffen
• Kavitation und Erosion
• Schiffswiderstand und Propulsion
• Schiffsmaschinenanlagen

• Abfallwirtschaft
• Siedlungswasserwirtschaft
• Energetische Optimierung und ökobilanzielle Bewertung abfall- und wasserwirtschaftlicher Anlagen

• Automatische Netzgenerierung und Berechnung
• Semi-analytische Elemente für Platten und Schalen
• Nichtklassische Diskretisierungsverfahren
• Simulation von Wellenausbreitungsphänomenen

• Methoden, Mechatronik und Systemdynamik
• Methoden und Anwendungen im Bereich des Structural Health Monitoring (Diagnose und Prognose)
• Sicherheit und Zuverlässigkeit von Komponenten und Systemen
• Methoden zur Anwendung bei Energieerzeugung und -verwendung: Rekuperation, Powermanagement und
• Nachhaltigkeit bei Antriebssystemen sowie der Windenergie
• Kognitive Technische Systeme: Autonome technische Systeme / Mensch-Maschine-Systeme / Schnittstellen

• Phase Transition of Fluids in Flows
• Turbomachines for Alternative Fluids and Circuits
• Fluid Dynamics and Structural Dynamics of Machine Components
• Optimization of Flow Paths

• Verarbeitung und Lernen auf psychophysiologische Daten
• Entwicklung multisensorischer und multimodaler Schnittstellen zur impliziten und expliziten Interaktion
• Steuerungs- und Regelungsansätze für robotische Assistenzsysteme, die den Zustand und die Intention des Menschen beachten
• Eingebettete, verteilte Systeme zur Regelung, Datenverarbeitung und Auswertung psychophysiologischer Daten im medizintechnischen System

Thermische Trennverfahren der Adsorption, sowohl in der Gas- als auch der Flüssigphase:

• Charakterisierung von Adsorbentien
• Thermodynamik
• Kinetik
• Industrielle Adsorptions-Prozesse

• Polygeneration
• Schadstoffentstehung in der Verbrennung
• Erzeugung dünner Schichten: CVD und Sol-Gel-Verfahren
• Thermodynamische Eigenschaften Metalorganischer Verbindungen (CVD-Prekursoren)
• In-situ Analytik: Gasphase
• Analytik: Feststoffe
• Thermodynamische Reaktions- und Phasengleichgewichte
• Thermodynamische Kreisprozesse und Energieumwandlung
• Neuartige Nanokatalysatoren für Kfz-Innenraumfilter

Konzeption und Umsetzung von PLM:

• Computer Aided Design (CAD)
• Computer Aided Engineering (CAE)
• Product Data Management (PDM)
• Anwendungsprogrammierung
• Digital Reality

• Nachhaltige Wasserkraft
• Urbane Gewässer
• Hydromorphologie und Morphodynamik, Ökologische Durchgängigkeit, Erfolgskontrolle von Renaturierungsmaßnahmen
• Gewässergütemanagement
• Sozioökonomie wasserwirtschaftlicher Maßnahmen
• Hochwasserschutz und Risikomanagement
• Klimawandelfolgenvorsorge

• Graphen und 2D-Materialien
• Nano-Optoelektronik: Materialien und Bauelemente
• Spintronik und magnetische Halbleiter
• Quanteninformations-Technologie (Nutzung quantenmechanischer Eigenschaften für Speicherung und Übertragung von Information) 

• Mikro- und Nanostruktur von metallischen Werkstoffen
• Einfluss von Fertigung und Betriebsbeanspruchung auf die Werkstoffe

Schwerpunktthemen sind tribologische Eigenschaften und zyklisches Verhalten technischer Werkstoffe, mit besonderem Fokus auf hochfesten metallischen Legierungen (Typische Anwendungsgebiete: Energie-, Automobil- und Medizintechnik sowie Werkzeugbau). Neben der Ermittlung von Werkstoffdaten (Dauerfestigkeit, Verschleißraten etc.) unter definierten Bedingungen zählt die Korrelation mit mikrostrukturellen Veränderungen und den elementaren Schädigungsmechanismen zum Forschungsfeld. Dazu gehören auch elektrochemische Tests und Oberflächenbehandlungen.