Neue Materialmodelle für die Industrie

Am Siegener Lehrstuhl für Festkörpermechanik wird in einem neuen Forschungsprojekt das Dämpfungsverhalten von Moosgummi simuliert.

Er ist elastisch, die Oberfläche ist glatt, die Zellen im Inneren aber offen: Moosgummi. Der Schaumstoff zeichnet sich durch eine hohe Druckelastizität aus und wird häufig zur Abdichtung von Behältern oder Gehäusen genutzt. Zum innovativen Einsatz von Moosgummi bei hochtechnologischen Produkten forscht die Arbeitsgruppe von Prof. Dr.-Ing. Kerstin Weinberg am Lehrstuhl der Festkörpermechanik an der Universität Siegen.

Moosgummi ist ein gemischtzellig getriebener Gummi-Werkstoff. Solche geschäumten Elastomere finden in diversen Industriezweigen ein breites Anwendungsspektrum, wie zum Beispiel bei Dichtungs-, Wärmedämmungs- und Schallschutzsystemen. Diese Systeme erhielten im vergangenen Jahrzehnt durch computergestützte Verfahren einen enormen Entwicklungsschub. Damit stiegen aber auch die Anforderungsprofile, wobei vermehrt die Dämpfungseigenschaften in den Fokus rücken.

In einem neuen Projekt von Prof. Dr.-Ing. Kerstin Weinberg wird nun der Einfluss der Mikrostruktur auf das dynamische Materialverhalten von Elastomerschäumen systematisch untersucht. Die ‎mechanischen Eigenschaften eines geschäumten Elastomers hängen sowohl vom Matrixmaterial als auch von der Mikrostruktur ‎ab. Mit zunehmender Porosität steigt der Einfluss der Mikrostruktur auf das mechanische Deformationsverhalten. Mithilfe von experimentellen Versuchen an Elastomerproben aus der Industrie und additiv gefertigten Schaumstrukturen können Material- und Strukturparameter bestimmt werden und das Materialverhalten durch computergestützte Verfahren simuliert werden. Für Simulationen mit kommerzieller Software, die im digitalisierten Bauteil-Designprozess bei mittelständischen Unternehmen weit verbreitet sind, werden einfache Materialmodelle benötigt, welche die Realität dennoch bestmöglich abbilden. Im Falle von Moosgummi fehlt es der Industrie jedoch derzeit an diesen praxistauglichen ‎Modellen.‎ Im Rahmen des Projektes werden zwei neue Modellierungsansätze entwickelt. Abschließend werden reale Bauteil-Simulationen aus der Praxis beteiligter Unternehmen mit den Materialmodellen durchgeführt und experimentell überprüft.

Das Forschungsvorhaben der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit 400.000 Euro finanziert. Neben den Siegener Wissenschaftler*innen ist auch das Deutsche Institut für Kautschuktechnologie (DIK) in Hannover als zweite Forschungseinrichtung beteiligt. Eine Besonderheit von IGF-Projekten ist, dass auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU) unmittelbar im Projekt involviert sind. Dies ermöglicht einen einfachen Zugang der KMU zu praxisorientierter Forschung und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit des Mittelstands.

VDI-Förderpreise verliehen

Der Siegener Bezirksverein des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) zeichnet die besten Ingenieurabsolvent*innen der Universität Siegen aus. Die Förderpreise 2023 gehen an Marlena Berels, Marvin Hebel, Philip Nikesch, Mathis Weiß und Benedikt Wüllner.

Die leistungsstärksten Absolventinnen und Absolventen der Ingenieurwissenschaften an der Universität Siegen werden in jedem Jahr vom VDI Bezirksverein Siegen mit Preisen belohnt. Hervorragende Abschlussnoten gepaart mit einer zielstrebigen Arbeitsweise, kurzer Studiendauer und sozialer Kompetenz in Form von ehrenamtlicher Tätigkeit für die Gesellschaft und das Gemeinwohl zeichnen die Preisträger*innen aus. Der Preis wird in den fünf Kategorien B.Sc. Maschinenbau, M.Sc. Bauingenieurwesen, M.Sc. Elektrotechnik-Informatik, M.Sc. Maschinenbau und M.Sc. Wirtschaftsingenieurwesen und -informatik verliehen und ist mit jeweils 1.000 Euro dotiert.

Dr.-Ing. Axel Müller, Vorstandsmitglied für den Aufgabenbereich Förderung Ingenieurnachwuchs beim Siegener VDI, betonte in seiner Laudatio, dass sich alle Preisträger*innen durch hervorragende Fähigkeiten und zugleich extrem hohe Leistungsbereitschaft auszeichnen.

Die Preisverleihung fand bei der Heinrich Georg GmbH in Kreuztal-Buschhütten statt. Grußworte sprachen die Rektorin der Universität Siegen, Prof. Dr. Stefanie Reese, sowie der Prodekan für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs der Fakultät IV, Prof. Dr. Ivor Fleck. Dr.-Ing. Axel Müller und Dipl.-Ing. Konrad Roeingh, Schatzmeister und Leiter der Geschäftsstelle des VDI Siegener Bezirksvereins überreichten die Förderpreise.

Die Preisträger und ihre Abschlussarbeiten:

Marlena Berels (Bachelor Informatik): „Erstellung von icon-basierten Glyphen mit Hilfe von Diffusion Curves“

Marvin Hebel (Master Maschinenbau): „Aufbau eines Modells für nichtlineare Kraftelemente mit Hysterese zur Anwendung in Mehrkörpersimulationen mit Simpak“

Philip Nikesch (Master Bauingenieurwesen): „Zur prohibilistischen Bemessung von Stahlmasten unter Windbelastung“

Mathis Weiß (Master Elektrotechnik-Informatik): „Comparing Efficiency and Effectiveness of Feature Model Synthesis and Feature Model Learning“

Benedikt Wüllner (Bachelor Maschinenbau): „Modellierung einer Rollendrehvorrichtung und Entwicklung von Regelstrategien zur Driftkompensation von zylindrischen Bauteilen“

Forschung für den Vogel- und Fledermausschutz an Windkraftanlagen

Die Nutzung von Windenergie weiter ausbauen – und gleichzeitig Vögel und Fledermäuse besser schützen: Um dieses Ziel zu erreichen, entwickeln Wissenschaftler der Universität Siegen zusammen mit mehreren Partnern ein neuartiges Detektionssystem für Windkraftanlagen.

Mit dem Europäischen Green Deal will die Europäische Union bis 2050 klimaneutral werden. Dazu müssen erneuerbare Energien schnell weiter ausgebaut werden – eine Schlüsselrolle kommt dem Ausbau der Windenergie zu. Dieser kollidiert jedoch häufig mit dem Artenschutz: Um Vögel und Fledermäuse zu schützen, werden Windkraftanlagen an sensiblen Standorten gar nicht erst genehmigt, oder bereits existierende Windräder müssen zu bestimmten Zeiten temporär abgeschaltet werden. Um dieses „Grün-Grün-Dilemma“ (Klimaschutz versus Artenschutz) aufzulösen, entwickeln und erproben Wissenschaftler der Universität Siegen zusammen mit mehreren Partnern ein neuartiges Detektionssystem für Vögel und Fledermäuse im Umfeld von Windkraftanlagen. Das Vorhaben „SENSE2SAVE“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.

Die Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft möchten im Rahmen des Projektes ein sogenanntes radar-akustisches System entwickeln: Mit Hilfe von Millimeterwellen-Radartechnik und Mikrofonen sollen Vögel und Fledermäuse in der Nähe von Windkraftanlagen erkannt und klassifiziert werden. Radarsignale geben Auskunft über die Position und Flughöhe einzelner Tiere. Auch die Körpergröße sowie die Flugrichtung und -geschwindigkeit könnten sich anhand der reflektierten Signale ableiten. Die Mikrofone zeichnen zusätzlich die Rufe der Tiere auf, um sie näher bestimmen zu können. Handelt es sich um eine gefährdete Art wie zum Beispiel den Rotmilan oder den Seeadler, soll die Rotorblattgeschwindigkeit künftig automatisch reduziert oder die Anlage sogar komplett gestoppt werden, damit die Tiere nicht zu Schaden kommen.

„Unser System funktioniert rund um die Uhr und fast bei jedem Wetter. Auch in der Dunkelheit oder bei Nebel können Vögel und Fledermäuse erkannt werden. Das ist ein klarer Vorteil gegenüber kamerabasierten Detektionssystemen, die sich gerade in der Erprobungsphase befinden“, sagt Projektleiter Dr.-Ing. Jochen Moll vom Lehrstuhl für Mechanik mit Schwerpunkt Schädigungsüberwachung (Prof. Dr.-Ing. Peter Kraemer) und dem Zentrum für Sensorsysteme (ZESS) der Universität Siegen. Ein gut funktionierendes und praktikables System würde dazu führen, dass mehr grüner Strom aus Windkraft gewonnen werden kann, ist Moll überzeugt: „Windkraftanlagen müssten dann wirklich nur noch bei akutem Bedarf abgeschaltet werden – also, wenn sich tatsächlich Tiere im Gefahrenbereich aufhalten. Pauschale Abschaltzeiten, wie sie aktuell existieren, wären nicht mehr notwendig.“

Um die Radarantennen und Mikrofone an die Windkraftanlagen zu bringen, möchten die Projektpartner neue Wege gehen. Geplant ist die Entwicklung einer speziellen Folie, in die die entsprechende Technik integriert ist und mit der die Windräder ganz einfach beklebt werden können. „Mit einer solchen Folie könnten wir tatsächlich einen Technologiesprung erzielen. Sie ließe sich meterweise drucken und beispielsweise am Turm aufbringen“, sagt Moll, betont aber gleichzeitig, dass die Idee aktuell noch in der Entwicklung ist: „Ob es tatsächlich gelingt, diese Folientechnik mit den erforderlichen sehr feinen Strukturen zu realisieren, wissen wir aktuell noch nicht.“ Voruntersuchungen seien zwar zu vielversprechenden Ergebnissen gekommen. Sollte die Folientechnik dennoch nicht die erwartete Leistungsfähigkeit zeigen, werde das Team auf bereits etablierte Antennentechnologien zurückgreifen.

Eine erste Feldstudie startet bereits im Juli auf der Schwäbischen Alb: Hier werden die Projektpartner Windkraftanlagen auf dem Forschungstestfeld WINSENT technisch ausstatten – zunächst jedoch mit bereits vorhandenen Radartechnologien. „Es geht uns darum, einmal die Infrastruktur unter Realbedingungen aufzubauen und während einer Fledermaus-Saison zu testen“, erklärt Jochen Moll. Parallel arbeiten die Verbundpartner an der Entwicklung der Folientechnik sowie an der Verbesserung der Radarsysteme. Die Systeme sollen in der Lage sein, möglichst „weit“ zu schauen und eine hohe Informationsdichte zu liefern. Die Auswertung der gewonnen Daten erfolgt in Echtzeit und unter anderem mit Hilfe von künstlicher Intelligenz.

„Unser Ziel ist es, mit Millimeterwellen-Radartechnik und Mikrofonen hochwertige Daten zu erfassen, diese zusammenzuführen und in Echtzeit auszuwerten. Damit könnten wir tatsächlich einen großen Beitrag zum Windkraftausbau bei gleichzeitigem Natur- und Artenschutz leisten“, sagt Moll.

Hintergrund:
Das Projekt „Akustik- und Radarsensorik für die Erkennung von Fledermäusen und Vögeln bei Windenergieanlagen – SENSE2SAVE“ ist Ende 2023 gestartet und auf insgesamt drei Jahre angelegt. Es wird vom BMWK mit dem Förderkennzeichen 03EE3099F gefördert. Zu den Projektpartnern zählen neben dem Lehrstuhl für Mechanik der Universität Siegen die JUWI GmbH aus Wörrstadt (assoziiert), die IMST GmbH aus Kamp-Lintfort, das Institut für Tierökologie und Naturbildung aus Gonterskirchen sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Die Projektkoordination liegt bei der Flexoo GmbH aus Heidelberg.

Kontakt:
Dr.-Ing. Jochen Moll (Lehrstuhl für Mechanik mit Schwerpunkt Schädigungsüberwachung und ZESS der Universität Siegen)
E-Mail: jochen.moll@uni-siegen.de
Tel.: 0271 740-4943

„Alles richtig gemacht!“

Die Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät der Universität Siegen hat ihre Absolvent*innen im Rahmen der Akademischen Jahresfeier im Apollo-Theater verabschiedet und Preise für besondere Leistungen verliehen.

Die Lauflichter des Apollo-Theaters präsentieren eine nicht enden wollende Reihe von Namen: Die Absolventinnen und Absolventen der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Uni Siegen werden für ihren Abschluss gewürdigt und lassen sich im festlichen Ambiente des Theaters feiern. Neben 500 Bachelor- und Masterabsolventinnen wurden auch knapp 60 Doktorandinnen geehrt.

„Mit Ihrer Entscheidung, ein naturwissenschaftliches oder technisches Studium aufzunehmen, haben Sie alles richtig gemacht!“, sagte Steffen Mues, Bürgermeister der Stadt Siegen, zu Beginn seines Grußwortes. Er beglückwünschte die Absolvent*innen zu ihren Erfolgen: „Damit stehen Ihnen viele Türen offen. Ganz egal, ob Sie nun weiter forschen oder direkt in einem Unternehmen durchstarten wollen. Gerade in Ihren Fachgebieten werden stets gut ausgebildete Fachkräfte gebraucht.“ Neben den Erfolgen der Studierenden lobte Mues auch die Entwicklungen der Fakultät im Bereich der Forschung.

Über die vielen Abschlüsse freute sich Prof. Dr. Holger Schönherr, Dekan der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät. Er lobte die Absolvent*innen und Doktores für ihre harte Arbeit und ihr Durchhaltevermögen: „Sie können nun mit Selbstvertrauen und Zuversicht in Ihre Zukunft blicken und diese aktiv gestalten. Mit Ihrem erfolgreichen Abschluss haben Sie einen großen Schritt nach vorne gemacht und Fähigkeiten, Fachkenntnisse und Kompetenzen an der Uni Siegen erworben, die nicht nur im Arbeitsleben entscheidend sein können und werden. Scheuen Sie sich nicht, davon Gebrauch zu machen, auf dieser Wissensbasis Sachverhalte kritisch zu analysieren, zu urteilen und Verantwortung zu übernehmen! Ich bin mir sicher, dass Sie unser aller Zukunft verantwortungsvoll mitgestalten und allen aktuellen Krisen zum Trotz zum Positiven verändern helfen.“

Den Festvortrag „Wie man Atomen das Rechnen beibringt“ hielt PD Dr. Michael Johanning aus dem Department Physik. Er nahm das Publikum mit in die faszinierende Welt der Quantenphysik und erklärte die wissenschaftlichen Hintergründe des ersten deutschen Quantencomputers, der am Siegener Physik-Department entwickelt wurde: „Quantencomputer versprechen, hochkomplexe Rechenprobleme sehr viel effizienter zu lösen, als unsere heutigen Supercomputer es jemals können werden.“ Dr. Johanning erklärte, dass man dazu Quanteneffekte wie die sogenannte Superposition zur Berechnung nutzt und mit einzelnen Atomen rechnet.

Preise und Auszeichnungen

Der diesjährige Forschungspreis der Fakultät ging an Dr. Martin Plávala, der als „Alexander von Humboldt Research Fellow“ in der Arbeitsgruppe der Theoretischen Quantenoptik forscht.

Die Studierenden der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät wählten für den Lehrpreis 2024 gleich zwei herausragende Dozenten aus: Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Kraemer aus dem Department Maschinenbau und Herrn Dr. Christian Pritzel aus der Chemie.

Der Krombacher IT-Preis 2024 für „herausragende Leistungen in der Informatik“ ging an Mathis Weiß, der sein Informatik-Studium mit dem „Master of Science“ herausragend abgeschlossen hat.

Durch das kurzweilige Programm führte der WDR-Moderator Markus Krczal, der die Begeisterung für die vielfältigen wissenschaftlichen Themen an das Publikum übertrug.

Die nächste Akademische Jahresfeier der Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät wird am 16. Mai 2025 stattfinden.

Verleihung der Alumni-Preise des Departments Chemie und Biologie

Die besten Bachelor- und Masterabschlüsse der Chemiestudiengänge wurden durch Prof. Dr. Klaudia Witte geehrt.

Das Department Chemie und Biologie hat am 17. Juni 2024 die besten Bachelor- und Masterabschlüsse der Chemiestudiengänge an der Universität Siegen geehrt. Die Departmentsprecherin Prof. Dr. Klaudia Witte Übergabe die Urkunden und lobte die hervorragenden Leistungen der Preisträgerinnen und Preisträger.

Die Verleihung fand im Rahmen einer Veranstaltung des Jungchemikerforums Siegen JCF) der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) statt. Unter dem Motto „Studierende lernen von Studierenden“ berichteten verschiedene Alumnis, wie sie ihre akademische Laufbahn durch Möglichkeiten wie Auslandssemester, Betriebspraktikum, externe Abschlussarbeit bei einer Firma oder im Rahmen eines Forschungsprojekts bereichert haben.

Folgende Personen wurden mit einer Urkunde und einem Preisgeld von jeweils 250 EUR ausgezeichnet:

• David Laubach, B. Sc. Chemie 2024, Bachelorarbeit: „Untersuchung der Photocycloreversion von Anthracendimeren an wässriger Grenzfläche“, Betreuer: Prof. Dr. Heiko Ihmels
• Svea Marie Stepping, M.Sc. Chemie 2024, Masterarbeit: “Photoinduced Molecular Charge-Transfer Processes Between Molecular Entities in Photoactive Substances in Complex Surroundings”, Betreuer: Prof. Dr. Holger Schönherr
• Chao Zhang, M.Sc. Chemistry 2024 (international), Masterarbeit: “Computational Optimization of Ligands for the Fibroblast Activation Protein Alpha (FAPα)”, Betreuer: Prof. Dr. Holger Schönherr
• Lucy Eileen Biel, M. Ed. Chemie 2024 (Lehramt), Masterarbeit „Chancen und Grenzen eines textgenerierenden KI-Systems für den Chemieunterricht am Beispiel des ChatGPTs“, Betreuer: Dr. Volker Hofheinz

Alumni-Preis

Das Department Chemie und Biologie verleiht den Alumni-Preis an hervorragende Absolventinnen und Absolventen in den Chemie-Studiengängen. In einem anonymen Auswahlverfahren wählten die Professorinnen und Professoren im Department anhand der Abschlussnoten und der Studiendauer die Besten aus.

Der Alumni-Preis geht zurück auf den Verein Alumni Chemie Siegen (ACS) e.V., der über viele Jahre besonders talentierte Chemikerinnen und Chemiker ausgezeichnet hat. Seit der Auflösung des Vereins setzt das Department nun diese Tradition fort. Das Department ist allen Vorständen und Mitgliedern des Vereins zu tiefem Dank verpflichtet.

Doktorand der Chemie ausgezeichnet

Joshua Schumacher, Doktorand in der Physikalischen Chemie I (AG Schönherr) wurde bei der internationalen Fachtagung POLY-CHAR 2024 in Madrid mit rund 200 Teilnehmer:innen für einen Vortrag „Synthesis and characterization of a polymer brush prodrug system“ mit dem POLY-CHAR Best Students and Young Scientists Oral Presentation Award ausgezeichnet.

1. Platz „Poster Prize“ auf ECONOS 2024

Jonas Hölzer vom Lehrstuhl für Technische Thermodynamik der Universität Siegen wurde im Rahmen der European Conference on Non-linear Optical Spectroscopy (ECONOS 2024) mit dem Poster Preis für seine Postervorstellung „Laser-induced grating diagnostics of ammonia-nitrogen gas mixtures“ ausgezeichnet. Die Veranstaltung mit ca. 100 Teilnehmern fand vom 21. bis 24. April 2024 in Wien statt.

Projekt „DigiMath4Edu“ beendet: Digitaler Gewinn für den Matheunterricht

3D-Druck, VR-Brillen und künstliche Intelligenz: 15 Schulen aus Siegen-Wittgenstein und Olpe haben in den vergangenen drei Jahren gemeinsam mit der Universität Siegen ihren Matheunterricht revolutioniert und digitalisiert. Die Ergebnisse dienen jetzt als „Best-Practice-Beispiele“.

Mit der VR-Brille ein Koordinatensystem bewegen oder mit der Drohne ein Dreieck abfliegen: Das innovative Praxisprojekt „DigiMath4Edu“ hebt den klassischen Mathematikunterricht in der Schule auf ein neues Level. Drei Jahre lang arbeitete die Fachgruppe der Mathematikdidaktik der Universität Siegen mit insgesamt 15 Schulen aller Schulformen aus den Kreisen Siegen-Wittgenstein und Olpe zusammen. Ziel des Projektes war es, neue digitale Medien in den Mathe-Unterricht zu integrieren – mit Erfolg: Viele Themen konnten dank 3D-Druck, VR-Brille, Tablet-Apps oder sogar durch den Einsatz künstlicher Intelligenz für die Schüler*innen anschaulicher, verständlicher und interaktiver dargestellt werden. Wegen seines „zukunftsweisenden“ Charakters verlieh die Südwestfalen-Regionale 2025 dem Projekt nach der Förderzusage drei Sterne.

In jedem Projektjahr betreute die Universität Siegen jeweils fünf Schulen gleichzeitig. Die ersten Schulen starteten im Februar 2021 in das Projekt – damals noch unter erschwerten Corona-Bedingungen. Im dritten und letzten Jahr kamen die Hanseschule Attendorn, das städtische Gymnasium Kreuztal, die St.-Franziskus-Schule-Olpe, das Gymnasium Netphen und das St.-Ursula-Gymnasium aus Attendorn dazu.

Zum Projektabschluss stellte die Mathematikdidaktik jetzt gemeinsam mit den Partnerschulen ihre Ergebnisse im Hörsaalgebäude am Campus Unteres Schloss der Uni Siegen vor.

Der Schritt, neue Technologien auszuprobieren, erfordert Mut zur Veränderung und die Bereitschaft der Schulen und Ministerien, die Klassenzimmer für das Experiment zu öffnen: „Nur ein solch großes Netzwerk kann es möglich machen, ein solches Projekt durchzuführen – sowohl finanziell als auch verwaltungstechnisch. Denn ansonsten ist Schule ein abgeschlossener Raum. Lassen Sie uns gemeinsam Schule öffnen, um weiterhin Innovation möglich zu machen“, appelliert Kevin Hörnberger, Mitglied der Projektleitung von „DigiMath4Edu“.

Insgesamt 20 Lehramtsstudierende haben das Projekt als Unterrichtsassistent*innen in Zweierteams begleitet und gingen in die Schulen, um digitale Medien in den Matheunterricht zu integrieren und gleichzeitig ihre eigenen didaktischen Fähigkeiten zu verbessern. Dabei erreichten sie rund 100 Lehrer*innen und gut 5.000 Schüler*innen. Vor allem das Lehrpersonal nutzte die einmalige Chance, von den Studierenden zu lernen, wie der eigene Unterricht mit digitalen Medien gestaltet werden kann. „Es ist immer leichter, zu sagen: Ich unterrichte den Satz des Pythagoras so, wie ich es immer gemacht habe, als es mit 3D-Druck, KI oder VR zu versuchen“, erklärt Prof. Dr. Ingo Witzke, Mathematikdidaktiker an der Universität Siegen und gesamtverantwortlicher Projektleiter.

Bei einem Gallery Walk im Hörsaalgebäude stellten die Schulen ihre Ergebnisse vor. „Das Experimentieren in der ersten Klasse ist herausfordernd, aber die Unterrichtsassistenten haben uns toll dabei geholfen, mit der Klötzchen-App, dem 3D-Drucker und Erklärvideos zu arbeiten“, lobten Bettina Roth und Kerstin Kämpf, Lehrerinnen an der Marienschule in Helden. Am St.-Ursula-Gymnasium in Attendorn arbeiteten Schüler*innen an einer Alternative zum Taschenrechner und möchten diesen durch eine App auf dem Tablet ersetzen. Um Schüler*innen das räumliche Vorstellungsvermögen zu erleichtern, arbeitete die Hanseschule aus Attendorn an einer App, die eine Drohne den Weg der Hypotenuse eines Dreiecks entlang fliegen lässt, um diese zu visualisieren. Zahlreiche Schulen experimentierten auch mit 3D-Druckern, mit denen Arbeitsmittel wie geometrische Körper hergestellt wurden, die auch spätere Jahrgänge nutzen können.

Das Projekt ist auf einen langfristigen Nutzen ausgelegt, denn: Alle 75 Unterrichtsentwürfe, die entstanden sind, werden in drei Bänden zusammengefasst und können von künftigen Schüler- und Lehrergenerationen angewendet werden. Zwei Bände sind bereits erschienen, Band drei wird in Kürze gedruckt. Durch 15 Unternehmens-Workshops schlug die Uni Siegen auch Brücken zwischen hiesigen Firmen und den Schulen, indem die Schüler*innen Problemlösungen für die unternehmerische Praxis entwickelten. Die Ergebnisse der Workshops werden in einem vierten Band festgehalten.

„Ist die digitale Transformation im Jahre 2024 denn abgeschlossen? Natürlich nicht“, betont Projektleiter Witzke. Künstliche Intelligenz, beispielsweise ChatGPT, eröffnet völlig neue Möglichkeiten für den Mathematikunterricht, aber es erfordert auch geschultes Lehrpersonal, um damit arbeiten zu können.

Für besonderes Engagement und intensive Arbeit mit digitalen Methoden wurden im Rahmen der Abschlussveranstaltung die Marienschule in Helden, die Hanseschule Attendorn und das Gymnasium Maria König aus Lennestadt feierlich geehrt.

Gefördert wurde das Projekt neben der Regionale 2025 außerdem durch die Ministerien für Bildung und Schule und für Kultur und Wissenschaft des Landes NRW sowie durch die Bezirksregierung Arnsberg. Die IHK Siegen, zahlreiche lokale Unternehmen sowie die Arbeitgeberverbände Siegen und Olpe stehen ebenfalls hinter „DigiMath4Edu“. Digitale Grußworte anlässlich der Abschlussveranstaltung finden sich unter: https://u-si.de/lSgEf

Kontakt:
Birgitta Marx (Lehrkraft für besondere Aufgaben, Didaktik der Mathematik)
E-Mail: Birgitta.Marx@uni-siegen.de
Tel.: 0271-740 3314

Forschungsergebnisse zu 3D-Metalldruck

Mit einem leistungsstarkem Pulverbettdrucker können an der Uni Siegen Legierung aus Aluminium-, Stahl- oder Titanpulver verschmolzen werden. Siegener Wissenschaftler*innen veröffentlichten jetzt erste Forschungsergebnisse zum Verhalten des Materials aus der Siegener Metalldruckanlage.

Additive Fertigung (AM), auch bekannt als 3D-Druck, hat das Potenzial, die Fertigungsindustrie zu revolutionieren. Der 3D-Druck von Metall entwickelt sich rasant weiter. In den letzten Jahren hat Metall-3D-Druck insbesondere in der Medizintechnik, der Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie stark an Bedeutung gewonnen. Die Universität Siegen verfügt über einen leistungsstarken Pulverbettdrucker, welcher nach einem umfangreichen Laborumbau jetzt auch für Forschungskooperationen bereitsteht.

Die Anlage (3DS DMP Flex 350) wurde im Rahmen eines Großgeräteantrages von Prof. Dr.-Ing. Tamara Reinicke (Produktentwicklung) und Prof. Dr.-Ing. Martin Manns (Fertigungsautomatisierung und -montage) beschafft. Mit ihr können zahlreiche Legierungen aus Aluminium-, Stahl- oder Titanpulver zu komplexen, mit konventionellen Fertigungstechnologien nicht herstellbaren Geometrien verschmolzen werden. Um das Vertrauen in die Anwendung dieser Technologie in sicherheitsrelevanten Bereichen zu stärken, bedarf es intensiver Forschung zur Bestimmung des Materialverhaltens bei hoher Beanspruchung.

Die erste wissenschaftliche Forschungsarbeit mit Proben aus der Siegener Metalldruckanlage, wurde kürzlich in „Theoretical and Applied Fracture Mechanics“, einer der führenden Fachzeitschriften auf dem Gebiet der Bruchmechanik, veröffentlicht. Ziel der Untersuchung war, die Auswirkung der Scanstrategie (Verfahrweg des Lasers) auf die Bauteilfestigkeit zu evaluieren. Im Rahmen dieser Forschung haben Prof. Dr.-Ing. Tamara Reinicke und Dr.-Ing. Mohammad Reza Khosravani vom Lehrstuhl für Produktentwicklung mit Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel und Dr.-Ing. Peter Frohn-Sörensen vom Lehrstuhl für Umformtechnik eng zusammengearbeitet. Dr. Khosravani erklärt, dass hier das Bruchverhalten von Proben mit doppelter Kerbung aus einer Aluminium-Legierung (AlSi10Mg) untersucht wurden. Es wurden Probekörper mit unterschiedlichen Geometriespezifikationen und Druckparametern hergestellt und das Bruchverhalten und die mechanische Festigkeit eingehend untersucht. Kerben spielen eine wesentliche Rolle bei der Auslegung von Bauteilen und sind oft verantwortlich für das Versagen von Bauteilen. Die Untersuchungsergebnisse helfen Konstrukteuren bei der Gestaltung und Ausrichtung von dauerfesten Bauteilfeatures.

Preis für Forschung zum Materialverhalten bei Crashs

Chongyang Zeng vom Lehrstuhl für Fahrzeugleichtbau der Universität Siegen hat ein Verfahren zur Messung des Materialverhaltens bei Crashbelastung weiterentwickelt. Dafür wird er mit Platz 1 des internationalen Forschungspreises „ZwickRoell Science Award“ ausgezeichnet.

Bei einem Autounfall sind die Fahrzeuginsassen darauf angewiesen, dass die Karosserie der Wucht des Aufpralls bestmöglich standhält. Um das zu erreichen, wird das Material für die Bauteile vorab intensiv getestet. Das Problem: Gerade bei Crashs mit hohen Geschwindigkeiten treten Schwingungen auf, die präzise Kraftmessungen erschweren. Fahrzeugbauer der Universität Siegen haben dafür eine Lösung entwickelt: Sie bringen die Materialproben für ihre Messungen in eine spezielle geometrische Form – die Energien während des Versuchs werden dadurch so umverteilt, dass keine störenden Schwingungen mehr auftreten und exakte Ergebnisse erzielt werden. Chongyang Zeng vom Lehrstuhl für Fahrzeugleichtbau hat dieses bereits patentierte Verfahren nun noch weiterentwickelt. Dafür wird der Nachwuchswissenschaftler mit dem 1. Platz des internationalen Forschungspreises „ZwickRoell Science Award“ ausgezeichnet.

„Ich freue mich riesig über diese Auszeichnung, für die sich über 160 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus mehr als 35 Ländern beworben haben. Unter so vielen Bewerbungen für Platz 1 ausgewählt worden zu sein, ist eine tolle Überraschung und gleichzeitig eine Anerkennung für die Forschung an unserem Lehrstuhl“, sagt Chongyang Zeng, der zuvor an der RWTH Aachen seinen Master in Metallurgie abgeschlossen hat.

Die Studie, für die er nun ausgezeichnet wird, ist Teil seiner Doktorarbeit im Rahmen eines Forschungsprojektes der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zu Crashsimulationen. Zeng hat dabei zum einen noch weitere geometrische Probeformen mit unterschiedlichen Spannungszuständen entwickelt, die exakte Kraftmessungen ermöglichen. Darüber hinaus hat er neue Gesetzmäßigkeiten entdeckt und in ein physikalisches Verfahren zur schwingungsfreien Kraftmessung implementiert. „Wir können mit diesem erweiterten Messverfahren nun noch genauer vorhersagen, ob verschiedene Stähle, die für die Produktion von Karosseriebauteilen in Frage kommen, der Belastung bei Crashs standhalten“, erklärt Lehrstuhlinhaber Prof. Dr.-Ing. Xiangfan Fang von der Uni Siegen.

Im Fahrzeugleichtbau sind solche präzise Messmethoden von besonderer Bedeutung: Um möglichst „leichte“ Fahrzeuge zu bauen, muss genau ermittelt werden, wie weit man die Materialdicke der Bauteile reduzieren kann, ohne dass das Material seine Festigkeit einbüßt. Das DFG-Projekt, bei dem die Wissenschaftler der Universität Siegen mit Kolleg*innen der RWTH Aachen zusammenarbeiten, läuft noch ein Jahr. In dieser Zeit soll unter anderem daran gearbeitet werden, die weitentwickelten Messverfahren in der Praxis auch tatsächlich anwendbar zu machen.

Der ZwickRoell Science Award prämiert jährlich Forscherinnen und Forscher, die herausragende wissenschaftliche Arbeiten auf dem Gebiet der mechanischen Materialprüfung erbracht haben. Der erste Platz der Auszeichnung ist mit 5.000 Euro dotiert, Chongyang Zeng erhält für seine Leistung außerdem die Paul Roell Medaille. Die Preisverleihung erfolgt im Oktober in Ulm.

Kontakt:
Prof. Dr. Xiangfan Fang (Lehrstuhl für Fahrzeugleichtbau)
E-Mail: Xiangfan.fang@uni-siegen.de
Tel.: 0271- 740 4670