Tailored Materials

Die gezielte Herstellung, Charakterisierung und Nutzung von Materialien spielen in Forschung und Lehre an der Universität Duisburg-Essen und insbesondere in den Ingenieurwissenschaften eine abteilungsübergreifende Schlüsselrolle.

Nanostrukturierte Materialien, die elektrisch, magnetisch, katalytisch oder optisch aktiv sind, sind für zahlreiche Anwendungen in der Elektrotechnik, Informationstechnologie und Energietechnik zentral und werden in Anwendungen von der Energiespeicherung und ‑konversion bis hin zur Sensorik und Elektrokatalyse eingesetzt. Ein wichtiges Themenfeld betrifft die gezielte Herstellung funktionaler Nanomaterialien basierend auf einem Detailverständnis und einer modellhaften Beschreibung der zugrundeliegenden Vorgänge.

Klassische metallische Werkstoffe für den Maschinenbau, die Automobil-, Werkzeug- und Medizintechnik werden bzgl. ihrer Fertigungs- (Metallurgie, Gießen, Umformen, additive Fertigung) und Gebrauchseigenschaften (z.B. Ermüdung, Verschleiß) betrachtet. In den Bauwissenschaften werden Struktur- und Funktionsmaterialien hinsichtlich ihrer mikroskopischen und makroskopischen Eigenschaften analysiert und optimiert.

Die Analyse von Materialien ist ein weiterer Schwerpunkt, der mit den oben dargestellten Themenfeldern eng verknüpft ist. Sie reicht von der mikroskopischen Analyse über die Eigenschaftsanalyse beispielsweise von Batteriematerialien, Thermoelektrika und Katalysatoren bis hin zu neuartigen elektromagnetischen Sensorverfahren. Spektroskopische, bildgebende und akustische Verfahren zur Analyse von Materialzusammensetzung, -eigenschaften und -schädigung werden in allen Abteilungen der Fakultät eingesetzt.

Im Fakultätsschwerpunkt Tailored Materials spielen auch Fragestellungen von Nachhaltigkeit, Recycling und Wirtschaftlichkeit eine wichtige Rolle. Durch die Erforschung energietechnischer Anwendungen neuer Materialien besteht eine enge thematische Anbindung an den Fakultätsschwerpunkt „Energy and Resource Engineering“.

Computergestütze Verfahren werden in Tailored Materials als effiziente Werkzeuge eingesetzt. Skalenübergreifende Modellierung und Simulation erlaubt zusätzlich zur gezielten Auslegung neuer Materialien und Prozesse auch ein tiefgreifendes Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen.

Der Schwerpunkt Tailored Materials zielt darauf, die in spezifischen Bereichen teilweise schon seit vielen Jahren an der Universität Duisburg-Essen existierenden eng verzahnten Kooperationen in Technologie, Experiment, Simulation und Analyse weiter zusammenzuführen. Er ist eng assoziiert mit dem Profilschwerpunkt „Nanowissenschaften“ der Universität Duisburg-Essen und liefert wesentliche Beiträge zum übergreifenden Schwerpunkt „Materials Chain“ der Universitätsallianz Ruhr. Die Bündelung im fakultätsübergreifenden Schwerpunkt bietet einzigartiges Entwicklungspotenzial. Die Struktur einer umfassenden Fakultät für Ingenieurwissenschaften bietet hierbei einen strategischen Vorteil, die Zusammenarbeit über die Grenzen der traditionellen Fachdisziplinen hinweg zu fördern. Durch die Unterstützung von abteilungsübergreifenden Kooperationen wird es dadurch mittelfristig gelingen, neue interdisziplinäre Arbeitsfelder zu erschließen, die erheblich zur Profilbildung der Fakultät beitragen.

Das Thema „Materialien“ ist in vielfältiger Weise mit dem Standort Ruhrgebiet verbunden. Daraus resultiert eine etablierte starke Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen in allen oben skizzierten Themenfeldern. Die durch die Vernetzung dieser Themen ermöglichte Forschung und Entwicklung wird den Strukturwandel der ortsansässigen Industrie hin zu spezifischen Materialien, Produkten und Prozessen befruchten. Neben den Beiträgen zur Forschung wird diese Entwicklung durch eine forschungs- und innovationsorientierte Lehre begleitet, durch die die Experten ausgebildet werden, die für die Sicherung der Wirtschaftskraft des Standorts erforderlich sind.