Ingenieurwissenschaften

Die Abteilung „Bauwissenschaften“ untersucht verschiedene Aspekte im Energiesektor, zum Beispiel Bau- und Materialfragestellungen bei Offshore-Windparkanlagen oder Beiträge zur Lösung der Energiespeicherfrage mittels Pumpspeichern oder „power-to-gas“-Verfahren. Die Fachgebiete (FG) „Wasserbau und Wasserwirtschaft“ sowie „Geotechnik“ untersuchen ­unter anderem in Zusammenarbeit mit dem Bergbaubetreiber RAG und der Universitätsallianz Metropole Ruhr (UAMR), ob Pumpspeicherwerke in den Schächten und Strecken des untertägigen Steinkohlebergbaus zu realisieren sind.
Ein weiteres Beispiel für eine solche multifunktionale Nutzung vorhandener Infrastruktur ist das Forschungsvorhaben „Nachhaltige urbane Kulturlandschaft in der Metropole Ruhr“ (KuLaRuhr), das mit 4,5 Millionen Euro vom BMBF gefördert wird. Hier untersucht das Fachgebiet „Siedlungswasserwirtschaft und Abfallwirtschaft“, ob die Kanalisation als Wärmeleitsystem genutzt werden kann, und arbeitet an einem modernen und nachhaltigen Regenwassermanagement mittels echtzeit-gesteuerter Zisternen.
Hinsichtlich der Abfallwirtschaft verfolgen die Wissenschaftler innerhalb des EU-geförderten Projekts „Advanced Technologies for Water ­Resource Management“ (ATWARM) das Ziel, Kläranlagentechnik zum Beispiel mittels Algen und Glasfaserlichtleitern zu optimieren. Ebenfalls um Abfälle geht es im Projekt „Biologische ­Methanoxidation“. Es wird von der DFG über drei Jahre gefördert und soll helfen, klimaschädliche Methanemissionen aus Deponien mithilfe einer biologischen Deckschicht zu verhindern. Das Forschungsprojekt „Energieeffiziente Bio­abfallverwertung“ sucht Möglichkeiten zur ­Effizienzsteigerung in der Bioabfallbehandlung, indem Kompostierung und Vergärung kombiniert werden. Die Speicherung des dabei produzierten Biogases wird im europäischen Forschungsvorhaben „Innovative and competitive solutions using SS and adhesive bonding in biogas production“ (BiogaSS) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Metall- und Leichtbau untersucht.
Im Bereich der intelligenten Bauwerke und der Brücken und Membranstrukturen nutzt das Institut für Massivbau (IfM) moderne Methoden der Informationstechnologie, um so adaptive Brücken zu entwickeln, die sich automatisch an ihre Beanspruchungen anpassen. Durch die ­Adaption natürlicher Strukturen können Stahlbetontragwerke grundlegend neu konzipiert ­werden – hin zu innovativen, sehr leichten und frei geformten Konstruktionen, die gleichzeitig eine hohe Tragfähigkeit aufweisen. Im Rahmen eines DFG-Projektes wird dieses Vorgehen erfolgreich an 2D-Strukturen simuliert.
Die Effizienzsteigerung des Fahrbahnbelages auf Stahlbrücken, die quantitative Bewertung der Substanz von Asphaltbefestigungen sowie der Einsatz neuer Messtechniken zur Bewertung neu hergestellter Asphaltfahrbahnbefestigungen im Rahmen der Abnahme wird gemeinsam vom Institut für Straßenbau und Verkehrswesen und dem Institut für Metall- und Leichtbau erforscht.
Als eine von nur drei Einrichtungen weltweit entwickelt das Labor für leichte Flächentrag­werke komplexe Materialprüfungen und Optimierungen an Gewebemembranen, wie sie unter anderem im Stadionbau angewendet werden.
Am Institut für Metall- und Leichtbau sowie am Institut für Baustatik und Baukonstruktion wird hierzu in mehreren Vorhaben das hochgradig nichtlineare und anisotrope Materialverhalten textiler Gewebemembranen untersucht und optimiert.
Auf einer gänzlich anderen Skala forschen die Institute für Materialwissenschaft und ­Mechanik: Die EU fördert über den Marie Curie-Mobilitätsfonds junge Doktoranden bei der ­Untersuchung der Bewegung von Werkstoffen im Nanometerbereich – insgesamt eine Millionen Euro Förderung entfallen hier auf die Abteilung „Bauwissenschaften“. Denn Bewegungen auf der Nanoskala entscheiden zum Beispiel ­darüber, ob Lithium-Ionen-Akkus stabil bleiben oder wie sich DNA-Stränge miteinander verknüpfen. ­Darüber hinaus ermöglichen sie neuartige Messungen von Hirnströmen. Makroskopisch werden diese Bewegungen in Piezoeinspritzsystemen und adaptiven Strukturen genutzt. Einem ähnlichen Thema – nur auf gröberer Skala – widmet sich das deutschlandweite DFG-Schwerpunktprogramm „Ferroische Funktionsmaterialien“ unter der Leitung des Instituts für Mechanik an der UDE. Kopplungen zwischen elektromechanischen und magnetomechanischen Werkstoffen werden auf der Mikroskala experimentell untersucht und modelliert. Ein tiefgründiges Verständnis ermöglicht so das Design neuer Werkstoffe. Die Bauwissenschaften sind hier mit rund einer Million Euro für die erste Förderperiode beteiligt.