Fakultät für Ingenieurwissenschaften

Höhepunkte der Forschung

Die Abteilung Bauwissenschaften führte die Forschung aus den vergangenen Jahren erfolgreich weiter und erweiterte diese um diverse Aspekte und Themenbereiche.

Das FG „Materialwissenschaften“ widmete sich der Erforschung des Piezoeffekts. Durch diesen Effekt verformt sich einen Werkstoff bei Anlegen eines elektrischen Feldes mechanisch. In Relaxorkeramiken ist dieser Effekt besonders stark ausgeprägt. Es zeigt sich, dass sich diese starke Materialantwort auf zwei konkurrierende statische Phänomene zurückführen lässt, die die strukturelle Ordnung des Festkörpers auf der Nanoskala bestimmen. Ebenfalls wurde die Wechselwirkung magnetischer und elektrischer Materialien untersucht. Ein wesentlicher Effekt dabei ist die magnetoelektrische Kopplung, die in dieser speziellen Werkstoffklasse indirekt über eine mechanische Kopplung erzielt wird. Diese Kopplung kann für leitfähige magnetische Materialien beobachtet werden. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass Halbleitereffekte großen Einfluss auf das Verhalten dieser Werkstoffe haben.

Am FG „Mechanik“ wurde von der DFG der Forschergruppe 1509 „Ferroische Funktionsmaterialien – Mehrskalige Modellierung und experimentelle Charakterisierung“ eine zweite Förderperiode bewilligt. Kopplungen zwischen elektromechanischen und magnetomechanischen Werkstoffen werden hier auf der Mikroskala experimentell untersucht und modelliert. Ein tiefgründiges Verständnis ermöglicht das Design neuer Werkstoffe. In der ersten Förderperiode des DFG-Schwerpunktprogramms „Reliable Simulation Techniques in Solid Mechanics. Development of Non-standard Discretisation Methods, Mechanical and Mathematical Analysis“ beschäftigen sich zwei Projekte am FG „Mechanik“ mit der Entwicklung neuer gemischter finiter Elemente und der Verbesserung von finiten Least-Square Elementen für Plastizität.

Das FG „Baubetrieb und Baumanagement“ forschte an der Umsetzung und den Auswirkungen des digitalen Bauens und vertiefte entsprechende Zusammenarbeit mit Industriepartnern. Das FG ist Gründungsmitglied des Building Information Modeling (BIM) Cluster NRW und die Methodik des BIM wurde in das offizielle Curriculum im Zusammenhang mit dem FG-eigenem BIM-Labor integriert.

Durch unkonventionelle Denkansätze, innovativer Methoden und interdisziplinäre Lösungsstrategien konnte das FG „Massivbau“ neue Gestaltungsmöglichen im Hochbau eröffnen. Neuartige Deckensysteme auf der Grundlage betonischer Strukturen werden erforscht und tragfähiger und gleichzeitig wärmedämmender Hochleistungsaerogelbeton entwickelt. Beton ist aber auch für ganz andere Dinge gut: Das FG entwickelte Zahnräder aus Ultrahochleistungsbeton für den Einsatz im Fahrzeugbau.

In einem gänzlich anderen Bereich forscht das FG „Stadtplanung und Städtebau“. Im Fokus steht hier eine neue Klimakultur: In einem Verbundprojekt der Stadt Essen, der Wissenschaft (Kulturwissenschaftliches Institut Essen, UDE) und der Wirtschaft bezieht sie durch partizipative Ansätze die Stadtgesellschaft ein. Durch konkrete Maßnahmen in den Handlungsfeldern Stadtentwicklung, erneuerbare Energien, Mobilität und Gebäude wird der Transformationsprozess zu einer „neuen“ Klimakultur in Essen umgesetzt. Mit Hilfe von Tools wie Low Carbon Index (LCI®), einem Indikatorensystem zur Erfassung, Bewertung und Optimierung von Stadtquartieren im Sinne einer nachhaltigen Siedlungsentwicklung und EnergyEfficiencyController (EEC) zur Bilanzierung des Energiebedarfs, wurde dieser Ansatz erprobt.

Das FG „Metall- und Leichtbau“ erstellte federführend in einer großen Gruppe europäischer Experten den Science and Policy Report „Prospect for European Guidance for the Structural Design of Tensile Membrane Structures“, der 2016 durch die Europäische Kommission veröffentlicht wurde. Dazu führte das FG Versuche zu verschiedenen Gewebemembranen und eine umfangreiche experimentelle und numerische Untersuchung zum Anziehverhalten von vorspannbaren Schraubengarnituren durch.