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Innovationspreise Ingenieurwissenschaften 2022 – Sparkasse am Niederrhein

Innovationspreise Ingenieurwissenschaften 2005

01.12.2005 News Innovationspreise Sparkasse

Die Träger der Innovationspreise Ingenieurwissenschaften 2005 der Sparkasse am Niederrhein sind

Dr.-Ing Robin Büscher
für seine Dissertation „Gefügeumwandlungen und Partikelbildung in künstlichen Metall/Metall-Hüftgelenken“ und

Dr.-Ing. Boris F. Kock
für seine Dissertation „Zeitaufgelöste Laserinduzierte Inkandeszenz (TR-LII): Partikelgrößenmessung in einem Dieselmotor und einem Gasphasenreaktor“.

Die Dissertation von Dr.-Ing Robin Büscher untersucht die Verschleißmechanismen von künstlichen Metall/Metall-Hüftgelenkspaarungen und die von der Reibung  induzierten Änderungen des oberflächennahen Gefüges. Für das grundlegende Verständnis dieser Prozesse wurden sowohl die topographischen Änderungen auf als auch die mikrostrukturellen Vorgänge unter der Kontaktfläche der Prothesen mit Hilfe von Elektronenmikroskopie und einer neuen Präparationsmethodik untersucht. Ein bekanntes Grenzschichtmodell wurde von Dr.-Ing. Büscher für die hier betrachteten Kobaltbasislegierungen erweitert: Zu Grenzschichten mit rein mechanischer Wechselwirkung treten nanokristalline Grenzschichten und tribochemische Reaktionsschichten mit chemischen und mechanischen Wechselwirkungen. Auf der Basis dieses Modells konnten eine ganze Reihe praktischer Fragen zu den Vererbungsmechanismen geklärt werden wie beispielsweise Abrasion durch nanoskopische Partikel beim Einlaufen, tribochemische Reaktionen und Oberflächenzerrüttung. Grundsätzlich haben die Erkenntnisse dieser Arbeit unter Beweis gestellt, dass es sich bei der künstlichen Hüfte um ein komplexes tribologisches System handelt, in dem verschiedene Prozesse und Verschleißmechanismen parallel und äußerst dynamisch ablaufen. Mit einer gezielten metallurgischen Betrachtung von tribologisch beanspruchten Oberflächen konnte gezeigt werden, dass die derzeit in der Hüft-Endoprothetik eingesetzten Werkstoffe in der Lage sind, ihre mechanischen Eigenschaften den äußeren Belastungen anzupassen, um die Verschleißbeständigkeit zu erhöhen und die Lebensdauer zu verlängern.

Die Gutachten bestätigen die herausragende wissenschaftliche Leistung dieser Dissertation. Insbesondere wird auf weiterführenden Aspekte für die fertigungs- und produktionstechnischen Anwendungen und damit die hohe Praxisrelevanz hingewiesen. Das Promotionsverfahren wurde mit der bestmöglichen Note abgeschlossen.

Die Dissertation von Dr.-Ing. Boris Kock behandelt die Anwendung einer laserbasierten Messmethode auf sehr praktische Systeme wie den Dieselmotor oder den Gasphasenreaktor. Grundlage der Messmethode ist die Untersuchung der Strahlungsemission von Partikeln beim Abkühlen, die zuvor durch Laserimpulse zum thermischen Leuchten (Inkandeszenz) angeregt wurden. Dabei wird das zeitliche Verhalten analysiert, das die Parameter der Partikelgrößenverteilung enthält. Die Schwierigkeiten bestehen darin, eine ganze Reihe von Einflussgrößen wie Wärme- und Stofftransport am und im Partikel zu berücksichtigen. Herr Dr.-Ing. Kock wendet in seiner Arbeit diese Messmethode einerseits auf den Brennraum eines Dieselmotors an zur Ermittlung der Größenverteilung der Rußpartikel, andererseits untersucht er in einem Gasphasenreaktor Nano-Eisenpartikel unterschiedlicher Größe und Erscheinungsform. Durch Kontrolle vergleichbarer Ergebnisse mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie in den Abgasen des Dieselmotors sowie von Proben aus dem Reaktionsraum des Gasphasenreaktors konnte eine gute Übereinstimmung der Ergebnisse nachgewiesen und die entwickelte Auswertungsmethode bestätigt werden. Die Arbeit liefert beispielsweise die Basis für die Anwendung des vergleichsweise einfachen Messverfahrens auf seriennahe Dieselmotoren zur Entwicklung innermotorischer Maßnahmen zur Reduktion von Rußpartikelemissionen.

Die Gutachten bestätigen die herausragende wissenschaftliche Bedeutung der Arbeit. Für die Messungen im Brennraum des Dieselmotors wurde Dr.-Ing. Kock die Wilhelm-Jost-Medaille der Deutschen Sektion des „Combustion Institute“ verliehen. Das Promotionsverfahren wurde mit der bestmöglichen Note abgeschlossen.