Surface Technology Applied Research (STAR)

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Willkommen im Kompetenzzentrum STAR

Die Oberflächentechnologie ist eine Querschnittstechnologie, die in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens eine Schlüsselrolle spielt. Sie ist der Motor für zahlreiche Innovationen und bietet entscheidende Wettbewerbsvorteile in vielen Branchen und Industriezweigen. Unser Kompetenzzentrum Surface Technology Applied Research (STAR) versteht sich als Kooperations- und Dienstleistungspartner für die Industrie, insbesondere für mittelständische Unternehmen in der Region Niederrhein. Ein zentraler Aspekt unserer Arbeit ist die Betrachtung der gesamten Prozesskette – von der Vorbehandlung über die Schichtapplikation und Schichtanalytik bis hin zur Schadensanalyse.

 

Für viele unterschiedliche Bereiche, z. B. Verkehrswesen, Energietechnik, Luft- und Wasseraufbereitung sowie Mikrosystemtechnik, entwickeln wir Werkstoff- und Oberflächenkonzepte, um neue hochqualitative Maschinen und Komponenten fertigen zu können. Durch gezielte Problemanalysen und eine enge Zusammenarbeit mit unseren Partnern können wir zeitnahe Lösungen für die industrielle Anwendungspraxis bereitstellen und so den Wertschöpfungsanteil der Oberflächentechnik an Produkten und Dienstleistungen steigern.

 

Unser Engagement für Ressourcenschonung und Energieeffizienz steht im Einklang mit globalen umweltpolitischen Forderungen und fördert eine nachhaltige Entwicklung. Mit unserer konzentrierten Projektarbeit schaffen wir nicht nur innovative Lösungen, sondern auch neue Arbeitsplätze in der Region Niederrhein. Entdecken Sie mit uns gemeinsam die vielfältigen Möglichkeiten der Oberflächentechnologie und gestalten Sie die Zukunft aktiv mit!

Neue Suspensionsspritzanlage in Betrieb genommen

Das Labor für Oberflächentechnik am Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik hat eine bedeutende Erweiterung seiner Forschungs- und Lehrkapazitäten vorgenommen. Unter der Leitung von Professor Dr. Markus Lake, Leiter des Kompetenzzentrums STAR und des Labors für Oberflächentechnik, wurde eine hochmoderne Suspensionsspritzanlage erfolgreich in Betrieb genommen.

Mit dieser Anlage können im Hochgeschwindigkeits-Flammspritzverfahren (S-HVOF-Technologie) unter Verwendung von Suspensionen sehr dünne und fein strukturierte Schichten hergestellt werden. Hierbei stellen Suspensionen komplexe Stoffgemische aus einem Feststoff und einer Trägerflüssigkeit dar.

Die Suspensionsspritzanlage, entwickelt und hergestellt von der GTV Verschleißschutz GmbH aus Luckenbach (Rheinland-Pfalz), ist ein technologischer Meilenstein für die Hochschule. Diese Anlage erlaubt es, die Schicht- und Prozessentwicklung auf ein neues Niveau zu heben. Insbesondere im Bereich der Synthese katalytischer Werkstoff- und Oberflächensysteme eröffnen sich hierdurch völlig neue Möglichkeiten. Die S-HVOF-Anlage wird sowohl in der Lehre als auch in der Forschung eingesetzt und ermöglicht es, Studierende praxisnah in hochspezialisierte Technologien einzuführen.

Feierlich übergeben wurde die Anlage durch Hochschulpräsident Dr. Thomas Grünewald, GTV-Geschäftsführer Dr. Klaus Nassenstein und dem Entwicklungsleiter Dr. Andreas Wank. „Wir freuen uns, diese innovative Technologie in die Hände so erfahrener und engagierter Wissenschaftler zu geben“, betonte Dr. Klaus Nassenstein während der Zeremonie. Nassenstein war darüber hinaus bis April 2024 Präsident des Forschungs- und Transfernetzwerkes Mittelstand der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF).

Die HSNR zählt zu den wenigen Forschungseinrichtungen in Deutschland, die über diese fortschrittliche Applikationstechnik verfügen. „Die Entwicklung und Optimierung der Suspensionen erfolgt in enger Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Andreas Roppertz vom Fachbereich Chemie“, sagt Prof. Dr. Lake. Durch diese interdisziplinäre Zusammenarbeit können maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedliche industrielle Anwendungen entwickelt werden.

Mit der neuen Suspensionsspritzanlage stärkt die Hochschule ihre Position als führende Forschungseinrichtung im Bereich der Oberflächentechnik und schafft gleichzeitig neue Möglichkeiten für die Entwicklung zukunftsweisender Materialien und Verfahren.

Suspensionsspritzanlage
Die Suspensionsspritzanlage übergaben (v.l.n.r.): Hochschulpräsident Dr. Thomas Grünewald, Dr. Klaus Nassenstein (GTV-Geschäftsführer), Dr. Andreas Wank (GTV-Entwicklungsleiter), Prof. Dr. Markus Lake (Leiter STAR-Kompetenzzentrum) und Prof. Dr. Andreas Roppertz (Fachbereich Chemie). [Copyright: HSNR]
Professor Markus Lake mit dem Aufnahmeschreiben des Promotionskollegs NRW
Professor Markus Lake mit dem Aufnahmeschreiben des Promotionskollegs NRW

Aufnahme von Prof. Lake im Promotionskolleg NRW

Wir freuen uns bekannt zu geben, dass Prof. Dr. Markus Lake in das renommierte Promotionskolleg NRW aufgenommen wurde. Diese Ehre würdigt seine wissenschaftlichen Beiträge und seine engagierte Forschung auf dem Gebiet der Prozess- und Applikationsentwicklung sowie seine erfolgreiche Betreuung seiner Promovierenden.

Als professorales Mitglied in der Abteilung "Ressourcen und Nachhaltigkeit" des Promotionskollegs konzentriert sich Markus Lake und sein Entwicklungsteam M. Sc. Nikolai Desch und B. Eng. Theresa Gielen auf die Erforschung innovativer Oberflächensysteme. Ein Schwerpunkt der Aktivitäten stellt die Applikationsentwicklung katalytischer Oberflächensysteme dar. Mit diesen Arbeiten treibt er und sein Team die Entwicklung nachhaltiger Technologien voran, die einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz und zur Ressourcenschonung leisten.

Seine Aufnahme in das Promotionskolleg NRW ist ein bedeutender Meilenstein in seiner wissenschaftlichen Karriere und unterstreicht seine herausragenden Leistungen in der Forschung und in der Betreuung des wissenschaftlichen Nachwuchses.

Über das Promotionskolleg NRW

Das Promotionskolleg NRW ist eine führende Institution zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses in Nordrhein-Westfalen. Es bietet herausragenden Forschenden die Möglichkeit, in einem interdisziplinären Umfeld ihre Promotionen durchzuführen und von einem exzellenten Betreuungs- und Förderprogramm zu profitieren.

Neues Leitfähigkeitsmessgerät in Betrieb genommen

Das Labor für Oberflächentechnik verfügt seit neustem über ein Leitfähigkeitsmessgerät des Typs Loresta GX-II der Firma Mitsubishi Chemical Analytech. Dieses Messgerät arbeitet nach der 4-Punkt-Messmethode und basiert auf dem Vierleiterverfahren, mit dem der Einfluss der Kontaktwiderstände auf das Messergebnis eliminiert werden kann. Mit diesem Messgerät können weiterhin der spezifische Volumenwiderstand und der spezifische Flächenwiderstand bestimmt werden.

Eingesetzt wird das neue Messgerät in Lehre und Forschung, um die elektrische Leitfähigkeit an dünnen Schichten und Kompaktwerkstoffen untersuchen und bestimmen zu können. Ein wesentlicher Schwerpunkt stellt die Messung des elektrischen Widerstands der im Labor entwickelten Dünnschichtsysteme für die katalytische Wasserbehandlung dar. Im Rahmen der Applikationsentwicklung werden beispielsweise Diamantschichten gezielt dotiert, um die elektrische Leitfähigkeit definiert einzustellen.

Messung der elektrischen Leitfähigkeit an einer dünnen PVD-Schicht
XRD-Anlage STADI MP der Fa. Stoe, Darmstadt

Neue XRD-Anlage im Labor für Oberflächentechnik

Das Labor für Oberflächentechnik verfügt seit November 2023 über eine neue XRD-Anlage des Modells "STADI MP" der Frima Stoe, Darmstadt. Die Beantragung des Röntgendiffraktometers erfolgte durch Herrn Professor Andreas Roppertz, er ist Mitglied im Kompetenzzentrum STAR und Akteur im Labor für Oberflächentechnik, in enger Zusammenarbeit mit Frau Doktorin Sabrina Keil und Professor Markus Lake. Die finanzielle Förderung erfolgt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Programm Großgeräte der Länder.

Die Anschaffung eines Röntgendiffraktometers an der Hochschule Niederrhein bietet die Möglichkeit, theoretische Zusammenhänge aus den Lehrveranstaltungen unmittelbar mit der praktischen Erfahrung zu verbinden. Anwendungsrelevante Fragestellungen wie z. B. der Einfluss von Dotierungsstoffen auf die Phasenbildung oder die temperaturinduzierte Phasenumwandlung u.v.m. lassen sich im Rahmen von Praktika nachhaltig veranschaulichen. Der uneingeschränkte Zugang zu dieser Methode ist insbesondere für die Material- und Phasenanalyse in Projektarbeiten, Abschlussarbeiten und Dissertationen von großem Vorteil. Das neue Gerät dient zur kristallografischen Untersuchung von Pulvern, Bulkmaterialien und dünnen Schichten und verfügt über einen automatischen Mehrfachprobenwechsler, welcher eine zeiteffiziente Analyse großer Probenaufkommen ermöglicht. Das Gerät verfügt ferner über eine modulare in-situ-Zelle, bei der die Proben während der Analyse begast und beheizt werden können. Bei Temperaturen von bis zu 900 °C und einer reaktiven Gasphase können in-situ-Phasenbildungen und -umwandlungen untersucht werden. Die hohe Leistung der Röntgenröhre und die hohe Intensität des Detektors ermöglichen sehr kurze Analysezeiten, sodass die zeitliche Auflösung für in-situ-Experimente gegeben ist. Diese Analysen ermöglichen die Aufklärung von Reaktionsmechanismen in der Festkörperchemie, welche im Bereich der reaktiven Oberflächen und Werkstoffsysteme von enormer Bedeutung sind.

Forschungs- und Arbeitsschwerpunkte

Im Kompetenzzentrum STAR und im Labor für Oberflächentechnik werden praxisrelevante Fragestellungen, z. B. im Rahmen von öffentlich geförderten FuE-Projekten, als Bachelor- und Masterprojekte und als Abschlussarbeiten im Bachelor- und Masterstudium sowie in Promotionsarbeiten, bearbeitet und innovative Lösungen erarbeitet.

Nachfolgend finden Sie eine kleine Auswahl der aktuellen Forschungs- und Entwicklungsthemen:

  • Untersuchung von Methoden zur industriellen Bauteilreinigung, Bewertung der technischen Sauberkeit und Restschmutzanalyse.
  • Anwendungsorientierte Schicht-Systementwicklung für unterschiedliche technologische Fragestellungen und wissenschaftliche Anwendungen.
  • Bewertung von tribologischen Systemen und Untersuchung des Verschleißverhaltens.
  • Entwicklung und Applikation von Oberflächensystemen für Advanced Oxidation Processes (AOP) und Anwendungen der heterogenen Katalyse.
  • Synthese reaktiver Multimaterialsysteme (RMS) auf Basis binärer und ternärer Dünnschichtsysteme als innovative Energiespeicher.
  • Weiterentwicklung von Elektrolysezellen auf der Basis der Stabbündelelektrode für die Wasseraufbereitung, z. B. zum Phosphatrecycling aus Beschichtungsbädern, zum Medikamentenabbau, zur Keimreduktion oder zum Abbau von Organika.
  • Energieeffizienzbetrachtung und Risikobewertung entlang von Produktions- und Beschichtungsprozessen.
  • Mitarbeit in der akademischen Weiterbildung von Promovierenden und Postdoc's zum Academic Scientific Agent (ASA) im Rahmen des "Smart Interface"-Projektes.
  • Entwicklung von Methoden und Prüfsystemen für die Schichtcharakterisierung.
  • Entwicklung und Realisierung innovativer Mess- und Analysetechniken für die kontinuierliche Prozessüberwachung, z. B. Funkmesstrecke für die online-Temperaturüberwachung im PVD-Beschichtungsprozess.

 

Das Kompetenzzentrum STAR und das Labor für Oberflächentechnik verstehen sich darüber hinaus auch als agiler Dienstleistungspartner, um komplexe Fragestellungen mit der vorhandenen Infrastruktur zu bearbeiten und praxisorientierte Lösungen anzubieten. So werden beispielsweise Verschleißuntersuchungen mit der vorhandenen Verschleißprüftechnik (Taber Abraser, Millertest, Reibradtest) zeitnah bearbeitet und die aufbereiteten Ergebnisse der auftraggebenden Organisation zeitoptimal zur Verfügung gestellt.

Profilbildung 2022 - Projekt "Smart Interfaces (SmInt)"

SmInt-Teilprojekt 2 im Kompetenzzentrum STAR

Das Kompetenzzentrum STAR beschäftigt sich in dem Teilprojekt 2 mit der Entwicklung, Synthese und Analyse von katalytisch aktiven Werkstoff- und Oberflächensystemen sowie der Bewertung des hierfür erforderlichen Ressourcenverbrauchs sowie der potentiellen Prozessrisiken. Diese textilbasierten Katalysatorsysteme sollen eingesetzt werden, um beispielsweise belastete Umgebungsluft zu reinigen.

Für die Erfassung der Ressourcenverbräuche wurden im Labor für Oberflächentechnik in enger Kooperation mit dem Querschnittsprojekt 1 umfassende Messtechnik verbaut, um die aufgewendeten Energien und Medienverbräuche (Wasser, Prozessgase, Druckluft) zu ermitteln.

Das Vorhaben „Smart Interfaces - SmInt“ wird vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen in der Förderbekanntmachung „Profilbildung 2022“ gefördert. Projektlaufzeit: 01.11.2023 - 30.10.2026.

Struktur
Struktur des SmInt-Projektes
SmInt-Projekt an der Hochschule Niederrhein
TiO2-Schicht auf Glassubstrat [MS-Arbeit N. Desch, 2020]

Photokatalytische und antimikrobielle Oberflächensysteme

Sämtliche Oberflächen, mit denen man im täglichen Leben in Kontakt tritt, spielen gerade im Hinblick auf die Verbreitung von Krankheitserregern eine besondere Rolle. Titandioxid ist in seiner Modifikation Anatas photokatalytisch aktiv und kann daher als ein selbstreinigendes, antimikrobielles Oberflächensystem genutzt werden. Besonders im Hinblick auf die Entstehung und Verbreitung von Bakterien (z. B. Coli-Bakterien), Keimen (z. B. MRSA), Pilzen und Algen kann Anatas somit einen Beitrag leisten um deren Entstehung und Verbreitung zu mi-nimieren. Hoch frequentiert berührte Oberflächen wie z. B. Türklinken können somit antimikrobiell ausgestattet werden.

Ein weiteres potentielles Anwendungsgebiet, welches die photoassistierte Katalyse nutzen kann, ist die Aufbereitung von Wasser. Titandioxid kann dabei durch eine fortgeschrittene Oxidation (engl.: Advanced Oxidation Process, AOP) organischen Substanzen zersetzen und einen Beitrag dazu leisten die Belastung von Abwasser mit Schadstoffen, pharmazeutischen Produkten, Bakterien oder Pestiziden zu verringern.

EFRE-Projekt "Elektrochemische Oxidation an BDD-Elektroden"

In dem Projekt "Elektrochemische Oxidation an bordotierten Diamantelektroden zur Behandlung von Chemisch Nickel Bädern" soll im Rahmen eines Up Scalings eine Pilotanlage aufgebaut werden, um Hypophosphit und Phosphit elektrochemisch zu Phosphat zu oxidieren. Hypophosphit ist Bestandteil der Bäder, Phosphit entsteht als Nebenprodukt bei der chemischen Beschichtung mit Nickel, der sogenannten außenstromlosen Beschichtung.

Aus ökonomischen und ökologischen Gründen steht die Entsorgung der verbrauchten Lösungen aus dem Prozess der außenstromlosen Beschichtung im Fokus der Beschichter. Ebenso hat die Reinigung von Abwässern an Bedeutung gewonnen. Gelangen Phosphorspezies in die Umwelt, so führt dies in den meisten Fällen zum überdurchschnittlich starken Wachstum von Pflanzen, der sogenannten Eutrophierung. Aus diesem Grunde arbeitet die Hochschule Niederrhein im Rahmen des Projektes ‘Elimination des Phosphits in Abwässern aus der Beschichtungsbranche‘ an der Aufbereitung von Abwässern und verbrauchten Bädern, die bei dem Beschichtungsprozess ‘Chemisch Nickel‘ entstehen. Hierzu steht eine, von der Hochschule patentierte Aufbereitungstechnologie zur Verfügung (DE102012100481, Stabbündelelektrode). Das Hauptaugenmerk der Arbeiten liegt auf der Eliminierung des Schwermetalls Nickel und der Oxidation der Phosphorspezies zu Phosphat.

Die Stabbündelelektrode und die ablaufenden elektrochemischen Vorgänge sind geeignet, um den Oxidationszustand des Phosphors zu erhöhen, wenn herkömmlichen Methoden versagen. Die Stabbündelelektrode arbeitet dabei insbesondere sehr gut im Bereich niedriger Konzentrationen. Die im Chemisch Nickel Bad vorhandenen Phosphorspezies werden an einer Stabbündelelektrode aus bordotierten Diamanten (BDD) zu Phosphat oxidiert. Die anodische Oxidation von Hypophosphit (H2PO2-) und Phosphit (HPO32-) zu Phosphat (PO43-) findet an der Elektrodenoberfläche statt. Der größte Vorteil der Stabbündelelektrode, gegenüber den herkömmlichen Plattenelektroden, liegt in der verhältnismäßig großen Oberfläche. Um eine Rückreaktion des Phosphats zu vermeiden, ist eine kathodenseitige Abschirmung des Bades durch ein Diaphragma notwendig. Die Versuche zeigen, dass die Stromdichte, der Volumenstrom, die Badzusammensetzung und die Elektrolysezeit in der Zelle einen Einfluss auf die Phosphorumwandlung haben.

Wir danken dem Land NRW für die Unterstützung dieses Forschungsprojektes im Rahmen des EFRE-Projektes Patent Validierung. EFRE 2014-2020, Investition in Wachstum und Beschäftigung, Förderkennzeichen EFRE 0400090, Laufzeit 2 Jahre.

 

Pilotanlage mit der Elektrolysezelle [Bild: Dr. Annette Pariser]
Zr-Al-RMS im Querschnitt [Dank an Herrn Dr. Steffen, Hitachi, Krefeld]

Projekt "MoReBond" - Simulation von RMS-Eigenschaften

Im Projekt "Modellbasiertes reaktives Fügen zur Erhöhung der Prozesssicherheit und –zuverlässigkeit (MoReBond)" werden die zeitliche Wärme- und Spannungsverteilung in Fügeprozessen unter Verwendung von reaktiven Multischichten (RMS) simuliert und an unterschiedlichen Demonstratoren nachgestellt. Durch eine möglichst exakte Modellierung sollen die räumliche und zeitliche Wärme- und Spannungsverteilung sowohl innerhalb der Fügezone als auch im angrenzenden Bauteil ermittelt werden, um die optimalen Material- und Prozessparameter beim reaktiven Fügen ohne vorherige, aufwändige Versuchsreihen zu finden.

In diesem Projekt arbeiten das Institut für Modellbildung und Hochleistungsrechnen (IMH) und das Kompetenzzentrum Surface Technology Applied Research (STAR) der Hochschule Niederrhein mit den Forschungspartnern Hahn Schickard Institut in Villingen-Schwenningen und Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik in Dresden zusammen.
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie Projektträger: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) Fördernummer: 20896 BG Laufzeit: 01.11.2019 bis 30.04.2022

 

Apparative Ausstattung und Infrastruktur

Beschichtungstechnologie

  • PVD-Anlage Metaplas Domino.Mini mit AIP- und MSIP-Multiquellentechnik (DC, HIPIMS, MF)
  • PVD-Anlage CemeCon CC 800/8 HI mit vier MSIP-Quellen (DC)
  • S-HVOF-Spritzanlage GTV
  • Lichtbogenspritzanlage OSU Hessler (Advanced)
  • Lichtbogenspritzanlage Sulzer Metco (VISUARC)
  • Arbeitsplätze für das GS-Eloxieren
  • Arbeitsplätze für das elektrochemische Beschichten
  • Arbeitsplätze für das Emaillieren

 

Probenpräparation

  • Metallografie in Vollausstattung (Trennen, Einbetten (warm, kalt), Schleifen, Polieren, Ätzen)
  • Elektrolytisches Polier- und Ätzgerät LectroPol 5 Fa. Struers
  • Discotom Fa. Struers
  • Sandstrahlanlage Blast Cabinet ECO 120 P

 

Bauteilreinigung und Rückstandanalytik

  • Achtkammer-Ultraschall-Reinigungs- und Trocknungsanlage mit Durchsetzer
  • Ultraschallreinigungsgerät Elmasonic S180H
  • Kohlenstoff-Wasser-Analysator LECO RC-612 C
  • Ionenchromatograph 883 Basic IC plus für die Anionenanalytik, Fa. Metrohm

 

Entschichtung

  • Arbeitsplatz für die chemische und elektro-chemische Entschichtung

 

Analytik

  • Röntgendiffraktometer Stadi MP der Fa. Stoe, Darmstadt
  • Licht-, Stereo- und Digitalmikroskopie
  • FE-Rasterelektronenmikroskop Zeiss DSM 982 mit
  • EDX- und EBSD-Analyseeinheit der Fa. Oxford
  • Sputtercoater safematic CCU-010 HV für die Grafit- und Goldverdampfung
  • Table Top Nanoindentation Tester (TTX-NHT2) der Fa. CSM
  • Kalottenschleiftechnik
  • Diskontinuierlicher Scratchtest
  • Analysenwaage Kern ABJ 320-4NM
  • Analysenwaage Kern PLJ1200-3A
  • Plattformwaage Kern DS 8K0.05
  • Kleinlasthärteprüfgerät
  • Härteprüfsystem ZwickRoell DuraScan 70 G5
  • Härteprüfung Duramin 1
  • Härteprüfung (Rockwell) Wolpert R-T-2521
  • Universalprüfmaschine Zwick Z 1120
  • Materialprüfmaschine Zwick BZ050/TH3A
  • Materialprüfmaschine Zwick Extensiometer
  • Ultraschallprüfgerät USIP-11
  • Infrarot-Detektoren 900 SW/TE
  • Quotientenpyrometer  Metis M322, Fa. Sensortherm
  • Hochgeschwindigkeits-Quotientenpyrometer Metis H322, Fa. Sensortherm
  • Dewetron-Messdatenerfassung
  • Magnetfeldstärkemessgerät FH 52 mit axialer Sonde, Fa. Magnet Physik
  • Leitfähigkeitsmessgerät Loresta GX-II, Fa. Mitsubishi Chemical Analytech
  • Multiparameter-Labormessgerät inoLab Multi 9630
  • Optisches 3D-Oberflächenmessgerät Alicona Infite Focus G5 (in Koop. mit Prof. D. Deutges)


Verschleißprüfung und Reibwertuntersuchung

  • Taber Abraser 352 G
  • Millertest (analog zu ASTM G75-15)
  • Reibradversuch (analog zu ASTM G65-16)
  • Stift-Scheibe-Tribometer

 

Korrosionsprüfung und Klimawechseltest

  • Salzsprühkammer SAL 400 mit 400 Liter Volumen der Fa. VLM GmbH
  • Arbeitsplatz für potentiostatische und potentiodynamische Untersuchungen
  • Klimawechseltest der Fa. mtv messtechnik oHG

 

Wärmebehandlung

  • Hochtemperaturofen Naber HAT 08/17
  • Kammerofen Naber N21/H

 

Simulation und statistische Auswertung

  • Netzwerklizenzen Thermo Calc, Dictra und TC-Prisma (Datenbanken für Fe-, Ni- und Al-Basiswerkstoffe, Schlacken sowie die zugehörigen Mobilitätsdatenbanken)
  • Softwarelizenzen Minitab 17 zur statistischen Versuchsauswertung
  • Schweißsimulator Soldamatic 2.5 Standard

 

Prozessvisualisierung und -überwachung

  • Hochgeschwindigkeitskamera VW 9000 der Fa. Keyence
  • Schlierenoptik
  • Hochintensitäts-Beleuchtungseinrichtung
  • Funkstrecke zur online-Temperaturmessung im Hochvakuum

 

Vorträge

  • M. Lake; "Produktionstechnik entdecken: Eine faszinierende Reise in die Welt der industriellen Innovation", Digitale Studienorientierungstage 2023, Rheinisch Bergischer Kreis, Bergisch Gladbach, 1.9.2023
     
  • M. Lake, N. Desch; "Design and synthesis of PVD coatings for AOP process for waste water treatment", Humboldt Kolleg 2023, April 12-14, 2023, Ankara University, Ankara, Turkey

 

Fachbücher

  • M. Lake (Herausgeber) Oberflächentechnik in der Kunststoffverarbeitung, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2016, ISBN: 978-3-446-44675-5
     
  • G. Mennig, M. Lake (Herausgeber) Verschleißminimierung in der Kunststoffverarbeitung, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2008, ISBN  978-3-446-40776-3

 

Begutachtete Publikationen

  • T. Kimmel, K. Pauels, J. Darteh, M. Eigenstetter: Effect of dosing aid size and consumer age on detergent dosage and discrepancies between perceived and measured laundry load in household washing, 2025, Tenside Surfactants Detergents (accepted, on website).
     
  • N. Desch, A. Rheindorf, C. Fassbender, M. Sloot, M. Lake: Photocatalytic degradation of methylene blue by anatase TiO2 coating, 2024, Applied Research, https://doi.org/10.1002/appl.202300081
     
  • A. Roppertz; D. Bissinger; J.-H. Honerkamp; J. Roldan; J. Bremes; K. Kannen; M. Lake: Development of Catalytically Functionalized Polyester-Based Filters Produced by Flame Spray Pyrolysis, 2024, Topics in Catalysis, Springer Verlag, https://doi.org/10.1007/s11244-023-01892-7
     
  • T. Kimmel, K. Pauels, M. Köpke, V. Steigerwald: Efficiency and costs of household filters for the retention of fibrous microplastics from the laundry process in Germany, Environmental Challenges 15 (2024) 100919, https://doi.org/10.1016/j.envc.2024.100919
     
  • N. Desch, M. Lake: Formation of pure anatase TiO2 by reactive pulsed dc magnetron sputtering: method for controlling target poisoning state, 2023, Applied Research, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/appl.202300003
     
  • T. Kimmel, S. Stall, D. Porada, C. Kunkel, A. Kessler: Comparison of ultrasonic devices for the pretreatment of textiles before washing and analysis of action, 2023, Journal of Engineered Fibers and Fabrics, 18, doi://10.1177/15589250231217086
     
  • T. Kimmel, C. Kunkel, M. Ait Sghir, K. Pauels, A. Kessler: Potential of ultrasonic for energy saving in the household washing process. Energy Efficiency 2023, https://doi.org/10.1007/s12053-023-10115-7
     
  • T. Kimmel, C. Kunkel, M. Ait Sghir, K. Pauels, A. Kessler: Effect of the pre-treatment of stains with ultrasound in household laundry cleaning, Tenside Surfactants Detergents vol. 59, no. 2, S. 168-175, https://doi.org/10.1515/tsd-2021-2400
     
  • S. Sen, M. Lake, P. Schaaf: Al-based binary reactive multilayer films: Large area freestanding film synthesis and self-propagating reaction analysis, 2018, Applied Surface Science, doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.02.207
     
  • S. Sen, M. Lake, P. Schaaf: Experimental investigation of high temperature oxidation during self propagating reaction in Zr/Al reactive multilayer films, Surface and Coatings Technology, 2018, doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.02.014
     
  • S. Sen, M. Lake, R. Grieseler, P. Schaaf: Effects of mulitlayer arrangements in ternary reactive fim on self-propagating reaction properies, Surface and Coatings Technology, 2017, doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.07.065
     
  • S. Sen, M. Lake, J. Wilden, P. Schaaf: Synthesis and characterization of Ti/Al reactive multilayer films with various molar ratios, Thin Solid Films, 2017, doi.org/10.1016/j.tsf.2017.04.012
     
  • S. Sen, M. Lake, N. Kroppen, P. Farber, J. Wilden, P. Schaaf: Self-propagating exothermic reaction analysis in Ti/Al reactive films using experiments and computational fluid dynamics simulation, Appl. Surf. Sci., 2016, dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.11.197

 

Nicht begutachtete Publikationen

  • A. Belguanche, A. Schumacher, N. Desch, A. Benachour, J. Böttcher, G. Dietrich, E. Pflug, I. Spies, P. Meyer, B. Folkmer, S. Knappmann, P. Farber, J. Gräbel, M. Lake, A. Dehé: Modellbasiertes Reaktives Fügen, Mikro-Nano-Integration, GMM-Fachbericht 105. Beiträge des 9. GMM-Workshops, VDE Verlag GmbH 2022
     
  • A. Schumacher, B. Folkmer, S. Knappmann, A. Dehé, A. Belguanche, A. Benachour, P. Farber, N. Desch, M. Lake, E. Pflug, J. Böttcher, G. Dietrich: Modellierung und Simulation des reaktiven Fügeprozesses, 13. TechnologyMountains InnovationForum Smarte Technologien & Systeme, 31. März 2022, Donaueschingen
     
  • S. Sen, M. Babaei, M. Lake, P. Schaaf: Characterization of self-propagating exothermic reaction in bimetallic Zr/Al reactive multilayer nanofoil. – In: 4SmartS Konferenzproceedings. De Gruyter Verlag. Symposium für Smarte Strukturen und Systeme (4SmartS), 6.-7. April 2016, Darmstadt, S. 320-329, doi.org/10.1515/9783110469240-028
     
  • S. Sen, G. Langels, M. Lake, P. Schaaf: Effects of melting layers on nanobonding using reactive multilayer nanofoils. - In: 2. Internationale Konferenz Euro Hybrid Materials and Structures (Kaiserslautern) : 2016.04.20-21. - Frankfurt : Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. (2016), S. 257-261

 

Professuren im Kompetenzzentrum

  • Prof. Dr.-Ing. Emely Große Böckmann
    • Lehr- und Forschungsgebiet "Grundlagen der Ingenieurwissenschaften und Innovationen in der Lehre"

 

  • Prof. Dr.-Ing. Franz-Josef Adams
    • Lehr- und Forschungsgebiet "Verfahren und Maschinen in der Fertigungstechnik"

 

  • Prof. Dr.-Ing. Martin Deilmann
    • Lehr- und Forschungsgebiet "Werkstoff-, Umform- und Fügetechnik"

 

  • Prof. Dr.-Ing. Tobias Kimmel
    • Lehr- und Forschungsgebiet "Reinigungstechnologie"

 

  • Prof. Dr.-Ing. Markus K. Lake
    • Lehr- und Forschungsgebiet "Produktionstechnik und Beschichtungsverfahren"
    • Leiter des Labors für Oberflächentechnik

 

  • Prof. Dr. Andreas Roppertz
    • Lehr- und Forschungsgebiet "Technische Chemie"

 

Mitarbeitende in Forschung, Lehre und Labor

  • Frau B. Eng. Theresa Gielen
  • Herr M. Sc. Nikolai Desch

  • Herr Vinayak Vipin

     

 

Promotionen

Laufende Promotionen (Betreuung Prof. Dr. M. Lake)

  • Frau Dipl.-Ing. Angela Rheindorf
  • Herr M. Sc. Nikolai Desch

 

Abgeschlossene Promotionen (Betreuung Prof. Dr. M. Lake, Prof. em. Dr. habil. J. Wilden)

  • Frau Dr.-Ing. Seema Sen
  • Herr Dr.-Ing. Oliver Stahn
  • Herr Dr.-Ing. Thomas Luhn
  • Herr Dr.-Ing. Matthias Herr
  • Herr Dr.-Ing. Johannes Richter

 

Leiter des Kompetenzzentrums

Prof. Dr.-Ing. Markus K. Lake
Produktionstechnik und Beschichtungsverfahren
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