31.08.2021

Promotion im Fluss

Eine Doktorarbeit an der TH Nürnberg befasst sich im Verbundprojekt mit dem Fließverhalten von Ölen und Fetten

Seit August 2018 forscht Andreas Conrad im Verbundprojekt „Rheologische Charakterisierung von Ölen und Fetten zur Vorhersage des anwendungstechnischen Verhaltens bei tiefen Temperaturen“. Er untersucht das Fließverhalten verschiedener Öle bei niedrigen Temperaturen und arbeitet im Rahmen seines Promotionsverfahrens an dem übergreifenden Projekt mit.

Von Karolina Albrecht

Aus OHM-Journal 2021/01 (PDF-Version)


Zahlreiche Forschungsprojekte haben sich bereits mit dem Verhalten von Ölen und Schmierstoffen befasst. Es gelten allgemein verbindliche Definitionen, Industrienormen und Kontrollen. Ein nahezu blinder Fleck liegt jedoch im Verhalten der Stoffe bei niedrigen Temperaturen. Dieses Forschungsdesiderat schließt nun das Verbundprojekt unter der Leitung von Prof. Dr. Norbert Willenbacher, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Prof. Dr. Karl-Heinz Jakob, Fakultät Angewandte Chemie und Beirat am Institut für Chemie, Material- und Produktentwicklung (OHM-CMP) an der TH Nürnberg. Bestehende Arbeiten wenden zwar genormte Messverfahren an, Rückschlüsse auf das Verhalten in der Praxis erlauben diese jedoch nur begrenzt. Viele Unternehmen müssen daher weiterhin eigene Verfahren nutzen, die mitunter gerade für kleine und mittlere Unternehmen mit hohen Kosten verbunden sind. Gefördert wird das Projekt daher durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) und die Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA).
Dass der Einfluss tiefer Temperaturen auf das Fließverhalten noch weitgehend unerforscht ist, überrascht angesichts der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und -orte. „Das hat mich zunächst auch gewundert, zwar wurden einige Messungen durchgeführt und es gibt auch einige Publikationen, allerdings immer sehr spezifisch auf bestimmte Öltypen, aber nichts grundlegendes“, erklärt Andreas Conrad, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Promovend innerhalb des Projekts. Er untersucht, wie sich die Eigenschaften von Ölen und Schmierfetten ganz allgemein bei tiefen Temperaturen verändern und warum. Schmierfette sind im Grunde Öle, die eingedickt werden, die Konsistenz ist dabei vom verwendeten Öl und vom jeweiligen Verdicker abhängig. Die Forscherinnen und Forscher nutzen verschiedene Methoden für ihre Messungen. Das sind vor allem rheologische Verfahren, wie sie Andreas Conrad anwendet, und Messungen aus der Thermoanalytik. „Rheologie ist die Lehre vom Fließen“, erläutert Andreas Conrad, „damit untersuchen wir das Verhalten der Proben, die wir zwischen zwei Platten einbringen, von denen sich die obere dreht.“ Dabei ermittelt der Wissenschaftler das entstehende Drehmoment, das nötig ist, um die Geschwindigkeit der oberen Platte zu halten, und den Fließwiderstand, der sich zwischen den Platten ergibt. Dadurch lassen sich verbindliche Messwerte für die Probe ermitteln und auch die Veränderungen unter verschiedenen Temperaturen messen. Je kälter es wird, desto fester wird der Stoff und kann auch kristallisieren. Damit steigt das nötige Drehmoment und lässt so Rückschlüsse über die Temperaturauswirkungen zu. Diese Ergebnisse legen den Grundstein für eine entsprechende DIN-Norm. Dazu ist vorab viel Grundlagenarbeit nötig und die Prüfung vieler verschiedener Öle, um ein einheitliches, für alle verbindliches Messverfahren für die Klassifizierung der Stoffe festzulegen.
Andreas Conrad hat sich bereits im Studium der Rheologie verschrieben – und erhielt die Möglichkeit, nach seinem Master in das Projekt miteinzusteigen. Auch durch Glück und gutes Timing, wie er sagt: „Eigentlich wollte ich nach dem Master wieder zurück in die Wirtschaft. Aber so viele Promotionsstellen gibt es nicht und das Thema hat mich fasziniert. Mein jetziger Chef kannte mich bereits durch die Abschlussarbeiten und wusste um meinen Schwerpunkt.“ Bereut hat er diesen Schritt nicht. Denn die Promotion innerhalb des Projekts bietet viele Möglichkeiten und hervorragende Betreuung. Sein Vorgesetzter und Ansprechpartner in Nürnberg ist Prof. Dr. Karl-Heinz Jacob, seine Dissertation betreut der Projektkollege Prof. Dr. Norbert Willenbacher am KIT. Der Vorteil liegt klar auf der Hand: „Ich nenne die Verbundpromotion gerne das Luxuspaket“, führt Andreas Conrad aus, „Viele andere müssen sich erst extern Betreuer suchen und sehen, wo es einen Lehrstuhl gibt, der in dieselbe Richtung geht und dann auch Interesse an genau dem Thema hat. Das war bei mir im Grunde alles schon vorher geklärt.“
Dass es seit einiger Zeit Unterstützung für den wissenschaftlichen Nachwuchs in der Zentralstelle für Wissens- und Technologietransfer (ZWTT) der TH Nürnberg gibt, sieht Andreas Conrad sehr positiv. Denn obwohl er sich keine Gedanken um Finanzierung und Betreuung seiner Promotion machen musste, fehlte ihm der Austausch mit Promovierenden vor Ort in der Anfangszeit. Und es tauchen immer wieder praktische Fragen auf, beispielsweise zum Publizieren. Dazu hat er sich jetzt für einen Workshop bei der ZWTT angemeldet. Das Forschungsprojekt werden sie Ende 2021 abschließen. Lediglich wenige Versuche, einige Vorträge und Berichte stehen noch aus. Und nach der Promotion? „Vielleicht gehe ich wieder in die Wirtschaft. Ich könnte mir auch vorstellen, noch eine Weile an einem Institut zu arbeiten. Ich habe in den letzten Jahren gemerkt, dass es mir viel Spaß macht, forschend zu arbeiten. Aber jetzt stehen erst einmal noch ein paar Publikationen und natürlich die Doktorarbeit an.“

An dem Projekt arbeiten innerhalb der TH Nürnberg mit:

Prof. Dr. Karl-Heinz Jacob
Andreas Conrad, M.Sc., Fakultät Angewandte Chemie
Externe Partner:
Prof. Dr. Norbert Willenbacher, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

An der TH Nürnberg gibt es aktuell über 50 Promotionsvorhaben in verschiedenen Fachrichtungen. Alle Informationen zur Promotion: www.th-nuernberg.de/promotion

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