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Unsere Arbeitsgruppe (AK Thomas Mayer-Gall) am Deutschen Textilforschungszentrum Nord-West sucht eine/n Bachelor- oder Masterstudent/in für Forschungsarbeiten zum Thema „ Umweltfreundliche Flammschutzmittel für den FDM-3D-Druck „.
Additive Fertigung (AF) ist ein Verfahren, bei dem 3D-Objekte durch schichtweises Hinzufügen von Materialien erstellt werden. Diese Technologie erweitert die Designfreiheit, verkürzt die Zeit zur Markteinführung und ermöglicht eine On-Demand-Produktion, wodurch die industrielle Nachhaltigkeit verbessert wird. Die 3D-Druckindustrie ist weltweit in vielen Bereichen ein enorm wachsender Sektor, darunter die Konsumgüter-, Luftfahrt- und Chemieindustrie. Viele Unternehmen bzw. KMU dieser Branchen planen derzeit den Einsatz von 3D-Drucktechnologien, wobei drei von vier Unternehmen bereits 3D-Druckverfahren einsetzen.
Kleinserien Fertigung und Produktion On-Demand gelangt immer mehr in den Fokus von Unternehmen, dafür bieten sich 3D-Druck Lösungen an. Jedoch gibt es für unterschiedliche Anwendungen hohe Anforderungen an die Materialentwicklung und das Erfüllen bestimmter Standards. Eine der Hauptherausforderungen der AF besteht darin, sicherzustellen, dass die verwendeten Materialien für die jeweilige Anwendung geeignet sind (Mechanik Eigenschaften). Dies liegt daran, dass die Eigenschaften der Materialien je nach Druckverfahren und spezifischer Anwendung erheblich variieren können.
Es gibt auch spezifische Standards und Vorschriften, die bei der Entwicklung von Materialien für die AF erfüllt werden müssen. Materialien, die in Elektrik & Elektronik (E&E), Mobilität und Leichtbau verwendet werden, müssen beispielsweise strengen regulatorischen Anforderungen gegen Brand entsprechen, um sicherzustellen, dass sie sicher und wirksam für den Einsatz am Menschen sind.
Umweltfreundliche Flammschutzmittel sind daher für die Sicherheit von 3D-Druck-Teilen von Relevanz. Je nach verwendetem Kunststoff kommen dabei unterschiedliche Flammschutzmittel zum Einsatz.
In einer kooperativen Bachelorarbeit sollen dabei in Kooperation mit der AG Giese Flammschutzmittel des DTNW im FDM 3D-Druck für unterschiedliche Polymere getestet werden. In einer Masterarbeit können dabei neue Flammschutzmittel entwickelt und im 3D-Druck getestet werden.
Die praktischen Arbeiten können in den Räumlichkeiten an der Universität Duisburg-Essen (Campus Essen) und am Deutschen Textilforschungszentrum in Krefeld durchgeführt werden.
Für weitere Informationen und Fragen kontaktieren Sie bitte:
Dr. Thomas Mayer-Gall, mayer-gall@dtnw.de
Dr. Wael Ali, Ali@dtnw.de
Durch die Verwendung einer Vielzahl an Chemikalien, die ins Abwasser gelangen können, und der Einleitung dieser Abwässer in Oberflächengewässer werden die Ökosystemfunktionen, wie die Selbstreinigungskraft von Gewässern, die dort vorkommenden Organismen und Populationen negativ beeinträchtigt. Um die Gesamtheit dieser Beeinträchtigungen erfassen zu können, hat sich die wirkungsbezogene Analytik etabliert. In der wirkungsbezogenen Analytik werden modifizierte Zellsysteme oder Biosensoren genutzt, um biologische (Aus-)Wirkungen und Effekte einer Probe zu beschreiben. Für viele Proben ist für die wirkungsbezogenen Analytik eine Anreicherung und Aufreinigung notwendig, um auch geringe Effekte erfassen zu können. Die für die instrumentelle Analytik eingesetzten Verfahren wie die Flüssig-Flüssig-Extraktion oder die Festphasenextraktion sind für eine wirkungsbezogene Analytik jedoch nicht ohne Einschränkungen geeignet.
Auch wenn diese Verfahren zurzeit eingesetzt werden, um den notwendigen Konzentrationsbereich zu erreichen, ist es völlig unstrittig, dass durch diese Vorgehensweise potenziell am Effekt beteiligte Komponenten und Substanzen aus der Probe entfernt werden. Um die Vorteile einer wirkungsbezogenen Analytik voll ausschöpfen zu können und die Qualität dieser Analytik wesentlich zu verbessern, muss daher eine diskriminierungsfreie Anreicherung entwickelt werden.
Da die Wirkung sich z. B. im Falle der estrogenen Effekte über die Bindung an den Estrogenrezeptor definiert, kann dieser nicht nur für die Detektion, sondern bereits zur Sammlung und Anreicherung der wirkungsrelevanten Substanzen optimal genutzt werden. Durch die Immobilisierung des Rezeptors auf einem Trägermaterial wird ein wirkungsbezogener Passivsammler hergestellt, der bereits bei der Probenahme eine selektive Anreicherung der Substanzen im Gewässer erlaubt.
In einem Forschungsvorhaben am IUTA soll so ein anreichernder Passivsammler entwickelt werden. Dazu ist es notwendig, dass die Oberfläche eines Sammelmediums (z.B. metallisches Plättchen wie eloxiertes Aluminium) durch die Anbindung verschiedener Aktivester an die Oberfläche selektiv modifiziert wird.
Aufgabe in der kooperativen Masterarbeit ist die reproduzierbare Herstellung modifizierter Oberflächen, an die anschließend in einem ersten Schritt Phytase gebunden wird. Nächster Schritt ist die Anbindung des Hormonrezeptors an den Aktivester auf der Oberfläche. Wesentlich ist die Herstellung homogener Monoschichten auf den Plättchen entweder in einem Schritt oder in Layer by Layer.
In Kooperation mit dem DTNW und dem Arbeitskreis Physikalische Chemie von Prof. Gutmann werden die Oberflächen funktionalisiert und mit unterschiedlichen oberflächensensitiven Analysen (Ellipsometrie, AFM, ATR-IR) charakterisiert.
Abschließend werden die Passivsammler gemeinsam mit den IUTA auf die Fähigkeit zur Anreichung hormonell wirksamer Substanzen getestet und in Oberflächengewässern eingesetzt.
Betreuung DTNW: Dr. Thomas Mayer-Gall/ Dr. Wael Ali
Betreuung IUTA: Dr. Linda Gehrmann/Dr. Christine Kube
Unsere Arbeitsgruppe (AK Thomas Mayer-Gall) am Deutschen Textilforschungszentrum Nord-West sucht jederzeit nach motivierten Mitarbeitern für Forschungsarbeiten in Form von studentischen Hilfskräften, einer Bachelorarbeit, Masterarbeit oder sonstige Praktika (Vertiefungs- und Analytikpraktikum).
Zu den aktuellen Forschungsthemen gehören:
- Synthese und Charakterisierung von grüner Flammschutzmittel (Entwicklung halogenfreier Flammschutzmittel) und ihre Anwendung
- Nanofaser durch Elektrospinnen
- Nanofasern durch Defibrillation von Faserpolymeren
- Lichtaktive Textilien (z.B. IR-Reflexion & Passive Radiation Cooling, UV-Schutz, selbstreinigende Textilien, antibakterielle Wirkung)
- Recycling von Textilien mittels selektiver Lösung durch Ionische Flüssigkeiten, tief eutektische oder biobasierte Lösungsmittel
- Textilbasierte Adsorbersysteme zur Wasser- und Luftreinigung durch funktionale Textilien und Nanofasern
- Biobasierte Textilbeschichtung und Ausrüstung
- Neuartige Detektorsysteme für Organometallika in der Umwelt
- Alterung von Polymeren
- Heterogener Katalysator auf der Basis von Nanofasern
- Und weitere…
Je nach Themenwahl bieten wir diese sowohl für Bachelor- und Masterstudiengänge der Chemie, als auch Water Science und Lehramtsstudiengänge.
Die praktischen Arbeiten können in den Räumlichkeiten am Universität Duisburg-Essen (Campus Essen) durchgeführt werden und am Deutschen Textilforschungszentrum in Krefeld.
Für weitere Informationen und Fragen, kontaktieren Sie bitte:
Dr. Thomas Mayer-Gall, mayer-gall@dtnw.de
Dr. Wael Ali, Ali@dtnw.de