Job Description
An der Universität Bremen ist im Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ), Fachbereich 4 - Produktionstechnik zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine Position als
Wissenschaftliche:r Mitarbeiter:in (Doktorand:in) (w/m/d)
(Maschinenbau/Verfahrenstechnik, Mechatronik, Elektrotechnik, Physik)
Entgeltgruppe E 13 TV-L, Vollzeit
befristet für 3 Jahre (gemäß § 2 WissZeitVG) zum Forschungsthema
Prozessnahe Strömungsmessungen bei der Kühlschmierstoffzufuhr in Schleifprozessen
mit der Möglichkeit zur Promotion zu besetzen.
Schleifprozesse werden in der Regel am Ende einer Prozesskette eingesetzt. Weil bis zu 80% der Prozessleistung in Wärme umgesetzt wird, kommen zur sicheren Vermeidung einer thermischen Schädigung Kühlschmierstoffe (KSS) zum Einsatz. Sie sorgen für eine effiziente Abfuhr der entstehenden Wärme in der Kontaktzone zwischen Werkstück und Werkzeug. Die Wirkung des KSS konnte bisher zwar heuristisch näherungsweise bestimmt werden, die zugrunde liegenden Wirkmechanismen sind bislang jedoch unerforscht, weil ein geeigneter Messansatz für das Strömungsverhalten des Kühlschmierstoffs in der Kontaktzone fehlt. Deshalb soll im Vorhaben ein Ansatz auf der Basis der Particle Image Velocimetry zur KSS-Strömungsfeldmessung unmittelbar vor und im Kontaktzonenbereich erarbeitet und eingesetzt werden. Damit soll eine Beschreibung der Kühlwirkungsmechanismen sowie ein Verständnis der strömungsabhängigen thermischen Schleifwirkung beim Schleifprozess erreicht werden, um die Grundlage für eine zielgerichtete Maximierung der Kühleffizienz sowie eine Minimierung des KSS-Bedarfs zu schaffen.
Die messtechnischen Herausforderungen des Forschungsvorhabens liegen im bislang unbekannten Strömungs- und Phasenzustand des KSS in der Kontaktzone sowie der Reduktion der Beobachtungszone auf eine Sub-Millimeter-Größenordnung bei Strömungsgeschwindigkeiten von 30 - 40 m/s. Für die Bereiche außerhalb der Kontaktzone konnten bereits Messverfahren erarbeitet werden, die mit einem optischen Zugang prinzipiell auch für Messungen in der Kontaktzone geeignet sind. Untersucht werden soll, mit welcher (Orts-/Zeit-/Mess-)Auflösung das KSS-Strömungsfeld innerhalb der etwa 50 µm hohen Kontaktzone bei den erwarteten hohen Strömungsgeschwindigkeiten gemessen werden kann und welchen Einfluss ein optischer Zugang durch ein transparentes Werkstück auf die Messungen ausübt.
- Optische Strömungsfeldmessungen im Kühlschmierstoffzufuhrbereich beim Schleifen, basierend auf dem Prinzip der Particle Image Velocimetry
- Separation von Tracerpartikeln und Hintergrund mittels Bildverarbeitung und optischen Methoden (z.B. über Fluoreszenz)
- Experimentelle und simulative Untersuchungen zur Charakterisierung der Messunsicherheit
- Experimentelle Analyse des Wirkzusammenhangs zwischen Strömung und Wärmeabtransport des Kühlschmierstoffs
- Präsentation und wissenschaftlicher Austausch bei Konferenzen
- Publikation der Forschungsergebnisse in international renommierten Fachzeitschriften
- Abgeschlossenes wissenschaftliches Hochschulstudium (Master/Uni-Diplom) in Physik, Verfahrenstechnik, Systems Engineering, Produktionstechnik, Mechatronik, Maschinenbau/Verfahrenstechnik/Produktionstechnik oder Elektrotechnik
- Erfahrung mit optischen Messungen und Bildverarbeitung wünschenswert
- Programmierkenntnisse, z.B. mit Python oder MatLab vorteilhaft
- Gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift
- Freude am Schaffen von Wissen (Wissenschaft), eigenverantwortliche und zielorientierte Arbeitsweise, Teamfähigkeit
- Unterstützung in der persönlichen Weiterqualifizierung im Rahmen einer Promotion (Dr.-Ing.)
- Modernes Arbeitsumfeld mit mobilem Arbeiten in einem interdisziplinären, familienfreundlichen Team
- Exzellente Ausstattung und eigene inhaltliche Gestaltungsmöglichkeiten
- Gemeinsam legen wir den Grundstein für Ihre weitere Karriere
- Forschen für den Fortschritt, für Mensch und Gesellschaft