Stefan Reich

Die Menschen hinter der Forschung

#ichbinDAP: Stefan Reich

Stefan ist seit 2019 Teil des Teams am Lehrstuhl DAP. Als Leiter der Gruppe Digital Product beschäftigt er sich insbesondere mit den Themen Digitalisierung und Industrie 4.0. In seiner Dissertation untersucht er die Einflüsse der Oberflächenrauigkeit auf die Lebensdauer additiv gefertigter Bauteile.

→ Stefans Steckbrief

Stefan, Du hast bereits Industrieluft geschnuppert, bevor Du zurück in die Forschung gekommen bist. Was hat Dich dazu bewegt?

Ich habe etwa acht Jahre lang als Mechanical Design Engineer in der Verbrennungsabteilung für Gasturbinen bei der Siemens AG gearbeitet. Dort war ich drei Jahre für das Mechanical Design in der simulations- und testbasierten Entwicklungsumgebung von Verbrennungssystemen verantwortlich. In diesem Zusammenhang lernte ich die additiven Fertigungsverfahren, im Speziellen das Laser Powder Bed Fusion (LPBF), kennen. Dieses Verfahren unterstützt in hervorragender Weise die Forderung nach immer kürzer werdenden Iterationszyklen und bietet darüber hinaus ein enormes gestalterisches Potential.

Im Rahmen meiner Masterarbeit, die im Frühjahr 2016 den Abschluss des nebenberuflich durchgeführten Studiums der Simulations- und Experimentaltechnik markieren sollte, habe ich mich mit der Erstellung von Konstruktionsrichtlinien für additiv gefertigte Gasturbinenbauteile befasst. Zielstellung war, das volle Potenzial des Fertigungsverfahrens nutzbar zu machen und einer größeren Audienz zur Verfügung zu stellen.

Nach erfolgreichem Abschluss der Entwicklung des Brenners für die Siemens Gasturbine SGT6-9000HL, verließ ich das Unternehmen, um mich im Rahmen einer Promotion am Lehrstuhl DAP der RWTH weiterzubilden. Besonders reizvoll war diese Position, da sie mir erlaubte meine Führungsfähigkeiten weiter auszubauen. Heute leite ich dort eine Gruppe von zehn Wissenschaftler*innen und koordiniere die teils international angelegten Forschungsprojekte sowie die Akquise neuer öffentlich geförderter und industriefinanzierter Projekte.

Du hast Prozess-, Energie- und Umwelttechnik und im Anschluss Simulations- und Experimentaltechnik studiert. Wie kannst Du diese Erkenntnisse in Deine Arbeit im Bereich der Additiven Fertigung einbringen?

Die Themen aus der Verfahrenstechnik begleiten mich heute besonders bei Projekten im Bereich der (Wasserstoff)verbrennung. Der Verbrennungsprozess von Wasserstoff unterscheidet sich erheblich von der Verbrennung konventioneller Kraftstoffe, sodass herkömmliche Verbrennungssysteme nicht ohne Weiteres mit Wasserstoff betrieben werden können. Um dies zu realisieren, müssen die Besonderheiten der Wasserstoffverbrennung, wie etwa thermodiffusive Instabilitäten, zunächst besser verstanden und darauf angepasste Verbrennungssysteme entwickelt werden. Hier kommt die additive Fertigung mit ihren Designfreiheiten ins Spiel. Um die additiv gefertigten Bauteile allerdings auszulegen und die Lebensdauer prädiktiv zu bestimmen, nutzen wir modernste Simulationsmethoden.

#ichbinDAP: Marie-Noemi Bold am Keyence Digitalmikroskop. © RWTH DAP / Irrmischer.

Thema „Einflüsse der Oberflächenrauigkeit auf die Lebensdauer additiv gefertigter Bauteile“: Was ist darunter zu verstehen?

Bei der festigkeitsgerechten und bruchsicheren Gestaltung von Bauteilen ist sicherzustellen, dass die geforderte Lebensdauer unter zeitlich veränderlichen, zyklischen Betriebsbelastungen zuverlässig und sicher erreicht wird. Unter zyklischer Beanspruchung können Materialfehler die Ermüdungsfestigkeiten, abhängig von ihrer Form, Lage und Anordnung zueinander, beeinflussen. Die Oberflächenqualität, bedingt durch den LPBF-Prozess, nimmt dabei Einfluss auf die Schwingfestigkeit der Bauteile. Die vorhandenen Modelle beschreiben jedoch oft den Einfluss einer periodischen Oberflächenrauheit auf die Schwingfestigkeiten, wie sie von gefrästen oder gedrehten Oberflächen bekannt ist. Die Anwendbarkeit dieser Modelle auf additiv gefertigte Bauteile ist daher stark eingeschränkt. In meiner Arbeit möchte ich untersuchen, ob und wie man die LPBF-spezifische Oberflächentopografie mittels Bemessungskonzepten zur genaueren Vorhersage der Lebensdauer von Bauteilen nutzen kann.

#ichbinDAP: Marie-Noemi Bold auf Ihrer Fahrradtour durch Deutschland. © RWTH DAP.

Hast Du ein konkretes Anwendungsbeispiel für Deine Forschungsarbeit?

Komplexe Bauteile in Verbrennungskraftmaschinen oder Wärmetauschern mit
innenliegenden Strukturen, die sich nicht oder nur schwer mechanisch nacharbeiten lassen.

In Deiner Freizeit verzichtest Du eher auf Verbrennungskraftmaschinen: Du bist gerne
mit dem Mountainbike unterwegs. Hast Du eine Anekdote für uns parat?

Mein jetziges Rad bekam ich vor einigen Monden an dem Tag, an dem mein Schwiegervater Geburtstag hatte und wir abends zum Essen verabredet waren. Ich wollte aber unbedingt vorher noch eine Testrunde drehen, bin also in den Wald gefahren und auf der ersten Abfahrt mit dem Fuß an einem Stein hängen geblieben. Moderne MTB haben sehr tiefe Tretlager. 😉 Leider hatte sich mein großer Zeh dabei plastisch verformt und musste im Krankenhaus gerichtet werden. Es gab dann abends Fastfood auf der Couch und ich war ein paar Wochen lang mit Gehhilfen unterwegs.

Stefan Reich

Stefan Reich, M. Sc.

RWTH Aachen Lehrstuhl
Digital Additive Production DAP
Campus-Boulevard 73
52074 Aachen

→ stefan.reich@dap.rwth-aachen.de

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