Rheologie/Rheometrie (RHEO)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Rheology/Rheometry)
(Prüfungsordnungsmodul: Rheologie / Rheometrie)

Lehrveranstaltungen:

• • Rheologie/Rheometrie
    (Vorlesung, 2 SWS, Andreas Wierschem, Fr, 12:15 - 13:45, H15; Diese Veranstaltung wird zusätzlich über ZOOM angeboten: https://fau.zoom.us/j/68274658889?pwd=KzdEUTNxZHBoSVh3b1NVZ21wdDlyUT09 3-G Nachweis erforderlich!)
  • Rheologie/Rheometrie - Übung
    (Übung, 1 SWS, Andreas Wierschem et al., Di, 16:15 - 17:45, 2.23; Diese Übung wird zusätzlich über ZOOM angeboten: https://fau.zoom.us/j/62474241824?pwd=RTc1SnZGS2d0M2ZHTVpzZFNCaEZlQT09)

Empfohlene Voraussetzungen:

Grundwissen in Strömungsmechanik bzw. Thermofluiddynamik der Biotechnologie.

Inhalt:

Rheologie beschäftigt sich mit dem Verformungs- und Fließverhalten von Stoffen. Sie konzentriert sich vor allem auf das Materialverhalten komplexer Materie. Dazu gehören nahezu alle Materialien biologischen Ursprungs wie Zellen, Gewebe, Körperflüssigkeiten, Biopolymere und Proteine aber auch die meisten chemischen Systeme wie allgemein Polymerschmelzen und –lösungen, Suspensionen, Emulsionen, Schäume oder Gele. Bei der Entwicklung ingenieurwissenschaftlicher Lösungen sind diese Kenntnisse bzw. deren messtechnische Erfassung von entscheidender Bedeutung. Dies beinhaltet die Bestimmung rheologischer Eigenschaften neuer Materialien aber auch biologischer Systeme, deren Veränderungen bei Krankheiten bzw. deren medikamentöser Behandlung. Es ist unerlässlich bei der Auslegung verfahrenstechnischer Anlagen (z.B. Druckverlust, Auswahl eines Rührorgans, Pumpen, Belastungsgrenzen von Zellen z.B. bei 3D-Druck oder in Bioreaktoren, etc.), der Prozesskontrolle (z.B. beim Drucken, Beschichten, Lackieren, Sprühen, Extrudieren, Etikettieren) bis hin zu den Qualitätsanforderungen des Produkts (Lebensmitteln, Kosmetika, Wasch- und Reinigungsmitteln, etc.). Im Rahmen des Moduls Rheologie/Rheometrie werden die Fließ- und Deformationseigenschaften bei konstanten und zeitabhängigen Beanspruchungen behandelt. Neben empirischen Fließgesetzen wird der Einfluss der Mikrostruktur auf das rheologische Verhalten der Stoffe dargestellt. Zudem werden die entsprechenden Messmethoden (rheometrisch, Online-, Inline-Viskosimeter, rheooptisch) und Einflüsse typischer Messfehler, deren Vermeidung bzw. Korrektur vorgestellt. Studierende werden dabei angeleitet, das erhaltene Wissen anzuwenden, rheologische Problemstellungen zu bewerten und Lösungen zu entwickeln.

Lernziele und Kompetenzen:

Das Modul bietet eine systematische Einführung in die Rheologie und Rheometrie. Die Studierenden:

• können die Bedeutung der Rheologie sowohl im Alltag als auch bei industriellen Prozessen nachvollziehen

• verfügen über einen Überblick über die verschiedenen grundlegenden rheologischen Phänomene

• entwickeln ein konzeptionelles Verständnis für die wesentlichen rheologischen Phänomene

• können die erworbenen Grundkenntnisse mit eingeübten Methoden und Vorgehensweisen an Hand von Beispielen praktisch anwenden

• sind fähig, rheologische Problemstellungen zu bewerten und Lösungswege anwenden

• verstehen die Zusammenhänge zwischen integralen Größen der Messgeräte und rheologischen Messgrößen

• können geeignete Messmethoden auswählen, lernen typische Messfehler erkennen und beheben bzw. vermeiden.
  

Literatur:

• C. W. Macosko: Rheology - Principles, Measurement and Application, Wiley-VCH (1994)
  

• F. A. Morrison: Understanding Rheology, Oxford Univ. Press (2001)
  

• J. F. Steffe: Rheological Methods in Food Process Engineering, Freeman (1996)
  

• T. G. Mezger: Das Rheologie Handbuch, 5th ed., Vincentz (2016)
  

• H. A. Barnes, J. F. Hutton, K. Walters: An Introduction to Rheology, Elsevier (1989)
  

• R. G. Larson: The Structure and Rheology of Complex Fluids, Oxford (1999)
  

• T. F. Tadros: Rheology of Dispersions, Wiley-VCH (2010)
  

• T. A. Witten: Structured fluids, Oxford (2004)
  

• P. Coussot: Rheometry of Pastes, Suspensions, and Granular Materials, Wiley (2005)
  

• M. Pahl, W. Gleißle, H.-M, Laun: Praktische Rheologie der Kunststoffe und Elastomere, 4. Auflage, VDI-Verlag (1995)
  

• D. Weipert, H.-D. Tscheuschner, E. Windhab: Rheologie der Lebensmittel, Behr‘s Verlag (1993)
  

• M. A. Rao: Rheology of fluid and semisolid foods, 3rd ed., Springer
  

• J. W. Goodwin, R. W. Hughes: Rheology for Chemists, RSC Publishing (2008)
  

• D. Lerche, R. Miller, M. Schäffler: Dispersionseigenschaften, 2D-Rheologie, 3D-Rheologie, Stabilität (2015)
  

• G. G. Fuller: Optical Rheometry of Complex Fluids, Oxford Univ. Press (1995)

Bemerkung:

Unterrichtssprache: Deutsch oder Englisch nach Wahl der Studierenden

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Life Science Engineering (Master of Science)
   (Po-Vers. 2019w | TechFak | Life Science Engineering (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtmodule | Rheologie / Rheometrie)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Rheologie/Rheometrie (Prüfungsnummer: 52311)

(englischer Titel: Rheology/Rheometry)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

weitere Erläuterungen:
Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch nach Wahl der Studierenden

Prüfungssprache: Deutsch oder Englisch

Erstablegung: WS 2022/2023, 1. Wdh.: SS 2023

1. Prüfer:

Andreas Wierschem