26.02.2021 | Forschung , News

Preisgekrönte Abschlussarbeit

Die Abschlussarbeit unserer Absolventin Julia Steinbach wurde preisgekrönt: Prozessanalytik zur Reaktionsverfolgung der Synthese von Polysiloxanen

Die Master-Arbeit von Julia Steinbach zum Thema „Process analytical technology - based process characterization in a flow reactor for continuous silicon resin synthesis“ wurde vom Arbeitspreis Prozessanalytik der Gesellschaft Deutscher Chemiker zur besten Qualifizierungsarbeit auf dem Gebiet der Prozessanalytik im Jahr 2020 gekürt.

Der Preis des Arbeitskreises Prozessanalytik der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GdCh) für die beste Masterarbeit des Jahres 2020 auf dem Gebiet der Prozessanalytik wurde am 23. November 2020 an Frau Julia Steinbach für ihre Abschlussarbeit mit dem Titel „Process analytical technology-based process characterization in a flow reactor for continuous silicon resin synthesis“ vergeben. Wir gratulieren recht herzlich! Die Preisverleihung erfolgte Corona-bedingt online im Rahmen des Kolloquiums „Prozessanalytik“. Frau Steinbach hat am 16. Dezember 2020 ihre Arbeiten bereits bei einem online Vortrag im Rahmen des Seminars Angewandte Chemie an unserer Fakultät einem interessierten Publikum vorgestellt. Dabei hat sie unseren Studierenden die Möglichkeiten spektroskopischer inline-Analytik in Kombination mit multivariaten statistischen Auswerteverfahren in einem praxisnahen Kontext sehr anschaulich illustriert.

In der Arbeit von Frau Steinbach geht es um die Anwendung von Prozessanalytik als intelligentem Echtzeit-Prozesssensor zur Charakterisierung von Reaktionsgemischen in einem Herstellungsverfahren für Silizium-haltige Polymere, so genannte Polysiloxane. Derartige Polymere sind Hochleistungsmaterialien, die in verschiedensten industriellen Anwendungsgebieten eingesetzt werden und aufgrund ihres einzigartigen Eigenschaftsprofils nicht mehr wegzudenken sind. Über den Einsatz von inline spektroskopischen Verfahren während der Synthese können bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt im Zuge der Herstellung qualitätsrelevante Informationen gesammelt werden. Damit werden insbesondere schon früh Entwicklungen in Richtung einer Fehlcharge erkannt und Maßnahmen zur Korrektur können noch rechtzeitig eingeleitet werden, um die unerwünschte Produktion von Ausschuss zu verhindern. Der Nutzen des PAT-Verfahrens kann damit also recht einfach direkt in Geld gegengerechnet werden, sodass sich die Investition in solche PAT-Verfahren meist schnell rechnen. Die Vorgehensweise trägt durch die bessere Nutzung von Ressourcen und die Vermeidung von Abfall zu einer erhöhten Wirtschaftlichkeit, verbesserten Qualität und ökologischen Nachhaltigkeit des Prozesses bei.

Frau Steinbach ist Absolventin unseres Bachelor-Programms „Angewandte Chemie (ACB)“ und unseres Master-Programms „Process Analysis and Technology Management (PATM)“. In diesen Programmen werden unter anderem die wesentlichen Grundlagen der Polymerchemie, der Prozessanalytik, der multivariaten Datenauswertung und der Sensorik unterrichtet. Mit dieser Ausbildung war sie also bereits hervorragend vorbereitet auf die produktionsnahen Fragestellungen dieser Forschungsaufgabe. Das Masterprogramm PATM wurde mittlerweile in Form des neuen Masterprogramms „Polymerchemie und Prozessanalytik (PPA)“ (https://www.ac.reutlingen-university.de/de/studium/master-polymerchemie-prozessanalytik/), noch stärker auf polymerchemische und polymertechnologische Fragestellungen ausgerichtet und bereitet unsere Studierenden damit weiterhin optimal auf praxisrelevante Fragestellungen in der Industrie vor. Neben den notwendigen materialwissenschaftlichen Grundlagen lernen unsere Studierenden vor allem in intelligenten Herstellungsprozessen zu denken und Konzepte der Prozessanalytik im Kontext von Industrie 4.0 und Nachhaltigkeit auf industrielle Produktionsprozesse anzuwenden.

Die ausgezeichneten Arbeiten entstanden im Rahmen des industrienahen Forschungsprojekts SILICONTI (Projektleitung Prof. Dr. habil. Andreas Kandelbauer, Prof. Dr. Günter Lorenz, Prof. Dr. Karsten Rebner) in Kooperation mit mehreren Unternehmenspartnern (freundlicherweise finanziell gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft und Kunst (MWK) in der Programmlinie „Innovative Projekte“). Nähere Informationen zu dieser Forschungsarbeit wurden bereits in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Polymers“ (IF 3,426) veröffentlicht. Der Artikel ist Open Access im Volltext online verfügbar, Sie können ihn unter dem folgenden Link abrufen: https://doi.org/10.3390/polym12112473.

Aktuell arbeitet Julia Steinbach als Doktorandin in dem durch den BMBF finanzierten Forschungsprojekt SILISURF Chrom im Rahmen der Programmlinie Ingenieurs-Nachwuchs. Dabei wird sie von Prof. Dr. Hermann A. Mayer (Institut für Anorganische Chemie der Eberhard Karls Universität Tübingen) und Prof. Dr. habil. Andreas Kandelbauer seitens der Hochschule Reutlingen bei ihrer kooperativen Promotion betreut. Auch in diesem Forschungsprojekt bringt sie ihre fundierten Kenntnisse im Bereich Prozessanalytik mit ein und untersucht systematisch den Entstehungsprozess von polymerbasierten Partikeln, organisch-anorganischen Hybridpartikeln sowie anorganischen Silica-Partikelsystemen mit dem Ziel, Struktur-Eigenschaftsbeziehungen zu entschlüsseln und Partikel mit definierten Eigenschaften zu erzeugen.

Literatur:

[1] Steinbach JC (2020) Process analytical technology-based process characterization in a flow reactor for continuous silicon resin synthesis. Master Thesis zur Erlangung des Grades MSc., Hochschule Reutlingen, Bad Cannstatt, Februar 2020

[2] Steinbach JC, Schneider M, Hauler O, Lorenz G, Rebner K, Kandelbauer A (2020) A process analytical concept for in-line FTIR monitoring of polysiloxane formation. Polymers 12 (11) 2473, 1–13. https://doi.org/10.3390/polym12112473

Weiterführende Links

LINK zum Master-Studiengang: https://www.ac.reutlingen-university.de/de/studium/master-polymerchemie-prozessanalytik/

Link zur Homepage der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh): https://www.gdch.de/

Link zur Homepage des Arbeitskreises für Prozessanalytik: https://arbeitskreis-prozessanalytik.de/

Link zum PAT Kolloquium 2020: https://arbeitskreis-prozessanalytik.de/2020/12/14/mehr-als-sonst-ak-pat-kolloquium-online/

Link zur Preisverleihung: https://arbeitskreis-prozessanalytik.de/derarbeitskreis/preise/

Link zum Zeitschriftenartikel: https://www.mdpi.com/2073-4360/12/11/2473