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Information für die Wissenschaft Nr. 31 | 3. Juni 2016
Schwerpunktprogramm „Hochspezifische mehrdimensionale Fraktionierung von technischen Feinstpartikelsystemen – MehrDimPart“ (SPP 2045)

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Einrichtung des Schwerpunktprogramms „Hochspezifische mehrdimensionale Fraktionierung von technischen Feinstpartikel­systemen“ (SPP 2045) beschlossen. Als Laufzeit sind sechs Jahre vorgesehen. Die Ausschreibung lädt ein zur Einreichung von Anträgen für die erste dreijährige Förderperiode.

Hochspezifische Partikelsysteme bilden die Basis für hochwertige Industrieprodukte. Partikelförmige Zwischen- oder Endprodukte mit definierten mehrdimensionalen partikeltechnischen Spezi­fikationen sind essenziell und qualitätsbestimmend für die Herstellung einer Vielzahl von Waren. Da die charakteristischen Längen sowohl der technischen Strukturen als auch in den primären und sekundären Rohstoffen kontinuierlich sinken, sind zukünftig immer feinere, hochspezifische Partikelsysteme zu erzeugen, zu verarbeiten und zu recyceln. Die hierfür notwendigen Technologien stoßen an ihre Grenzen, wenn industriell relevante Mengenströme feiner (< 10 µm) und hochspezifischer Partikelsysteme bereitgestellt werden sollen.

Das Forschungsprogramm ist in drei Arbeitsbereiche (Spalten) gegliedert, die sich hinsichtlich der betrachteten Größenskala unterscheiden:

  • Projektbereich A – Beeinflussung des Trennmerkmals
  • Projektbereich B – Verständnis der Mikroprozesse der Trennung
  • Projektbereich C – Apparative und prozesstechnische Konzepte

Ausgehend von Fragestellungen der stofflichen Trennung soll das Konzept der Aktivierung oder Verstärkung eines Trennmerkmals auch auf Anwendungen zum Trennen nach Größe, Struktur oder Form ausgeweitet werden. Die Untersuchungen können dann auf vorgeschaltete Prozessschritte erweitert werden, wenn damit die Voraussetzungen für eine spätere Fraktionierung des Partikelsystems geschaffen werden.

Im Nanopartikelbereich stehen heute im analytischen Maßstab einige spezielle Konzepte zur selektiven Trennung zur Verfügung, die nicht weit genug für eine präparative Anwendung entwickelt sind. Insbesondere hier, wo viele Partikeleigenschaften extrem größenabhängig werden, sind völlig neuartige Trennkonzepte und -verfahren gefordert.

Ein erhebliches Potenzial ist auch von Multiskalen-Simulationen zu erwarten, die bis in die apparative Optimierung reichen können. Eine hohe Trennschärfe oder die mehrdimensionale Trennung kann auch in einer Prozesskette erreicht werden, indem Trennschritte mehrfach nacheinander ausgeführt und entsprechende Teilströme rückgeführt werden. Neue Konzepte können deutlich größere Kräfte, Feldgradienten oder Potenzialdifferenzen nutzen. Diese Potenzialreserve ist insbesondere über experimentelle Untersuchungen zu quantifizieren.

Ein zentrales Thema ist die Partikelmesstechnik, die notwendig ist, um die mehrdimensionalen Partikeleigenschaften zu quantifizieren. Eine Unterstützung in der Partikelanalytik wird durch ein Zentralprojekt des Programms bereitgestellt, das durch die Zusammenführung mehrerer drei- beziehungsweise mehrdimensionaler Charakterisierungsmethoden vollständige Datensätze zu den mehrdimensionalen Eigenschaftsverteilungsfunktionen der Partikelsysteme für die Teilprojekte liefern wird.

Die mehrdimensionale Fraktionierung adressiert neben der Partikelgröße weitere Partikeleigenschaften wie beispielsweise Partikelform, (chemische) Zusammensetzung oder physikalische Eigenschaften. Neben den Projektbereichen wird daher eine zusätzliche Strukturierung des Schwerpunktprogramms nach Trennaufgaben beziehungsweise -zielen (Zeilen) angestrebt:

  • Zentrale Trennaufgabe Partikelform
  • Zentrale Trennaufgabe (chemische, mineralogische usw.) Zusammensetzung
  • Direkte mehrdimensionale Fraktionierung

Aus den beiden Gliederungsansätzen des Programms ergibt sich eine Matrixorganisation.

Um die Kohärenz der Forschungsprojekte im Schwerpunktprogramm zu gewährleisten, ist die Erforschung der Fraktionierungsprozesse auf nicht biologische Feststoffpartikelsysteme fokussiert, die sich im Verlauf des eigentlichen Trennprozesses nicht signifikant in ihren hauptsächlichen, qualitätsbestimmenden Eigenschaften ändern. Darüber hinaus ist aus wissenschaftlichen Gründen der im Fokus stehende Partikelgrößenbereich (< 10 µm) vorgegeben. Mit Ausnahme des zentralen Serviceprojekts sind Projekte, die sich ausschließlich mit der Entwicklung von Partikelmesstechnik beschäftigen oder ausschließlich Simulationswerkzeuge anwenden, ohne diese durch Experimente an industriell relevanten Mengen zu validieren, ausgeschlossen.

Im Rahmen des Schwerpunktprogramms sollen grundlegende sowie angewandte natur- und ingenieurwissenschaftliche Forschungsarbeiten mit einem Technology Readiness Level (TRL) der Ergebnisse von 4–5 durchgeführt werden. Dies schließt sehr anwendungsorientierte technologische Entwicklungsprojekte aus. Auf der anderen Seite müssen alle Projekte, auch solche aus Projektbereich A, eine Vision beschreiben können, wie eine Nutzung der Erkenntnisse für technisch relevante Mengen möglich ist. Durch die im Schwerpunktprogramm selbst angestrebte und geförderte intensive Vernetzung der Projekte sind Tandemprojekte und der damit verbundene Mehrwert aus der bilateralen Kooperation besonders zu begründen.

Antragstellerinnen und Antragsteller werden gebeten, bis spätestens 9. September 2016 Antrags­skizzen (max. 2 Seiten; kurze Themenbeschreibung, Angabe zu den Antragstellenden, grobe Schätzung zu den gewünschten Mitteln) für die erste Förderperiode (drei Jahre) in elektronischer Form (pdf-Format) an den Koordinator des Schwerpunktprogramms zu schicken. Sollte eine sehr große Anzahl von Antragsskizzen eingereicht werden, behält sich die Geschäftsstelle vor, anhand der Antragsskizze und unter Beteiligung von Gutachtern eine Vorauswahl von Skizzen zu treffen, die zur Abfassung eines Vollantrags aufgefordert werden. Die Antragsfrist für die Vollanträge ist der 19. Dezember 2016. Das Antragskolloquium soll im März 2017 stattfinden.

Der Vollantrag ist über das elan-Portal der DFG einzureichen – dieses steht Ihnen für die Erfassung der antragsbezogenen Daten und zur sicheren Übermittlung von Dokumenten zur Verfügung. Wählen Sie in der angebotenen Liste der Ausschreibungen unter der Rubrik Schwerpunktprogramme „SPP 2045“ aus. Berücksichtigen Sie bitte beim Aufbau Ihres Antrags das DFG-Merkblatt 54.01 zu Sachbeihilfen mit Leitfaden für die Antragstellung und die Hinweise im Merkblatt Schwerpunktprogramm 50.05, Teil B – Allgemeine Informationen zur Antragstellung (insbesondere zur Antragsberechtigung und zu den beantragbaren Mitteln).

Handelt es sich bei dem Antrag innerhalb dieses Schwerpunktprogramms um Ihren ersten Antrag bei der DFG, berücksichtigen Sie, dass Sie sich bis zwei Wochen vor der Antragstellung im elan-Portal registrieren müssen. Die Bestätigung der Registrierung erfolgt in der Regel bis zum darauffolgenden Arbeitstag. Ohne vorherige Registrierung ist eine Antragstellung nicht möglich.

Im September/Oktober 2016 findet ein spezielles Rundgespräch für Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler statt. Hier werden die Grundlagen der Antragstellung insbesondere für ein Schwerpunktprogramm vermittelt sowie die Thematik des Programms nochmals als Workshop vorgestellt. Ein weiteres Ziel besteht darin, eine Unterstützung für die Vernetzung der Teilprojekte anzubieten. Die Einladung erfolgt auf Basis der Angabe zu den Antragstellerinnen und Antragstellern in den eingereichten Antragskizzen.

Weiterführende Informationen

Detaillierte Informationen zum Schwerpunktprogramm erhalten Sie unter:

Der Zugang zum elan-Portal der DFG erfolgt über:

Die zu verwendenden DFG-Formulare und Merkblätter finden Sie unter:

Fragen zu den wissenschaftlichen Zielen des Schwerpunktprogramms richten Sie bitte an den Koordinator:

  • Prof. Dr.-Ing. Urs A. Peuker,
    Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik,
    TU Bergakademie Freiberg,
    Tel: +49 3731 39-2916,
    SPP2045@mvtat.tu-freiberg.de

Auskünfte zur Antragstellung bei der DFG erteilen:

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