Doktorand:in (w/m/d) Chemische Verfahrenstechnik

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Doktorand:in (w/m/d)
EG 13 TV-L, Beschäftigungsumfang 67 %
Kennziffer 6037 P

im Rahmen der DFG-Förderinitiative Transfer HAW/FH PLUS in der Fakultät für Verfahrens- und Chemietechnik. Die Möglichkeit zur kooperativen Promotion ist gegeben und erwünscht. Das Ziel des Projekts ist die autonome, kalibrationsfreie Prozessoptimierung einer chemischen Synthese im Mikroreaktor.

Die datengetriebene autonome Prozessoptimierung besteht in der Regel aus drei Schlüsselkomponenten: (1) einem automatisierten Laboraufbau (2) einem Optimierungs-algorithmus sowie (3) einer Online-Analyseplattform zur Leistungsbewertung. Das System führt die Experimente unter den vom Algorithmus vorgegebenen Bedingungen mit wenig bis gar keinem menschlichen Eingriff experimentell aus bis das Optimierungsziel (z.B. Ausbeute) erreicht ist.

Im Rahmen des Projektes soll eine automatisierte Mikroreaktoranlage mit UV/Vis Spektroskopie als Online-Analytik aufgebaut werden. Eine besondere Herausforderung ist dabei der Kalibrationsaufwand für die Online-Analytik. Daher wird in diesem Projekt die Multivariate Curve Resolution (MCR) als kalibrationsfreier Ansatz zur Konzentrationsbestimmung eingesetzt. Einen Einblick finden Sie hier ^1 .

Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Adaption und Erweiterung der Optimierungsalgorithmen. Dabei bietet die Fisher Information Matrix (FIM) einen vielversprechenden Ansatz zur Parameterschätzung und Modelldiskriminierung. Die FIM wird zur Berechnung der Kovarianzmatrix genutzt und ist damit ein wichtiges Instrument zur Bewertung der Genauigkeit der Parameterschätzung. Die Kombination aus FIM, modellgestützten Optimierungsalgorithmen und MCR stellt eine vielversprechende Methode zur Verbesserung der autonomen Prozessoptimierung, insbesondere in Bezug auf die Reduktion der erforderlichen Versuchspunkte zur Erreichung des Optimierungsziels dar.

Der Schwerpunkt der Tätigkeit liegt im Bereich der experimentellen Labortätigkeit und Auswertung. Die Stelle ermöglicht den regen Austausch mit den beteiligten Projekt- und Industriepartnern. Das Projekt ist an der Schnittstelle Industrie und akademischer Forschung angesiedelt.

• Durchführung der Untersuchungen im Rahmen des Forschungsprojektes
• Hierzu gehören unter anderem:
• Eigenständiges Planen, Durchführen und Bewerten von Experimenten im Mikroreaktor
• Um- und Aufbau entsprechender Teststände
• Bewertung, Vergleich mit der Literatur, Simulationen
• Adaption und Erweiterung der Algorithmen/Programme zur Datenauswertung
• Präsentation der Ergebnisse, Veröffentlichungen
• Betreuung von Studierenden bei Studien- und Abschlussarbeiten
• Allgemeinen Labortätigkeit

• Master in Chemie oder Chem.-Ing
• gute Studienleistungen (mind. Note 2,2)
• nachweisliche sehr gute Deutschkenntnisse (mind. B2) und gute Englischkenntnisse (mind. B2) in Wort und Schrift
• fundierte Kenntnisse in der Lösung verfahrenstechnischer oder chemischer Problemstellungen mittels numerischer Mathematik bzw. die Bereitschaft sich einzuarbeiten (Matlab, Python, etc.)
• praktische Erfahrung im Chemielabor
• wünschenswert ist Industrieerfahrung im Bereich Pharma-, Agrar-, und/oder Feinchemie durch Beruf, Praktika oder Abschlussarbeit