Institut Naturwissenschaften
Nahtstelle zwischen den Disziplinen
Die zentrale Aufgabe des Instituts für Naturwissenschaften liegt in der angewandten Forschung sowie in der Bereitstellung didaktischer Angebote in Mathematik und Physik. Darüber hinaus bietet das Institut zwei Studiengänge im Bereich Safety Engineering an, die sich mit den Themen Zuverlässigkeitstechnik und funktionale Sicherheit beschäftigen.
Naturwissenschaften als verbindende Disziplin
Das Institut ist eine wichtige Schnittstelle zwischen den verschiedenen ingenieurwissenschaftlichen und wirtschaftswissenschaftlichen Disziplinen. Angewandte Naturwissenschaften bilden die Basis vielfältiger Disziplinen wie Elektrotechnik, Maschinenbau, Wirtschaftswissenschaften, Informatik und Sicherheitstechnik. Dies zeigt sich vor allem in der Vernetzung des Instituts für Naturwissenschaften mit anderen Bereichen der Hochschule, etwa in konkreten Kooperationen mit den Instituten für Bauingenieurwesen, Maschinenbau, Energiesysteme, Informatik, Wirtschaft, sowie Mess- und Sensortechnik.
Unterstützung für einen erfolgreichen Studienstart
Ergänzend zur curricularen Fachdidaktik bietet das Institut Naturwissenschaften allen Neuimmatrikulierten und Bestandsstudierenden einen Lernsupport an. Als Angebote sind hier die Vorkurse und das Lernzentrum upgrade zu nennen.
Die Vorkurse bereiten auf die Inhalte der Grundlagenmodule der Physik und Mathematik vor. Dabei haben Neuimmatrikulierte die Gelegenheit auch vorausgesetzte Lerninhalte aus Schulzeiten zu wiederholen. Das Lernzentrum upgrade versteht sich als Unterstützung zur curricular verankerten Lehre mit mathematischen oder naturwissenschaftlichen Inhalten für alle Studierenden der Hochschule Ruhr West.
Vielfältige Kooperationen mit Industrie und Hochschulpartnern
Die Vielfalt an Kompetenzen sowie deren Interaktion mit den verschiedenen ingenieurwissenschaftlichen und wirtschaftswissenschaftlichen Disziplinen ermöglicht neben Entwicklungsprojekten im Bereich moderner Hochtechnologien vielfältige Kooperationsmöglichkeiten mit Industrie und Hochschulpartnern. Eine starke Vernetzung zu Unternehmen verschiedener Größen wurde und wird in den Kompetenzbereichen aufgebaut. Dazu zählen beispielsweise gemeinsame Projekte mit Deloitte, Siemens sowie ThyssenKrupp.
Mathematik
Angewandte Mathematik ist ein wichtiges Werkzeug in MINT-Studium, Technik und Wirtschaft. Die Fachgruppe Mathematik bietet Expertise in Simulationsverfahren, Quasi-Monte-Carlo-Methoden, Maschinellem Lernen und KI, sowie Data Science. Im Forschungsschwerpunkt MARTA arbeitet die Fachgruppe besonders an technischen Fragestellungen. Kooperativen Promotionen, die Entwicklung von Lernsoftware und die Didaktik der Mathematik runden das Profil ab.
Physik
Die physikalischen Grundlagen der Ingenieursausbildung werden durch das Institut zentral für die gesamte Hochschule angeboten. Im engen Austausch zwischen den Lehrenden entwickeln wir gemeinsam Lehrformate mit Fokus auf den Anwendungsbezug im Arbeitsleben. Begleitende Praktika vermitteln zentrale Fertigkeiten für das weitere Studium, die am Institut in weiterführenden Modulen wie Mikrotechnologie oder Laser in der Medizin vertieft werden können.
Sicherheitstechnik
Ständig steigende Anforderungen an eine moderne Technik führen dazu, dass traditionelle Nachweise der Sicherheit, Qualität und Zuverlässigkeit an ihre Grenzen stoßen. Die Sicherheitstechnik eröffnet neue Möglichkeiten, moderne Technologien für Mensch und Umwelt sicher und zuverlässig zu gestalten, sie zu bewerten und zu beurteilen.
Forschungsaktivitäten
Seit 2022 werden die Forschungsschwerpunkte der HRW durch den Forschungsschwerpunkt MARTA - Mathematical Research for Technical Applications erfolgreich ergänzt. Mit dem Forschungsschwerpunkt wird eine Bündelung der Forschungsarbeiten unter dem Fokus des Transfers mathematischen und überwiegend numerischen Knowhows in konkrete technische Anwendungen angestrebt.
In der mathematischen fachdidaktischen Forschung wird zum Beispiel in einem Promotionsvorhaben die Wirksamkeit von interaktiven Lernvideos auf sich häufig in der Grundlagenmathematik zeigende Fehlermuster untersucht. Ein anderes Projekt beschäftigt sich mit der Untersuchung des Transfers von Flexibilität. Hierbei geht es um das Übertragen alternativer Lösungsstrategien auf unterschiedliche Aufgabentypen.
Im Umfeld der Data Science beschäftigen sich die Mathematiker:innen am Institut Naturwissenschaften mit verschiedensten Aspekten: Neben der Datenanalyse mittels Wavelets und der Analyse großer Messdaten aus der Sensorik werden optimale Algorithmen mithilfe von Quasi-Monte-Carlo- Methoden entwickelt. Daneben werden Methoden der Learning Analytics in der mathematischen Fachdidaktik verwendet. Als konkretes Anwendungsgebiet der Data Science werden außerdem Fragestellungen der Versicherungs- und Finanzmathematik betrachtet.
Ein weiterer Schwerpunkt der mathematischen Forschung besteht in der Theorie und Anwendung dynamischer Systeme: Diese spielen am Institut Naturwissenschaften beispielsweise bei der Modellierung thermodynamischer oder rotierender Systeme eine zentrale Rolle. Dies schließt die Verwendung nichtlinearer Methoden zur Verbesserung von Schwingungsanalysen mit ein. Darüber hinaus werden auch Anwendungen dynamischer Systeme innerhalb der Mathematik betrachtet, etwa Anwendungen in der Theorie der Gleichverteilung (Ergodentheorie, Quasi-Monte-Carlo-Methoden) sowie nicht-hyperbolische dynamische Systeme und komplexe dynamische Systeme (Iteration rationaler Funktionen).
Die praktische Anwendung der Physik und Chemie im Institut Naturwissenschaften findet sich in vor allem in der Optoelektronik und Mikrosystemtechnik. Im Themenfeld der Optoelektronik stehen die Halbleiterlaser im Fokus. Das Abstrahlverhalten und die Strahlqualität dieser Bauteile werden mit Hilfe der Wellenfrontmessung analysiert und mit Simulationen verglichen. Organische Halbleiterlaser bilden die Brücke zur Mikrosystemtechnik. Das Wahlfach Mikrotechnik vermittelt Herstellungsprozesse und Funktionsprinzipien von Halbleitern- und anderen Mikrosystemen (z. B. mikrofluidische Systeme). Das Labor ermöglicht es hier in studentischen Projekten Mikrosysteme zu konzipieren und herzustellen. Innerhalb der Physikdidaktik werden Konzepte zur Förderung von Problemlösungsstrategien im Rahmen der Physikübungen entwickelt.
In der Sicherheitstechnik fokussieren sich die Forschungsaktivitäten auf die Zuverlässigkeit sowie die funktionale Sicherheit. Bei der funktionalen Sicherheit stehen beispielsweise die Optimierung von Sicherheitskonzepten in der Brandmeldetechnik und die Untersuchung mechanischer Einflüsse auf sicherheitsrelevante Hardware-Komponenten an Elektro-Motoren im wissenschaftlichen Fokus.
