Anschrift

Gottlieb-Daimler-Straße 44 / Raum 464
67663 Kaiserslautern

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Fax: +49 (0)631 205 3055
E-Mail: fabian.krull[at]mv.rptu.de

Aufgabenbereiche am Lehrstuhl: 

• Labor Mechanische Verfahrenstechnik I (Partikelgrößenverteilungen)

Forschungs- und Arbeitsschwerpunkte: 

• DEM- und CFD-Simulation
• Partikelmikromechanik
• Messmethodenentwicklung

Zentrales Forschungsprojekt:

Beschreibung der biomechanischen Eigenschaften von Sphäroiden aus menschlichen Zellen

Sphäroide sind 3D-Zellkulturen, die aufgrund der 3D-Anordnung der Zellen deren natürliche physiologische Situation in Geweben besser widerspiegeln als herkömmliche 2D-Zellkulturansätze. Sie sind daher sehr interessant für standardisierte In-vitro-Ansätze, aber auch für klinische Anwendungen im Sinne einer personalisierten Medizin. Inzwischen gibt es eine Vielzahl neuer Anwendungen für Sphäroide, etwa im Bereich des Tissue Engineering, wo das Bio-Printing durch Extrusion eine vielversprechende Methode ist. Trotz der zunehmenden Verwendung von Sphäroiden in verschiedenen biomedizinischen Anwendungen ist nur wenig über ihre biomechanischen Eigenschaften bekannt. In diesem Kooperationsprojekt mit der Klinik und Poliklinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie der Universität des Saarlandes werden die biomechanischen Eigenschaften von Sphäroiden aus normalen humanen dermalen Fibroblasten (NHDF) in Abhängigkeit von der Zellzahl und dem Alter der Sphäroide experimentell durch Druckversuche mit einem Nano- und Triboindenter (TI Premier, Bruker) untersucht. Zusätzlich werden auf Basis der experimentellen Ergebnisse neue Kontaktmodelle für die Diskrete-Elemente-Methode entwickelt, um das biomechanische Verhalten der Sphäroide genauer zu untersuchen.

Finanzierung: DFG 516192047

Veröffentlichungen / Konferenzbeiträge:

Veröffentlichungen in Fachzeitschriften:

• Krull, F., Strohner, D., Hering, D.J., von Freymann, G., Antonyuk, S.: Measurements of micro particle rotation by applying marking points using additive manufacturing tools, Advanced Powder Technology 34 (2023) 104218 doi.org/10.1016/j.apt.2023.104218
• Benz N., Krull F., Nikolaus K., Antonyuk S.: Membrane–Fabric Composite Filter Media for Continuous Cake Filtration without Gas Throughput Using Paste Dot Coating with Adhesive. Membranes 2023, 13, 801. doi.org/10.3390/membranes13090801
• de Payrebrune, K.M., Schönecker, C., Antonyuk, S., Bilz, R., Krull, F., Noichl, I., Ripperger, S. &  D. Strohner (2024): Interactions Between Particles and Surfaces. In: Aurich, J.C., Hasse, H. (eds) Component Surfaces. Springer Series in Advanced Manufacturing. Springer, Cham. doi.org/10.1007/978-3-031-35575-2_8
• Hesse, R., Krull, F., Antonyuk, S.: Prediction of random packing density and flowability for non-spherical particles by deep convolutional neural networks and Discrete Element Method simulations, Powder Technology (2021) doi.org/10.1016/j.powtec.2021.07.056
• Krull, F., Mathy, J., Breuninger, P., Antonyuk, S.: Influence of the surface roughness on the collision behavior of fine particles in ambient fluids, Powder Technology (2021) https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.06.051 .
• Elsayed, O., Kirsch, R., Krull, F., Antonyuk, S., and Osterroth, S.: Pore-scale simulation of the interaction between a single water droplet and a hydrophobic wire mesh screen in diesel, Fluids 6 (9), (2021), 319 doi.org/10.3390/fluids6090319
• Hesse, R.; Krull, F.; Antonyuk, S.: Experimentally Calibrated CFD-DEM Study of Air Impairment during Powder Discharge for Varying Hopper Configurations, Powder Technology 372 (2020), 404-419doi.org/10.1016/j.powtec.2020.05.113
• Breuninger, P., Krull, F., Huttenlochner, K., Müller-Reno, C., Ziegler, C., Merz, R., Kopnarski, M., Antonyuk, S.: Microstructuring of steel surfaces via cold spraying with 316L particles for studying the particle-wall collision behavior, Surface and Coatings Technology (2019), doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125054
• Weis, D., Krull, F., Mathy, J., Evers, M., Thommes, M., Antonyuk, S.: A contact model for the deformation behaviour of pharmaceutical pellets under cyclic loading;Advanced Powder Technology (2019), doi.org/10.1016/j.apt.2019.07.026
• Breuninger, P., Krull, F., Buhl, S., Binder, A., Merz, R., Kopnarski, M., Sachweh, B., Antonyuk, S.: Microstructuring of Titanium Surfaces with Plasma Modified Titanium Particles by Cold Spraying; Particuology, (Accepted August 2018)
• Krull, F., Hesse, R., Breuninger, P., Antonyuk, S.: Impact behaviour of microparticles with microstructured surfaces: Experimental study and DEM simulation, Chemical Engineering Research and Design, doi.org/10.1016/j.cherd.2018.05.033
• Breuninger, P., Weis, D., Behrendt, I., Grohn, P., Krull, F., Antonyuk, S.: CFD-DEM simulation of fine particles in a spouted bed apparatus with a Wurster tube, Particuology (2018), https://doi.org/10.1016/j.partic.2018.03.015 .
• Gelhausen, M. G., Lenz, D., Krull, F., Korkmaz, V., Agar, D. W.: 3D Printing for Chemical Process Laboratories II: Measuring Liquid-Solid Mass Transfer Coefficients, Chemical Engineering and Technology 41 (2018), doi.org/10.1002/ceat.201700295

Konferenzbeiträge

• Krull, F., Lösch, P., Boldt, S., Krause, D., Lerche, D., Antonyuk, S.: Numerical and Experimental Investigation of the Particle Segregation during Centrifugal Filtration, International Filtration Congress FILTECH 2023, Köln
• Antonyuk S., Krull F.: Simulation of solid-liquid separation processes: Challenges in modeling and experimental validation, FILTECH 2022, Köln 08.03.2022 – 10.03.2022
• Krull, F., Breuninger, P. Antonyuk, S.: Dynamic interactions of polystyrene particles with microstructured surface manufactured by cold spray, International Conference on Micromechanics of Granular Media (Powders & Grains 2017), Proceedings, https://doi.org/10.1051/epjconf/201714013011
• Breuninger, P., Krull, F., Antonyuk, S.: Manufacturing and characterization of particle structured 1.4571 surfaces with an adapted cold spray method; SMT31; Mons, Belgien, 5-7.7.2017

Vorträge:

• Krull, F., Metzger, W., Oh, E., Antonyuk, S.:  Determination of biomechanical properties of biocell agglomerates, Jahrestreffen der VDI/DECHEMA-Fachgruppe Agglomerations- und Schüttguttechnik 2024, Weimar 05.03.2024-07.03.2024
• Krull, F., Kiesgen De Richter, S., Influence of the liquid content of the spreading behaviour of particle piles under vibration, Jahrestreffen der VDI/DECHEMA-Fachgruppe Agglomerations- und Schüttguttechnik 2024, Weimar 05.03.2024-07.03.2024
• Krull, F., Marouazi, G., Kiesgen De Richter, S., Antonyuk, S.: Spreading behavior of wetted particle heaps under vibration: Experimental study and DEM simulation, PARTEC 2023, Nürnberg 26.09.2023-28.09.2023
• Krull, F., Lösch, P., Boldt, S., Krause, D., Lerche, D., Antonyuk, S.: Numerical and Experimental Investigation of the Particle Segregation during Centrifugal Filtration, International Filtration Congress FILTECH 2023, Köln
• Krull, F., Marouazi, G., Kiesgen De Richter, S.,  Antonyuk, S.: An in-depth analysis of particle piles under vibration using the discrete element method, CHISA 2022, Prague 21.08.2022-25.08.2022
• Krull, F., Marouazi, G., Kiesgen De Richter, S.,  Antonyuk, S.: Spreading behaviour of particle piles under vibration: Experiments and DEM simulations, WCPT 9, Madrid, 18.09.2022-22.09.2022
• Hesse, R., Krull, F., Antonyuk, S.: Modeling and DEM simulation of high stress compaction for cohesive powders with elastic-plastic contact behavior, WCPT 9, Madrid, 18.09.2022-22.09.2022
• Antonyuk, S., Krull, F.: Simulation of solid-liquid separation processes: Challenges in modeling and experimental validation, FILTECH 2022, Köln 08.03.2022-10.03.2022
• Krull, F., Antonyuk, S.: Influence of the surface structure on the fluid displacement during fine particle collision, PARTEC 2019, Nürnberg 09.04.2019-12.04.2019
• Krull, F., Antonyuk, S.: Dynamische Wechselwirkungen von Partikeln und Tropfen mit strukturierten Bauteiloberflächen, 8. Plenarversammlung SFB926, Kirchheimbolanden, 29.11-30.11.2018
• Krull, F., Antonyuk, S.: A novel approach to determine the rotation of spherical micro particles after collision with rough surfaces, 9th International Conference for Conveying and Handling of Particulate Solids, London 10.09.2018-14.09.2018
• Krull, F., Antonyuk, S.: Impact Behaviour of Microparticles on Component Surfaces Considering the Micro-Topography: Experiment and DEM Simulation, WCPT8, Orlando 23.04.2018-26.04.2018
• Krull, F., Antonyuk, S.: Dynamic Interactions of Particles and Droplets with Structured Component Surfaces, MICOS 2018, Kaiserslautern 20.03.2018-21.03.2018
• Krull, F., Antonyuk, S.: Dynamische Wechselwirkungen von Partikeln und Tropfen mit strukturierten Bauteiloberflächen, 7. Plenarversammlung SFB926, Kirchheimbolanden, 23.11-24.11.2017
• Krull, F., Deshpande, R.: Stoßverhalten von Partikeln: Partikel-Oberfläche-Wechselwirkungen, Tag der Verfahrenstechnik, Kaiserslautern, 16.10.2017
• Krull, F., Antonyuk, S.: Investigation of Energy Dissipation during Particle Collisions with Microstructured Component Surfaces, Reliable Flow of Particulate Solids (RELPOWFLO V), Skien, Norwegen 13.06-15.06.2017
• Krull, F., Antonyuk, S.: Dynamische Wechselwirkungen von Partikeln und Tropfen mit strukturierten Bauteiloberflächen, 6. Plenarversammlung SFB926, Asselheim, 24.11-25.11.2016
• Krull, F., Antonyuk, S.: Einfluss der Bauteiloberflächenstrukturierung auf das Stoßverhalten von Partikeln, ProcessNet Jahrestagung, Aachen, 12.09.-15.09.2016

Poster:

• Krull, F., Metzger, W., Antonyuk, S.: Biomechanical properties of spheroids from human cells, PARTEC 2023, Nürnberg 26.09.2023-28.09.2023

• Krull, F., Antonyuk, S.: Entwicklung einer Methode für die Markierung von sphärischen Mikropartikeln zur Rotationsbestimmung, Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppen Agglomerations- und Schüttguttechnik 2018, Neuss 13.03.2018-15.03.2018
• Krull, F., Antonyuk, S.: Impact behaviour of microparticles with microstructured surfaces: Experimental study and DEM simulation, 10th WCCE Joint-Event-PARMAT, Barcelona, Spanien, 01.10.-05.10.2017
• Krull, F., Breuninger, P., Antonyuk, S.: Dynamic Interactions of Polystyrene Particles with Microstructured Surface Manufactured by Cold Spray, 8th International Conference on Micromechanics of Granular Media (Powder and Grains), Montpellier, Frankreich, 03.07.-07.07.2017
• Krull, F., Antonyuk, S.: Einfluss der Morphologie von additiv gefertigten Oberflächen auf das Stoßverhalten von Partikeln, Jahrestreffen der ProcessNet Fachgruppen Agglomerations- und Schüttguttechnik 2017, Bruchsal 13.02-14.02.2017
• Krull, F., Antonyuk S.: Dynamic Interactions of Particles and Droplets with Structured Component Surfaces, International Conference on Microscale Morphology of Component Surfaces 2016, Kaiserslautern 20.10-21.10.201

Betreute wissenschaftliche Arbeiten:

BA: Bachelorarbeit; DA: Diplomarbeit; MA: Masterarbeit; FP: Forschungsprojekt; PA: Projektarbeit; SA; Studienarbeit; TA: Teamarbeit

• Experimentelle Untersuchung von 3D-gedruckten Superellipsoiden zur Validierung der Kontaktmechanik in der Diskreten-Element-Methode (DA, 2024)
• Einfluss der mechanischen Eigenschaften von suspendierten elastisch-plastischen Mikropartikeln auf die Sedimentporosität im Zentrifugalfeld (MA, 2024)
• Einfluss der Vibrationsenergie auf das Spreitverhalten von Pasten unter Berücksichtigung der Bauteiltopografie (BA, 2023)
• Untersuchung der Partikelbewegung im Zentrifugalfeld mittels CFD-DEM Simulation (PA, 2023)
• Entwicklung eines Herstellungsverfahrens von nicht-sphärischen Modellpartikeln für die Diskrete-Elemente-Methode (BA, 2023)
• Experimentelle Untersuchung der Schüttwinkeländerung unter Berücksichtigung des Umgebungsfluides und der Partikelbewegung auf verschiedenen Filtergeweben (BA, 2022)
• CFD-DEM gekoppelte Simulation der rheologischen Eigenschaften von hochkonzentrierten Suspensionen (MA, 2021)
• Versuchsaufbau für die Schlierenfotografie und Kontaktwinkelmessung (SA, 2019)
• Konstruktion, Aufbau und Inbetriebnahme einer Versuchskammer für Partikelstoßversuche (FP, 2019)
• Implementierung realer Oberflächen in OpenFOAM (BA, 2019)
• Einfluss der Mikrostruktur von Titanoberflächen auf das Stoßverhalten feiner Partikel in verschiedenen Fluiden (BA, 2019)
• Validierung einer Methodik zur Markierung sphärischer Mikropartikeln (FP, 2019)
• Determination of the rotation of spherical microparticles (RISE Internship, 2019)
• Experimentelle Untersuchungen des Leistungseintrags und der Mischzeit verschiedener Rührer in Abhängigkeit der Füllhöhe (FP, 2019)
• Experimentelle Untersuchung des Stoßverhaltens pharmazeutischer Pellets mittels Hochgeschwindigkeitskameraaufnahmen (FP, 2018)
• Oberflächenmodifikation feindisperser Partikeln mittels Suspensionsverfahren (TA, 2018)
• Dynamic interactions of droplets with micsrostructured surfaces (MA, 2018)
• Experimentelle Untersuchung der Trocknungsrate von Wasser bei Variation verschiedener Parameter des Coatingprozesses von feinen Partikeln (PA, 2018)
• Inbetriebnahme eines Drop-on-Demand Piezomikrotropfengenerators mit chemisch hydrophob modifizierten Kanülen und Charakterisierung des Tropfenabrisses mittels Hochgeschwindigkeitsaufnahmen (MA, 2018)
• CFD-Simulation der dynamischen Wechselwirkungen eines Tropfens mit Bauteiloberflächen (BA, 2018)
• Impact behaviour of micro droplets with microstructured surfaces (RISE Internship, 2018)
• Funktionalisierung von Edelstahloberflächen durch Galvanisierung unter Berücksichtigung der Mikrostruktur (PA, 2018)
• Experimentelle Bestimmung des Einflusses der Oberflächenstruktur auf das Stoßverhalten pharmazeutischer Pellets mittels 3D-Hochgeschwindigkeitsaufnahmen (BA, 2017)