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An der Universität sind mehrere DFG-Sonderforschungsbereiche, Transregios und Forschergruppen angesiedelt. In den letzten 15 Jahren konnte die TU Dortmund dabei die DFG-Bewilligungen steigern. Die Drittmittel machen derzeit rund 20 Prozent der Gesamtausgaben aus.[1]

In diversen Forschungsprojekten kooperiert die TU mit den lokalen Fraunhofer-Instituten, dem Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie und dem Technologiezentrum Dortmund. Eine Besonderheit ist die auf dem Campus Nord beheimatete Dortmunder Elektronenspeicherringanlage (DELTA). Die Anlage ist eine von vier Synchrotronstrahlenquellen in Deutschland und weltweit die einzige, die an einer Universität betrieben wird.

Im Bereich Material, Produktionstechnologie und Logistik entwickeln Forscher der TU Dortmund Konzepte für die Werkstoff- und Materialverarbeitung und gestalten gemeinsam mit Experten des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik das Management von Warenströmen und Produktionsprozessen. Der zweite Profilbereich Chemische Biologie, Wirkstoffe und Verfahrenstechnik wird von mehreren Partnern getragen: Hier kooperieren Deutschlands größte Fakultät für Bio- und Chemieingenieurwesen, das Dortmunder Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie und die Fakultät für Chemie und Chemische Biologie mit weiteren Einrichtungen. Im dritten Profilbereich Datenanalyse, Modellbildung und Simulation arbeiten Informatik, Mathematik, Statistik, Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften gemeinsam an der Modellierung technischer Prozesse und ökonomischer Entwicklungen. Ein vierter Schwerpunkt liegt in Bildung, Schule und Inklusion.