Bachelorarbeit: FEM-Simulation piezoelektrischer Wandler in Abaqus zur Modelloptimierung eines Gleitlager-CMS in Windenergieanlangen

Der Chair for Wind Power Drives erforscht das Verhalten von Antriebssystemen in modernen Multimegawatt Windenergieanlagen (WEA). Forschungsziele sind die Steigerung der Verfügbarkeit, der Robustheit und der Energieeffizienz der WEA sowie die Senkung der Stromgestehungskosten.
Um die Stromgestehungskosten moderner Windenergieanlagen zu senken, wird eine Anhebung der Leistungsdichte der Planetengetriebe angestrebt. Hierzu bietet sich die Verwendung von Gleitlagern an, die sich in der Industrie bereits seit einigen Jahren bewährt haben. Bisher gibt es jedoch noch kein echtzeitfähiges Condition-Monitoring-System (CMS), mit dem sich versagensrisikobehaftete Betriebspunkte frühzeitig vorhersagen und vermeiden lassen. Am CWD wird daher an einem modernen CMS-Netzwerk geforscht, in dem unter anderem die Surface-Acoustic-Wave-Technologie Anwendung findet. Diese Methode hat ein hohes Potenzial, allerdings hängt die Qualität des akustischen Messergebnisses von zahlreichen Parametern ab. Um die Einflussfaktoren zu identifizieren, ist geplant, diese durch Simulationen besser zu verstehen. Da die Ultraschallwandler ein wichtiger Baustein der Messkette sind, müssen sie auch in einem Simulationsmodell abgebildet werden.
Die Idee dieser studentischen Arbeit ist es, einen Ultraschallwandler als FEM-Modell zu entwickeln und zu implementieren.

Aufgaben:

• Einarbeitung in die verwendete Messtechnik: Surface Acoustic Wave (SAW)/ Gouded Acoustic Wave (GAW)
• Einarbeitung in die Funktionsweise piezoelektrischer Keramiken und Ultraschallwandle
• Modellierung und Simulation eines Ultraschallwandlers: elektrisch – mechanische Kopplung und mechanisch – elektrische Kopplung
• Überprüfung der Simulationsergebnisse durch vergleich mit Messungen, bestehenden Modellen und Literatur

Voraussetzungen:

• Motivation zu selbstständigem und eigenverantwortlichem Arbeiten, Kommunikations- und Teamfähigkeit, sowie eine sichere Beherrschung der deutschen und englischen Sprache
• Interesse an Windenergie, an Getriebe- und Gleitlagertechnik
• Interesse an Modellierung und FEM-Simulation
• Programmiererfahrung in Python ist wünschenswert, aber nicht erforderlich
• Erfahrung in FEM-Simulationen sind vorteilhaft

Wir bieten:

• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten, interdisziplinären Team
• Arbeit an einem Thema mit hoher industrieller Relevanz
• Erlernen von praxisrelevanten Simulationsmethoden
• Angenehmes Arbeitsklima und intensive Betreuung
• Option zur Beteiligung an einer wissenschaftlichen Veröffentlichung
  Sofortiger Beginn möglich

Wir suchen studierende aus dem Bereich der Ingenieurs- und Naturwissenschaften.

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Patrick Haas, M. Eng.
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
patrick.haas@cwd.rwth-aachen.de