The Institute of Machine Elements and Systems Engineering researches the fundamental structural and tribological behavior of machine elements. Validated multi-body simulation models are a cost-effective alternative to experimental tests for investigating the effects of loads that occur on individual components within a powertrain system.
90% of the global trading volume is transported by ships. Within the last years, there has been an increasing number of so called ‘wiping’ damages in the journal bearings of the propeller shafts. The causes of this damage mechanism are barely investigated yet. Hence, a study of the influence parameters of wiping damages in journal bearings needed.
Within the scope of this work, wiping damages shall be reproduced on a small-scale test rig to determine the critical bearings conditions to cause these damages. Herby, the temperature field in the bearing during the wiping process shall be determined and evaluated.
Tasks:
- Definition of a test matrix for the wiping tests.
- Conduction of journal bearing tests according to the test matrix.
- Evaluation of temperature within the bearing during the wiping damage process.
Requirements:
- Independent and reliable work approach.
- First experience and enthusiasm for experimental work.
- Prior knowledge in Matlab is desirable.
We offer:
- Participation in an international research project.
- Flexibility in shaping the focus of work.
- Co-authorship in research publication
- Intensive guidance.
- Immediate start or as agreed upon.
- Very pleasant working atmosphere.
- Preparation of written Thesis in either English or German
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Markus Gilges, M. Sc. RWTH
Institute for Machine Elements and Systems Engineering
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
markus.gilges@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Step-Beschreibung als Modellierungsmethode in SysML.
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung der RWTH Aachen beforscht interdisziplinär ein breites Spektrum aktueller und zukünftiger industrierelevanter Frage stellungen. Der Bereich Systems Engineering Design Methodology des MSE befasst sich mit dem modellbasierten Entstehungsprozess industrieller Produkte und gibt der kreativen Phase eine systematische Struktur. Diese unterstützt die innovative Lösungsfindung sowie die anschließende gestalterische Umsetzung. Geeignete Methoden und Werkzeuge garantieren dabei die technische und wirtschaftliche Anwendbarkeit.
Für die Entwicklung von Produkten im Kontext des Model Based Systems Engineering werden die für das Produkt relevanten Informationen in einer S ysML Umgebung hinterlegt. Die Modellierung der Geometrie erfolgt Bottom Up zunächst als Wirkfläche innerhalb der SysML Um gebun g. Um im Anschluss eine Da r stellung der Wirkflächen in CAD zu re alis ieren, m uss die Modellierung der Wirkflächen kompatibel sein mit einer gängigen CAD Beschreibung. Hier bietet das allgemeine STEP Format nach ISO 10303 21 eine mögliche Lösung.
Aufgaben
Voraussetzung:
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Georg Hartmann, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
georg.hartmann@imse.rwth-aachen.de
Bachelorarbeit: Digitiale Datenblätter im MBSE Kontext
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung der RWTH Aachen beforscht interdisziplinär ein breites Spektrum aktueller und zukünftiger industrierelevanter Frage stellungen. Der Bereich Systems Engineering Design Methodology des MSE befasst sich mit dem modellbasierten Entstehungsprozess industrieller Produkte und gibt der kreativen Phase eine systematische Struktur. Diese unterstützt die innovative Lösungsfindung sowie die anschließende gestalterische Umsetzung. Geeignete Methoden und Werkzeuge garantieren dabei die technisch e und wirtschaftliche Anwendbarkeit.
Für die Entwicklung von Produkten wird in der Regel auf Teile eines Zulieferers zurückgegriffen. Diese werden nicht immer in die Systemmodellierung mit aufgenommen. Jedoch ist es notwendig auf die Daten aus der Modellierung der Zukaufteile zurückzugreifen.
In der Arbeit soll eine allgemeingültige Methode entwickelt werden, mit der Zukaufteile standardisiert in ein Systemmodell eingepflegt werden können.
Aufgaben
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Georg Hartmann, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
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Bachelor- / Masterarbeit: Echtzeit-Simulation von Gleitlagern durch ML-Integration
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung erforscht das grundlegende strukturelle und tribologische Verhalten von Maschinenelementen und bildet dieses in experimentell validierten Modellbeschreibungen ab. Diese Modellbeschreibungen werden genutzt, um das Funktions-, Verlust- und Geräuschverhalten ganzheitlicher technischer Systeme mit Fokus auf die Antriebstechnik zu analysieren und zu gestalten. Die entwickelten Modelle dienen zudem der Erforschung und Entwicklung von Methoden des Model Based Systems Engineering als zentrales Element künftiger, industrieller Produktentstehungsprozesse.
In den letzten Jahren hat die Integration von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) in der Tribologie das Verständnis, die Vorhersage und die Kontrolle von Reibungs-, Schmierungs- und Verschleißphänomenen revolutioniert. Diese Integration eröffnet Möglichkeiten für eine genauere Modellierung, effiziente Optimierung und verbesserte Kontrolle dieser Prozesse. Dadurch bietet sich die Anwendung von MLAnsätzen als Lösung für die sehr zeitaufwändigen konventionellen numerischen Simulationen zur Berechnung von Gleitlagern an und ermöglicht deren Eignung für Echtzeitanwendungen. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, die Anwendung von ML-Ansätzen auf ein Echtzeit-Elasto-Hydrodynamik (EHD) Modul für Systemsimulation zu erweitern.
Aufgaben:
zur Berechnung von Gleitlagern sowie von ML-Lösungen
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Ahmed Saleh, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
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Project/Bachelor Thesis: Literature Review: Wiping damage in journal bearings What is wiping? How to model wiping? How often do ship propulsion bearings experience wiping?
The Institute of Machine Elements and System Engineering researches the fundamental structural and tribological behavior of machine elements and represents them in experimentally validated model descriptions. These model descriptions are used to analyze and design the functional, loss and noise behavior of entire technical systems with a focus on drive technology. The developed models are also used to research and develop methods of Model Based Systems Engineering as a central element of future inductive product development processes.
According the ship classification society DNV GL, wiping damages are the most frequently reported damages in journal bearings of ship prolusion systems. Wiping can lead to catastrophic bearing failure and thus breakdown of the entire ship propulsion. Yet, there are no clear statistics on causes and occurrence frequency of wiping damages in ships.
This work therefore focuses on a literature-based evaluation of the causes and model approaches for bearing damages mechanism wiping with the focus on ship propulsion systems.
Tasks:
1. Definition of the damage mechanism ‘wiping’ in tribological terms.
2. Identification of state-of-the-art model approaches to predict wiping damages in journal bearings.
3. Evaluation of wiping as a main damage mechanism in ship propulsion bearings.
4. Identification of gap in current research and systematic presentation of the research potential.
Requirements:
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Markus Gilges, M. Sc. RWTH
Institute for Machine Elements and Systems Engineering
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
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Bachelor- / Masterarbeit: Simulation von Gleitlagerverschleiß bei Inbetriebnahme am Modell eines Windenergiegetriebes
Der Chair for Wind Power Drives erforscht das Verhalten von Antriebssystemen in modernen Multimegawatt Windenergie-anlagen. Forschungsziele sind die Steigerung der Verfügbarkeit, der Robustheit und der Energieeffizienz der Windenergieanlagen sowie die Senkung der Stromgestehungskosten. Zur Senkung der Stromgestehungskosten an modernen Windenergieanlagen (WEA) wird eine Anhebung der Leistungsdichte der Planetengetriebe in WEA angestrebt. Hierzu bietet sich die Verwendung von kompakten, gleitgelagerten Planeten-rädern an. Am CWD wird daher an der Gleitlagerung von Planetenrädern in WEA-Getrieben geforscht. Eine große Herausforderung ist der ausfallsichere Betrieb der Gleitlager. Für die Bewertung des Verschleißverhaltens wurde am CWD eine Methode zur numerischen Verschleißberechnung entwickelt und messtechnisch validiert. Diese Verschleißberechnung soll um eine Methode erweitert werden, mit der Prozeduren für die Inbetriebnahme von Gleitlagern simulativ geplant und plausibilisiert werden können. Hierbei steht die Minimierung des auftretenden Verschleißes bei Inbetriebnahme im Fokus.
Ziel dieser studentischen Arbeit ist daher ein Ansatz zur Minimierung des Gleitlagerverschleißes bei Inbetrieb-nahme von WEA-Getrieben.
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Voraussetzungen:
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Thomas Decker, M. Sc.
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
thomas.decker@cwd.rwth-aachen.de
Masterarbeit: Untersuchung von Gleitlagersystemen mit texturierten Wellen
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung erforscht das grundlegende strukturelle und tribologische Verhalten von Maschinenelementen und bildet dieses in experimentell validierten Modell-beschreibungen ab. Diese Modellbeschreibungen werden genutzt, um das Funktions-, Verlust- und Geräuschverhalten gesamthafter technischer Systeme mit Fokus auf die Antriebstechnik zu analysieren und zu gestalten. Die entwickelten Modelle dienen zudem der Erforschung und Entwicklung von Methoden des Model Based Systems Engineering als zentrales Element künftiger, industrieller Produktentstehungsprozesse.
Im Rahmen des DFG-Projekts zur tribologischen Analyse texturierter Gleitlagersysteme wird eine Masterarbeit ausgeschrieben.
Dieses Projekt konzentriert sich auf die Reduzierung von Reibung und Verschleiß in Gleitlagersystemen, wie sie beispielsweise in Windenergieanlagen und Verbrennungsmotoren verwendet werden. Besonderes Augenmerk liegt auf der Oberflächentexturierung, die zur ressourceneffizienten Gestaltung von Maschinen und Anlagen beitragen kann.
Aufgaben:
Voraussetzung:
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Benjamin Klinghart, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
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Projekt-/Bachelorarbeit: Literaturanalyse: Lasertexturierte Gleitkontakte
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung erforscht das grundlegende strukturelle und tribologische Verhalten von Maschinenelementen und bildet dieses in experimentell validierten Modellbeschreibungen ab. Diese Modellbeschreibungen werden genutzt, um das Funktions-, Verlust- und Geräuschverhalten gesamthafter technischer Systeme mit Fokus auf die Antriebstechnik zu analysieren und zu gestalten. Die entwickelten Modelle dienen zudem der Erforschung und Entwicklung von Methoden des Model Based Systems Engineering als zentrales Element künftiger, industrieller Produktentstehungsprozesse.
Im Rahmen des DFG-Projekts zur tribologischen Analyse texturierter Gleitlagersysteme wird eine Projekt-/Bachelorarbeit ausgeschrieben. Dieses Projekt konzentriert sich auf die Reduzierung von Reibung und Verschleiß in Gleitlagersystemen, wie sie beispielsweise in Windenergieanlagen und Verbrennungsmotoren verwendet werden. Besonderes Augenmerk liegt auf der Oberflächentexturierung, die zur ressourceneffizienten Gestaltung von Maschinen und Anlagen beitragen kann.
Aufgaben:
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Benjamin Klinghart, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
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Bachelor- / Masterarbeit: Identifizierung von verschleißkritischer Mischreibung bei Gleitlagern mit Hilfe von Machine Learning
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung erforscht das grundlegende strukturelle und tribologische Verhalten von Maschinenelementen und bildet dieses in experimentell validierten Modellbeschreibungen ab. Diese Modellbeschreibungen werden genutzt, um das Funktions-, Verlust- und Geräuschverhalten gesamthafter technischer Systeme mit Fokus auf die Antriebstechnik zu analysieren und zu gestalten. Die entwickelten Modelle dienen zudem der Erforschung und Entwicklung von Methoden des Model Based Systems Engineering als zentrales Element künftiger, industrieller Produktentstehungsprozesse.
Die Zustandsüberwachung von Maschinenelementen ist für die fortschreitende Digitalisierung im Maschinenbau von grundlegender Bedeutung. Mithilfe der Zustandsüberwachung können kritische Betriebszustände sowie sich anbahnende Schäden im Idealfall sofort online detektiert werden. Durch eine frühzeitige Erkennung und Differenzierung von sich anbahnenden Schäden können Maschinen bedarfsgerecht gewartet werden, sodass die geplanten Wartungsintervalle verlängert und Kosten eingespart werden können
Aufgaben:
Voraussetzung:
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Interesse vorhanden, aber noch unentschlossen? Fragen können wir gerne im persönlichen Gespräch besprechen!
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Ahmed Saleh, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
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Project-/Bachelor-/Master Thesis: Parameter study of wiping damages in Journal bearings
The Institute of Machine Elements and Systems Engineering researches the fundamental structural and tribological behavior of machine elements. Validated multi-body simulation models are a cost-effective alternative to experimental tests for investigating the effects of loads that occur on individual components within a powertrain system.
90% of the global trading volume is transported by ships. Within the last years, there has been an increasing number of so called ‘wiping’ damages in the journal bearings of the propeller shafts. The causes of this damage mechanism are barely investigated yet. Hence, a study of the influence parameters of wiping damages in journal bearings needed.
Within the scope of this work, wiping damages shall be reproduced on a small-scale test rig to determine the critical bearings conditions to cause these damages. Herby, the temperature field in the bearing during the wiping process shall be determined and evaluated.
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Institute for Machine Elements and Systems Engineering
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Bachelor- / Masterarbeit: Verbesserung der OMA-Genauigkeit durch Einbeziehen des Betriebspunktes und statistische Modellierung
Der Chair for Wind Power Drives erforscht das Verhalten von Antriebssystemen in modernen Multimegawatt-Windkraftanlagen. Forschungsziele sind die Steigerung der Verfügbarkeit, der Robustheit und der Energieeffizienz der Windenergieanlagen sowie die Senkung der Stromgestehungskosten. Hierzu werden Software-Entwicklungswerkzeuge und moderne Systemprüfstände im Verbund eingesetzt.
Das Schwingungsverhalten von Windenergieanlagen gibt Aufschluss über den Zustand der Anlage. Zum Beispiel führt ein Schaden im Turm zu einer Verringerung der Eigenfrequenz. Dies lässt sich mit der Operational Modal Analysis (OMA) detektieren. Die gemessenen Ergebnisse hängen jedoch von den Betriebsparametern wie z.B. der Rotorgeschwindigkeit ab und unterliegen zusätzlich einer zufälligen Streuung.
Das Ziel dieser Arbeit ist daher, die Abhängigkeit der Eigenfrequenz von den relevanten Betriebsparametern zu ermitteln und ein Konfidenzintervall für die Eigenfrequenz zu bestimmen. Hierzu wird zuerst die Frequenz in den Messdaten gemessen. Zusammen mit den SCADA-Daten aus der Anlage wird die Betriebspunktabhängigkeit und Genauigkeit bestimmt. Geeignete Methoden hierzu können beispielsweise Regressions- und Statistikmodelle sein.
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Stefan Witter, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives
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