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 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.
Durch den Klimawandel entstehen in den letzten Jahren neue Schifffahrts Schifffahrtsrouten in den Polarregionen. Dies führt häufiger zu Propeller-Eis-Kollisionen, was zu extremen Impulsbelastungen am Propeller führt und damit auf dem Gleitlager der Propellerwelle zur Folge hat. Der Einfluss dieser Belastungen auf die Lebensdauer der Propellerwellellerwellelager ist weitgehend unbekannt.
Das Ziel das Projekt HealthProp ist die Verbesserung der Betriebssicherheit in den Polarregionen durch die Entwicklung einer digitalen Zwillingslösung für die intelligente Überwachung, Wartung und Lebensdauervorhersage von Schiffsantriebssystemen in den eisbedeckten Gewässern. Daher konzentriert sich diese Arbeit auf die Entwicklung einer künstlichen intelligenten Lösung zur Erkennung des Fortschreitens der Schadens mechanismen entsprechend den Betriebsbedingungen des Forschungsschiffs SA Agulhas II.
Aufgaben:
- LiteraturrechercheLiteraturrecherche: Zusammenstellung der vorhandenen Literatur zur Berechnung von Gleitlagern sowie von AI AI-Lösungen
- DatensammlungDatensammlung: Sammeln und Analysieren der Betriebsbedingungen und der bereits vorliegenden SimulationsSimulationsergebnisse (Eingabe Eingabe- und Ausgabevariablen definieren)
- FeatureFeature-Auswahl: Auswahl der wichtigsten Features aus dem Datensatz zur Verwendung im Prognosemodell Prognosemodell.
- ModellentwicklungModellentwicklung: Entwicklung eines AI AI-basierten Modells zur Prognose der Schadensmechanismen von Gleitlagern in Schiffsantriebsanlagen
- Evaluation: Bewertung des Modells auf der Grundlage der bereits vorliegenden Simulation
Voraussetzung:
- Eigenständige, zuverlässige Arbeitsweise
- Interess e an Themen der Antriebstechnik und Simulation
- Gutes Verständnis für mechanische Systeme, sowie die Auslegung von Maschinenelementen
- Vorkenntnisse in MATLABMATLAB/PYTHON wünschenswert, aber nicht zwingend notwendig notwendig.
Wir bieten:
- Mitwirkung an einem internationale n Forschungsvorhaben
- Arbeiten von zu Hause nach Absprache
- Flexible Gestaltung der Arbeitsschwerpunkte
- Intensive Betreuung und Zügige Bearbeitungsmöglichkeit
- Sofortiger Beginn oder nach Absprache
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Ahmed Saleh, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
ahmed.saleh@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Identifizierung von Standard Geometrien aus Lösungsstrukturen einer Hydraulischen Kompaktachse
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 kommt immer mehr die Methode der Modellbasierten Entwicklung zur Anwendung. Hierbei werden die Systemarchitekturen von Produkten innerhalb einer Softwareumgebung aufgebaut. Sobald die Konzepte der Architektur in Form der Prinziplösungsstruktur aufgebaut ist , werden die Elemente ausgestaltet. Um den Schritt der Ausgestaltung zu strukturieren und zu systematisieren , sollen die verwendeten Norm und Standardteile identifiziert werden und festgelegt werden, welche Bauteile noch frei gestaltet werden müssen.
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Georg Hartmann, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
georg.hartmann@imse.rwth-aachen.de
Masterarbeit: Intelligent Contact Preconditioning for Superior Wear Performance of Rolling/Sliding Contacts: Experimental and Modelling Insights (Tribology, Boundary layer, Wear, Machine learning)
The Institute of Machine Elements and System Engineering researches the fundamental structural and tribological behaviour of machine elements and represents them in experimentally validated model descriptions. These model descriptions are used to analyse and design the functional, loss and noise behaviour 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.
Rolling/sliding contacts, such as those found in bearings, gears, and other machine elements are integral components of numerous mechanical systems. The efficient operation and longevity of these systems depend on the intricate interplay between the contacting surfaces and the lubricant. One critical aspect that significantly influences the performance of such contacts is the formation and behaviour of boundary layers. These thin films, which develop at the interface between the contacting surfaces, play a pivotal role in minimizing wear and enhancing the overall efficiency and durability of the systems. This thesis vacancy offers an exciting opportunity to contribute towards simplifying the complex relationship between contact preconditioning (which leads to different kinds of boundary layers) and wear in rolling/sliding contacts.
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Ankit Saxena, Ph. D.
Institute for Machine Elements and Systems Engineering
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
ankit.saxena@imse.rwth-aachen.de
Bachelor/Master thesis: Prediction of the fatigue limit of plain bearings of the research vessel SA Agulhas II
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 analyse 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 an d develop methods of Model Based Systems Engineering as a central element of future inductive product development processes.
Due to the progressive climate change new shipping routes occur in the polar regions. This leads to an increasing number of collisions between ship propellers and sea ice which results in high impulse loads on the propeller and thus on the sliding bearings of the shaft. The influence of these loads on the bearing life is widely unknown.
In the HealthProp project, the influence of ice loads on the propulsion bearings of the research vessel SA Agulhas II is measured, quantified and analyzed with respect to the reduction of service life due to the failure mechanisms, in particular wear and fatigue. The aim of this work is to deter mine the local material stress on the stern tube bearings of the research vessel SA Agulhas II and predict safe and unsafe operating conditions during propellerpropeller-ice collisions.
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Ahmed Saleh, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
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Bachelor- / Masterarbeit: Künstliche Intelligenz (KI) zur Prognose der Schadensmechanismen von Gleitlagern in maritimen Antriebssystemen
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 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.
Durch den Klimawandel entstehen in den letzten Jahren neue Schifffahrts Schifffahrtsrouten in den Polarregionen. Dies führt häufiger zu Propeller-Eis-Kollisionen, was zu extremen Impulsbelastungen am Propeller führt und damit auf dem Gleitlager der Propellerwelle zur Folge hat. Der Einfluss dieser Belastungen auf die Lebensdauer der Propellerwellellerwellelager ist weitgehend unbekannt.
Das Ziel das Projekt HealthProp ist die Verbesserung der Betriebssicherheit in den Polarregionen durch die Entwicklung einer digitalen Zwillingslösung für die intelligente Überwachung, Wartung und Lebensdauervorhersage von Schiffsantriebssystemen in den eisbedeckten Gewässern. Daher konzentriert sich diese Arbeit auf die Entwicklung einer künstlichen intelligenten Lösung zur Erkennung des Fortschreitens der Schadens mechanismen entsprechend den Betriebsbedingungen des Forschungsschiffs SA Agulhas II.
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Ahmed Saleh, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
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Bachelor/Master thesis: Artificial Intelligence (AI) solution for predicting the failure mechanisms of sliding bearings in maritime propulsion systems
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 analyse 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.
Due to the progressive climate change new shipping routes occur in the polar regions. This leads to an increasing number of collisions between ship propellers and sea ice which results in high impulse loads on the propeller and thus on the sliding bearings of the shaft. The influence of these loads on the bearing life is widely unknown.
The main objective of HealthProp is to improve operational safety in the Arctic and Antarctic by developing a digital twin solution for intelligent monitoring, main tenance and life prediction of marine propulsion systems in the ice ice. Therefore, this work focuses on developing an AI solution to detect the failure mechanism progression according to the operating conditions of the SA Agulhas II research vessel.
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Ahmed Saleh, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
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Projekt-/ Bachelor-/Masterarbeit: Verschleißfrei durch nachhaltige Bio-Schmieröle – Entwicklung einer Prüfmethodik zur Bewertung von verschleißschützenden tribologischen Grenzschichten
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung erforscht das grundlegende strukturelle und tribologische Verhalten von Maschinenelementen und bildet dieses in xperimentell validierten Modellbeschreibungen ab. Der Bereich der Tribologie erforscht dabei die Wechselwirkungen zwischen den beanspruchten Oberflächen von Maschinen elementen und Schmierstoffen.
Im Rahmen eines topaktuellen Forschungsvorhabens sollen neuartige Schmierstoffe für die Lebensmittelindustrie entwickelt werden. Die Schwerpunkte lieg en auf der Nachhaltigkeit, der biologischen Abbaubarkeit und der ökotoxikologischen Unbedenklichkeit der Schmierstoffe. Gleichzeitig muss dieser Schmierstoff die gleichen technischen Anforderungen erfüllen wie die mineralölbasierten Schmierstoffe. Zur gezielten Bewertung des Verschleißschutzvermögens ist die Kenntnis über die Bildung der additivbedingten Gren zschichten von großem Interesse. Die Bestimmung dieser nanometerdicken Grenzschicht erfolgt in Modellversuchen mit einem speziellen optischen Verfahren, mit welchem das Wachstum der Schichten während des Versuchs beobachtet und gemessen werden kann. Ziel dieser Arbeit ist daher der Transfer dieser Methodik auf die nachhaltigen Schmierstoffe.
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Marius Bürger M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
marius.buerger@imse.rwth-aachen.de
Projekt-/ Bachelor-/Masterarbeit: Kann man Schmieröle eigentlich trinken? Entwicklung nachhaltiger Bio-Schmierstoffe für die Lebensmittelindustrie
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung erforscht das grundlegende strukturelle und tribologische Verhalten von Maschinenelementen und bildet dieses in experimentell validierten Modellbeschreibungen ab. Der Bereich der Tribologie erforscht dabei die Wechselwirkungen zwischen den beanspruchten Oberflächen von Maschinen elementen und Schmierstoffen.
Im Rahmen eines topaktuellen Forschungsvorhabens sollen neuartige Schmierstoffe für die Lebensmittelindustrie entwickelt werden. Die Schwerpunkte lieg en auf der Nachhaltigkeit, der biologischen Abbaubarkeit und der ökotoxikologischen Unbedenklichkeit der Schmierstoffe. Gleichzeitig muss dieser Schmierstoff die gleichen technischen Anforderungen erfüllen wie die mineralölbasierten Schmierstoffe. Ein e zentrale Frage hierbei ist die Verschleißschutzfähigkeit des Schmieröls, die auch für diese nachhaltigen Schmierstoffe nachgewiesen werden muss. Im Rahmen dieser Arbeit soll daher das Verschleißverhalten der nachhaltigen Schmierstoffe in speziellen Model lversuchen (Tribometer) experimentell untersucht werden. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eine Methode zur Bewertung des Verschleißschutzverhaltens.
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Marius Bürger M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
marius.buerger@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Simulation von Gleitlagern in innovativen Windenergieanlagen
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-Entwicklungs-Werkzeuge und moderne System-Prüfstände im Verbund eingesetzt. Der Einsatz von Gleitlagern als Planetenradlager in Windkraftanlagen anstelle von Wälzlagern ist vorteilhaft für die Leistungsdichte des Antriebssystems. Allerdings stellt diese innovative Technologie eine Herausforderung dar, derzeit gibt es keinen standardisierten Ansatz für die verschleißsichere Auslegung des Planetenlagers und daneben fehlen langjährige Erfahrungen noch. Um die Verschleißfestigkeit über die Laufzeit vorherzusagen, werden daher Simulationsmethoden eingesetzt.
Diese Arbeit wird sich auf diese Methoden konzentrieren, um die Dynamik von Gleitlagern in Windkraftanlagen vorherzusagen. Hierfür werden Berechnungsstudien an Simulationsmodellen mit verschiedenen Detaillierungsgraden durchgeführt.
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Math Lucassen, M. Sc.
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
math.lucassen@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: ML4JB-Simulation Machine learning für Gleitlagersimulationen
Der Chair for Wind Power Drives erforscht das Verhalten von Antriebssystemen in modernen Multimegawatt Windenergieanlagen. 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.
Zur Senkung der Stromentstehungskosten an modernen Windenergieanlagen (WEA) wird eine Anhebung der Leistungsdichte der Planetengetriebe in WEA angestrebt. Hierzu bietet sich die Verwendung von kompakten, gleitgelagerten Planetenrädern an. Am CWD wird daher an der Gleitlagerung von Planetenrädern in WEA-Getrieben geforscht.
Elasto-hydrodynamische Simulationen (EHD) werden verwendet, um die Leistung des Planetengleitlagers zu analysieren. Die Einbeziehung eines solch detaillierten Simulationsmodells in das Gesamtsystemmodell des Antriebsstrangs einer Windenergieanlage (WEA) ist nicht effizient. Daher wird die Vereinfachung dieser Lager untersucht. Die Kopplung von Simulationsmodellen mit Machine Learning Algorithmen ist ein Schwerpunkt der Forschung der letzten Jahre, auf den sich diese Arbeit konzentriert.
Aufgaben:
Betriebsbedingungen von Windenergieanlagen
Voraussetzungen:
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Math Lucassen, M. Sc.
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
math.lucassen@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Master’s thesis: Optimization of Boundary Layer Formation for Enhanced Wear Protection in Rolling Contacts (Tribology, Boundary layer, Wear protection, Tribo-informatics)
The Institute of Machine Elements and System Engineering researches the fundamental structural and tribological behaviour of machine elements and represents them in experimentally validated model descriptions. These model descriptions are used to analyse and design the functional, loss and noise behaviour 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.
Rolling contacts, such as those found in bearings, gears, and other machine elements are integral components of numerous mechanical systems. The efficient operation and longevity of these systems depend on the intricate interplay between the contacting surfaces and the lubricant. One critical aspect that significantly influences the performance of rolling contacts is the formation and behaviour of tribolayers. These thin films, which develop at the interface between the contacting surfaces, play a pivotal role in reducing friction, minimizing wear, and enhancing the overall efficiency and durability of the systems. This thesis vacancy offers an exciting opportunity to contribute to the improvement of wear protection in rolling contacts by optimizing the boundary layer formation. The project aims to investigate the influence of boundary layer formation on wear protection in rolling contacts.
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Ankit Saxena, Ph. D.
Institute for Machine Elements and Systems Engineering
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
ankit.saxena@imse.rwth-aachen.de