Der Chair for Wind Power Drives er-forscht 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.

Wälzlagerschäden reduzieren die Wirtschaftlichkeit von Windenergianlagen besonders schwer. Daher drängt die Industrie auf die Erforschung von Maßnahmen, um die Zuverlässigkeit von Lagern speziell für die Anwendung in der Windbranche zu verbessern. Das CWD arbeitet hierzu mit zahlreichen Komponenten und Anlagenherstellern zusammen Die bisherigen Untersuchungen beschränken sich meist auf die mechanische Belastung. Zukünftig sollen ebenso elektrische Belastungen berücksichtigt werden. Hierzu müssen die Simulationsmodelle angepasst werden. Zudem müssen Schnittstellen zwischen den gängigen Simulationswerkzeugen für die mechanische Simulation in der MKS zu den elektrischen Detailmodellen geschaffen werden.

In dieser Abschlussarbeit werden Lagerströme im Getriebe einer WEA experimentell am 4MW Prüfstand ermittelt. Anschließend werden die Kontaktbedingungen im MKS modelliert. Die Lagerströme werden abschließend auf Kritikalität bewertet.

Aufgaben:

• Auswertung von Messergebnissen am 4MW Prüfstand (Mitwirkung bei der Versuchsdurchführung möglich aber nicht notwendig)
• Auswertung und Analyse der Betriebspunktabhängigen Lagerströme in der HSS im Getriebe
• Abgleichen der elektrischen Belastung e n mit Grenzwerten aus dem Stand der Technik
• Simulative Bestimmung der Lagerlasten (MKS) und Einschätzung der Kritikalität unter Berücksichtigung der Lagerströmen

Voraussetzung:

• Motivation zu selbstständigem und eigenverantwortlichem Arbeiten, Kommunikations und Teamfähigkeit
• Sichere Beherrschung der deutschen oder englischen Sprache
• Kenntnisse auf dem Gebiet der Mehr-Körper-Simulation (SIMPACK, ADAMS ) sowie von
  Programmiersprachen (MATLAB, PYTHON) vorteilhaft

Wir bieten:

• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten, interdisziplinären Team
• Kontakt zur Industrie und Zusammenarbeit mit anderen Forschungsstätten
• Beginn nach Absprache
• Enge Betreuung
• Möglichkeit zur Anschließenden Promotion im Zuge der Bearbeitung von Forschungsprojekten

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Maximilian Zweiffel, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
maximilian.zweiffel@cwd.rwth-aachen.de

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.

Wälzlager sind entscheidend für die Kraftübertragung und Führung zwischen beweglichen Teilen. In feststoffgeschmierten Lagern ist die Bildung von Transferfilmen von zentraler Bedeutung. Festschmierstoffe, die entweder zur Herstellung der Käfige verwendet oder als Beschichtung aufgetragen werden, gewährleisten eine effektive Schmierung. Der Verschleiß am Käfig hängt von der Belastung in den Gleitkontakten mit den Wälzkörpern ab. Frühere Einschränkungen bei der Anpassung der Materialabtragung für Transferfilme führten zu Problemen wie unzureichender Schmierung und übermäßigem Verschleiß. In diesem Projekt wurde zunächst eine Methode zur Messung der Kontaktkraft für eine effektive PTFE-Übertragung entwickelt, die eine optimierte Schichtbildung ermöglicht. Aufgrund der hohen Verschleißraten von PTFE wird nun ein PTFE/PEEK-Verbundwerkstoff entwickelt, der die gute Transferschichtbildung mit geringen Verschleißverlusten kombiniert. Ziel ist es, eine effektive Schmierung des Wälzlagers mittels eines PTFE/PEEK-Käfigs ohne den unzureichend hohen Verschleiß zu gewährleisten. Dabei müssen die Faktoren wie Rauheit und Kontaktdruck berücksichtigt werden, da diese sowohl Transferschichtbildung als auch Verschleiß beeinflussen. Ergebnis dieser Arbeit ist die Gestaltung und Konstruktion (und Inbetriebnahme) eines Lagerkäfigs mit integrierter PTFE/PEEK-Feststoffschmierung.

Aufgaben:

• Entwurf und Entwicklung von Lagerkäfigen mit Autodesk Inventor
• Erstellen und Verfeinern von 3D-Modellen und Prototypen mittels 3D-Druck
• Anwendung von Design-Methodologien wie Design for Assembly (DFA) und Design for Manufacturing (DFM)
• Dokumentation und Bewertung von Designprozessen, Leistung und Ergebnissen

Voraussetzung:

• Interesse an Engineering Design, insbesondere in der Lagertechnik
• Beherrschung von Autodesk Inventor oder ähnlicher CAD-Software
• Verständnis von Design-Methoden, einschließlich DFA und DFM
• Erfahrung mit CIM-datenbanken ist von Vorteil
• Erfahrung mit 3D-printing ist von Vorteil
• Gute Kommunikations- und Teamfähigkeit
• Fließend in Englisch

Wir bieten:

• Flexible Gestaltung der Arbeitsschwerpunkte
• Zügige Bearbeitungsmöglichkeit
• Intensive Betreuung
• Sofortiger Beginn oder nach Absprache
• Sehr gutes Arbeitsklima

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Georgios Vokolos, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung

Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
georgios.vokolos@imse.rwth-aachen.de

Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung der RWTH Aachen (MSE) beforscht interdisziplinär ein breites Spektrum aktueller, zukünftiger und industrierelevanter Fragestellungen. Der Bereich Systems Engineering – Design Methodology des MSE befasst sich schwerpunktmäßig mit Methoden und Prozessen des Model Based Systems Engineering (MBSE) als zentralem Element künftiger, virtueller Produktentstehungs-prozesse (PEP).

Elektrifizierte Antriebsstränge werden zukünftig in nahezu jedem Produkt zu finden sein, in Baggern, Lastwagen, Autos oder Werkzeugen. Durch ihre besonders großen Lösungsräume stellen elektrifizierte Antriebsstränge für die Konzeptbewertung eine besondere Herausforderung dar. Die Parametrisierung jedes einzelnen Konzeptes muss noch vor der Bewertung optimiert werden. Dafür werden spezifische Simulationsmodelle bspw. für die Bestimmung des Verhaltens, der Lebensdauer, Kosten und der Nachhaltigkeit benötigt. Durch Vorarbeiten des MSE liegen diese Modelle bereits in einer zentralen Bibliothek vor. Für die Optimierung und Bewertung unterschiedlicher Konzepte müssen sie jedoch jedes Mal manuell unter-schiedlich miteinander verknüpft werden.

Im Rahmen dieser Masterarbeit wird eine Methode entwickelt, mit der variable mechatronische Antriebsstrangkonzepte automatisiert optimiert und bewertet werden können. Die benötigten Modelle werden dabei jeweils identifiziert, verknüpft und ausgeführt. Die Methode wird in einer Python-App implementiert und am Beispiel unterschiedlicher Fahrzeug- und Maschinentypen validiert.

Aufgaben

• Entwicklung einer Methode zur automatisierten Optimierung und Bewertung variabler mechatronischer Antriebstrangkonzepte.
• Implementierung einer Python-App zur Anwendung der Methode.
• Validierung der Methode am Beispiel unterschiedlicher Fahrzeug- und Maschinentypen.

Voraussetzung:

• Interesse an innovativen mechatronischen Antriebsstrangkonzepten und zukunftsweisenden Methoden der virtuellen Produktentwicklung.
• Grundlegende Kenntnisse der Produkt- und Software-Entwicklung von Vorteil, jedoch nicht zwingend erforderlich.

Wir bieten:

• Intensive Betreuung und Austausch in der Forschungsgruppe.
• Einblick in das spannende Forschungsfeld der virtuellen Entwicklung mechatronischer Antriebsstränge.

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Lukas Irnich, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung

Eilfschornsteinstr. 18, 52062 Aachen
lukas.irnich@imse.rwth-aachen.de

Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung erforscht das grundlegende strukturelle und tribologische Verhalten von Maschinenelementen. Sensorintegrierende Maschinenelemente (SiME) können in der Industrie als Beschleuniger der flächendeckenden Digitalisierung im Maschinenbau dienen. SiME zeichnen sich durch die Positionierung der Messstelle, der Energieversorgung und der Datenaufbereitung direkt in die mechanische Struktur des Maschinenelements aus, sodass sie ohne externe Verkabelung operieren. Die Entwicklung dieser mechatronischen Systeme geht durch ihren interdisziplinären Charakter jedoch mit Herausforderungen in der Produktentwicklung einher.

In dieser Arbeit liegt der Fokus auf der Entwicklung einer Systemmodellierung eines Sensorintegrierenden Gleitlagers (SiGL). Die Grundlage für die Modellierung stellt ein SiGL-Prototyp dar, welcher am MSE entwickelt wurde.

Das Ziel dieser Arbeit ist daher dieses entwickelte mechatronische Produkt vollständig mittels MBSE-Methodik zu modellieren. Das zu entwickelten Modell kann die Grundlage für eine rasche, modelbasierte Produktentwicklung von SiGL bilden, sodass diese teilautomatisiert und maßgeschneidert auf ihrer Zielsystems und unter Berücksichtigung der einhergehenden Anforderungen konzipiert werden können.

Aufgaben:

• Einarbeiten in das Thema modelbasierte Systementwicklung (MBSE) und Zustandsüberwachung von Gleitlagern
• Analyse des Systems unter Berücksichtigung der mechanischen, elektronischen und informationstechnischen Charakteristika
• Funktionale Modellierung des Systems mittels CAMEO SYSTEMS MODELER
• Analyse und Interpretation der Ergebnisse
• Dokumentation der Arbeit

Voraussetzung:

• Eigenständige, zuverlässige Arbeitsweise
• Interesse an der modelbasierten Produktentwicklung und interdisziplinären ingenieurswissenschaftlichen Fragestellungen
• Vorkenntnisse in MBSE und MATLAB von Vorteil

Wir bieten:

• Aktuell relevante und zukunftsorientierte Problemstellung
• Flexible Gestaltung der Arbeitsschwerpunkte
• Zügige Bearbeitungsmöglichkeit
• Intensive Betreuung und angenehmes Arbeitsklima
• Sofortiger Beginn oder nach Absprache

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Thao Baszenski, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung

Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
thao.baszenski@imse.rwth-aachen.de

Der Chair for Wind Power Drives erforscht das Verhalten von Triebsträngen in modernen Windenergieanlagen (WEA). Forschungsziele sind die Steigerung der Verfügbarkeit, der Robustheit und der Energieeffizienz der WEA sowie die Senkung der Stromgestehungskosten.

Schäden in Getrieben von WEA werden in 60 % der Fälle durch Wälzlager ausgelöst, die deutlich vor der berechneten Lebensdauer ausfallen. Einen Großteil dieser Ausfälle machen die Wälzlager der High-Speed-Shaft (HSS) aus, die durch die hohen Drehzahlen besonders gefährdet gegenüber Frühausfällen sind. Typischerweise werden Zylinderrollenlager und Kegelrollenlager auf der HSS eingesetzt. Gerade im Hinblick auf vollintegrierten Triebsträngen rücken die Kegelrollenlager verstärkt in den Fokus der Forschung.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit wird ein vorhandenes MKS-Modell einer WEA mit vollintegriertem Triebstrang angepasst und um detaillierte Lagermodelle von Kegelrollenlagern ergänzt. Unteranderem werden hierfür bestimmte Komponenten des Triebstrangs neu ausgelegt und modelliert. Anschließend wird das Anlagenverhalten bei verschiedenen Betriebspunkten auf das MKS-Modell aufgeprägt und dynamische Simulationen durchgeführt. Ziel dieser Abschlussarbeit ist das Identifizieren von kritischen Zuständen anhand von Kennwerten wie der Flächenleistungsdichte.

Aufgaben

• Anpassen und erweitern des Gesamtanlagenmodells um detaillierte Kegelrollenlagermodelle
• Auslegen und modellieren von bestimmten Komponenten des Triebstrangs
• Durchführen und auswerten von dynamischen Simulationen
• Identifizieren von kritischen Zuständen innerhalb der Kegelrollenlager anhand von Kennwerten

Voraussetzung

• Selbstständige und eigenverantwortliche Arbeitsweise
• Interesse an Windenergie und Antriebstechnik
• Kenntnisse in MKS (Simpack), FEM (Abaqus) und MATLAB/Python wünschenswert

Wir bieten

• Industrienahe Thematik mit klarer Relevanz sowie die Möglichkeit der Mitgestaltung einer klimaneutralen Zukunft
• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten, interdisziplinären Team
• Kontakt zur Industrie und Zusammenarbeit mit anderen Forschungsstätten
• Möglichkeit zur Promotion im Zuge der Bearbeitung von Forschungsprojekten

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Emircan Yazici, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
emircan.yazici@cwd.rwth-aachen.de