Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung (iMSE) erforscht zusammen mit dem Chair for Wind Power Drives (CWD) 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 Stromentstehungskosten.
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.
Diese Arbeit bietet die spannende Gelegenheit, einen Beitrag zur Weiterentwicklung der WEA-technologie zu leisten. Im Rahmen dieser Arbeit sollen innovative Lagerersatzmodelle mittels maschinellen Lernens entwickelt und validiert werden, um die Effizienz von Mehrkörpersimulationen (MKS) für Windturbinen zu verbessern. In dieser Arbeit wird eng mit Industriepartnern und Forschern zusammengearbeitet, um Daten zu sammeln, Modellierungsalgorithmen zu entwickeln und die Ersatzmodelle unter realen Betriebsbedingungen zu validieren.
Aufgaben:
- Recherche des Stands der Technik
- Einarbeitung in die FE-, MKS und EHD-Modellierung
- Entwicklung von Regressions und Machine Learning basierten Gleitlagerersatzmodellen
- Validierung der Ersatzmodelle durch Vergleich mit detaillierten EHD-berechnungen und experimentellen Daten.
- Demonstration der Anwendbarkeit der Ersatzmodelle in umfassenden MKS-Simulationen für Windturbinensysteme
Voraussetzungen:
- Analytisches Denkvermögen und Problemlösungsfähigkeiten
- Motivierte und strukturierte Arbeitsweise
- Interesse an Windenergie, Machine Learning und Simulationen
- Vorkenntnisse auf dem Gebiet der Simulation sowie der Programmierung (z.B. MATLAB/PYTHON) sind wünschenswert, aber nicht zwingend erforderlich
Wir bieten:
- Mitarbeit hin zu einer klimaneutralen Zukunft
- Intensive Betreuung während der Abschlussarbeit
- Möglichkeit zur Publikation relevanter Ergebnisse
- Zügige Bearbeitung und Home-Office möglich
- Flexible Arbeitszeiten
Interesse vorhanden, aber noch unentschlossen?
Fragen können wir gerne im persönlichen Gespräch besprechen
Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:
Math Lucassen, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
math.lucassen@imse.rwth-aachen.de
Bachelorarbeit: Automatisierte Ausführung von virtuellen Test für einen elektromechanischer Antriebsstränge mit MBSE
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 Mo del Based Systems Engineering (MBSE) als zentrales Element künftiger, industrieller Produktentstehungsprozesse.
Im Rahmen dieser Arbeit soll das Testing von elektromechanischen Antriebssträngen unter Einbezug von Systemmodellen untersucht werden. Dazu werden verschiedene Testszenarien für Schwerlastantriebe von eLKW identifiziert und in einem MBS E Systemmodell modelliert. Anschließend soll eine Methodik entwickelt werden, um die Testszenarien automatisiert auf ein Mehrkörpersimulationsmodell aufzup rägen und auszuführen.
Aufgaben
Voraussetzung:
Wir bieten:
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Manuel Mennicken, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
manuel.mennicken@imse.rwth-aachen.de
Masterarbeit: Virtuelles Testing von elektromechanischen Antriebssträngen mit Hilfe eines MBSE Systemmodells
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 (MBSE) als zentrales Element künftiger, industrieller Produktentstehungsprozesse.
Im Rahmen dieser Arbeit soll das Testing von elektromechanischen Antriebssträngen unter Einbezug von Systemmodellen untersucht werden. Dazu soll eine bestehende Methodik zur Erzeugung von MKS Modellen auf Basis von Systemmodellen erweitert werden. Das MKS Modell dient zur Simulation der Kinematik sowie Lasten der einzelnen Systemkomponenten. Darauf aufbauend soll eine Methodik erforscht werden, die die Ableitung von notwendigen Kennfeldern für einen Prüfstandstest erlaubt.
Aufgaben
Voraussetzung:
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Manuel Mennicken, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
manuel.mennicken@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Elektromobilität – Modellierung und Berechnung eines e- LKWs
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 (MBSE) als zentrales Element künftiger, industrieller Produktentstehungsprozesse.
In dem Projekt eTestHiL (s. eTestHiL.de) werden Systeme wie der elektrische Antriebsstrang eines elektrischen LKWs entwickelt, gebaut und unter anderem auf dem 1 MW Verspannungsprüfstand getestet. Parallel wird MBSE eingesetzt, um Lösungen und Modelle des e-LKWs zu strukturieren. Dadurch können sowohl das vorhandene Wissen wiederverwendet als auch Prüfstandstests schneller abgeleitet werden. Ziel dieser Arbeit ist es, e-LKW Simulationsmodelle und MBSE-Systemmodelle zu vernetzen und zu erweitern.
Aufgaben:
Lösungsmodell)
Voraussetzung:
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Patrick Jagla, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
patrick.jagla@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Master’s thesis: Machine Learning Based 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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Requirements:
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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- / Masterarbeit: Vorstudie mit Finite Elemente Simulation zur Zustandsüberwachung von Gleitlagern durch akustische Oberflächenwellen
Der Chair for Wind Power Drives erforscht das Verhalten von Antriebssystemen in modernen Windenergieanlagen (WEA). 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 Stromgestehungskosten an modernen WEA wird eine Anhebung der Leistungsdichte der Planetengetriebe in WEA angestrebt. Hierzu bietet sich die Verwendung von kompakten, gleitgelagerten Planetenrädern in der ersten Planetenstufe an.
Am CWD wird daher an Planetengleitlagern geforscht. Eine große Herausforderung ist der ausfallsichere Betrieb der Gleitlager. Eine Zustandsüberwachung ist hierfür von immenser Bedeutung. Im Forschungsprojekt „Journal Bearings for Wind Turbines“ wird an einer neuartigen Zustands-überwachung für Gleitlager geforscht, die auf akustischen Oberflächenwellen basiert. Diese Methode hat den Vorteil hoher Robustheit gegen Störgeräusche, da sie die Charakteristik aktiv in das Lager eingebrachter Schallimpulse vermisst. Die Güte der Messung hängt stark von der Art der Anregung ab.
Ziel dieser studentischen Arbeit ist daher ein plausibilisiertes Finite-Elemente Modell mit dem die akustischen Oberflächenwellen in einem Gleitlager untersucht werden können.
Aufgaben:
Voraussetzungen:
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Thomas Decker, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
thomas.decker@cwd.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Entwicklung einer Toolchain zur Generierung von fatalen Schadensszenarien in 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-Entwicklungswerkzeuge und moderne Systemprüfstände im Verbund eingesetzt.
Die immer größer werdenden Anlagen haben auch höhere und damit schlankere Türme zur Folge, wodurch das Auftreten von Schäden wie Ovalitäten und gelockerten oder sogar gebrochenen Schrauben wahrscheinlicher wird. Ist einmal ein Schaden an einer Schraube vorhanden, erhöht dies die Belastung der benachbarten Schrauben erheblich; der Schaden breitet sich aus.
In dieser Arbeit soll diese Schadenausbreitung im Detail untersucht werden. Dazu soll im ersten Schritt eine Berechnungsmethodik entwickelt werden, mit welcher das Versagen einzelner Schrauben vorausgesagt werden kann. Anschließend werden Simulationen mit bestehenden Mehrkörpersimulations- und FE-Modellen durchgeführt, um die Belastungen für verschiedene Betriebszustände zu ermitteln. In Kombination können somit die Schädigungsszenarien erstellt werden.
Aufgaben:
Voraussetzung:
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Stefan Witter, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
stefan.witter@cwd.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Skaleneffekte auf das Verschleißverhalten von Windenergie-Getriebegleitlagern
Windenergie stellt eine entscheidende Säule der Energiewende dar. Neue Windkraftanlagen werden immer größer. Dies stellt eine Herausforderung für die Forschung und Entwicklung von Antriebssträngen für diese Turbinen dar, da die Größe der Turbinen bald die Grenze der verfügbaren Prüfstände für den Antriebsstrang und seine Komponenten überschreitet. Ein möglicher Ansatz ist das Downscaling von einzelnen Komponenten auf kleineren Prüfständen. Die Verkleinerung ist jedoch immer mit einem gewissen Abstraktionsverlust verbunden
Moderne Turbinen verwenden in ihrer Planetenstufe ausschließlich Gleitlager. Diese Lager ermöglichen durch ihre kleineren Durchmesser im Vergleich zu Wälzlagern eine höhere Leistungsdichte. Aufgrund des häufigen Start-, Stopp- und Idling-Betriebs einer Windenergieanlage ist die Verschleißbeurteilung ein Verschleißbeurteilung entscheidender Faktor bei der Auslegung dieser Lager. Die Auswirkung von skalierten Tests auf das Verschleißverhalten dieser Lager ist bisher unbekannt. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Verschleißsimulationen in verschiedenen Maßstäben und die Bewertung der Auswirkungen der Skalierung auf das Verschleißvolumen und -verhalten.
Aufgaben:
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Jan Euler, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
jan.euler@cwd.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Skaleneffekte für unterschiedliche Ausführungen von gleitgelagerte Hauptlager für Windenergieanlagen
Windenergie stellt eine entscheidende Säule der Energiewende dar. Neue Windkraftanlagen werden immer größer. Dies stellt eine Herausforderung für die Forschung und Entwicklung von Antriebssträngen für diese Turbinen dar, da die Größe der Turbinen bald die Grenze der verfügbaren Prüfstände für den Antriebsstrang und seine Komponenten überschreitet. Ein möglicher Ansatz ist das Downscaling von einzelnen Komponenten auf kleineren Prüfständen. Die Verkleinerung ist jedoch immer mit einem gewissen Abstraktionsverlust verbunden
Eine zweite Herausforderung ergibt sich aus den schadensanfälligen Hauptlagern für Windenergieanlagen. Ein möglicher Ansatz für diese Herausforderung ist die Entwicklung von Gleitlagern als Hauptlager von Windenergieanlagen. Segmentierte Gleitlager können on-tower repariert werden, ohne dass der Rotor entfernt werden muss, was die Reparaturkosten senkt. Da Hauptlager eine der größten Einzelkomponenten in einer Windenergieanlage sind, sind sie besonders von der Knappheit und den Kosten für Tests im realen Maßstab betroffen. Da es sich bei Gleitlagern als Hauptlagerum eine junge Technologie handelt, ist ihre spezifische Auslegung noch nicht abschließend geklärt. Ziel dieser Arbeit ist es daher, die Eignung verschiedener Gleitlagerdesigns für skalierte Tests zu bewerten.
Aufagben:
Vaoaussetzung:
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Jan Euler, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
jan.euler@cwd.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Optimierung von MKS-Simulationen für Windturbinen: Maschinelles Lernen für Gleitlagerersatzmodelle
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung (iMSE) erforscht zusammen mit dem Chair for Wind Power Drives (CWD) 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 Stromentstehungskosten.
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.
Diese Arbeit bietet die spannende Gelegenheit, einen Beitrag zur Weiterentwicklung der WEA-technologie zu leisten. Im Rahmen dieser Arbeit sollen innovative Lagerersatzmodelle mittels maschinellen Lernens entwickelt und validiert werden, um die Effizienz von Mehrkörpersimulationen (MKS) für Windturbinen zu verbessern. In dieser Arbeit wird eng mit Industriepartnern und Forschern zusammengearbeitet, um Daten zu sammeln, Modellierungsalgorithmen zu entwickeln und die Ersatzmodelle unter realen Betriebsbedingungen zu validieren.
Aufgaben:
Voraussetzungen:
Wir bieten:
Interesse vorhanden, aber noch unentschlossen?
Fragen können wir gerne im persönlichen Gespräch besprechen
Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:
Math Lucassen, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
math.lucassen@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Experimentelle Untersuchung verschleißkritischer Betriebsbedingungen von Planetengleitlagern auf einem Dreiwellenprüfstand
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.
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Ahmed Saleh, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
Ahmed.Saleh@imse.rwth-aachen.de