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
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:
Wir bieten:
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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:
Voraussetzung:
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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:
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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
Bachelor- / Masterarbeit: Zustandsüberwachung von Gleitlagern basierend auf Ultraschallwellen im Schmierspalt
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 im Getriebe 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 Zustandsüberwachung für Gleitlager geforscht, die auf akustischen Oberflächenwellen basiert. Diese Methode ist besonders robust gegen Störgeräusche, da sie auf aktiv in das Lager eingebrachten Schallimpulsen basiert. Die Güte der Messung hängt hierbei stark von der Art der Anregung ab.
Gegenstand dieser studentischen Arbeit ist daher die Identifikation der für die Zustandsüberwachung am besten geeigneten Kombination von Schallwandler Position und Anregeform. Die Untersuchung erfolgt simulativ und experimentell.
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: FEM-Analyse von Lasten einer Gezeitenströmungsanlage zur Ableitung eines virtuellen Sensors für die Bestimmung von Rotoreingangslasten mithilfe neuronaler Netze
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.
Gezeitenturbinen weisen große Ähnlichkeiten mit Windenergieanlagen auf. Erkenntnisse aus der Forschung sind daher übertragbar, weshalb der Chair for Wind Power Drives auch an mehreren Forschungsprojekten im Bereich der Gezeitenströmungsturbinen beteiligt war und ist. Der Schwerpunkt lag bisher auf der Entwicklung und Erprobung des Antriebsstrangs, was zu einer hohen Fachkompetenz und hervorragenden Prüfinfrastruktur für Gezeitenturbinen führte. Prüfstände am CWD ermöglichen das Testen von Gezeitenturbinen im Systemverbund unter den hohen mehrachsigen Belastungen auf den Triebstrang.
Im Rahmen der Abschlussarbeit werden die Lasten an der Gezeitenturbine und deren Tragstruktur mit einem FEM-Modell untersucht. Aus den Ergebnissen der Lastrechnung wird ein virtueller Sensor mithilfe neuronaler Netze entwickelt, der aus Sensordaten die Rotoreingangslasten bestimmen kann.
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Urs Zweiffel, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
urs.zweiffel@cwd.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: FEM-Simulation von strukturoptimierten 6-Achs-3D-Druck Bauteilen
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung der RWTH Aachen erforscht interdisziplinär ein breites Spektrum aktueller, zukünftiger forschungs- sowie industrierelevanter Fragestellungen. Der Bereich Systems Engineering Design Methodology des MSE befasst sich insbesondere mit Methoden des Model Based Systems Engineering (MBSE) als zentrales Element künftiger, industrieller Produktentstehungsprozesse.
Im Rahmen des Forschungsprojekts FunkDAF (Funktional determinierte Additive Fertigung) wird der konventionelle FLM 3D Druckp rozess grundlegend neu gedacht. Durch einen schichtlosen funktional determinierten 6 Achs 3D Druck sol l die Bauteil Performance signifikant gesteigert werden. Durch die Entwicklung eines modellbasierten Produktentstehungsprozess es von der Bauteilgenerierung über die Pfad planung bis zur Fertigung können Bauteilfestigkeit und Wirkflächenqualität gegenüber ko nventionellen FLM Prozess en optimiert werden.
Durch Generative Engineering für 6-Achs-3D-Druck können Bauteile funktions und belastungsoptim i ert werden. In FunkDAF wird ein solcher Prozess entwickelt durch den FLM Bauteile robuster , materialsparender und funktionsoptimiert hergestellt werden.
Um die Festigkeitsanforderungen an Bauteile mit einer generierten Druckpfadplanung abzusichern, sollen Pfadplanungsentwürfe im Engineeringprozess virtuell validiert werden. Die Herausforderung ist dabei das anisotrope Materialverhalten der einzelnen Filamentstränge. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Methode entwickelt werden, um die Anisotropie der multiaxialen Bauteile in FEM Modellen abzubilden.
Aufgaben:
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Wilko Natzel, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
wilko.natzel@imse.rwth-aachen.de
Projekt-/Bachelorarbeit: Ermittlung der bestehenden Forschungskonzepte zur Untersuchung von Wälzlager-Ringwandern
Der Chair for Wind Power Drives (CWD) erforscht das Verhalten von Antriebs-systemen in modernen Multimegawatt-Windenergieanlagen. Forschungsziele sind die Steigerung der Verfügbarkeit, der Robustheit und der Energieeffizienz der Windenergieanlagen (WEA) sowie die Senkung der Stromgestehungs-kosten. Hierzu werden am CWD Software Entwicklungswerkzeuge und moderne Systemprüfstände im Verbund eingesetzt.
Mit zunehmender Anlagenleistung und -größe tritt im Planetenträgerlager vermehrt das sogenannte Ringwandern auf. Dabei kommt es zu einer schädigenden Relativbewegung zwischen dem Lagerring und seinem Passungssitz. Daraus resultieren Lagerausfälle und kostenintensive Instandsetzungsarbeiten. Daher bietet die Erforschung des Ringwanderns das Potential, Anlagenstillstandzeiten infolge von Getriebeschäden zu reduzieren und somit die Stromgestehungskosten zu senken.
Das Ziel der Arbeit ist die Ermittlung und Bewertung von bestehenden expe-rimentellen und simulativen For-schungskonzepten. Die Bewertung beruht dabei auf einer strukturierten Aufarbeitung der Einflussgrößen auf das Wanderverhalten. Dadurch kann ein Grundstein für die Entwicklung einer Auslegungsmethodik von Planeten-trägern in WEA gelegt werden, was die Ableitung von Designanpassungen zur Verhinderung von Ringwandern in der Entwicklung von WEA ermöglicht.
Aufgaben:
Voraussetzungen:
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Malte Raddatz, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
malte.raddatz@cwd.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Anwendung des NASA Systems Engineering Prozesses auf die Entwicklung des Einstein-Teleskops
Aufgabenstellung:
Zur Detektion von Gravitationswellen wird derzeit am Bau eines großen Untergrunddetektors gearbeitet. Das sogenannte Einstein-Teleskop soll die Erforschung von Schwarzen Löchern und Neutronensternen ermöglichen.
Aufgrund der Größe des Teleskops (10x10km) und der erforderlichen Genauigkeit ist eine extrem präzise Abstimmung aller erforderlichen Subsysteme erforderlich.
Dazu erforscht das MSE die Anwendung des erprobten NASA Systems Engineering Prozesses in der Entwicklung des Einstein-Teleskops.
Dabei sollen die extrem hohen Anforderungen, die an die Komponenten des Teleskops gestellt werden mit modernsten Modellierungsmethoden über einen digitalen Zwilling abgesichert werden.
Aufgaben:
Voraussetzung:
Wir bieten:
Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:
Frederik Moers, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstr. 18, 52062 Aachen
frederik.moers@imse.rwth-aachen.de