Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung (MSE) erforscht gemeinsam mit dem Chair for Wind Power Drives (CWD) das Verhalten von Antriebssystemen in modernen Multimegawatt-Windenergieanlagen. In diesen Anlagen kommen zunehmend Gleitlager im Getriebe zum Einsatz. Im Vergleich zu Wälzlagern ermöglichen Gleitlager eine höhere Leistungsdichte bei gleicher Baugröße.
Eine innovative Technologiestrategie zur weiteren Steigerung der Leistungsdichte ist die additive Fertigung von Gleitlagern mittels Laserbeschichtungsverfahren. Aufgrund der stetig steigenden mechanischen Belastungen im Antriebsstrang von Windenergieanlagen erhöht sich jedoch auch das Schadensrisiko der Gleitlager. Dieses Risiko kann durch die Implementierung sensorbasierter Zustandsüberwachungsmethoden reduziert werden.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen Strategien zur Integration von Sensorik in Gleitlager für Windenergieanlagen entwickelt werden. Dabei soll die Sensorik bereits während des Fertigungsprozesses unterhalb der lasergeschwGleitlagerschicht eingebracht werden. Ziel ist es, die Sensorik direkt in das Gleitlager zu integrieren, um eine zuverlässige Zustandsüberwachung zu ermöglichen.
Aufgaben:
- Recherche geeigneter Sensoren für integrierte Fertigung
- Entwicklung möglicher Strategien zum Schutz der Sensoren im Beschichtungsprozess
- Evaluierung der Fertigungsstrategien hinsichtlich der Auswirkungen auf die Sensitivität von verschiedenen Sensortypen
- Analyse und Interpretation der Ergebnisse
Voraussetzung:
- Eigenständige, zuverlässige Arbeitsweise
- Analytisches Denkvermögen und Problemlösungsfähigkeiten
- Interesse an Windenergie interdisziplinären Fragestellungen
- Erste Erfahrungen im experimentellen Arbeiten wünschenswert, jedoch nicht zwingend erforderlich
Wir bieten:
- Mitarbeit hin zu einer klimaneutralen Zukunft
- Aktuell relevante und zukunftsorientierte Problemstellung
- Flexible Gestaltung der Arbeitsschwerpunkte
- Intensive Betreuung und zügige Bearbeitungsmöglichkeit
- Sofortiger Beginn oder nach Absprache
Interesse vorhanden, aber noch unentschlossen? Fragen können wir gerne im persönlichen Gespräch besprechen!
Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:
Anuj Khare, M. Eng.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
anuj.khare@imse.rwth-aachen.de
Projektarbeit: Gestaltung einer grafischen Oberfläche für den Einsatz in der Produktentwicklung
Aufgabenstellung:
Model-Based Systems Engineering (MBSE) ist ein methodischer Ansatz zur Entwicklung technischer Systeme, bei dem formale Modelle im Mittelpunkt stehen. Diese Modelle dienen nicht nur der Dokumentation, sondern auch der Analyse, Verifikation und Kommunikation innerhalb des Entwicklungsprozesses. Obwohl MBSE in der industriellen Praxis zunehmend Verbreitung findet, sind viele Konzepte in der Anwendung zunächst abstrakt und schwer zugänglich. Ein Grund dafür liegt in der Tatsache, dass typische Darstellungen von Prozessen und Modellen häufig komplex und wenig anschaulich sind.
Im Rahmen einer Projektarbeit soll daher eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) entwickelt werden, die zentrale MBSE-Aktivitäten – wie etwa die Modellierung von Anforderungen, Systemarchitekturen oder Verhaltensweisen – visuell zugänglich macht.
Aufgaben:
Voraussetzung:
Wir bieten:
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Frederik Moers, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
frederik.moers@imse.rwth-aachen.de
Projekt- / Bachelor- / Masterarbeit: Entwicklung von Fertigungsstrategien zur Laserbeschichtung von sensorisierten Gleitlagern in Windenergieanlagen
Das Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung (MSE) erforscht gemeinsam mit dem Chair for Wind Power Drives (CWD) das Verhalten von Antriebssystemen in modernen Multimegawatt-Windenergieanlagen. In diesen Anlagen kommen zunehmend Gleitlager im Getriebe zum Einsatz. Im Vergleich zu Wälzlagern ermöglichen Gleitlager eine höhere Leistungsdichte bei gleicher Baugröße.
Eine innovative Technologiestrategie zur weiteren Steigerung der Leistungsdichte ist die additive Fertigung von Gleitlagern mittels Laserbeschichtungsverfahren. Aufgrund der stetig steigenden mechanischen Belastungen im Antriebsstrang von Windenergieanlagen erhöht sich jedoch auch das Schadensrisiko der Gleitlager. Dieses Risiko kann durch die Implementierung sensorbasierter Zustandsüberwachungsmethoden reduziert werden.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen Strategien zur Integration von Sensorik in Gleitlager für Windenergieanlagen entwickelt werden. Dabei soll die Sensorik bereits während des Fertigungsprozesses unterhalb der lasergeschwGleitlagerschicht eingebracht werden. Ziel ist es, die Sensorik direkt in das Gleitlager zu integrieren, um eine zuverlässige Zustandsüberwachung zu ermöglichen.
Aufgaben:
Voraussetzung:
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Anuj Khare, M. Eng.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
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Projektrarbeit: Gestaltung einer Applikation zur Abbildung und Erweiterung einer Ontologie
Aufgabenstellung:
Model-Based Systems Engineering ermöglicht es alle Informationen über ein Produkt über eine zentrale Systemarchitektur zu strukturieren und sogenannten Architekturelementen zuzuordnen. Diese Architekturelemente können mit Simulationsmodellen vernetzt werden. Für die Zuordnung von Modellelementen zu Architekturelementen werden sogenannte Ontologien verwendet. Derzeit sind die grafische Repräsentation und Erweiterung dieser Ontologien aufgrund eines fehlenden geeigneten Tools fehleranfällig und sehr aufwendig. Im Rahmen einer Projektarbeit soll eine grafische Oberfläche entwickelt werden, welche die Ansicht und Erweiterung dieser Ontologien ermöglicht und unterstützt.
Aufgaben:
Voraussetzung:
Wir bieten:
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Frederik Moers, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
frederik.moers@imse.rwth-aachen.de
Masterarbeit: Erfassung und Analyse von in Simulationsmodell gespeicherten Wissens für den Einsatz von MBSE
Aufgabenstellung:
Model-Based Systems Engineering (MBSE) ermöglicht es alle Informationen über ein Produkt in Modellen zu speichern und diese zu einem zentralen Systemmodell zu vernetzen, wodurch der Produktentwicklungsprozess beschleunigt und effizienter gemacht wird. Der Übertrag vorhandener Simulationsmodelle in MBSE-Systemmodelle ist jedoch sehr aufwendig, da diese Modelle unterschiedliche Aspekte und Anteile des Produkts beschreiben und sich teilweise überlagern. In vergangenen Arbeiten wurde bereits untersucht, wie Simulationsmodelle hinsichtlich ihrer Produktarchitektur analysiert werden können. Im Rahmen einer Masterarbeit soll dieses Vorgehen angewendet werden, um einen Elektromotor hinsichtlich seiner Struktur zu analysieren und so den übertrag in ein MBSE-Systemmodell zu ermöglichen. Dabei muss die Methode weiterentwickelt werden.
Aufgaben:
Voraussetzung:
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Frederik Moers, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
frederik.moers@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Vernetzte Entwicklung des Einstein-Teleskops durch den Einsatz von MBSE
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 notwendigen Prozesse und Methoden zur Entwicklung des Einstein-Teleskops. Schwerpunkt der Arbeit ist dabei die Anwendung von Model-Based Systems Engineering (MBSE).
Ein wichtiger Bestandteil von MBSE sind Architekturmodelle, die Aufschluss über die Systemstruktur geben. Diese müssen mit Anforderungen und Simulationsmodellen verknüpft werden. Für diese Verknüpfung müssen die notwendigen Methoden entwickelt und erprobt werden.
Aufgaben:
Modellen mittels MBSE
Voraussetzung:
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Frederik Moers, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
frederik.moers@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: FE-Simulationsmethoden für die Analyse des akustischen Übertragungsverhaltens von Lagern in Windenergieanlagen
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 (WEA) sowie die Senkung der Stromgestehungskosten. Hierzu werden Software-Entwicklungswerkzeuge und moderne Systemprüfstände im Verbund eingesetzt.
Schadensbendingte Ausfallzeiten machen einen signifikanten Anteil der Stromgestehungskosten von WEA aus. Eine Maßnahme zur Verringerung dieser Ausfälle ist der Einsatz von Condition Monitoring Systemen (CMS) auf Basis von hochfrequentem Körperschall. Abhängig von der Frequenz, Ausbreitungsrichtung und dem zu überwachenden Bauteil können verschiedene Welleneffekte angeregt werden, welche Informationen über den Bauteilzustand aufweisen. Dies wurde am CWD bereits für die Zustandsüberwachung von Gleitlagern mittels akustischen Oberflächenwellen (Lamb-Wellen) gezeigt.
Um ein CMS für ein Lager zu entwickeln, ist die Kenntnis über geeignete Welleneffekte und benötigte Anregungsfrequenzen unabdingbar. Für diesen Zweck eignen sich akustische FEM-Simulationen. Ziel dieser Arbeit ist eine Gegenüberstellung verschiedener Ansätze und optional der Aufbau eines Modells mithilfe eines geeigneten Ansatzes.
Aufgaben:
Voraussetzung:
Wir bieten:
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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: Simulation der Ausfallmechanismen von Planetenradgleitlagern 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.
Im Rahmen des Großprojekts „JB4WT – Journal Bearings for Wind Turbines“ realisieren wir den zuverlässigen Einsatz von Gleitlagern in modernen und innovativen Getrieben von Windenergieanlagen. Die Lagerung der Planetenräder durch Gleitlager wird zum neuen Standard in der Windindustrie. Der Wechsel von Wälzlagern zu Gleitlagern birgt den Vorteil einer höheren Leistungsdichte, womit die Effizienz von Windenergie-anlagen weiter gesteigert werden kann. Die Etablierung der neuen Generation von Antriebssystemen in Windenergieanlagen wird durch die Industrie bereits stark vorangetrieben, birgt allerdings bislang die Herausforderung der Komponentenzuverlässigkeit. Diese Problematik greifen wir mit unserem Projekt „JB4WT“ auf und schaffen neue Lösungsansätze. Auf diese Weise wollen wir langfristig zur Energiewende beitragen.
Um die neue Generation der Windenergieanlagen zuverlässiger und auf diese Weise wirtschaftlicher zu machen, müssen die Ausfallmechanismen der Antriebsstrangkomponenten identifiziert und in Modellen abgebildet werden. In dieser Arbeit wollen wir den Verschleiß und das thermische Verhalten von Planetenradgleitlagern modellieren, um deren Ausfall prognostizieren zu können.
Aufgaben:
Voraussetzung:
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Benjamin Lehmann, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
benjamin.lehmann@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Experimentelle Untersuchung der Ausfallmechanismen von Planetenradgleitlagern 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.
Im Rahmen des Großprojekts „JB4WT – Journal Bearings for Wind Turbines“ realisieren wir den zuverlässigen Einsatz von Gleitlagern in modernen und innovativen Getrieben von Windenergieanlagen. Die Lagerung der Planetenräder durch Gleitlager wird zum neuen Standard in der Windindustrie. Der Wechsel von Wälzlagern zu Gleitlagern birgt den Vorteil einer höheren Leistungsdichte, womit die Effizienz von Windenergieanlagen weiter gesteigert werden kann. Die Etablierung der neuen Generation von Antriebssystemen in Windenergieanlagen wird durch die Industrie bereits stark vorangetrieben, birgt allerdings bislang die Herausforderung der Komponentenzuverlässigkeit. Diese Problematik greifen wir mit unserem Projekt „JB4WT“ auf und schaffen neue Lösungsansätze. Auf diese Weise wollen wir langfristig zur Energie-wende beitragen.
Um die neue Generation der Windenergieanlagen zuverlässiger und auf diese Weise wirtschaftlicher zu machen, müssen die Ausfallmechanismen der Antriebsstrangkomponenten verstanden werden. In dieser Arbeit wollen wir am Prüfstand gezielt Verschleiß in Planetenradgleitlagern von Windenergieanlagen verursachen und thermisch instabile Zustände hervorrufen, um auf diese Weise den Schadensvorhergang analysieren und besser verstehen zu können.
Aufgaben:
Voraussetzung:
Wir bieten:
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Benjamin Lehmann, M. Sc.
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
benjamin.lehmann@imse.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Simulative Untersuchung des Steifigkeitseinflusses auf die Lagerdynamik für einen Prüfstand zur Untersuchung von Kegelrollenlager in WEA-Getrieben
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 Wälzlager der High-Speed-Shaft (HSS) aus, die durch hohe Drehzahlen besonders gefährdet 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. Daher wird am CWD ein weltweit einzigartiger Prüfstand für realgroße Kegelrollenlager entwickelt.
Im Rahmen dieser Abschlussarbeit werden MKS- und FEM-Modell des Prüfstands aufgebaut und erweitert. Anschließend werden simulative Untersuchungen durchgeführt, um den Einfluss der Steifigkeit des Prüfstands auf die Lagerdynamik zu quantifizieren. Insbesondere die Steifigkeit der Prüflagerbaugruppe und des Gehäuses ist von hoher Bedeutung. Abschließend werden Empfehlungen für konstruktive Anpassungen ausgearbeitet, um den Einfluss auf die Lagerdynamik möglichst gering zu halten.
Aufgaben
Voraussetzung
Wir bieten
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Emircan Yazici, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
emircan.yazici@cwd.rwth-aachen.de
Bachelor- / Masterarbeit: Anforderungsdefinition: Automatisierte Bauraumüberprüfung für die Modellbasierte Produktentwicklung
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 muss ein Bauraum vorgegeben werden. Damit eine kooperative Entwicklung gelingen kann, müssen die Bauraumvorgaben der Bauteile innerhalb der Baugruppe verknüpft werden und geupdatet werden. In einer ersten Arbeit wurde eine Definition von Bauräumen für Baugruppen in der Modellbasierten Entwicklung erarbeitet. Es mangelt allerdings an der Interaktivität zwischen den Bauräumen. In dieser Arbeit soll der bestehende Ansatz weiterentwickelt werden, um eine allgemeingültige Methode aufzustellen, mit der Bauräume miteinander agieren und Änderungen entsprechend abgebildet werden.
Aufgaben:
Voraussetzung:
(Vorlesung Modellbasierte Produktentwicklung)
Wir bieten:
Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:
Georg Hartmann, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung
Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
georg.hartmann@imse.rwth-aachen.de