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:

• Einarbeiten in das Thema modelbasierte Systementwicklung (MBSE)
• Modellierung von Anforderungen Funktionale Modellierung des e-LKWs (Funktions- und
  Lösungsmodell)
• Verarbeitung und Erweiterung von e-LKW Simulationsmodellen (überwiegend Matlab/Simulink Modelle)
• Kopplung von MBSE-Systemmodelle und Simulationsmodelle
• Durchführung von Berechnungen und Simulationen zur Validierung von Anforderungen

Voraussetzung:

• Interesse an der Entwicklung des Produktentstehungsprozesses der Zukunft mithilfe des modellbasierten Ansatzes
• Gutes Verständnis für mechanische Systeme
• Grundkenntnisse in Matlab/Simulink
• Zuverlässigkeit und offene Kommunikation

Wir bieten:

• Verfassen einer Abschlussarbeit im Forschungsprojekt mit unterschiedlichen Forschungsinstituten und Partnern der Industrie
• Zukunftsorientiertes Themenfeld
• Zügige Bearbeitungsmöglichkeit und intensive Betreuung, da u.a. Vorarbeiten in diesem Themenfeld abgeschlossen sind
• Koordinierter Austausch mit anderen Abschlussarbeitern

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Patrick Jagla, M. Sc. RWTH
Institut für Maschinenelemente und Systementwicklung

Eilfschornsteinstraße 18, 52062 Aachen
patrick.jagla@imse.rwth-aachen.de

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.

Um die Windausbeute zu erhöhen, werden Windenergieanlagen (WEA) immer größer. Die Rotorlagerung einer WEA, bestehend u. a. aus Rotorwelle und Hauptlager(n), stützt den Rotor und leitet das Rotordrehmoment an das Getriebe weiter. Dabei geht der Trend weg von einer klassischen Lagerung mittels Wälzlager hin zu einer Lagerung mittels Gleitlager, da letztere verschleißfrei laufen können und damit eine höhere Lebensdauer versprechen.

Welcher Lagerungstyp sich dabei für welche Anlagenleistung eignet, kann über eine Vorauslegung der Rotorlagerung abgeschätzt werden. Aufgrund der Wechselwirkungen zwischen den Komponenten muss die Rotorlagerung als System ausgelegt und optimiert werden. Die Lager geben beispielsweise den Durchmesser der Lagersitze vor, während die Durchbiegung der Rotorwelle sich auf das Laufverhalten der Lager auswirkt. Eine damit einhergehende Änderung der Komponentenmasse wirkt sich wiederum auf die Leistungsdichte der Rotorlagerung aus.

Aufgaben:

• Einarbeiten in die Auslegung von Gleitlagern (radial und axial) – z. B. VDI 2204 – und in das bestehende Vorauslegungstool für Hauptlagereinheiten (MATLAB)
• Implementierung einer geeigneten Gleitlager-Auslegungsmethode in das Vorauslegungsmodell
• Analyse des Potentials von Gleitlagern bezüglich Leistungsdichtenoptimierung der WEA-Hauptlagereinheit
• (Optional) Verifizierung der ausgelegten Wellen/Gleitlager in FEM (Abaqus) und EHD (FIRST)
• (Optional) Vergleich der Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit der Hauptlagereinheiten mit Gleitlager gegenüber Wälzlager

Voraussetzung:

• Motivation zu selbstständigem und eigenverantwortlichem Arbeiten, Kommunikations- und Teamfähigkeit
• Programmierkenntnisse von Vorteil (MATLAB)

Wir bieten:

• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten, interdisziplinären Team
• Kontakt zur Industrie und Zusammenarbeit mit anderen Forschungsstätten
• Möglichkeit zur anschließenden Tätigkeit am Institut als studentischen/wissenschaftliche Hilfskraft
• Möglichkeit zur Promotion im Zuge der Bearbeitung von Forschungsprojekten

Noch unsicher? Fragen können wir gerne im persönlichen Gespräch klären.

[1,2] SKF Evolution: https://evolution.skf.com/de/neue-herausforderungen-fuerrotorlagerungen-
in-der-8-mw-offshore-klasse/
[3] Beitz, Wolfgang (Hrsg.); Dubbel, Heinrich (Hrsg.): Taschenbuch für den
Maschinenbau. 18. Aufl. Berlin: Springer, 1995

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Christian Hollas, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
christian.hollas@cwd.rwth-aachen.de

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.

Tasks:

• Conducting a comprehensive literature review on the wear behavior of rolling contacts, boundary layer formation, and wear protection mechanisms
• Analyzing experimental data from rolling contact experiments to identify correlations between initial boundary layer properties, contact parameters, and wear behavior of rolling bearings
• Applying machine learning models to determine the cause-effect relationships between the above mentioned features

Requirements:

• Proficiency in machine learning
• Critical thinking
• Independent working
• Background knowledge in tribology, experimental methods, rolling contact behavior, and material characterization
• Previous experience in research writing is an advantage

We offer:

• Intensive support and supervision
• Excellent working atmosphere
• Suitability for homeoffice
• Immediate start or by appointment
• Promising topic and experience for a future career
• A warm welcome to new ideas!

We look forward to your application by email:

Ankit Saxena, Ph. D.
Institute for Machine Elements and Systems Engineering

Schinkelstraße 10, 52062 Aachen
ankit.saxena@imse.rwth-aachen.de

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:

• Literatur- und Normenrecherche zu Versagen von Schrauben
• Entwicklung einer Berechnungsmethodik zur Vorhersage des Schädigungsverhaltens mit geeigneten Methoden (Excel, Python)
• Durchführen von Mehrkörpersimulationen der Gesamtanlage unter verschiedenen Randbedingungen
• Durchführen von Finite Elemente Simulationen des Turms in verschiedenen Schadensstadien
• Erstellen der Schadensszenarien

Voraussetzung:

• Lust auf eine spannende Arbeit im Bereich Windenergie
• Motivation zu selbstständigem und eigenverantwortlichem Arbeiten sowie eine starke Problemlösungskompetenz
• Vorkenntnisse im Bereich Simulation (Simpack, Abaqus) und Datenauswertung (Excel, Python) vorteilhaft, aber nicht notwendig

Wir bieten:

• 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:

Stefan Witter, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
stefan.witter@cwd.rwth-aachen.de

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:

• Literaturrecherche zu den Themen Gleitlager, WEA-Hauptlager, skaliertes Testen und Ähnlichkeitstheorien
• Prüfkörper- und Testumgebungsdesign
• Simulationsaufbau und -auswertung

Vaoaussetzung:

• Motivation zu selbstständigem und eigenverantwortlichem Arbeiten, Kommunikations- und Teamfähigkeit, sowie eine sichere Beherrschung der englischen Sprache
• Für die Bearbeitung der Forschungsthemen sind Vorkenntnisse im Bereich der FE-Analyse und der EHD-Simulation von Vorteil.
• Vorkenntnisse im Bereich der Dynamik von Windenergieanlagen sind wünschenswert.

Wir bieten:

• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten, interdisziplinären Team
• Kontakt zur Industrie und Zusammenarbeit mit anderen Forschungsstätten

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Jan Euler, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
jan.euler@cwd.rwth-aachen.de