Die Realisierung einer effizienten und umfassenden urbanen Luftmobilität (UAM) erfordert eine detaillierte Betrachtung der Infrastruktur, insbesondere der Vertiports, die als grundlegende Drehkreuze für einen potenziellen Flugtaxi-Betrieb dienen könnten. Dabei erfordert die Skalierung des Flugtaxi-Betriebs eine vorausschauende Planung, die sicherstellt, dass An- und Abflüge an Vertiports mit der potenziellen zukünftigen Nachfrage Schritt halten können, ohne die Sicherheit und Effizienz zu beeinträchtigen. In dieser Hinsicht spielt die Forschung zur Entwicklung und Bewertung automatisierter An- und Abflugstrategien eine entscheidende Rolle, um eine robuste und fortschrittliche Infrastruktur für zukünftige Flugtaxioperationen in urbanen Gebieten zu schaffen.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens Flexible HD-Turbinen wird am Large Scale Turbine Rig (LSTR) die Migration der Kühlluft aus einer gehäuseseitigen Kühlluftausblasung stromauf des ersten Stators – der Rear Outer Discharge Nozzle (RODN) – untersucht. Begleitend zu den experimentellen Messungen werden numerische Strömungssimulationen durchgeführt. Die numerische Modellierung spielt dabei eine entscheidende Rolle bei der korrekten Vorhersage von Ausmischungseffekten. Unterschiedliche Ansätze können zu unter Umständen hohen Abweichungen in der Vorhersage der Kühlluft-Migration führen. Dies kann in der Auslegung im schlimmsten Fall erhebliche Einbußen in der Lebensdauer einzelner Hochdruckturbinen-Komponenten mit sich bringen. Im Rahmen dieser Bachelorthesis sollen unterschiedliche numerische Modellierungsansätze für die Untersuchung der RODN-Kühlluft-Migration angewendet und im Detail analysiert werden.

Die sichere Verfügbarkeit von Kabinenelementen im Flugzeug ist für deren Betreiber ein essenzieller Bestandteil effizienter, kundenfreundlicher und ökonomischer Abläufe. Insbesondere bei Sitzen im Business Class Bereich, können Ausfälle einzelner Komponenten deren Vergabe an Passagiere und somit den optimalen Flugbetrieb verhindern. Die Koordination von Wartungsmaßnahmen gestaltet sich aufgrund eng getakteter Flüge häufig herausfordernd und bietet ein deutliches Optimierungspotenzial. Durch die Erfassung von Nutzungsdaten soll zukünftig eine Zustandsüberwachung verschleißbehafteter Sitzkomponenten ermöglicht werden, sodass Wartungsmaßnahmen gezielter vorbereitet und durchgeführt werden können. Das physikalische Verhalten bürstenloser Gleichstrommotoren kann am FSR bereits unter Berücksichtigung verschiedener Degradationsmechanismen durch ein MATLAB Simulink Modell nachgebildet werden.

Oberflächenengineering im Mikro- und Nanobereich ist ein schnell wachsendes Feld mit erheblichem Potenzial zur Entwicklung innovativer intelligenter Schnittstellen. Ein wichtiger Aspekt, der weiter erforscht werden muss, ist das Verständnis darüber, wie Nanosuspensions-Tropfen während der Verdunstung auf Nanofasermatten abgelagert werden. Die Beherrschung dieses Prozesses ist entscheidend, um die endgültige Morphologie und die Eigenschaften der abgelagerten Materialien präzise zu kontrollieren.

Die Filmverdampfung ist sowohl in der wissenschaftlichen Forschung als auch in der Industrie von entscheidender Bedeutung. Ein wichtiger Aspekt in diesem Bereich ist das Verständnis des Verhaltens eines aus zwei Komponenten bestehenden Verdampfungsfilms. Die Simulation solcher Systeme verspricht, unser Verständnis dieser komplexen Phänomene zu verbessern und tiefere Einblicke in ihr Verhalten und ihre Eigenschaften zu geben.

The evaporation of liquid droplets, a phenomenon ubiquitous in daily life, has garnered significant attention in scientific research. Of particular interest is the evaporation of droplets laden with nonvolatile solutes, which results in intricate deposition patterns on the substrate. Understanding the mechanisms underlying the formation of these patterns is crucial for various technical applications, spanning from coating and inkjet printing to disease detection. This work delves into the development of a comprehensive model of the specific ring-like deposition patterns observed during the drying of droplets.

Zur Bekämpfung des Klimawandels müssen die anthropogenen CO2-Emissionen drastisch reduziert werden. CO2-Abscheideverfahren werden dabei vor allem für prozessbedingte Emissionen, wie z.B. aus der Zementindustrie, eine wichtige Rolle spielen. Das abgeschiedene CO2 kann anschließend entweder langfristig gespeichert („Carbon Capture and Storage“ CCS) oder als Ausgangsstoff für verschiedene Synthesen („Carbon Capture and Utilization“ CCU) genutzt werden.

Am EST wurde die CO2-Abscheidetechnik „Carbonate-Looping“ (CaL) in den vergangenen Jahren entscheidend vorangebracht. Dieses Verfahren kann an beliebigen Industrieanlagen nachgerüstet werden und ist verglichen mit anderen Techniken – wie z.B. der Aminwäsche – energetisch gesehen effizienter. Außerdem ist das eingesetzte Sorbens Kalkstein in großen Mengen preisgünstig verfügbar und zudem gesundheitlich unbedenklich. Diese Eigenschaften machen CaL daher für die großflächige Anwendung in der Industrie interessant.

Im Rahmen dieser Arbeit soll die gesamtwirtschaftliche Realisierbarkeit der Large-Scale Nutzung von CaL untersucht werden.

Die nachhaltige Nutzung von Ressourcen ist ein zentrales Thema in der modernen Fertigung. Besonders im Bauwesen wächst das Interesse an kostengünstigen, umweltfreundlichen Rohstoffen, die durch Upcycling-Prozesse zu hochwertigen Materialien verarbeitet werden können. Biofasern, die aus Gärresten gewonnen werden, bieten ein enormes Potenzial, als Dämmstoffe oder andere bautechnische Komponenten verwendet zu werden. Durch die Entwicklung eines spezialisierten Großraum-3D-Druck-Verfahrens können diese Biofasern verarbeitet werden, wodurch individuelle und nachhaltige Bauprodukte entstehen können. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines prototypischen Druckkopfes für ein Großraum-3D-Druck- Verfahren, der Biofasern verarbeiten kann.

Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure (PEM) sind eine Schlüsseltechnologie für die Wasserstofferzeugung und die Dekarbonisierung der Industrie. Für eine groß angelegte Einführung sind jedoch Verbesserungen im Dauerbetrieb wichtig. Die Haltbarkeit einer PEM-Zelle wird durch das Auslaugen von Katalysatorionen negativ beeinflusst und führt zur Degradation der Membran. Der Ionentransport spielt dabei eine entscheidende Rolle und soll mittels neuartiger experimenteller Methoden wie Fluoreszenzmikroskopie an einem selbst entwickelten mikrofluidischen PEM-Elektrolyseur untersucht werden.

Cyberphysische Systeme bieten große Vorteile in Bezug auf Effizienz und Qualität in der Produktion. Ein Problem stellt aber die Erkennung von manuellen, analogen Eingriffen in digitale Produktionssysteme dar, da diese oft nicht automatisch erfasst werden.\nAm Beispiel einer Düse im Fused-Filament-Fabrication Prozess soll eine methodische Herangehensweise für diese Problemstellung erarbeitet werden.

Das Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe forscht im Rahmen zukünftiger Antriebstechnologien an der Entwicklung und Optimierung von Thermomangementsystemen für elektrifizierte Antriebsstränge. Ein wesentlicher Bestandteil während des Entwicklungsprozesses ist das effiziente Testen und Erproben von thermischen Betriebsstrategien. Das Institut hat herfür einen eigens konzipierten Thermalsystemprüfstand entwickelt. Die Aufgabe dieses Prüfstands ist es frühzeitig im Entwicklungsprozess thermische Betriebsstrategien, Hardware und Software durch die Verbindung von Simulation und Test zu erproben.

Wir brauchen deine Hilfe bei der Simulation von online-Korrosionssensoren. Die Sensoren sollen in kommerziellen Müllverbrennungsanlagen eingesetzt werden, um Schäden an wichtigen Komponenten zu vermeiden. Ziel der Arbeit ist die Thermische Simulation und Auslegung von neuen Konstruktionsansätzen für die Sensoren.

Ongoing research at the Institute for Paper Technology of the Technische Universität Darmstadt is focused on the analysis of structural integrity and mechanical model of the compression of corrugated boards. The utilization of Machine Learning (ML) is anticipated to significantly enhance the accuracy of predictive models due to the reduced dimensionality compared to other approaches.

Am IMS wird ein aktives Lager mit drei rotierenden Piezoaktoren zum aktiven Auswuchten von Rotoren untersucht. Während der Rotation tritt jedoch ein unerwartetes Phänomen auf, bei dem die erzeugte Schwingungsordnung von der Anzahl der rotierenden Aktoren abhängt. Die auftretende Schwingung wird durch die Gewichtskraft angeregt. Um die grundlegenden Effekte eines Lagers mit rotierenden Piezoaktoren simulativ abbilden zu können, soll ein numerisches Modell des Prüfstandes implementiert werden. Hierfür sollen im ersten Schritt die Eigenschaften der Piezoaktoren vermessen und modelliert werden. Für die Modellierung der Hysterese soll ein Preisach-Modell verwendet werden.

Neben Recycling und Kompostierung stellt die Müllverbrennung eine weitere Komponente der effizienten Verwertung von Ressourcen dar. Aufgrund der heterogenen Zusammensetzung des Abfalls ergeben sich jedoch Herausforderungen für eine Müllverbrennungsanlage. In diesem Kontext stellt sich die Frage, inwiefern die Zustände in der Anlage bezüglich Korrosion und Verschmutzung prognostiziert werden können.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Partikelsimulation basierend auf einem bestehenden Modell der Müllverbrennungsanlage in Pilsen durchgeführt werden. Ziel ist die Untersuchung der Verschmutzungsneigung, welche unter anderem durch die Temperatur der Partikel, die Schmelztemperatur der kritischen Spezies sowie die Kollision mit den Wänden der Müllverbrennungsanlage bestimmt wird.

As emission regulations tighten and policies evolve to address global climate change, reducing pollutant and greenhouse gas emissions has become a top priority in combustion research. The advanced combustion concept of matrix-stabilized combustion is essential for achieving low emissions and improved flame stabilization in fuel-lean conditions. Combustion within an inert porous matrix differs significantly from conventional burners that use a free flame. Porous media burners (PMBs) rely on the principle that the solid porous matrix internally recirculates heat from combustion products back to the reactants. This internal heat recirculation in PMBs lowers the lean flammability limit of fuel-air mixtures, enabling lower emissions, reduced thermal stresses due to lower flame temperatures, and complete fuel conversion through lean combustion. However, stabilizing these flames within the porous matrix poses challenges due to the complex thermophysical, transport, and heat-transfer processes involved.

The objective of this project is to install a well-designed PMB in the RSM laboratories and perform the first experimental investigation using different pore structures and fuel mixtures.

As the push for sustainable energy solutions intensifies, the combustion of biomass solid fuels in ammonia (NH3)-enriched atmospheres presents a promising path forward. This approach not only leverages renewable biomass resources but also explores the potential of ammonia as a carbon-free hydrogen carrier and fuel. To deepen our understanding of the combustion dynamics and emission characteristics under these conditions, we propose the development of a novel laminar flow reactor specifically designed for optical measurements of biomass solid fuel flames in an NH3-enriched atmosphere.

As global climate policies become increasingly stringent, reducing pollutant and greenhouse gas emissions has become a paramount objective in combustion research. Hydrogen-powered combustors promise to reduce pollutant emissions, particularly NOx, while enhancing efficiency and performance under extreme conditions. However, harnessing hydrogen's potential requires overcoming significant technical challenges, particularly in designing combustors that can operate under extreme conditions while minimizing emissions. A better fundamental understanding of hydrogen combustion requires urgently experimental research efforts. This project focuses on developing a lab-scale hydrogen-powered combustor capable of operating under high-temperature, high-pressure, and high-turbulence conditions.

From organic waste to green maritime and aviation fuels.

The aviation and shipping transportation sectors are difficult to electrify. Biofuels with negative CO2 emissions can make a significant contribution to the sustainability of these sectors. This is being investigated at EST in the CARBIOW research project by converting biomass residues into synthesis gas in a fluidized bed and then into biofuels. The fluidized bed is to be operated on a 1 MW pilot scale with pure oxygen and steam and investigated in advance using process simulations. Analysis of the feedstock will help to understand the underlying reactions and kinetics taking place during the gasification process.

Die thermochemische Umwandlung von Ersatzbrennstoffen durch Verbrennung oder Vergasung ist eine effiziente und fortgeschrittene Technologie. Die dabei freigesetzte Energie kann in verschiedenen Prozessen zur Anwendung kommen, wie z.B. im Kombiprozess mit integrierter Vergasung, in der Treibstoffherstellung sowie im Dampfprozess. Eine Möglichkeit zur Konversion der Abfalleinsatzstoffe ist der Einsatz von Wir-belschichtreaktoren, welche am Institut für Energiesysteme im vorindustriellen Maßstab untersucht wird. Trotz der im Vergleich zu anderen Verbrennungstechniken sehr guten Möglichkeit die sich aus dem Ersatzbrennstoff bildenden Schadstoffe während der Verbrennung zu reduzieren sowie diese in fester Form einzubinden, ist die zusätzliche Abscheidung in nachgeschalteten Reinigungsanlagen ein sowohl wissenschaftlich, als auch betriebswirtschaftlich interessantes Verfahren zur weiteren Reduktion der Schadstoffemissionen. Hierfür wurden im Versuchsbetrieb mehrere Additive untersucht, in-dem unterschiedliche Mengen in unterschiedlichen Zeitabständen in die nachgeschaltete Rauchgasreinigungsanlage (CFB Scrubber) gegeben wurden.

Shared test platforms can realize multi-functionality investigations at the early stage of the vehicle powertrain development.

At IMS, the CONNECT (powertrain test bench) and Driveception (driving simulator) are integrated for a distributed measurement of powertrain dynamics and their impact on subjective perception during the launch process. The student work will be focused on the realization of the test bench networking and its real-time performance for the launch process study.

Der Ottomotor ist Teil moderner Mobilitätskonzepte. Immer stringentere Anforderungen in Hinsicht auf Verbrauch und Schadstoffemissionen, sowie der zukünftige Einsatz von eFuels, machen die Optimierung von Ottomotoren zunehmende komplexer. Um diese Herausforderung zu meistern hat sich die Strömungssimulation (engl. Computational Fluid Dynamics – CFD) als ein probates Werkzeug erwiesen.

At the Institute for Energy Systems and Technology (EST), a promising CO2 capture process, the Indirectly Heated Carbonate Looping (IHCaL), is being developed for integration into lime and cement plants, to reduce the associated CO2 emissions. In order to deploy this technology, the efficient heat recovery of the high temperature flue gases by combustion air preheating is required.

At the Institute for Energy Systems and Technology (EST), a promising CO2 capture process, the Indirectly Heated Carbonate Looping (IHCaL), is being developed for integration into lime and cement plants, to reduce the associated CO2 emissions. Combining IHCaL with other capture methods, such as absorption with monoethanolamine (MEA), could further reduce the specific energy consumption (SPECCA) and the cost of the entire system. Some hybrid solutions have been proposed, but a process optimization considering techno-economics is still required to assess the potential.

In dieser Arbeit soll untersucht werden, in welchem Rahmen sich unterschiedliche Materialeigenschaften, insbesondere Elastizitätsmoduli, durch Graustufen-MSLA erzeugen lassen, wie zuverlässig diese reproduziert werden können, und welchen Einfluss die Grauwerte und deren Variation auf die Qualität des 3D-Drucks, z.B. minimale Strukturgrößen, haben. Anhand dieser Erkenntnisse soll der Graustufen-MSLA-Druck dann angewandt werden, um funktional gradierte 3D-Gitterstrukturen mit spezifischen mechanischen Eigenschaften zu entwerfen.

Die Forschungsarbeiten zum Thema „Wirkungsgradaufwertung“ am Institut für Fluidsystemtechnik haben das Ziel eine neue universell einsetzbare Aufwertungsformel für axiale und radiale Ventilatoren zu entwickeln. Um die Einflussparameter Reynolds‐ und Machzahl separat zu untersuchen sind Prüfstandsmessungen in einer Druckkammer geplant, für die ein neuer Axialventilatorprüfstand aufgebaut werden soll.

Neben den konkret ausgeschriebenen Arbeiten bieten wir stets eine Vielzahl weiterer Themen für studentische Arbeiten an. Mögliche Themen versuchen wir dabei im persönlichen Gespräch auf die Interessen der Bearbeiter abzustimmen.

Sprechen Sie uns bei Interesse direkt an.