Im Hinblick auf die Elektromobilität werden im Rahmen des Projekts Opt4E (Opt4E.de) elektrische Antriebsstränge von BEV (Battery Electric Vehicles) optimiert. In dieser Optimierung werden neben Effizienz und anderen Kenngrößen auch die ökonomischen Aspekte untersucht. Hierfür wird ein Kostenmodell benötigt, dass anhand der Parameter der Komponenten die Herstellungskosten abschätzen kann. Berücksichtigt werden neben permanenterregten Synchronmaschinen auch Induktionsmaschinen.

Am EST wurden die Verfahren Carbonate Looping und Chemical Looping Combustion maßgeblich weiterentwickelt, dabei spielt die Steuerung der Partikelzirkulation in den gekoppelten Wirbelschichtreaktoren eine zentrale Rolle. In der Abschlussarbeit soll das Verhalten des J-Valves als Kopplungselement in einem neuen Kaltmodellteststand gezielt untersucht werden.

Die Additivum GmbH aus Darmstadt entwickelt Keramik-3D-Druck-Systeme, die pastösen Ton mit einem Schneckenextruder verarbeiten. In dieser Abschlussarbeit soll ein neuartiges, kraftsensitives Z-Homing-System entstehen, das anstelle störanfälliger kapazitiver Sensoren direkt über den Düsenkontakt mit der Bauplattform arbeitet. Ziel ist eine robuste, zuverlässige Lösung, die unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Verschmutzung ist und so Ausschuss und Druckfehler reduziert.

Biotinten für den grünen 3D-Biodruck von Pflanzenzellen ermöglichen die gezielte Formung dreidimensionaler Zellstrukturen zur Wirkstoffproduktion. In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie Hydrogel und Zellen die rheologischen Eigenschaften und die Biokompatibilität beeinflussen, um geeignete Gele für den 3D-Druck auszuwählen.

Extreme Starkregenereignisse führen immer häufiger zu lokalen Überflutungen in Städten und Siedlungen. Klassische Simulationsmethoden arbeiten meist mit Gittern (Finite-Volumen/Finite-Elemente), was bei sehr komplexen Geometrien, großen Deformationen und dynamischen freien Oberflächen aufwändig oder unzuverlässig werden kann. Meshfreie Methoden wie Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) verfolgen einen alternativen Ansatz: Das Wasser wird durch Teilchen oder Materialpunkte repräsentiert, die sich frei im Raum bewegen. Dadurch lassen sich Phänomene wie plötzliches Überströmen, Rückstau, Überflutung von Gebäuden und der Transport über unregelmäßige Oberflächen besonders natürlich abbilden.

Durch Partikel im Fördermedium tritt in Schraubenspindelpumpen hoher Verschleiß auf. Um die Pumpen auf die Anwendungen auslegen zu können, benötigen die Hersteller Modelle zur Beschreibung des Verschleißverhaltens und Konstruktionsrichtlinien. Die ausgeschriebe Arbeit dient der experimentellen Parameterstudie am neuen Verschleißprüffeld, das die anwendungsnahe Untersuchung der Pumpen im Betrieb mit Partikeln erlaubt.

Am Institut für Gasturbinen, Luft-und Raumfahrtantriebe werden hochauflösende numerische Strömungssimulationen (CFD) durchgeführt, um das Verhalten von Hochdruckturbinenstufen unter realistischen Betriebsbedingungen zu untersuchen. Dabei stehen Fragestellungen zur aerothermalen Belastung sowie zu den Einflussfaktoren instationärer Strömungsphänomene aus der Brennkammer im Mittelpunkt. Für die Analyse der umfangreichen Simulationsdaten werden derzeit unterschiedliche Methoden und Tools eingesetzt. Um jedoch eine einheitliche, reproduzierbare und leicht anpassbare Auswertung sicherzustellen, sollen im Rahmen dieser Arbeit Python-basierte Routinen für Turbomaschinenanwendungen entwickelt werden.

In modern turbomachinery, shaft vibrations caused by fluid film forces and moments in annular seals often limit performance and reliability. Consequently, this narrow fluid filled annuli play a crucial role in the overall system behavior. The dynamic characteristics of such narrow gaps like journal bearings and annular seals significantly influence the turbomachinery’s response. These characteristics are commonly represented by classical mechanical components springs, dampers, and masses which enable their characterization through the rotordynamic coefficients of stiffness, damping, and inertia. While the stiffness coefficients have been determined through a completed static CFD analysis utilizing a fully developed 360° mesh with eccentricity and tilt, the remaining task is to determine the damping and inertia coefficients.

Eisen gilt als vielversprechender Energiespeicherträger in metallbasierten Kreislaufprozessen, bei denen Energie durch thermochemische Oxidation freigesetzt wird. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Lasersystem zur kontrollierten Zündung einzelner schwebender Eisenpartikel im elektrodynamischen Levitator entwickelt, aufgebaut und in Betrieb genommen werden, um deren elementare Zusammensetzung während der Verbrennung mittels Laserinduzierter Plasmaspektroskopie (LIBS) analysieren zu können.

Ein Schaden in der zentralen Regelung eines Wasserversorgungssystems hat katastrophale Auswirkungen auf die Versorgung städtischer Bevölkerung mit Trinkwasser. Um dieses Risiko zu vermeiden, sollen Ansätze der Schadenserkennung mittels Zeitreihenanalyse für die Resilienz der Wasserversorgung untersucht werden. Dafür soll ein statistisches Modell aufgestellt, parametriert und validiert werden.

OPC UA ist ein offener, plattformunabhängiger Standard für die industrielle Kommunikation, der sich durch seine modellierungsfähige Struktur besonders für die Beschreibung von Industrierobotern eignet. Die entsprechende Robotics Companion Specification (CS) ist derzeit jedoch nur in Ansätzen entwickelt. URDF ist ein XML-basiertes Format zur Modellierung von Robotern im Robot Operating System (ROS) und enthält umfassende Informationen zur Struktur und Kinematik. Da beide Formate auf XML basieren, erscheint ein strukturiertes Mapping zwischen URDF und OPC UA sinnvoll, um bestehende Modelle in standardisierte OPC UA-Strukturen zu überführen.

Das dynamische Verhalten moderner Turbomaschinen, wie sie beispielsweise in Treibstoffpumpen der Raumfahrtindustrie (zum Beispiel in der Ariane-6-Trägerrakete) zum Einsatz kommen, wird maßgeblich durch die dynamischen Eigenschaften kombinierter axial und radial durchströmter Ringspalte bestimmt. Bis heute erfolgt die Auslegung solcher kombinierter Spalte jedoch ausschließlich getrennt voneinander. Aus diesem Grund soll am FST aufbauend auf diversen Vorarbeiten ein Framework geschaffen werden, das die am Institut bestehenden Tools zur Berechnung rein axial und rein radial durchströmter Ringspalte zu einem einzigen Berechnungstool für die Untersuchung beliebiger kombinierter Ringspalte zusammenführt.

This interdisciplinary project, conducted in cooperation with an international partner from the field of neurobiology, aims to acoustically simulate the sound production of mole crickets . Crickets produce relatively loud sounds by stridulating ( rubbing ) their forewings together , relative to their body size and presumed energy expenditure , suggesting high acoustic efficiency. Furthermore, even small changes in the morphology of the wings ( e.g. , due to sexual dimorphism ) lead to a characteristic change in the emitted sound.

The goal of this thesis is to create an acoustic simulation of the sound generation of crickets' chirping . The simulation is intended to reproduce the phenomena described above in order to better understand them and, for example, to develop new bio-inspired design methods and actuator principles .

Das Forschungsprojekt ANNA am EST untersucht neuartige Füllkörper für Absorptions- und Desportionskolonnen zur Effizienzsteigerung der Synthesegasaufarbeitung. Im Rahmen des Projektes sollen experimentelle Untersuchungen sowie die dazugehörige Auswertung der Versuchsdaten durchgeführt werden.

Steigende Komplexität, kurze Entwicklungszeiten und Nachhaltigkeit fördern die Automatisierung der Produktentwicklung. KI-basiertes generatives Design, besonders in der Topologieoptimierung, ermöglicht effiziente und weitgehend automatisierte Prozesse

Die Transportsektoren Luft- und Schifffahrt sind schwierig zu elektrifizieren. Biofuels mit negativen CO2-Emissionen können einen erheblichen Beitrag zur Nachhaltigkeit dieser Sektoren leisten. Am EST wurden dafür im Rahmen des Forschungsprojekts CARBIOW Reststoffe aus Biomasse in einem Wirbelschichtreaktor im 1 MWth Pilot-Maßstab und Labor.Maßstab zu Synthesegas umgewandelt. Nun soll der Prozess genauer mithilfe Simulationen in Aspen Plus untersucht werden. Prozesssimulationen untersucht werden.

Durch Partikel im Fördermedium tritt in Schraubenspindelpumpen hoher Verschleiß auf. Um die Pumpen auf die Anwendungen auslegen zu können, benötigen die Hersteller Modelle zur Beschreibung des Verschleißverhaltens und Konstruktionsrichtlinien. Die ausgeschrieben Arbeiten dienen der Erweiterung eines Prüffeldes, das die anwendungsnahe Untersuchung der Pumpen im Betrieb mit Partikeln erlaubt.

Durch Partikel im Fördermedium tritt in Schraubenspindelpumpen hoher Verschleiß auf. Um die Pumpen auf die Anwendungen auslegen zu können, benötigen die Hersteller Modelle zur Beschreibung des Verschleißverhaltens und Konstruktionsrichtlinien. Die ausgeschrieben Arbeiten dienen der Erweiterung eines Prüffeldes, das die anwendungsnahe Untersuchung der Pumpen im Betrieb mit Partikeln erlaubt.

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.

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.

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.

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.

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.