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.

Die Zuverlässigkeit von Business-Class-Sitzen ist für einen kosteneffizienten und kundenorientierten Flugbetrieb unerlässlich. Sitzaktuatoren, die die Verstellfunktionen der Sitze ermöglichen, unterliegen aufgrund häufiger Nutzung und unterschiedlicher Belastungsbedingungen einem Verschleiß und einer Leistungsminderung. Daher sind effektive Methoden zur Zustandsüberwachung erforderlich, um die Wartung zu optimieren und unerwartete Ausfälle zu vermeiden. Die Entwicklung solcher Methoden beginnt mit der Nachbildung realistischer Sitzbewegungen und Belastungsfälle auf einem entsprechenden Prüfstand, während detaillierte Betriebsdaten erfasst werden. Das Institut verfügt bereits über Business-Class-Sitze für diesen Zweck. Das geplante Testsystem soll typische Sitzkinematiken und Belastungen reproduzieren, die Aktuatoren unter kontrollierten Bedingungen betreiben und eine präzise Datenerfassung für die spätere Analyse unterstützen.

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.

Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung einer modularen Simulationsumgebung zur Optimierung von Luftfederdämpferkonfigurationen für deren spezifische Einbausituationen und Anforderungen.

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.

Electrochemical systems play a vital role in the development of efficient, eco-friendly energy storage and conversion methods. Additive manufacturing is increasingly recognized as a promising approach for electrode production in these systems. In electrochemical systems, heat is often produced due to inefficient energy conversion or resistance losses. This affects the efficiency of the overall process. A possible solution is the creation of a cooling system that dissipates heat directly through channels within the electrode. This cooling system could be used in applications such as fuel cells.

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.

Large-scale energy storage is a critical challenge for achieving a green economy. The metal energy cycle presents a promising approach by allowing cyclic combustion and reduction processes without CO2 emissions. Among potential energy carriers, iron powder stands out due to its favorable combustion characteristics. To accurately compare the iron cycle and its different iron reduction methods to competing energy storages, a simulative process analysis is needed.

-Erfahrung in Collaborative Engineering und globaler Teamarbeit

- Kenntnisse in Elektromobilität und nachhaltiger Mobilität – Praktische Fähigkeiten in Produktdesign und Innovation

- Praktische Anwendung mit Siemens NX

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.

Im Zuge der Energiewende müssen fossile Energieträger durch erneuerbare Alternativen ersetzt werden. Eine der zentralen Herausforderungen dabei ist die effiziente Speicherung und der Transport großer Energiemengen. Ein vielversprechender Ansatz ist die Nutzung von Eisenpulver als CO₂-freier Energieträger in einem geschlossenen Stoffkreislauf: Eisen wird oxidiert, die entstehende Energie nutzbar gemacht, und das Eisenoxid anschließend regeneriert.

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.

Die zunehmende Vernetzung und Standardisierung in der Industrie eröffnet neue Möglichkeiten zur einheitlichen Abbildung und Steuerung von Produktionssystemen. In dieser Arbeit hast du die Möglichkeit, ein zukunftsweisendes und auf Industriestandards basierendes Digital-Twin-Framework mitzugestalten, das Maschinensteuerung, Simulation und Überwachung vereint. Du arbeitest an der Schnittstelle von Forschung und Praxis und entwickelst Lösungen, die auf verschiedenste Produktionsmaschinen übertragbar sind.

Für die Verbesserung der Energieeffizienz und zur Prozessbeschleunigung in der chemischen Industrie stehen modulare Produktionsanlagen immer stärker im Fokus. In der vorliegenden Arbeit soll die bestehende Ontologie um Informationen aus der Verwaltungsschale (AAS) erweitert werden.

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.

The dynamic behaviour of modern turbomachinery, such as fuel pumps used in the aerospace industry (e.g. in the Ariane 6 launch vehicle), is largely determined by the dynamic properties of annular gaps. The flow within these gaps is either laminar, transient or turbulent. While the characteristics of these gaps in the asymptotic cases (i.e. purely laminar or purely turbulent flow) are well understood, recent experimental studies reveal a severe lack of understanding of their characteristics within the transition regime. As detection of the flow regime during experiments relies solely on integral values, modern numerical methods such as DNS simulations must be employed to further investigate the observed phenomena, e.g. the decrease in fluid film stiffness.

Ziel dieses studentischen Projekts ist die Inbetriebnahme und Kalibrierung eines Slip Length Tribometers (SLT) zur Messung der Gleitlänge bei unterschiedlichen Oberflächenrauheiten der oberen Platte. Die Studierende macht sich mit dem Aufbau und der Bedienung des SLT vertraut und führt eigenständig Messungen der Gleitlänge durch. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Inbetriebnahme der Kalibriervorrichtung sowie der Entwicklung und Implementierung eines Kalibriervorgangs, z. B. mithilfe von LabView.

Hydrogen has been recognized as one of the most promising pathways for decarbonizing the energy sector, while providing the required energy demands in an environmentally friendly manner. Proton exchange membrane (PEM) electrolyzers are a key technology for hydrogen production. However, for a large-scale adoption, enhancements in long-term operations are important. The durability of a PEM cell is negatively influenced by leaching of catalyst ions. To tackle this problem, it is of critical importance to understand the movement of metal ions near the catalyst layer and through the membrane. Novel experimental methods, such as fluorescence microscopy, can be used to investigate the electrochemical reaction and the transport of ions in a microfluidic PEM electrolyzer.

Im Maschinenbau und insbesondere im Leichtbau ist eine effektive Schwingungsdämpfung ein wichtiges Entwicklungsziel. Zu hohe Schwingungsamplituden können zum einen zum frühzeitigen Versagen von Strukturen führen, zum anderen beeinträchten sie z.B. im Automobilbereich den Fahrkomfort durch eine erhöhte Schallabstrahlung vibrierender Oberflächen. Dämpfungsbeläge und Schwingungstilger sind klassische Maßnahmen zur Schwingungsberuhigung, gehen aber oft mit einer erhöhten Masse einher, was dem Leichtbaugedanken jedoch widerspricht.

Akustische schwarze Löcher (engl. Acoustic Black Hole, ABH) sind ein relativ neue Methode zur Schwingungsdämpfung und entsprechend zur Reduktion der Schallabstrahlung schwingender Strukturen. Das Prinzip lässt sich gut anhand eines eindimensionalen ABH erklären (siehe Abbildung). Hierbei erfährt ein Balken eine einseite Anregung. Die Transversalwelle läuft auf das ABH zu, das eine quadratische Verjüngung des Balkenquerschnitts darstellt. Diese Verjüngung führt zu einer Verlangsamung der Ausbreitungsgeschwindigkeit, sodass es im idealen Fall zu keiner Reflektion der Welle kommt. Da aus praktischen und fertigungstechnischen Gründen der Querschnitt nicht bis auf Null abnehmen kann, kommt es in der Realität zwar nicht zu einer völligen Auslöschung der Welle, dennoch können (auch durch das Anbringen eines kleinen Dämpfungsbelages am ABH) extrem hohe Dämpfungen erreicht werden.

In dieser Arbeit soll das Phänomen zunächst simulativ reproduziert werden. Im nächsten Schritt sollen eine neuartige Form eines ABH gefertigt werden und im Hinblick auf seine Effektivität und das Potential in der Industrie untersucht werden.

H2 wird als vielversprechender, potentiell klimaneutraler Kraftstoff und Energieträger der Zukunft gehandelt. Besonders im Nutzfahrzeugbereich bieten Antriebslösungen, die auf der Wasserstoffverbrennung basieren, technische und ökonomische Vorteile.

Traditional robotic arms still face challenges in achieving both lightweight and high dynamic precision. Hence, the overall objective is the development of a lightweight robotic arm, to improve operation safety and efficiency. Based on reference robot arm, the student will develop and enhance design with innovative meta-structure, metamaterial, and bio-based composite materials. An optimization analysis, based on a multi-objective design process, will be carried out in view to satisfy structural rigidity, a proper dynamic behavior (natural frequency and vibration dissipation), a lower weight and a green manufacturing process. The thesis will be performed remotely and supervised by UNINA, Naples.

Franco, Francesco

At VIAME, we are developing new concepts for lightweight design in several sectors (transportation, energy, machining,…). This research project will focus on detailed analysis drives and their influential design and operating parameters. Various optimisation strategies, including tooth profile modifications and bearing conceptions, should be comprehensively evaluation together with developed lightweight concept. To this end, detailed FEM and dynamic modelling will be achieved. The complexity of modelling will lead to a metamodeling stage, in order to deal with different uncertainty sources. The final goal will be on the minimization of cycloid drive mass and backlash effects while maximizing the transmission efficiency and precision. The thesis will be performed remotely at Ecole Central de Lyon, France.

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Ichchou, Mohamed

The target of this thesis is to develop lightweight solutions considering 3D printing technologies for high performance-to-cost implementations. Detailed parameters, such as clearance, deformation, accuracy, backlash, stiffness, load capacity of cycloid drives will be discussed during material and topology design. Meanwhile, proper 3D printing settings will be investigated to ensure large contact areas for load transfer and low shear stress. Software-based design methods will be applied in the parameter analysis to efficiently guide gearing design. For this, suitable mathematical modelling strategies and parametric uncertainties will be analyzed in detail. Thesis will be performed remotely with UNINA, Naples.

Franco, Francesco,

At VIAME, we are developing new concepts for lightweight design in several sectors (transportation, energy, machining,…). This research project will focus on an optimized data-based framework for Digital Twin (DT) generation of robot systems that can speed up design and evaluation. Machine Learning (ML) techniques will be applied to infer system models based on information obtained either from high-fidelity simulations or measurements. Suitability of ML methods will be assessed for various degrees of nonlinearity, non-smoothness, modelling uncertainty and parametric dimensionality in robotic applications. The thesis will be performed remotely at Ecole Central de Lyon, France.

Ichchou, Mohamed

At VIAME, we are developing new concepts for lightweight design in several sectors (transportation, energy, machining,…). This research project will be focused on detailed investigations on the tooth profile, Regarding influence of tooth profile parameters on harmonic drive performance, not only macro parameters but also micro parameters, such as surface roughness and contact geometry of the tooth on lubrication will be considered. More specifically, a detailed model for harmonic drive will be established, considering factors of lubrication, relative velocity, meshing point load, tooth contact geometry and surface roughness, etc. Based on design of various harmonic drive prototypes, tooth profile modifications and their impact will be evaluated with both simulations and additional experiments The thesis will be performed remotely at Ecole Central de Lyon, France.

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Ichchou, Mohamed

The objective of this thesis is to apply new manufacturing techniques to deal with the unique characteristics of the primary component of harmonic drive, i.e. flexspline, for high torsional rigidity and high radial flexibility. More specifically, sustainable manufacturing approaches, such as 3D printing methodologies should combine various green material choices to efficiently reach an optimized shaping of the primary components. With software-based design approach, the student will evaluate the impact of lightweight materials on efficiency, load capacity, costs, safety, and lifetime, while maintaining high precision and compactness. Thesis will be performed remotely with UNINA, Naples.

Franco, Francesco,

Klebverbindungen besitzen aufgrund vieler positiver Eigenschaften hohes Potential im Fügen moderner Werkstoffe. Beim Fügevorgang kann es jedoch vorkommen, dass der Klebstoff an den Fügeteilen nicht haftet. Dies wird als Adhäsionsbruch bezeichnet und schränkt das Vertrauen in die Klebtechnik deutlich ein. Genau hier setzt deine Master-Thesis an:

Bei fehlerhafter Adhäsionsbindung werden im Klebstoff keine Kräfte übertragen. Dadurch wird bei einer Schwingung innerhalb des Klebstoffs keine Energie dissipiert. Deine Aufgabe besteht in der schwingungstechnischen und akustischen Untersuchung von Proben mit unterschiedlich großen Anteilen fehlerhafter Adhäsionsbindung und der Entwicklung einer Messmethode, die ein Adhäsivversagen zerstörungsfrei detektieren kann.

Am Large Scale Turbine Rig (LSTR) werden fundamentale Untersuchungen zu Strömungsphänomenen und Interaktionsmechanismen in modernen Hochdruckturbinen durchgeführt. Im Fokus steht dabei ein Reynolds-skalierter Hochdruckturbinenrotor, der anhand eines Mach-ähnlichen Hochdruckturbinen-Prüfstands skaliert wurde. Die Reynolds-Skalierung bringt entscheidende Vorteile bei experimentellen Untersuchungen, bildet jedoch keine Machzahl-Effekte ab.