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.

IIm Forschungsprojekt Opt4E (Opt4E.de) wird eine Matlab-basierte multikriterielle Optimierungsplattform für elektrische Antriebsstränge von BEVs entwickelt. Mit dieser soll die Vorentwicklungszeit reduziert werden, in dem der Lösungsraum durch die Vorgabe von Anforderungen mit genetischen Algorithmen systematisch durchsucht und auf Pareto-optimale Lösungen reduziert wird.

Ziel des studentischen Projekts ist die Entwicklung und Implementierung einer intelligenten Regelung für das Slip Length Tribometer (SLT). Im Mikrometerbereich werden nichtlineare Effekte durch Kapillarkräfte berücksichtigt, die klassische Regelmethoden vor Herausforderungen stellen. Die Studierende untersucht und implementiert geeignete Ansätze wie Fuzzy-Logik, Expertensysteme für PID-Regler oder neuronale Netze und integriert diese in das bestehende LabVIEW-Programm. Der Schwerpunkt liegt auf der dynamischen PID-Skalierung sowie der Analyse der gewonnenen Daten zur Bewertung der Regelungsleistung.

Um im internationalen Wettbewerb bei der Entwicklung humanoider Roboter bestehen zu können, ist der Einsatz kostengünstiger Komponenten in der Aktorik von zentraler Bedeutung. Günstigere Bauteile gehen jedoch häufig mit qualitativen Einschränkungen einher. Eine dieser Herausforderungen ist das in den Robotergelenken auftretende Getriebespiel, das die Regelung der Antriebe erheblich erschwert. Insbesondere Instabilitäten im Regelverhalten und potenzielle mechanische Schäden am Getriebe gilt es zu vermeiden.

Am IMS wird im Rahmen des Projekts „DigiTain“ erforscht, wie Betriebsstrategien von Brennstoffzellen-fahrzeugen (FCEV) verbessert werden können. Aktuelle Ergebnisse zeigen, dass mittels kurzfristiger Prädiktion (ca. 10 s) eine Effizienzsteigerung erreicht werden kann, aber auch dass der Ansatz nicht zielführend auf längerfristige Zeiträume (>1 min) anzuwenden ist, was die Effizienzsteigerung begrenzt. Durch Routenplanung (z.B. Navi) oder Kenntnis von häufig gefahrenen Strecken ist die vorausliegende Route meist bekannt. In Vorarbeiten wurden bereits langfristige Abschätzungen des Leistungsbedarfs z.B. bis zum Fahrtende umgesetzt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen mehrere Ansätze für eine langfristig planende Betriebsstrategie ausgewählt, umgesetzt und verglichen werden, die eine regelmäßige online-Aktualisierung erlaubt, aber nicht zwingend eine global-optimale Lösung liefern muss.

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.

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.

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.

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 .

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.

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.

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.