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.

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 Infrastruktur für modulare Anlagen „Blue Field“ bei Merck semantisch modelliert werden. Dieses Modell soll im Anschluss zusammen mit einem bestehenden Modell für modulare Prozesseinheiten für eine exemplarische Kompatibilitätsprüfung verwendet werden.

In dieser Masterarbeit wird die Integration metallischer Energieträger in großskalige Energiesysteme untersucht. Dazu werden metallische Energieträger zunächst im Open-Source-Framework PyPSA (Python for Power System Analysis) implementiert. Anschließend erfolgt eine detaillierte Analyse ihrer Rolle und ihres Potenzials in zukünftigen multimodalen Energiesystemen.

Das Large Scale Turbine Rig (LSTR) ist ein 1,5-stufiger Turbinenprüfstand, der am Fachgebiet Gasturbinen, Luft- und Raumfahrtantriebe (GLR) betrieben wird. Der Prüfstand erlaubt durch seinen Aufbau den Einsatz hochgenauer aerodynamischer sowie thermaler Messverfahren in einer repräsentativen, hochskalierten Hochdruckturbinen-Geometrie. Im Rahmen dieses ADPs soll die 1,5-stufige Architektur erweitert werden auf einen vollständigen, zweistufigen Aufbau. Hierfür muss die Rotorbeschaufelung der zweiten Stufe ausgelegt und unter Betrachtung der Zielkonflikte gestaltet werden. Ziel ist das Aufsetzen eines Entwicklungsablaufs mit hoher Überschneidung zum industriellen Standardprozess. Im Fokus soll die Gegenüberstellung und Analyse verschiedener Entwicklungsmethoden sowie Ansätze mit unterschiedlich ausgeprägtem Komplexitätsgrad stehen. Auch die Anwendung von numerischen Optimierungsverfahren ist denkbar.

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.

Genormte Fahrzyklen bilden die Grundlage für die einheitliche Ermittlung von Verbrauch und Emissionen von Fahrzeugen. Sie bilden relativ kompakt ein repräsentatives Nutzungsprofil ab und werden daher auch in der Literatur oft als Grundlage zur Bewertung von simulativ betrachteten Betriebsstrategien genutzt.

Das IMS forscht an der Verbesserung von Betriebsstrategien von Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEVs) mittels KI. Erste Ergebnisse konnten zeigen, dass die Energieeffizienz bei Realfahrdaten durch prädiktive Neuronale Netze verbessert werden kann. Um die Ergebnisse besser vergleichbar zu machen, soll ein Verfahren zur Datenerweiterung entwickelt und auf mehrere Fahrzyklen angewendet werden, um einerseits die vom Algorithmus benötigten Signale (z. B. Höchstgeschwindigkeit, etc.) zur Verfügung zu stellen, andererseits aber auch keine ideal angepasste Vorgabe (vgl. Dieselgate). zu machen.

Die Zuverlässigkeit von Business-Class-Sitzen ist ein wesentlicher Faktor für den wirtschaftlichen und kundenorientierten Betrieb von Flugzeugen. Insbesondere die verbauten Aktuatoren, die die Funktionalität der Sitze gewährleisten, sind durch häufige Nutzung und wechselnde Belastungen Verschleiß ausgesetzt. Um Wartungsmaßnahmen effizienter zu gestalten und unerwartete Ausfälle zu vermeiden, rückt die Entwicklung von Zustandsüberwachungsverfahren in den Fokus. Ein wesentlicher Schritt für die Erprobung solcher Verfahren ist die Simulation realitätsnaher Belastungen und die Erfassung relevanter Betriebsdaten mithilfe von Prüfständen. Am Institut stehen bereits Business-Class-Sitze als Grundlage für die Entwicklung eines solchen Systems zur Verfügung. Der Prüfstand soll typische Belastungen reproduzieren, die Ansteuerung und Leistung der Motoren regeln sowie eine Datenaufzeichnung ermöglichen.

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.

Die TU Darmstadt nimmt am internationalen Studierendenwettbewerb SensUs als Team TUcanSense teil. Dafür werden interessierte Studierende gesucht, die Interesse haben, einen Biosensor zur Kreatinin-Detektion zu entwickeln. Weitere Informationen finden sich auf der Seite des Fachgebiets .

Im Zuge des SWIVT Projekts wurde in den letzten Jahren eine energieeffiziente und vernetzte Wohnsiedlung in Darmstadt errichtet. Das Energiesystem dieser Siedlung wird zukünftig mit einer optimierten Betriebsstrategie betrieben, welche in einer virtuellen Prüfstandsumgebung getestet und weiterentwickelt werden soll.

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.

Am IMS wird das Potential der Effizienzsteigerung von Antriebssträngen durch Kenntnis der in den nächsten Sekunden zu erwartenden Geschwindigkeit auf Basis von KI-basierten Prädiktionen untersucht.

Der im April 2024 vorgestellten Ansatz von Kolmogorov-Arnold-Netzwerken (KAN) verspricht schnelleres Training, verbesserte Genauigkeit und Interpretierbarkeit im Vergleich zu herkömmlichen Multi-Layer-Perceptrons (MLP). Bisher existiert nur eine simple Matlab-Implementierung von KANs mit grundlegender Funktionalität.

Das Ziel dieser ausgeschriebenen Arbeit ist es, vor dem Hintergrund der Matlab Deep Learning Toolbox eine KAN-Implementierung umzusetzen und diese zur Geschwindigkeitsprädiktion anzuwenden.

Als Datengrundlage steht ein über 29.000 km umfassender Datensatz zur Verfügung.

Möglichst genaue Geschwindigkeitsprädiktionen können die Betriebsstrategie von Fahrzeugen hinsichtlich Energieeffizienz verbessern. Am IMS wird die Geschwindigkeitsprädiktion mithilfe künstlicher Intelligenz untersucht.

Aus verkehrssimulationsgestützten Untersuchungen geht eindeutig hervor, dass Informationen über die Fahrzeugumgebung (V2X) die Geschwindigkeitsprädiktion deutlich verbessern können. Ein ca. 30.000 km umfassender, mit dem Institutsfahrzeug aufgezeichneter Datensatz soll durch von der Wissenschaftsstadt Darmstadt zur Verfügung gestellte Daten von Verkehrskameras, Induktionsschleifen und Ampeln erweitert werden, um Geschwindigkeitsprädiktionen zu verbessern.

Im Rahmen des Forschungsprojektes FlowForLife wird ein mikrofluidisches Versorgungsnetzwerk für 3D Zellverbände entwickelt. Ein Teilaspekt der Netzwerkauslegung ist der Sauerstofftransport in der Umgebungsmatrix. Um diesen zu charakterisieren werden der Umgebungsmatrix Sauerstoff quenchende, lumineszente Partikel zugemischt. An jedem Partikel kann eine Sauerstoffkonzentration bestimmt werden.

Auf Basis dieser punktförmigen Konzentrationsdaten soll das Strömungsfeld in der porösen Umgebungsmatrix bestimmt werden. Dazu muss eine Lösung für die Konvektions-Diffusions-Gleichung gefunden werden, die das gemessene Konzentrationsfeld repräsentiert. Dabei muss die Massenerhaltung und Impulserhaltung für das zugrunde gelegte Strömungsfeld erfüllt sein. Eine Vielversprechender Ansatz um eine solche Lösung zu finden sind Physical-Informed-Neuronal-Networks (PINNs). In dieser Arbeit soll ein PINN-Code entwickelt werden und die erreichbare Genauigkeit evaluiert werden.

Extreme Wetterbedingungen tragen zunehmend zur Vereisung von Flugzeugen bei, was ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt. Die Analyse dieses Phänomens hat an Aufmerksamkeit gewonnen, insbesondere im Bereich der Flugsicherheit.

Unsere neue Forschung zielt darauf ab, die beteiligten Phänomene besser zu verstehen, indem wir bewegliche Oberflächen und hohe relative Aufprallgeschwindigkeiten analysieren. Dieser Ansatz wird die realen Bedingungen, denen Flugzeugflügel ausgesetzt sind, genau simulieren.

Im Rahmen des Projekts wird der Aufprall eines einzelnen Wassertropfens auf ein sich bewegendes Substrat simuliert, um vorhandene experimentelle Daten zu replizieren.

Ziel eures/deines Projektes ist die Entwicklung von LabVIEW-Code für die sichere Steuerung und den Betrieb des Mikrowellenplasmareaktors. Eine Schlüsselkomponente dieses Systems wird die FPGA-Programmierung (Field Programmable Gate Array) sein, die eine programmierbare Mikrochip-Funktionen ermöglicht. Hast du/ Habt ihr Interesse daran eure/deine LabVIEW-Kenntnisse zu vertiefen und euer/dein Wissen über Software und Hardware zu erweitern? Dann meldet euch/melde dich gerne bei mir.

Der AGFW, der Energieeffizienzverband für Wärme, Kälte und KWK e.V., möchte zur Verbesserung der Zustandserfassung und -analyse von nicht-begehbaren Fernwärmekanalsystemen einen studentischen Ideenwettbewerb initiieren. Zur Unterstützung dieses Vorhabens bieten wir die Erarbeitung eines entsprechenden Konzepts im Rahmen eines Advanced Design Projects an.

Das Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe forscht im Rahmen zukünftiger Antriebstechnologien an der Entwicklung und Optimierung von Thermomanagementsystemen. Die Vielzahl an möglichen Antriebsstrangkonfigurationen und die Komplexität bei der Auslegung eines Thermomanagements erfordern einen hohen Entwicklungsaufwand für einen stets optimalen Betrieb. In diesem Kontext bieten modulare Strukturen das Potenzial, die Komplexität des Antriebsstrangs zu reduzieren.

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.

Am IMS wird an der Verbesserung der Betriebsstrategie von Brennstoffzellenfahrzeugen geforscht. Bisherige Ergebnisse zeigen Verbesserungspotential durch den Einsatz KI-basierter Prädiktionen. Um die Ansätze gut bewerten zu können, ist der Vergleich mit einer global-optimalen Lösung sinnvoll.

Dynamic Programming (DP) ist ein weit verbreiteter Ansatz, um global-optimale Lösungen für auf Zeitreihen basierende Probleme zu finden. In der Literatur wird er vielfach bspw. als Referenzstrategie für Hybridfahrzeuge verwendet. Auf Basis eines an der ETH Zürich entwickelten Tools soll im Rahmen dieser Arbeit ein Modell für ein Brennstoffzellenfahrzeug für DP vorbereitet und in das Tool integriert werden.

Im Projekt „DigiTain“ wird am IMS an der Verbesserung der Betriebsstrategie von Brennstoffzellen-fahrzeugen geforscht. Aktuelle Ergebnisse zeigen, dass mittels Geschwindigkeitsprädiktion eine Effizienzsteigerung erreicht werden kann.

In den bisherigen Untersuchungen wurden das Thermalsystem des Brennstoffzellensystems sowie die Alterung von Batterie und Brennstoffzelle (BZ) unberücksichtigt gelassen. Im Rahmen dieser Arbeit soll durch deren Ergänzung die Simulation realitätsnäher werden sowie Alterung von Batterie und Brennstoffzelle in der Betriebsstrategie berücksichtigt werden.

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.

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. Diese Potentiale möchte das Start-up HTM Hydro Technology Motors GmbH nutzen und hat eine innovative Antriebsstrangkonfiguration entwickelt, welche seit Ende 2023 auf dem Prüfstand des VKM untersucht wird und appliziert werden soll.

Das Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe der TU Darmstadt forscht bereits seit 2013 intensiv an erneuerbaren Kraftstoffen. Im Kontext der Umwelt- und Nachhaltigkeitsstrategien können erneuerbare Kraftstoffe einen entscheidenden Beitrag zur Erfüllung des Pariser Klimaabkommens leisten. Im Rahmen dieser Thesis sollen normkonforme, erneuerbare Ottokraftstoffe mit unterschiedlichen Ethanolgehalten experimentellen Untersuchungen an einem 3-Zylinder Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung am Motorenprüfstand sowie am einem Realfahrzeug unterzogen 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.

Im DFG/Transregio Projekt „Oxyflame“ werden Methoden und Modelle zur Beschreibung von Biomasse-Feststofffeuerungen in einer Oxyfuel-Atmosphäre untersucht. Eine Oxyfuel-Feuerung bietet hierbei den Vorteil, dass die Abgaszusammensetzung nahezu vollständig aus CO2 und Wasserdampf besteht. Somit lässt sich das klimaschädliche Gas CO2 effizient vom Abgas abtrennen und speichern. Hierfür wurde ein neuer Brenner für die Brennkammer des EST entwickelt.

Um die Unterschiede zwischen einer Oxyfuel und einer klassischen Luftverbrennung von Biomasse detaillierter beschreiben zu können wurden mittels eines Kamerasystems Flammenbilder von unterschiedlichen Luft und Oxyfuel Betriebspunkten aufgenommen. Diese sollen in einem zweiten Schritt mit MATLAB analysiert werde.

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.

Mit zunehmender Elektrifizierung und Automatisierung der modernen Mobilität erhält eine effiziente Testmethode mit gemischten physikalisch-virtuellen Modellen zunehmend Aufmerksamkeit. Zu diesem Zweck wollen IMS und VKM eine vernetzte Testmethodik entwickeln, die mehrere Prüfstände unter Berücksichtigung ihrer Echtzeitinteraktionen integriert. Der Schwerpunkt dieses ADP-Projekts liegt auf der Konzeption verteilter Tests und der Demonstration der gegenseitigen Abhängigkeiten verschiedener Komponenten.

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.