Leibniz Universität Hannover Faculty Faculty of Mechanical Engineering
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Institute of Dynamics and Vibration Research
 
Institute of Dynamics and Vibration Research Institute Team Maxim Musterperson (Kopiervorlage)
Forschungsprojekte

Forschungsprojekte

Dynamik rotierender Maschinen

  • Charakterisierung der Reibdämpfung bei Turbinenschaufeln
    Im Rahmen der Projekte "Frequenz- und Dämpfungsvorhersage für freistehende Turbinenschaufeln mit Unterplattform-Dämpfer" und "Vorhersage und Validierung der nichtlinearen Reibdämpfung bei Schaufelschwingungen" (gefördert durch die AG Turbo) wird das dynamische Verhalten von durch Unterplattformdämpfer und Deckband gekoppelten Turbinenschaufeln untersucht. Ein besonderer Fokus liegt auf neuartigen Methoden zur Berechnung der Reibkraft im Modell und Parametrierung der Reibgesetze.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Year: 2018
    Funding: AG Turbo
  • Regenerationsbedingtes Mistuning
    Das Ziel des Teilprojektes C6 im Sonderforschungsbereich "Regeneration komplexer Investitionsgüter" ist die Beurteilung des Einflusses der durch den Regenerationsprozess veränderten mechanischen Eigenschaften einzelner Bauteile auf die Dynamik komplexer Gesamtsysteme. Hierbei wird die Aeroelastik von mehrstufigen Axialverdichtern gemeinsam mit dem Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik erforscht, indem reduzierte Strukturmodelle entwickelt werden, um regenerationsbedingte Varianzen der Schaufelgeometrien abzubilden zu können.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Team: M. Sc. Lukas Schwerdt (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2019
    Funding: SFB 871
  • Fortschrittliche dynamische Analysen mit Kontakt/ Modellierung Verschleiß bei dynmamischer Belastung
    Im Rahmen der Projekte "Fortschrittliche dynamische Analysen mit Kontakt" (gefördert durch das Luftfahrtforschungsprogramm LuFo V) und "Modellierung Verschleiß bei dynamischer Belastung" (gefördert durch AG Turbo) wird das nichtlineare periodische Schwingungsverhalten zyklisch-symmetrischer Schaufelkränze untersucht. Der Fokus liegt auf der Drehzahlvariabilität, den nichtlinearen Kontaktkräften und den Verschleißeffekten.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Team: M. Sc. Torsten Heinze (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2019
    Funding: LuFo V/ AG Turbo
  • Multiresonanzen und Multigrenzzykel
    Im Rahmen des Projekts "Multiresonanzen und Multigrenzzykel" (Industrieförderung) werden die Folgen zweier nahezu gleichzeitig in Resonanz befindlicher Moden untersucht. Die Multiresonanzen decken die fremderregten Fälle ab, bei denen eine multiharmonische Anregung vorliegt. Bei den selbsterregten Schwingungen können Multigrenzzykel bzw. quasiperiodische Lösungen als Grenztorus im Phasenraum entstehen.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Team: M. Sc. Niklas Marhenke (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2019
    Funding: Industrie
  • Verstimmte Beschaufelungen mit aerodynamischer Kopplung
    Im Rahmen des Forschungsvorhabens "Mistuning mit Aero-Kopplung" wird die Dynamik verstimmter Schaufelkränze unter Berücksichtigung aerodynamischer Kopplungseffekte und nichtlinearer Reibkontakte numerisch und experimentell untersucht. Das Ziel des gemeinschaftlich durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und die Forschungsvereinigung für Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FVV) geförderten Projektes ist die Entwicklung und Validierung effizienter Simulationsmethoden für die zuverlässige Prognose von Schaufelschwingungen.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Year: 2019
    Funding: DFG/ FVV
  • Schwingungsverhalten von Schaufeln infolge zufälliger Anregung
    Im Rahmen des Arbeitspakets "Schwingungsverhalten von Schaufeln infolge einer Anregung mit einem kontinuierlichen und bandbegrenzten Spektrum" als Teil des Verbundprojekts "ECOFLEX-turbo - SchauTex"(gefördert durch AG Turbo) wird das Schwingungsverhalten zyklisch symmetrischer Schaufelkränze mit nichtlinearen Kopplungen unter stochastischer Anregung untersucht. Dabei werden sowohl breitbandige bis weiße, als auch schmalbandige Anregungsspektren in Betracht gezogen
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Team: M. Sc. Alwin Förster (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2019
    Funding: AG Turbo
  • Transiente Schaufeldynamik
    Im Rahmen des Projekts "Transiente Schaufeldynamik" wird der Einfluss transienter Vorgänge auf das Schwingungsverhalten von Turbinenschaufeln untersucht. Das Vorhaben wird durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FVV) gefördert und in enger Zusammenarbeit mit den Unternehmen des projektbegleitenden Arbeitskreises durchgeführt.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Team: M. Sc. Klaus-Dieter Schlesier (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2019
    Funding: FVV
  • Gekoppelte Rotor-Schaufel-Schwingungen
    Im Rahmen des Projekts "Gekoppelte Rotor-Schaufel-Schwingung" wird ein kombiniertes Modell aus Rotor und Schaufelkranz entwickelt, welches in der Lage ist, die aus der Interaktionen beider Komponenten resultierenden Effekte abzubilden. Das Vorhaben ist Teil des Verbundprojekts "ECOFLEX-turbo - SchauTex" (gefördert durch AG Turbo).
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Team: M. Sc. Klaus-Dieter Schlesier (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2019
    Funding: AG Turbo
  • Entwicklung nichtlinearer Rotordynamik-Gehäusemodelle
    Der Fokus bei der Modellierung rotierender Maschinen liegt bisher auf den Komponenten Rotor und Lagerung. Für ein rotordynamisches Gesamtmodell bildet nun die Berücksichtigung der Gehäusedynamik den nächsten Schritt. In dem Projekt "Rotordynamik-Gehäusemodelle und Model-Update" (gefördert durch die Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V., FVV) soll in Zusammenarbeit mit dem Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik (TFD) ein nichtlineares Gehäusemodell aufgebaut und validiert werden.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Team: M. Sc. Martin Paehr (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2019
    Funding: FVV
  • Rotations- und Standversuche
    Eine besondere Kompetenz des IDS liegt in der Entwicklung innovativer Dämpfungskonzepte und deren experimentelle Validierung. Für Untersuchungen des Dämpfungseinflusses von Turbinenschaufeln wurden am IDS Rotationsprüfstände sowie Standversuche entwickelt. An den Rotationsprüfstanden können Schaufelschwingungen unter dem Einfluss von Fliehkrafteffekten untersucht werden. Der Einsatz von Standversuchen ermöglicht bereits mit einem reduzierten Versuchsaufwand die Identifizierung charakteristischer Dämpfungseigenschaften.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Year: 2019
  • Schwingungsanregung von Turbinenschaufeln und -läufern
    Um qualitativ hochwertige und belastbare Schwingungsmessungen durchführen zu können, ist die Erzeugung einer wohl definierten und auf die Fragestellung angepassten Anregungskraft unerlässlich. Der Entwicklung von Erregungsmechanismen, die auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipen beruhen, kommt daher eine besondere Bedeutung zu. Diese werden zur stationären und dynamischen Anregung von Turbinenschaufeln unterschiedlicher Größen erfolgreich verwendet und projektübergreifend weiterentwickelt.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Year: 2019
  • Schwingungsmessung
    Zur Beurteilung des Schwingungszustands von Turbinenschaufeln und -scheiben kommen modernste Messverfahren zur Anwendung. Zur genauen und korrekten Messung des dynamischen Verhaltens der Struktur ist neben der fachgerechten Bedienung der Messgeräte ebenfalls die Nachbearbeitung der Rohsignale von wichtiger Bedeutung. Besondere Herausforderungen ergeben sich häufig aus der Rotation der zu messenden Objekte und den herrschenden Umweltbedingungen im Messaufbau.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Year: 2019
  • Flexibilitätsoptimierung von Dampfturbinenschaufeln
    Die Projekte "Analyse des Schwingungsverhaltens unterschiedlich gekoppelter drehzahlvariabler Turbinenschaufeln" und "Schwingungsanalyse von Dampfturbinenschaufeln" wurden und werden durch die AG Turbo gefördert. Ziel ist es, den Einfluss der Drehzahlvariabilität bei Schaufelkränzen mit Deckbandkopplung zu untersuchen und mit den gewonnen Erkenntnissen den Auslegungsprozess von konstruktiven Dämpfungsparametern zu optimieren. Zu diesem Zweck werden sowohl numerische als auch experimentelle Untersuchungen durchgeführt.
    Led by: Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
    Team: M. Sc. Florian Jäger (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2020
    Funding: AG Turbo
    Duration: 01/2020 - 12/2023
  • Experimentelle und numerische Untersuchung des Schwingungsverhaltens gekoppelter Schaufelverbände
    In dem über die AG Turbo geförderten Projekt wird die Reibungsdämpfung von Turbinenschaufeln mit Deckbandkopplung für eine variable Betriebsweise untersucht. Hierzu wird die Beschaufelung bei verschiedenen Drehzahlen und verschiedenen Erregerkraftniveaus zu Schwingungen angeregt. Über eine Variation des Übermaßes der Deckbänder werden Kontakteigenschaften variiert und deren Einfluss auf die Dämpfung für mehrere Betriebspunkte experimentell und numerisch untersucht.
    Led by: Lars Panning-von Scheidt
    Team: Florian Jäger
    Year: 2022
    Funding: AG Turbo
    Duration: 01.09.2022-28.02.2026
  • Schaufelschwingung unter Berücksichtigung variabler Erregungen und geometrischer Verstimmung
    In dem Projekt wird die numerische Prognose der Schaufelschwingung mit verschiedenen Verstimmungseffekten und Nichtlinearitäten untersucht. Neben der Frequenzverstimmung in einem Schaufelkranz werden zusätzlich eine variable Erregung und verstimmte Schaufelgeometrien berücksichtigt. Werden die abgebildeten Verstimmungsphänomene mit anderen Effekten wie Drehzahlvariabilität und nichtlinearen Kopplungen kombiniert, lassen sich diese Effekte zum einen separat und zum anderen in ihren Wechselwirkungen analysieren.
    Led by: Lars Panning-von Scheidt
    Team: Yue Xiao (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2023
    Funding: BMWK/AiF
    Duration: 01.08.2021-31.03.2023
  • Vorhersage und Validierung der nichtlinearen Reibdämpfung bei Schaufelschwingungen
    In diesem durch die AG Turbo geförderten Projekt wird die Schwingungsantwort von Turbinenschaufeln untersucht, die sowohl durch Reibelemente als auch Deckbänder gekoppelt sind. Mit Hilfe der Neuentwicklung eines Reibhysterese-Prüfstands und einer elektromagnetischen Anregung soll eine bestehende Simulationsumgebung für die Prognose der Schwingungsamplituden bei einer simultanen nichtlinearen Kopplung über die verschiedenen Kontaktmechanismen validiert werden.
    Led by: Lars Panning-von Scheidt
    Team: Katharina Brinkmann
    Year: 2023
    Funding: AG Turbo
    Duration: 01.03.2019-31.12.2023
  • Nichtlineare Aeroelastik und transiente Multiresonanzen
    Im Rahmen verschiedener Teilprojekte wurde im Sonderforschungsbereich 871 „Regeneration von komplexen Investitionsgütern“ das Berechnungstool RAMBO entwickelt, welches die Berechnung der Schwingungen von linearen, verstimmten Turbinenschaufelkränzen ermöglicht und dabei auch aerodynamische Dämpfung berücksichtigt. In diesem Transferprojekt soll die Anwendung des Tools auf eine reale Struktur erprobt und mit Simulationswerkzeugen zur Berechnung nichtlinear gekoppelter Beschaufelungen verglichen werden.
    Led by: Lars Panning-von Scheidt
    Team: Anna Lefken (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2023
    Funding: DFG
    Duration: 01.01.2023-31.12.2026
  • Modellbasierte Vibrationsanalyse
    Die regelmäßige Inspektion und Instandsetzung von Flugtriebwerken ist ein elementarer Bestandteil, um einen sicheren Flugbetrieb zu gewährleisten. Treten im Rahmen der Wartung Schwingungsprobleme an einem Triebwerk auf, müssen die Ursachen zur gezielten Fehlerbehebung schnell und verlässlich identifiziert werden. Zu diesem Zweck wird am IDS eine Simulationsumgebung entwickelt, die bei der Diagnostik unterstützend eingesetzt werden soll.
    Led by: Lars Panning-von Scheidt
    Team: Martin Paehr (Dynamik rotierender Maschinen)
    Year: 2023
    Duration: 01.07.2023-31.12.2025
  • Robustes Dämpferdesign für multiharmonische Anregungen bei flexiblem Betrieb
    In diesem durch die AG Turbo geförderten Projekt wird die Robustheit von Unterplattformdämpfern bei Turbinenschaufeln hinsichtlich eines zunehmend breitbandigeren Frequenzspektrums der Schaufelanregung durch z.B. Teillastbeaufschlagung untersucht. Mit Hilfe der Erweiterung einer bestehenden Simulationsumgebung hinsichtlich multiharmonischer Anregungen und dessen Validierung mittels eines realitätsnahen Experiments unter Rotation sollen Designregeln für optimale und insbesondere robuste Reibdämpfer aufgestellt werden.
    Led by: Lars Panning-von Scheidt
    Team: Katharina Brinkmann
    Year: 2024
    Funding: AG Turbo
    Duration: 01.10.2023-28.02.2027

Kontaktmechanik und Reibung

  • Assessing Friction Characteristics of Tire Tread Rubber (AFRIC2)
    Im Rahmen des Projekts AFRIC2 wird der Flugzeugreifen-Landebahn-Kontakt experimentell sowie anhand von Simulationen untersucht. Der Fokus liegt dabei einerseits auf der experimentellen Bestimmung des Reibungskoeffizienten bzw. der modellbasierten Reibwertvorhersage und andererseits auf der Berechnung der Kontaktkräfte und Momente sowie der Temperaturentwicklung innerhalb der Kontaktzone.
    Led by: Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
    Year: 2019
  • Untersuchungen zum transiente Verhalten von Hydraulikdichtungen
    Hydraulikdichtungen werden zumeist für Antriebssysteme eingesetzt wie Landmaschinen, Werkzeugmaschinen oder Förderanlagen. Hierbei wird die Bauteilauslegung zur Kosten- und Zeitersparnis zunehmend durch Simulationen unterstützt. Der geschmierte Dichtkontakt wird über das Schmiermittel und die umgebenden Bauteile, insbesondere die Hydraulikdichtung, abgebildet. Der Kontakt sowie die Dichtwirkung unterliegen dabei vielen Einflussgrößen wie Geometrie, Materialauswahl, Oberflächentopologie und Umgebungsbedingungen.
    Led by: Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
    Year: 2019
  • Coherent Methodology for Modelling and Design of Soft Material Robots "The Soft Material Robotics Toolbox - SMaRT"
    Das Projekt "The Soft Material Robotics Toolbox - SMaRT" beschäftigt sich im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Soft Material Robotic Systems" der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit der Entwicklung einer universell einsetzbaren Modellierungsmethode für Entwicklung und Optimierung softer Robotersysteme. Für das Projekt arbeitet das IDS mit dem Institut für Montagetechnik und dem Institut für Mechatronische Systeme zusammen.
    Led by: Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
    Team: M. Sc. Rebecca Berthold (Kontaktmechanik von Elastomeren)
    Year: 2019
    Funding: DFG
  • Cost-effective low-friction SEALS by Texturing During Moulding technology (TDM-SEALS/SoftSlide)
    In einem Konsortium mit 9 Partnern aus 6 Ländern hat das IDS im EU Projekt TDM-SEALS an der Entwicklung eines Prozesses zur kostengünstigen Herstellung reibungsoptimierter Dichtungen gearbeitet. Im ebenfalls von der EU im Rahmen des "Fast Track to Innovation" Programms geförderten Nachfolgeprojekt SoftSlide arbeitet das IDS nun mit 4 Partnern daran, eine mit in TDM-SEALS entwickelten Methoden texturierte Dichtung kommerziell verfügbar zu machen.
    Led by: Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
    Year: 2019
    Funding: EU
  • Pattern Mechanics in Lab 2
    Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es mit Hilfe neuer Testmethoden die Einflussfaktoren beim Kontakt zwischen PKW-Reifen und einer schneebedeckten Fahrbahn detailliert zu beschreiben. Hierzu wird der Hochgeschwindigkeitsprüfstand (HiLiTe), sowie ein im Vorgängerprojekt "Realistische Profilklotzmechanik im Labor" entwickelter Prüfstand am IDS verwendet, um anhand speziell konzipierter Versuche verschiedene Hypothesen zur Kraftübertragung zwischen Reifen-Profilklotz und Untergrund gezielt zu untersuchen.
    Led by: Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
    Team: M. Sc. Jonas Heidelberger (Reibung und Tribologie)
    Year: 2019
  • Improving the perfomance of silicone earpieces by making use of finite-element-analysis
    Der Tragekomfort von Hörsystemen ist einer von drei Hauptgründen, weshalb eine Vielzahl von Patienten mit einem Hörverlust die angepassten Hörgeräte im Alltag nicht tragen. Im Rahmen des Projektes werden die Einflüsse des Tragekomforts von Hörgeräten evaluiert und unter Zuhilfenahme von Finite-Elemente-Methode optimiert. Aufgrund stark ausgeprägter anatomischer Unterschiede liegt ein Schwerpunkt auf der Digitalisierung von Gehörgängen.
    Led by: Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
    Year: 2019
  • Friction Optimisation of Seals through advanced Laser Surface Texturing of Moulds (MouldTex)
    Im Rahmen des "Factories of the Future" Programms arbeitet das Institut für Dynamik und Schwingungen im EU-Projekt MouldTex an der Entwicklung mehrskaliger Oberflächentexturen, die zur Reibungsoptimierung dynamischer Dichtungen beitragen. Der Fokus des IDS liegt in diesem Projekt auf der experimentellen und modellbasierten Analyse der Reibkräfte im dynamischen Dichtkontakt unter Berücksichtigung unterschiedlicher Texturen und Betriebsbedingungen.
    Led by: Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
    Team: M. Sc. Markus Brase (Reibung und Tribologie)
    Year: 2020
  • Innovation Ecosystem to Accelerate the Industrial Uptake of Advanced Surface Nano-Technologies (NewSkin)
    Im Rahmen des EU-Projektes "NewSkin" arbeitet das Institut für Dynamik und Schwingungen (IDS) an der Entstehung eines Open Innovation Test Beds (OITB) zur Beschleunigung der industriellen Anwendung von nanotechnologisch modifizierter Oberfächen. Dieses OITB soll die notwendigen Technologien, Ressourcen und Dienstleistungen bereitstellen, um die industrielle Herstellung von nanomodifizierten Gütern effizient und kosteneffektiv zu ermöglichen.
    Led by: Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
    Team: M. Sc. Mirco Jonkeren
    Year: 2020
  • Pattern Mechanics in Lab 2
    Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es mit Hilfe neuer Testmethoden die Einflussfaktoren beim Kontakt zwischen PKW-Reifen und einer schneebedeckten Fahrbahn, auf Eis, nassem Untergrund und Asphalt detailliert zu beschreiben. Hierzu wird der im Vorgängerprojekt "Realistische Profilklotzmechanik im Labor" entwickelte Prüfstand am IDS verwendet, um anhand speziell konzipierter Versuche verschiedene Hypothesen zur Kraftübertragung zwischen Reifen-Profilklotz und Untergrund gezielt zu untersuchen.
    Led by: Matthias Wangenheim
    Year: 2023
    Duration: 01.04.2022-31.03.2023

Nichtlineare Strukturdynamik

  • Reglerbasierte Identifikationsverfahren für nichtlineare Systeme
    Das Ziel des DFG-Schwerpunktprogramms SPP 1897 "Calm, Smooth and Smart" ist die grundlegende Erforschung von Dissipationsmechanismen, um die dissipativen Effekte gezielt in den Produkentwicklungsprozess einzubringen. Innerhalb der zweiten Phase des Schwerpunktprogramms werden von uns Verfahren für die experimentelle Identifikation der dynamischen Parameter im Gesamtsystem untersucht und entwickelt.
    Led by: Dr.-Ing. Sebastian Tatzko
    Team: M. Sc. Gleb Kleyman (Nichtlineare Strukturdynamik)
    Year: 2019
    Funding: DFG
  • Self-Sensing mit piezoelektrischen Biegewandlern
    Es gibt viele Anwendungen bei denen ein Aktor gegen eine unbekannte Last arbeiten und dabei trotzdem eine vorgegebene Auslenkung stellen muss. Um das realisieren zu können, werden normalerweise zusätzliche Sensoren, die den zurückgelegten Weg des belasteten Aktors messen, eingesetzt. Oft ist es jedoch aus konstruktiven Gründen nicht möglich oder nicht wirtschaftlich zusätzliche Sensoren einzusetzen, hier kann Self-Sensing helfen.
    Led by: Dr.-Ing. Sebastian Tatzko
    Year: 2019
  • Nichtlineare Dynamik von Strukturen mit Granulatdämpfung
    Granulare Dämpfung lässt sich vielseitig zur Reduktion strukturdynamischer Schwingungen einsetzen. Hohlräume in einer Struktur werden teilweise mit Granulat gefüllt, sodass durch Reibung und Stöße Energie dissipiert werden kann. Hierzu werden am IDS experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Aus den Beobachtungen werden vereinfachte Modelle zur Beschreibung der komplexen dynamischen Zusammenhänge abgeleitet.
    Led by: Dr.-Ing. Sebastian Tatzko
    Team: Dr.-Ing. Sebastian Tatzko (Nichtlineare Strukturdynamik)
    Year: 2019
  • Wellenausbreitung in Strukturen mit linearer und nichtlinearer lokaler Dämpfung
    Bei der dynamischen Auslegung von Bauteilen gilt es schwingungskritische Zustände (Resonanzüberhöhung) zu vermeiden und dadurch eine höhere Lebensdauer zu realisieren. Auf Grundlage der modalen Daten lassen sich numerische Modelle und FE-Modelle ableiten, wobei häufig die Proportionaldämpfung vereinfachend angenommen wird. Diese Näherung ist in Fällen mit lokaler Dämpfungswirkung nicht geeignet. Durch lineare und nichtlineare lokale Dämpfer entstehen im System Wanderwellen, die entsprechend modelliert und analysiert werden müssen.
    Led by: Dr.-Ing. Sebastian Tatzko
    Team: M. Sc. Hannes Fischer (Nichtlineare Strukturdynamik)
    Year: 2019
  • Beeinflussung der dynamischen Eigenschaften von Metamaterialstrukturen
    Als Metamaterial werden in der Strukturmechanik Bauteile bezeichnet durch deren geschickte Auslegung hinsichtlich ihrer Geometrie besondere dynamische Eigenschaften wie z. B. Sperrbänder (Bandgaps) hervorgerufen werden können. Durch Applikation von Resonatoren auf Bauteile werden Schwingungen der Trägerstruktur in vorab ausgelegten Frequenzbereichen reduziert. Dieses Konzept kann z. B. als inverses mechanisches Bandpassfilter in Übertragungspfaden eingesetzt werden.
    Led by: Sebastian Tatzko
    Team: Hannes Wöhler (Nichtlineare Strukturdynamik)
    Year: 2022
    Funding: DFG
    Duration: 01.04.2022-31.03.2025
  • Automatisierte nichtlineare Parametervariation zur Schwingungsoptimierung reibungsbehafteter Strukturen
    Im Rahmen des Forschungsprojekts, welches von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV) gefördert, soll ein automatisierter Parameteroptimierungsprozess speziell für nichtlineare dynamische Probleme konzipiert werden. Durch angepasste Verwendung von Optimierungsmethoden sollen die üblicherweise verkoppelten Designparameter mit einer geeigneten Kostenfunktion minimiert werden.
    Led by: Sebastian Tatzko
    Team: Alwin Förster
    Year: 2023
    Funding: DFV und FVV
    Duration: 01.01.2023-31.05.2025
  • Schwingungsdämpfung mit beschalteten Reluktanzkraftdämpfern
    In dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projekt werden beschaltete Reluktanzkraftdämpfer untersucht. Reluktanzkraftdämpfer arbeiten berührungslos und ohne Energieversorgung und bieten dadurch verschiedene Vorteile, erfordern aufgrund ihres nichtlinearen Verhaltens jedoch einen vergleichsweise hohen Modellierungsaufwand. Ziele des Projekts sind zum einen die Verbesserung der Berechnung ihrer Dämpfungswirkung hinsichtlich Genauigkeit und Rechenzeit, zum anderen die Untersuchung ihrer Eignung für verschiedene Dämpfungsanwendungen.
    Led by: Dr.-Ing. Sebastian Tatzko
    Team: Martin Jahn
    Year: 2023
    Duration: 2023-31.08.2025

Piezo- und Ultraschalltechnik

  • Taktile Displays für Virtual-Reality-Anwendungen
    Jeder Büro- oder Heimcomputer kann Grafik und Sound in einer Qualität darstellen, die kaum einer Verbesserung bedarf. Haptische Eindrücke hingegen beschränken sich in der Regel nur auf die Konturen von Tastatur und Maus. Im Rahmen eines von der DFG geförderten Projektes entwickelt das IDS in Zusammenarbeit mit dem Institut für Mikroproduktionstechnik und dem Welfenlab ein taktiles Display, das ein Ertasten von unterschiedlichen virtuellen Oberflächenstrukturen wie Textilien, Leder, Holz und Kunststoff ermöglichen soll.
    Led by: Dr.-Ing. Jenns Twiefel
    Year: 2019
    Funding: DFG
  • Reibungsreduktion im Pneumatikdichtkontakt
    Pneumatikzylinder finden ihre Anwendung in vielseitigen Stellaufgaben technischer Systeme. Im Zuge erhöhter Wirtschaftlichkeit und Prozessqualität wird, neben dem Erreichen von Endpositionen, die exakte Einhaltung bestimmter Weg-Zeit Profile gefordert. Dies wird durch das Nachschwingen des Kolbens bei Überwindung der zwischen Dichtung und den beweglichen Zylinderteilen bestehenden Haftreibkräften verhindert. Im Rahmen dieses DFG-Projektes wird der Effekt der Reibungsreduktion durch Ultraschall im Metall-Elastomer Kontakt untersucht.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Team: Dr.-Ing. Jens Twiefel (Piezo- und Ultraschalltechnik)
    Year: 2019
    Funding: DFG
  • Auswirkung von Ultraschallschwingungen auf die inkrementelle Blechumformung
    Durch Einsatz von Ultraschallschwingungen in der inkrementellen Blechumformung kann eine Reduzierung der Umformkraft erreicht werden. Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung der Auswirkungen von Ultraschallschwingungen auf den Umformprozess sowie die grundsätzliche Erfoschung der Vorgänge, auf denen der sog. akusto-elastische Effekt beruht.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Year: 2019
  • Kombinierte Ultraschall-Magnet-Levitationsführung für den Einsatz in Werkzeugmaschinen
    Aufgrund zunehmender Miniaturisierung gewinnen aerodynamische und aerostatische Luftlager zunehmend an Bedeutung. Die Einsatzgebiete erstrecken sich von Mikro-Turbomaschinen bis hin zu Präzisionsanwendungen. Geringe Reibung und Verschleißfreiheit sind die dominierenden Vorteile dieser Lager. Von Nachteil ist die mangelnde Fähigkeit zur Aufnahme mechanischer Wechsellasten. Dieses Problem können aktive Ultraschalllager beheben.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Team: Dr.-Ing. Jens Twiefel (Piezo- und Ultraschalltechnik)
    Year: 2019
    Funding: DFG
  • Ultraschallunterstütztes Laserstrahlschweißen
    Im Teilprojekt A3 des von der DFG geförderten Sonderforschungsbereichs 1153 "Tailored Forming" wird in Zusammenarbeit mit dem Laserzentrum Hannover e.V. untersucht, wie beim Laserstrahlfügen von gleichartigen (Stahl-Stahl) und artfremden Mischverbindungen (Stahl-Edelstahl) eine Ultraschallanregung des Schmelzbades den Fügeprozess beeinflusst und damit die Umformbarkeit des Mischverbunds verbessert bzw. generell erst ermöglicht.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Team: M. Sc. Christian Nowroth (Piezo- und Ultraschalltechnik)
    Year: 2019
    Funding: DFG
  • Mechanisms of Ultrasonic Wire Bonding
    This project thoroughly investigates the mechanisms of ultrasonic wire bonding, including the contact and friction behavior at the two interfaces, the oxide removal process and microweld formation at the bonding interface, and energy flows. A better understanding on the underlying mechanisms leads to a better control and enhancement of the bonding process. The project is funded by German Research Foundation.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Year: 2019
  • Molecular Dynamics Simulation of Ultrasonic Joining Mechanisms
    The influence of ultrasonic vibration on microweld formation and breakage, interdiffusion as well as other mechanisms stays unclear. Experimental investigation on these mechanisms is either extremely difficult or very costly. Since these mechanisms occur at atomic level, molecular dynamics simulation becomes a proper and powerful method to investigate these mechanisms. Significant impact of ultrasonic vibration on these mechanisms are revealed.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Year: 2019
  • Potentiale des Ultraschalleinsatzes beim Niedertemperatursintern
    Das Niedertemperatursintern ist aufgrund des Umstiegs von fossilen Brennstoffen in der Energiegewinnung und in der Mobilität von hoher Relevanz. Windkraftanlangen und Fahrzeuge für die Elektromobilität übernehmen immer mehr Aufgaben. Somit steigen die Anforderungen an die Elektronik im Hinblick auf die thermische und elektrische Wärmeabfuhr. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen bestehen Verfahren weiter verbessert werden. In diesen Untersuchungen wird die Wirkung von Ultraschall auf den Prozess erforscht.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Team: Dr.-Ing. Jens Twiefel (Piezo- und Ultraschalltechnik)
    Year: 2019
  • Sonomechatronik
    Im Gebiet der Sonochemie existieren zahlreiche Prozesse, die durch die Wirkung von Ultraschall unterstützt oder erst ermöglicht werden. Hierbei wird akustische Kavitation eingesetzt. Am IDS werden unterschiedliche mechanische und elektronische Komponenten zur Erzeugung und Detektion von Kavitation erforscht und entwickelt. Ein aktuell untersuchtes Konzept zur Regelung der Kavitationsintensität wird hier vorgestellt. Die Verbindung von Sonochemie mit den Konzepten der Mechatronik nennen wir Sonomechatronik.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Year: 2019
  • Material-Verfestigung durch Ultraschall-Kavitation
    Material-Verfestigung, auch Peening genannt, durch Ultraschall-Kavitation ist ein Verfahren zur mechanischen Oberflächenbehandlung. Durch das Kollabieren von Kavitationsblasen werden auf die zu behandelnde Oberfläche hohe Druckstöße ausgeübt und damit ihre Festigkeit erhöht. In diesem Projekt soll untersucht werden, wie sich Kavitationsfelder in kleinen Spalten ausbreiten. Ziel ist den Zusammenhang zwischen Betriebsparametern, wie Schwingungsamplitude und Arbeitsabstand, und der erreichbaren Material-Verfestigung zu erforschen.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Year: 2019
  • Piezoelektrische Ultraschallantriebe
    Die fortschreitende Automatisierung und Technisierung stellt kontinuierlich höhere Anforderungen an die verwendeten Antriebskomponenten. Die Systeme sollen immer genauer und gleichzeitig energieeffizienter arbeiten, ohne an Dynamik einzubüßen. Speziell in hochpräzisen Klein- und Kleinstantrieben sind piezoelektrische Schwingungsantriebe eine vielversprechende Alternative zu konventionellen elektromagnetischen oder elektrodynamischen Antrieben.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Year: 2019
  • Titansonotrode (TiAl6V4) aus dem 3D-Drucker
    Mittels Lasersinter 3D-Druck ist es mittlerweile möglich, komplexe Geometrien, mit dem aus der Luftfahrtindustrie bekannten Hochleistungswerkstoff Titan Grade 5 (TiAl6V4), herzustellen. Im Institut für Dynamik und Schwingungen wurden Schwingeigenschaften und Erwärmung einer 3D-gedruckten Ultraschallsonotrode und einer CNC-gefrästen Vergleichssonotrode untersucht und verglichen. Hierzu wurden die charakteristischen Ersatzparameter des äquivalenten elektro-mechanischen Ersatzsystems, als auch die Sonotrodenerwärmung im Betrieb untersucht.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Year: 2019
  • Hochdynamische Regelung von Ultraschallwandlern
    Resonante Ultraschallaktoren besitzen ein breites Spektrum an Einsatzgebieten. Die Ultraschallenergie kann genutzt werden, um Prozesse wie Ultraschallschweißen oder Bonden zu realisieren oder Prozesse wie ultraschallunterstütztes Drehen oder Bohren zu beschleunigen und die Prozesseffizienz zu steigern. Im Verlauf solcher Prozesse ändern sich die auf einen Ultraschallwandler einwirkenden Prozessgrößen. Hieraus ergeben sich hohe Anforderungen an die Regelung und Signalverarbeitung.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Year: 2019
  • Luft gekoppelte zerstörungsfreie Ultraschallprüfung
    Holzplattenwerkstoffe sind omnipräsent, ob als Möbel oder Baumaterial. Um die Qualität zu gewährleisten müssen Hersteller diese zerstörungsfrei prüfen. Denn Fehler können dazu führen, dass der geliebte Sessel zusammenbricht oder im schlimmsten Fall ein Gebäude einstürzt. Im Rahmen eines von der AIF geförderten Projektes entwickelt die Fagus-GreCon Greten GmbH & Co.KG in Zusammenarbeit mit dem IDS die nächste Generation an Verfahren diese zerstörungsfrei mit Luft gekoppelten Ultraschall zu prüfen und Qualitätsmängel bildlich darzustellen.
    Led by: Dr.-Ing. Jens Twiefel
    Year: 2019
    Funding: AIF
  • Rückstandsfreie Restentleerung von Mischanlagen durch den Einsatz von Ultraschallschwingungen
    Das Ziel des Projektes ist es Partikelrückstände, die nach der Entleerung von Mischanlagen zurückbleiben, rückstandsfrei zu entfernen. Hierzu wird der Einsatz von Ultraschallschwingungen untersucht. Durch die Schwingungen der Oberflächen in den Mischanlagen aufgrund der Ultraschallanregung kommt es zu einer komplexen Wechselwirkung zwischen Partikeln und Oberflächen, wodurch die Partikelrückstände besser abfließen.
    Led by: Jens Twiefel
    Team: Willi Ron (Piezo- un Ultraschalltechnologie)
    Year: 2023
    Funding: „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
    Duration: 09/2021-08/2024

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  • Co-Versatile (GA 101016070) - Mit umgestalteter Fertigung schnell auf Pandemien reagieren
    Im Kampf gegen COVID-19 wurde die Produktion und Verteilung lebenswichtiger medizinischer Ausrüstung zu einer großen Herausforderung. Unvorhergesehene Nachfragespitzen nach lebenswichtiger medizinischer Ausstattung haben uns vor Augen geführt, wie dringend die Lieferketten optimiert und innovative Ansätze zur Maßstabsübertragung flexibler und nachhaltiger Produktionsmethoden angewandt werden müssen. Das EU-finanzierte Projekt CO-VERSATILE soll Europa auf die Bewältigung von Pandemien vorbereiten, indem Anpassungsfähigkeit und Resilienz des Fertigungssektors erhöht werden, um die europäischen Bürgerinnen und Bürger zu schützen sowie kurzfristig den in der Gesundheitsversorgung auftretenden Bedarf decken zu können. Ziel ist, den Fertigungsunternehmen problemlos verfügbare und anpassbare Lösungen anzubieten, die über den cloudbasierten Marktplatz Digital Technopole zugänglich sind. Mit ihnen kann die Produktion von medizinischer Ausrüstung gesteigert und in Krisenzeiten schnell reagiert werden.
    Led by: Dr.-Ing. Matthias Wangenheim
    Year: 2022
    Funding: EU
    Duration: 01.11.2020-31.10.2022
  • Advanced Wear Tester - 3
    In dem von der Continental Reifen Deutschland GmbH geförderten Projekt wird eine Labor Test Methode als Alternative zum Fahrzeug Versuch weiterentwickelt, welche die Laufstreifen Entwicklung verbessern und beschleunigen soll. Im Zuge des wachsenden Bewusstseins für Nachhaltigkeit liegt der Fokus dabei auf den Reifenabrieb und wie sich dieser beeinflussen lässt.
    Led by: Matthias Wangenheim
    Team: Jonas Becker
    Year: 2023
    Funding: Continental Reifen Deutschland GmbH
    Duration: 01.08.2022-31.07.2025
  • Multiresonanzen und Multigrenzzykel
    Das von der AG Turbo geförderte Projekt beschäftigt sich mit den nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen in Resonanz befindenden Moden bei Fremd- (Multiresonanzen) und Selbsterregung (Multigrenzzykel) einer Turbinenbeschaufelung. Dabei wird ein vorhandenes Konzept für einen Versuchsstand in die Realität umgesetzt, sodass verschiedene Multiresonanzen gemessen werden. Der daraus resultierende Erkenntnisgewinn fließt bei der anschließenden Auslegung eines Versuchsstandes für Multigrenzzykel ein. Zudem wird in Zusammenarbeit mit dem beteiligten Industriepartner (MTU) der Aufbau eines Teststandes für Multiresonanzen bei zyklisch symmetrischen Strukturen konzipiert.
    Led by: Lars Panning-von Scheidt
    Team: Niklas Marhenke
    Year: 2024
    Duration: 01.08.2020-31.07.2024

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