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Forschungsprojekte

Die Forschungsaktivitäten des IMW

Das Spektrum der Forschungsaktivitäten des Instituts für Maschinenwesen wird durch folgende Bereiche repräsentiert

Maschinenelemente

Das IMW analysiert, berechnet und optimiert statisch und dynamisch beanspruchte Maschinenkomponenten aus klassischen und neuen Werkstoffen.

Neben den mechanischen Beanspruchungen finden die realen Betriebsbedingungen, wie z.B. Anwendungstemperaturen, Verschleiß, Abrasion, Spiel und Toleranzen in numerischer Simulation und experimentellen Versuch besondere Berücksichtigung.

Die Schwerpunkte dieses Bereichs liegen auf

  • Antriebselemente

  •  

    Welle-Nabe-Verbindungen

  • Seiltrommeln

Forschungsprojekte in diesem Bereich 

Maschinenakustik

Aufgrund seines konstruktionsmethodischen Hintergrunds beschäftigt sich das IMW vorwiegend mit der Erforschung von Konstruktionssystematiken zur Entwicklung lärmarmer Produkte, aber auch intensiv mit der Untersuchung der Schwingungsausbreitung in Maschinenstrukturen.

Die Schwerpunkte dieses Bereichs liegen auf

  • Konstruktion lärmarmer Maschinen

  • Schallflußanalyse

  • Schwingingsanalyse (Condition Monitoring)

Forschungsprojekte in diesem Bereich

Verfahrenstechnische Maschinen und Anlagen

Das IMW entwickelt, konzipiert und dimensioniert Maschinen und Anlagen für verfahrenstechnische Prozesse. In interdisziplinärer Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen werden für die Industrie Problemlösungen in der thermischen, mechanischen und chemischen Verfahrenstechnik angeboten.

Forschungsprojekte in diesem Bereich

  • SFB 180 Teilprojekt A2 - Wissensbasierte Störfall- und Fehleranalyse in der interdisziplinären Entwicklung von verfahrenstechnischen Maschinen

  • SIMDES (Simultaneous development of chemical process, process-engineering-machinery and process-control-systems with special reference to low-temperature-desulphurisation)

  • SFB 180 Teilprojekt A19 - Schneidmühle

  • SFB 180 Teilprojekt B12 - Reaktionsverdichter

  • AiF-Vorhaben (Nr.: 11193 N/1) - Reaktionsschwingmühle

  • AiF-Vorhaben (Nr.: 14750) - Schneidmühle zur Aufbereitung von Hausmüll

  • SFB 180 - Heissgaslüfter

  • SFB 180 - Windsichter

Rechnerintegrierte Produktentwicklung

Das IMW analysiert den Konstruktionsprozess mit dem Ziel der Steigerung von Effektivität und Produktqualität. Die Integration der Informationstechnologie ist hierbei von zentraler Bedeutung. Besondere Beachtung findet die Bereitstellung von Informationen aus sämtlichen Bereichen des Produktlebenszyklus.

Zu den Aufgaben dieses Bereichs zählen

  • Rechnerunterstützung

  • Informationsmanagement

  • Konstruktionsmethodik

Forschungsprojekte in diesem Bereich

  • Prozesssimulation und -optimierung bei der Fertigung von Zahnkantenabdachungen

  • EFRE 2001.094 - Verbesserung der Erodiereigenschaften von lasergesinterten Elektroden für das funkenerosive Abtragen
  • EFRE 2004.155 - Lasersintern von Metalpulver+X im Rapid Prototyping Verfahren
  • EFRE 2003.173 - Selektives Lasersintern von Entlüftungsstrukturen für Spritzgussformen
  • SFB 362 Teilprojekt B4 - Feinblechkonstruktion

  • QCIM - Arbeitskreis Modelle für die Fertigungsplanung

  • QCIM - Arbeitskreis Produktmodellierung

  • SFB 180 Teilprojekt A2 - Wissensbasierte Störfall- und Fehleranalyse in der interdisziplinären Entwicklung von verfahrenstechnischen Maschinen 

  • AMANIS (Advanced Manufacturing Information System for the Designer), Brite-EuRam II 5139

  • CONFLOW (Concurrent Engineering Workflow),
    INCO-COP 96/0243

  • SIMNET (Workflow Management for Simultaneous Engineering Networks),
    ESPRIT 26780

  • Intelligent Information Systems for the Designer

  • PLUS - Parts Library Usage and Supply,
    ESPRIT III 8984

  • ProManual - Intelligent Product Manuals,
    INCO-DC 96/0231

  • SIMDES (Simultaneous development of chemical process, process-engineering-machinery and process-control-systems with special reference to low-temperature-desulphurisation)

  • RPTool (Rapid Produktion of Tooling) BE-S2-5293

  • Methodik und System zur Stahlauswahl nach konstruktiven Kriterien - Rechnergestützte Stahlauswahlmethodik für Konstrukteure

  • KARE - Knowledge Acquisition and sharing for Requirement Engineering,
    ESPRIT 28916

  • Sedres-2 - Systems Engineering Data Reprsentation and Exchange Standardization 2,
    IST-11953

  • PRIME - Product Integrated Knowledge Management for the Extended Enterprise,
    GROWTH 40408

  • I*Proms - Innovative Production Machines and Systems (NoE)

  • DFG 289/31-1 - Anforderungsgetriebene Konzeption zur Kompatibilisierung von Baukonstruktionen
  • Werkstoffauswahl im Kontext der Konstruktionstätigkeit
  • PICASSO (Practical and Intelligent CAD for Assembly Objects)
  • EFRE 2-221-2007-0004 CONPRINTA

Normung

Das IMW wirkt bei mehreren Normungsprojekten mit. In Zusammenarbeit mit dem DIN Deutschen Institut für Normung e.V. werden Normungsvorhaben begleitet und die Wirkung von Normen und Normung in der Wirtschaft untersucht.  

Forschungsprojekte in diesem Bereich

Ausbildung und Lehre

  • INTEC - Innovative Information Technologies in Engineering Design and Production

  • INTEND - Information Technology in Engineering Design and Production

  • APoST (Asia IT&C ASI/B7-301/97/0126-15) - Advanced Product Support Technologies Network

  • EAPSTRA (Asia IT&C ASI/ B7-301/71 548 (3152-094)) - EurAsian Network for Product Lifecycle Support & Training

  • BLK - Entwicklung und Erprobung eines integrierten Leistungspunktesystems in der Weiterentwicklung modularisierter Studienangebote am Beispiel der Ingenieurwissenschaften

  • DFH ASD-09-03 - Trinationaler Studiengang Werkstofftechnik im Maschinenbau

  • DAAD - Doppeldiplom Polen (AGH Krakau)

  • DAAD - Doppeldiplom Spanien (Oviedo, Valencia)

  • DAAD - Moa/Kuba

  • DAAD - Mexiko

  • BLK - "M2M - Meister to Master"

Projektinformationen

Maschinenelemente

LOST FOAM

Bei dem LOST FOAM-Projekt handelte es sich um ein niedersächsisches Verbundvorhaben. Beteiligt waren verschiedene Institute der Universität Paderborn, der Universität Hannover, der TU Freiberg, der TU Braunschweig und der TU Clausthal. Gemeinsam mit VW wurde der Gießprozess von Kurbelwellengehäusen optimiert. Das IMW führte für VW auf der hauseigenen Koordinatenmessmaschine Kurbelgehäusevermessungen durch und entwickelte ein pneumatischen Messsystem für die Serienkontrolle.

 

Einfluss von Verzahnungsabweichungen auf das Passungs- und Laufverhalten von Zahnwellen-Verbindungen und Zahnkupplungen; funktionsgerechtes Toleranzsystem und betriebsnahe Mess- und Lehrenverfahren

 

Ziel des Projektes war die Bestimmung des Einflusses der Fertigungsqualität von Mitnehmerverzahnungen auf deren Betriebsverhalten. Die spezifischen Auswirkungen einzelner Verzahnungsabweichungen auf das Passungs- (Exzentrizität, Spiel, Montierbarkeit usw.) und Laufverhalten (Lastaufteilung auf die Zahnpaare, Festigkeit, Verschleiß) wurden untersucht. Darauf aufbauend wurden Vorschläge und Empfehlungen für die Tolerierung und Prüfung von Zahnwellen-Verbindungen und Zahnkupplungen erarbeitet.

 

Untersuchung von Zahnwellen-Verbindungen mit Presssitz bezüglich ihrer Montage- und Betriebseigenschaften

 

Zahnwellen-Verbindungen mit Presssitz minimieren den aus axialen Relativbewegungen resultierenden Verschleiß durch Verhinderung der axialen Verschiebbarkeit. Gegenüber normalen reibschlüssigen Welle-Nabe-Verbindungen sind geringere Nabenwandstärken erforderlich. Die Verwendungen derartiger Verbindungen führt aufgrund von Fertigungsfehlern zu Problemen in Betrieb und Montage (Schwankung der Aufpresskräfte - Nichtmontierbarkeit; ungleichförmige Lastverteilung - Aufplatzen der Nabe). Mit FEM-Untersuchungen und Fügeversuchen wird der Einfluss von Zahngeometrie, Übermaß und Herstellungsabweichung auf Übertragungsfähigkeit und Montierbarkeit untersucht. Das Ergebnis sind Informationen zur wirtschaftlichen Auslegung.

 

Dimensionierung und Gestaltung von Leichtbau Windentrommeln Vorhaben der Stiftung Industrieforschung; Projekt Nr. S407 unter der Leitung der Studiengesellschaft Stahlanwendung e.V. ; Nr. P351

 

Das Forschungsvorhaben hat die Erstellung einer Richtlinie zur optimierten Dimensionierung und Gestaltung von Leichtbau-Windentrommeln zum Ziel. Hierbei steht die Verringerung des Gewichts des Trommelkörpers bei gleichzeitiger optimierter Lastabtragung durch das Bauteil im Vordergrund. Das Forschungsvorhaben umfasst sowohl die Messung der Beanspruchungen am realen Bauteil, als auch die Untersuchung der theoretischen Ansätze zur Dimensionierung. Die Modellbildung und dessen Verifikation wird mit Hilfe analytisch geschlossenen Lösungen (Berechnungsprogramm für den Endanwender), Finite-Element Berechnungen und Prüfstandversuchen durchgeführt. Im Rahmen des Projektes wurde ein Seilprüfstand zur Messung des Querelastizitätsmodul von Drahtseilen konstruiert und in Betrieb genommen. Die unmittelbare Übertragung der Resultate zum Anwender erfolgt über ein, das Projekt begleitende Industriekuratorium, welches mit namhaften Vertretern aus den Bereichen Kranbau, Drahtseilkonstruktion sowie Trommelwindenkonstruktion besetzt ist.

 

Statische und dynamische Beanspruchbarkeit von Zahnwellen-Verbindungen unter elastischem und teilplastischem Werkstoffverhalten

 

Im vorangegangenem DFG-Projekt DFG Di 289/9-1 wurden Grundlagen zur Berechnungen von Zahnwellen-Verbindungen bei statischer Beanspruchung im elastischen Bereich erarbeitet. Aufbauend darauf wurde im o.g. Projekt über umfangreiche FEM-Berechnungen ein Berechnungsansatz erarbeitet, der auch eine teilplastische Auslegung dieser formschlüssigen Welle-Nabe-Verbindungen ermöglicht. Begleitend dazu werden Prüfstandsuntersuchungen bei quasistatischer und dynamischer Torsionsbeanspruchung auf einem hydraulischem Schwingprüfstand durchgeführt. Dabei sollen insbesondere die Einflüsse der Parameter Lastverteilung, Einbaustellung und Trainieren auf die Gestaltfestigkeit untersucht werden. Ziel ist neben der Bestätigung der teilplastischen FEM-Ergebnisse die Erarbeitung eines Berechnungsansatzes zur dauerfesten Auslegung torsionsbeanspruchter Zahnwellen-Verbindungen.

 

MACDRIVE (Man-Machine Interface for Remote Operation of Civil Works Equipment)

 

Das Ziel dieses CRAFT Projektes ist die Entwicklung eines Fernsteuerungssystems für Bagger, die in Gefahrenzonen zum Einsatz kommen sollen. Das System soll mittels der Aufnahme von Signalen (Bewegung, Bilder, Geräusche,...) aus dem Einsatzbereich des Baggers und deren Übertragung auf den Maschinenbediener eine exakte Fernsteuerung ermöglichen. Projektpartner sind Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus England, Belgien, Frankreich, Spanien und das Institut für Maschinenwesen der TU Clausthal.

 

Aktuelle Möglichkeiten zur Verschleißreduzierung bei Zahnwellen

 

Zahnwellen-Verbindungen stellen durch ihren vielfachen Formschluss eine sehr leistungsfähige Welle-Nabe-Verbindung bei gleichzeitiger Verschieblichkeit dar. Ihre Betriebs- und Berechnungsgrenzen sind durch die beiden Schadensursachen Triboverschleiß und Gestaltfestigkeit gegeben. Diese beiden Grenzen können in getrennten Untersuchungsreihen quantifiziert werden. Das hier bearbeitete Vorhaben verfolgte den Schwerpunkt Triboverschleiß mit zwei Zielstellungen:

  • Experimentelle Erweiterung und Aktualisierung der im Rahmen der AiF-Vorhaben 7066 & 8264 (FVA 99/I-IV) erarbeiteten Grundlagen zum Verschleißverhalten unter Berücksichtigung von Belastungskombination, Werkstoffpaarung und -behandlung sowie Oberflächenbehandlung und Schmierung, und
  • Übertragung der experimentell ermittelten Verschleißkennwerte in den bestehenden Berechnungsansatz nach DIN 5466 mit dem Ziel der rechnerischen Verschleiß-Lebensdauervorhersage.

 

 

Gestaltung und Dimensionierung von Windentrommeln bei mehrlagiger Bewicklung mit Kunststoffseilen

Seiltrommel und Seil müssen als Komponenten des Seiltriebs hinsichtlich steigender und sich ständig verändernder Anforderungen weiterentwickelt und modifiziert werden. Um der Forderung nach einer weiteren Reduzierung des Gesamtgewichts von Seiltrieben nach zu kommen, sollen in Zukunft auch hochfeste Chemiefaserseile oder Mischkonstruktionen, so genannte Hybride, bei mehrlagiger Bewicklung der Trommel zum Einsatz kommen. Deren gegenüber dem Drahtseil stark unterschiedlichen Seileigenschaften verursachen eine gänzlich andere Trommelbeanspruchung, was eine Anpassung der bestehenden Berechnungsgrundlagen an die neuen Seiltypen zwingend erfordert. Die Forschungsarbeiten zur Auslegung und Gestaltung von Seiltrommeln bei mehrlagiger Bewicklung mit Kunststoff- oder Hybridseilen geben aktuell erste Ansätze und einen Ausblick auf die weiteren notwendigen Schritte bis zur vollständigen Einführung entsprechender Berechnungsgrundlagen.

 

 

Neue Zahnwellenverbindung mit Novikov Grundprofil

Numerische Untersuchungen an Zahnwellenverbindungen haben gezeigt, dass sich durch eine optimierte Zahnform nach dem Novikov-Grundprofil bei Drehmomentbelastung eine Beanspruchungsreduzierung im Zahnfuß auf 77% und bei der Flankenbeanspruchung auf 68% gegenüber einer Zahnwellengeometrie mit Evolventenflanken nach DIN 5480 bei gleichen Grundabmessungen erzielen lässt. Ferner ist eine Zentrierfähigkeitserhöhung festzustellen, die bei Auftreten von Querkräften zu vermindertem Verschleiß führt und die Lebensdauer der Verbindung erhöht.

Die entwickelte Zahnform ermöglicht bei gleichem Bauraum höhere Leistungsdurchsätze und eröffnet Anwendungen in der gesamten Antriebstechnik. Die Herstellung der Verzahnung durch Umformen ist bevorzugt möglich.

 

 

 

Druckkämme unter instationärer Axialkraftbelastung

In der Getriebekonstruktion stellt die Schrägverzahnung seit jeher eine Standardlösung dar. Der Einsatz der Schrägverzahnung erfordert jedoch geeignete konstruktive Maßnahmen für die Aufnahme der ihr inhärenten Axiallasten. Außer den üblicherweise verwendeten Axiallagern stellt der Druckkamm eine weitere Lösungsvariante dar. Die ersten konstruktiven Ausführungen sind aus dem Bereich der Hochleistungsgetriebe für Kraftwerksanlagen bekannt geworden.

Das Ziel der am Institut für Maschinenwesen durchgeführten Forschungsarbeiten, ist die Erarbeitung von Berechnungsgrundlagen zur Bestimmung der Tragfähigkeit des Druckkamms. Dabei bildet die Untersuchung der Verbindung zwischen Druckkamm und Welle unter instationärer und exzentrisch angreifender Axialkraftbelastung den Schwerpunkt. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene Befestigungsarten analysiert und verglichen. Es konnte festgestellt werden, dass die Klaffkraft – also jene Kraft, die zum Ablösen des Druckkamms von der Welle führt – bei üblichen Geometrien ca. 20% der axialen Rutschkraft beträgt. Grundsätzlich gilt, dass die Tragfähigkeit der Verbindung umso höher ist, je besser die Kopplung zwischen Welle und Druckkamm eine feste Einspannung abbildet. Die Forschungsarbeiten beinhalten analytische, numerische und experimentelle Untersuchungen.

 

Geschwächte Pressverbindungen

Die Zielsetzung dieses Vorhabens war die experimentelle Bestimmung der Verschleiß- und Dauerhaltbarkeitseigenschaften geschwächter Welle-Nabe Pressverbindungen und die Entwicklung eines auf diesen Grundlagen aufbauenden Dimensionierungsverfahrens. Dabei wurden insbesondere die Einflüsse der Parameter Anzahl, Anordnung und Gestalt der geometrischen Schwächungen sowie des Übermaßes zwischen den Fügepartnern und verschiedene Oberflächenbehandlungsverfahren untersucht. Ein herausragender Untersuchungsschwerpunkt war die Wirkung einzelner oder kombinierter Lastsituationen.

 

 

Zahnwellen-Kerbwirkung (AiF 14058 N)

Im Rahmen des Forschungsvorhabens FVA 467, dass gemeinsam vom IMM, TU Dresden und dem IMW, TU Clausthal bearbeitet wurde, konnten Spannungsformzahlen, Kerbwirkungszahlen und Wöhlerlinien für Zahnwellen ermittelt werden, die in die beiden relevanten Normenwerke (DIN 743 und DIN 5466) eingebunden werden sollen. Die folgenden zwei Hauptfragestellungen wurden sowohl mit numerischen als auch mit experimentellen Untersuchungen bearbeitet:

• Wie groß sind die Kerbwirkungen der geometrisch verschiedenen Verzahnungsausläufe (freier Auslauf; gebundener Auslauf)?

• Wie wird die Gestaltfestigkeit durch Fertigungs- und Wärmebehandlungsverfahren beeinflusst (insbesondere Walzen; spanende Verfahren)?

Das Ergebnis sind über den gesamten Gültigkeitsbereich der DIN 5480 numerisch bestimmte Kennzahlen für Zahnwellen-Verbindungen mit freiem Auslauf sowie mit gebundenem Auslauf mit/ohne Sicherungsringnut für die Belastungsarten Torsion, Zug/Druck und Biegung, die an repräsentativen Bauteilgeometrien experimentell verifiziert wurden. Das Vorhaben ist durch einfache Berechnungsformeln und Diagrammsammlungen für die Kennzahlen, sowie Wöhlerlinien und Dimensionierungsempfehlungen abgerundet.

 

 

Berechnungsgrundlagen für die Dimensionierung spielbehafteter Längsstiftverbindungen

Längsstift-Verbindungen zählen zu den formschlüssigen Welle-Nabe-Verbindungen, bei denen die Drehmomentübertragung mit Hilfe axial angeordneter, zylindrischer Stifte erfolgt. Die halbkreisförmige Nut zur Aufnahme der Stifte bewirkt im Vergleich zu der scharfkantigen Paßfedernut wesentlich geringere Kerbspannungen und damit eine höhere Tragfähigkeit als Paßfederverbindungen mit vergleichbaren Abmessungen. Längsstifte finden auch im Getriebebau eine erfolgreiche Anwendung als Mehrstiftverbindung, was auf ein weiteres Potential zur Leistungssteigerung hinweist.

Mit dem Forschungsprojekt werden standardisierbare Berechnungsgrundlagen und Gestaltungsrichtlinien für spielbehaftete Längsstift-Verbindungen erarbeitet, die eine Optimierung als Ein- und Mehrstiftverbindung ermöglichen. Das Vorhaben beinhaltet theoretische und experimentelle Untersuchungen zur Gestalt- und Dauerfestigkeit von Wellen und Naben mit halbkreisförmigen, belasteten Nuten mit dem Ergebnis einer Optimierung von Geometrie (Welle, Nabe, Stifte) und Fertigungstoleranzen. Moderne Fertigungsverfahren zur Herstellung der Formschlußelemente werden in die Überlegungen einbezogen.

 

 

FVA 505 S747 – Dieses Vorhaben wird gefördert durch die Stiftung Industrieforschung

In diesem Vorhaben wird eine Auslegungsrichtlinie für Längenausgleichsprofile in Form von Zahnwellenprofilen entwickelt. Die Richtlinie soll eine gezielte Bestimmung des Überdeckungsgrades unter Berücksichtigung von Drehmomentübertragung, Wuchtverhalten und Verschleißfestigkeit erlauben.

Der Lösungsweg besteht im ersten Schritt in der Adaption der Grundlagen zu Zahnwellen-Verbindung auf das Teilsystem Längenausgleich, bezüglich Belastungssituation und daraus resultierender Kinematik sowie Verschleiß-Lebensdauer-Berechnung.

Im zweiten Schritt wird die Tragfähigkeit unter Drehmomentbelastung mit besonderer Berücksichtigung des Beugewinkels, des Längshubes, auftretender Querkräfte, des Knickspiels, sowie axialer Kräfte experimentell bestimmt.

Numerische Simulationen zur Übertragung der experimentellen Untersuchungen auf andere Baugrößen runden die Untersuchungen ab.

 

Konstruktionssystematik zur Entwicklung hochfester, lokal angepasster Strukturen mit Hilfe des Finite Elemente Design (FED)

Das Potenzial lokal eigenschaftsgeänderter Strukturen lässt sich in der Praxis am effektivsten nutzen, wenn dem Konstrukteur dieses Wissen bereits in der Konzeptphase des Produktentwicklungsprozesses zur Verfügung steht. Ziel des Teilprojektes C7 ist daher die Entwicklung einer Konstruktionssystematik, die sich am finiten Bauteilelement als kleinste Konstruktionseinheit orientiert (FED-Finite Element Design). Dadurch werden die Potenziale lokaler Eigenschaftsoptimierung berücksichtigt und die Wechselwirkungen zwischen Werkstoff, Fertigung und Gestaltung aufgezeigt. Diese Methodik stellt einen neuartigen Ansatz zur Lösung komplexer Gestaltungsaufgaben dar, wie er bisher noch nicht angewendet wurde.

In der ersten Phase des Vorhabens wird die Entwicklung der neuen Konstruktionssystematik (FED) mit Multi Material Design-Bauteilen durch Fügen begonnen und validiert.

 

Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Brüdenventilatoren

 

Das Vorhaben dient der Leistungssteigerung der mechanischen Brüdenkompression. Durch Kompression wird der Brüdenstrom auf ein höheres Energieniveau gehoben und in den Prozess zurückgeführt. Durch Einsatz eines vergleichsweise kleinen Energiebetrages wird Prozesswärme energetisch aufgebessert und als Heißdampf in den Prozess zurückgeführt.
Die Dimensionierung der Laufräder unter dynamischen Lasten ist wegen der komplexen Beanspruchungskombination aus Temperatur, Korrosion und stochastisch dynamischer mechanischer Belastungen schwierig. Im Betrieb kommt es teilweise zu Schwingungsrisskorrosion.
Das Projekt verfolgt mit Werkstoff- und Bauteiluntersuchungen, sowie der experimentellen und numerischen Analyse des Schwingungsverhaltens einen Systemansatz zur konstruktiven und fertigungstechnischen Bauteiloptimierung.

DFG 289/35-1 - Gestaltung und Dimensionierung innenhochdruckgefügter Pressverbindungen

Die Herstellung und Nutzung kraftschlüssiger Welle-Nabe-Verbindungen mittels dem „hydraulischen Aufweiten“ hat bedingt durch seine geringere Abmaßempfindlichkeit gegenüber den klassischen Fügetechniken (z.B. thermisches Querfügen oder Längspressen) entscheidende Vorteile.

Innerhalb des Vorhabens wird das Verhalten innenhochdruckgefügter Pressverbindungen unter dynamischen Lasten (Torsion und Umlaufbiegung) untersucht. Ziel ist die Ermittlung einer Tragfähigkeits-Grenzlast, bis zu der ein schadensfreier Einsatz in der Praxis möglich ist. Für die Herstellung der Welle-Nabe-Verbindung wird die am Institut vorhandene IHF-Fügeanlage verwendet.

 

 

Maschinenakustik

Lärmarm konstruieren - Systematische Zusammenstellung maschinenakustischer Konstruktionsbeispiele

Finanzierung durch die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin

 

Aufgrund gesetzlicher Bestimmungen und steigender Marktanforderungen ist die Berücksichtigung maschinenakustischer Belange während des Konstruktionsprozesses für viele Produkte unerlässlich. Jedoch haben Konstrukteure in der Regel allenfalls sehr geringe bzw. einfache maschinenakustische Kenntnisse. Dementsprechend benötigt der Konstrukteur Hilfsmittel, die ihm bei der Lösung konstruktionsspezifischer Probleme unterstützen. Das Ziel des von der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin geförderte Forschungsvorhabens ist die systematische Zusammenstellung von Konstruktionsbeispielen zur praxisgerechten Erläuterung der in ISO/TR 11688 aufgeführten Konstruktionsregeln. Dabei sollen die Beispiele dem aktuellen Stand der Technik entsprechen sowie maschinenakustisch anschaulich und für Konstrukteure (als Zielgruppe des technischen Berichts und der Beispiele) leicht nachvollziehbar sein.

 

EQUIP - Work Methodology for Development of Quiet Products

Finanzierung durch die Commission of the European Communities - Brite/EuRam II (Project no. 5983)

 

Bei der Konstruktion neuer Produkte bestehen viele Anforderungen, deren Einhaltung der Konstrukteur sicherzustellen hat. Wesentlich sind dabei neben der Erfüllung der Gesamtfunktion auch die Kostendeckung und die Zuverlässigkeit des Systems. Maschinenakustische Anforderungen gewinnen durch verschärfte gesetzliche Bestimmungen und durch steigenden Wettbewerbsdruck an Bedeutung. Im Rahmen des Projektes wurde ein computergestütztes Beratungssystem für den Konstrukteur entwickelt, dessen Aufgabe es ist, auch in frühen Phasen der Konstruktion maschinenakustisches Wissen bereitzustellen. Damit soll der Konstrukteur in die Lage versetzt werden, bei allen Konstruktionsentscheidungen auch akustische Belange zu berücksichtigen, so das aufwendige und zeitraubende Nachbesserungen an der fertigen Maschine vermieden werden können.
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DFG-Körperschall 289-13

 

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entstehung und Ausbreitung von Körperschallwellen in elastischen und viskoelastischen Festkörpern durch geeignete Ganzfeldmesstechniken (z. B. dynamische Spannungsoptik, Moiré) optisch zu erfassen und unter Einbeziehung schwingungssensorischer Messungen quantitativ auszuwerten. Anhand der Analyse im Zeit- und Frequenzbereich sollen gezielte konstruktive Maßnahmen zur Lärmminderung von Maschinenstrukturen entwickelt und realisiert werden.

 

FVA - Impedanzelemente 235

 

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Reduzierung der Körperschalleitung durch konstruktive Maßnahmen. Die Untersuchungen werden mit experimentellen Methoden an den Leitbeispielen Zahnradkörper und Verbindungsflansch durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse werden zu Konstruktionsregeln und Dimensionierungshinweisen für verschiedene Impedanzelementtypen aufgearbeitet, unterschiedlichen Einsatzbereichen entsprechend soll eine Reihe speziell abgestimmter Impedanzelementtypen entwickelt werden.

 

FVA 404 – Körperschallübertragung von Wälzlagern und Gleitlagern (AiF 17077 N)

Das Ziel des Forschungsvorhabens war die Erweiterung des Stands der Technik im Bereich der Körperschallübertragung von Getriebelagern. Durch die experimentelle Ermittlung der Übertragungsfunktion von der Welle über das Lager in das Gehäuse kann das Gesamtschallverhalten von Antriebskomponenten wie Getrieben besser abgeschätzt und einer Modellrechnung zugeführt werden.

Das Vorhaben beinhaltete Untersuchungen an verschiedenen Wälz- und Gleitlagerbauarten unter diversen Randbedingungen. Aufbauend auf theoretischen Grundlagen wurde nach parameterorientierten Versuchen und anschließender Auswertung eine umfassende Liste dieser Übertragungsfunktionen für verschiedene Lager und Betriebsparameter aufgestellt. Der Schwerpunkt der Arbeiten lag auf der experimentellen Erfassung der Übertragungsfunktionen nach der Vierpolsystematik. Damit ist es messtechnisch möglich, Übertragungsmatrizen für Kraft und Schnelle zu ermitteln, die alle Einflussgrößen wie zum Beispiel Drehzahl, Vorlast, Schmierung, Einspannsteifigkeit etc. erfassen.

 

TAI-CHI: Tangible Acoustic Interfaces for Computer-Human Interaction

IST-2002-507822

Bei Mensch-Maschine Schnittstellen handelt es sich meist um Baugruppen, wie Tastatur, Touch-Pad oder Touch-Screen. Das Projekt „Tangible Acoustic Interfaces for Computer-Human Interaction (TAI-CHI)“, welches durch die Europäische Union (IST-2002-507822) gefördert wird, untersucht wie der menschliche Tastsinn selbstverständlicher, d.h. ohne explizite Bedienknöpfe, mit Computeranwendungen verknüpft werden kann.

Physikalische Objekte (flache bzw. komplexe Oberflächen) sollen als natürliche berührbare Benutzerschnittstellen funktionieren, die auf Basis festkörperakustischer Signale, eine Verbindung zwischen virtueller und realer Welt herstellen. Hierfür werden sowohl das akustische Übertragungsverhalten unterschiedlicher Medien untersucht, als auch neuartige Schwingungssensoren entwickelt. In Verbindung damit werden Algorithmen zur Verarbeitung der akustischen Signale entwickelt und verfeinert. Zu den Methoden, welche im TAI-CHI Projekt eingesetzt werden, gehören die Zeitumkehr des Signals (time reversal), holographische Methoden (für Luft und Festkörper) und Laufzeitverfahren (time different arrival). Erste Prototypen solcher berührbarer, akustischer Benutzerschnittstellen stehen für eine Demonstration bereit und sollen mit weiteren Schwingungsanalysen bezüglich Auflösung und Anzahl der Sensoren optimiert werden.

www.taichi.cf.ac.uk

 

Verfahrenstechnische Maschinen und Anlagen

SFB 180 Teilprojekt A19 - Schneidmühle

 

Der Sonderforschungsbereich 180 - Konstruktion verfahrenstechnischer Maschinen bei besonderen mechanischen, thermischen oder chemischen Belastungen - wird durch die Deutsche Froschungsgesellschaft (DFG) gefoerdert. Das Teilprojekt A19 befasst sich mit der Konstruktion und dem Betrieb von Schneidmühlen zur Zerkleinerung von Kunststoffgemischen, die aus Kompaktmaterial, Schaumstoffen und einem hohen Folienanteil bestehen.
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SFB 180 Teilprojekt B12 - Reaktionsverdichter

 

Dieses Projekt befasst sich mit dem chemischen und thermischen Abbau von Kunststoffgemischen durch den Einsatz von überkritischem Wasser in einem kontinuierlich betriebenen Reaktionsverdichter. Es wurde bis 12/1997 im Rahmen des SFB 180 als Teilprojekt B12 gefördert.
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AiF-Vorhaben (Nr.: 11193 N/1) - Reaktionsschwingmühle

 

Bei diesem Projekt handelt es sich um eine Vorhaben zur Entwicklung einer kontinuierlich betriebenen Reaktionsschwingmühle am Beispiel einer nichtkatalytischen Gas - Feststoff - Modellreaktion. Aufbauend auf das Sonderforschungsprojekt 180/B1 sollen die Prozessschritte "Zerkleinern" und "Reagieren" zur Bildung von Chlorsilanen aus Ferrosilicium und Chlorwasserstoff in einen Prozessschritt vereint und die neukonstruierte Mühle für den späteren industriellen Einsatz überprüft werden. Projektpartner ist die Firma H. C. Starck und das ICVT der TU-Clausthal.
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Rechnerintegrierte Produktentwicklung

PICASSO (Practical and Intelligent CAD for Assembly Objects)

 

In diesem BRITE-EuRam-Projekt wurde ein CAD-System entsprechend den Bedürfnissen von Kunststoff-Spritzgussformenherstellern entwickelt. Besonderes Augenmerk wurde hierbei auf die Toleranzen gelegt. Projektpartner waren DELCAM International Ltd. (Birmingham/UK), Marés SA (Barcelona/E), Technolcad Ltd. (Sligo/IRL), University of Liverpool (Liverpool/UK) und die Technische Universitaet Clausthal.
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SFB 362 Teilprojekt B4 - Feinblechkonstruktion

 

Der Sonderforschungsbereich 362 - Fertigen in Feinblech - wird durch die Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG) gefördert. Das Teilprojekt B4 befasst sich mit Konstruktionssystematischen Grundlagen für funktions- und produktionsgerechte Feinblechstrukturen. Prinzipiell teilt sich das Projekt in die Erstellung einer prototypischen Konstruktionsumgebung für Blechteile und der Entwicklung eines Berechnungsmoduls zur Vorherbestimmung der Rückfederung von Tiefziehteilen.

 

SFB 180 Teilprojekt A2 - Wissensbasierte Störfall- und Fehleranalyse in der interdisziplinären Entwicklung von verfahrenstechnischen Maschinen

 

Das Teilprojekt A2 im Sonderforschungsbereich 180 befasst sich mit Informationsbereitstellung und Unterstützung des interdisziplinären Konstruktionsprozesses von verfahrenstechnischen Maschinen.
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AMANIS (Advanced Manufacturing Information System for the Designer)

 

Ziel dieses Grundlagenforschungsprojektes im Brite-EuRam-Programm der EU (Projekt-Nr. 5139) war die Entwicklung eines entscheidungsunterstützenden Werkzeugs, das die Sammlung und konstruktionsgrechte Aufbereitung aktueller und unternehmensspezifischer Fertigungsinformationen gewährleistet und diese Informationen dem Konstrukteur im Produktentwicklungsprozess bedarfsorientiert zur Verfügung stellt. Auf diese Weise soll auf der Grundlage von Erfahrungen mit der Fertigung vorangegangener Produkte eine fertigungsgerechtere Gestaltung neuer Produkte erreicht werden. AMANIS beschränkt sich dabei auf die Betrachtung spanabhebender Verfahren. Projetkpartner waren neben der TU Clausthal als Koordinator die University of Wales Cardiff (UK) und die NTU Athen (GR).

 

CONFLOW (Concurrent Engineering Workflow)

 

Das im Rahmen des EU-Programmes INCO-Copernicus geförderte Projekt CONFLOW (Projekt-Nr. 960243) hat die Entwicklung von Mechanismen zum Inhalt, welche auf der Grundlage kommerzieller Systeme des Produktdatenmanagements (PDM) eine deutliche Effizienzsteigerung im Änderungswesen (Engineering Change Management) erreichen sollen. Das Ziel besteht darin, im Falle einer geplanten oder bereits durchgeführten Änderung innerhalb der Produktstruktur sofort Aufschluss darüber zu erhalten - welche weiteren Komponenten innerhalb der Struktur von dieser Änderung betroffen sind, - welche Engineering-Bereiche von der Änderung in Kenntnis zu setzen sind und - in welcher Reihenfolge die identifizierten Engineering-Bereiche sinnvollerweise zu informieren sind, um anschliessend einen entsprechenden Workflow auszulösen. Neben der TU Clausthal als Koordinator besteht das Konsortium aus der Mummert + Partner Unternehmensberatung AG (Hamburg/D), der University of Wales Cardiff (UK), der TU Budapest (HU), der Universität Rousse (BG) sowie den Firmen SAGE Ltd. (HU) und ZITA Ltd. (BG).
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SIMNET (Workflow Management for Simultaneous Engineering Networks)

 

Ziel des EU-Projektes SIMNET (Esprit 26780) ist eine erhebliche Verbesserung der standort-/unternehmensübergreifenden Koordination kooperativer Produktentwicklungsprozesse. Auf der Grundlage des Produktdatenmanagement-Systems CADIM/EDB® soll der Prototyp einer Gesamtlösung entwickelt werden, die folgende Teilaspekte berücksichtigt:

  • flexible, an die Dynamik der Produktentwicklung angepasste Definier- und Ausführbarkeit von Engineering-Workflows; zu diesem Zweck soll u. a. eine Schnittstelle zu kommerziellen Prozessmodellierungstools entwickelt werden, die den Spezifikationen des WfMC-Standards entspricht (WfMC = Workflow Management Coalition),

  • intelligente Verknüpfung des Engineering Workflow mit den Produktdaten,

  • offene PDM-Workflow-Architektur in Konformität mit den WfMC- und STEP-Spezifikationen (STEP = Standard for the Exchange of Product Model Data - ISO 10303),

  • an die besonderen Bedürfnisse des Engineering-Workflows angepasste "Extranet"-Lösung für den kooperativen Produktdatenaustausch innerhalb der standort-/unternehmensübergreifenden Vorgangsbearbeitung.

Das Konsortium setzt sich aus folgenden Partnern zusammen:

  • Siemens SGP Verkehrstechnik GmbH (Graz) als Koordinator,

  • Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH (München/D),

  • Eigner + Partner AG (Karlsruhe/D),

  • BETA an der TU Eindhoven (NL),

  • Mission Critical sa (Waterloo/B),

  • IPS S.L. (Valencia/E),

  • TU Clausthal.

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Intelligent Information Systems for the Designer

 

Ziel dieses zusammen mit der University of Wales Cardiff (UK) durchgeführten und von DAAD/British Council im Rahmen des ARC-Programmes finanzierten Projektes war die Entwicklung eines allgemeingültigen Ansatzes sowie einer Referenzarchitektur für Informationssysteme im Konstruktionsprozess unter Berücksichtigung von Technologien der Künstlichen Intelligenz.

 

PLUS - Parts Library Usage and Supply, ESPRIT III 8984

 

Die Modellierung und der Austausch von Teilebibliotheken ist im Standard ISO 13584 beschrieben. Das PLUS Projekt hat wesentlich zu der Entstehung dieses Standards beigetragen. Als weiteren wichtigen Aspekt des Projektes ist die Umsetzung von Kernaspekten des Standards in industrielle Prototypen zu sehen.
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ProManual - Intelligent Product Manuals, INCO-DC 96/0231

 

ProManual enwickelt eine Vorgehensweise zur Erstellung von intelligenten Produkthandbüchern. Zur Präsentation sollen dabei vorzugsweise neue multimediale Techniken zum Einsatz kommen.

 

SIMDES (Simultaneous development of chemical process, process-engineering-machinery and process-control-systems with special reference to low-temperature-desulphurisation)

 

Der Schwerpunkt des EU-Projektes (Environment-Programme) SIMDES ist die simultane Entwicklung des chemischen Prozesses in einer Niedertemperaturrauchgasentschwefelungsanlage, der verfahrenstechnischen Maschinen sowie einer prozessoptimierenden intelligenten Steuerung. Durch Chemisorption wird das Abgas unter Einsatz von calciumhaltigen Sorbentien im sogenannten Halbtrockenverfahren entschwefelt. Hierbei liegen im Reaktor der Anlage Temperaturen bis max. 100°C und relative Feuchten zwischen 60% und 95% vor. Neben hohen Entschwefelungsgraden, bis max. 90% ( bei einem molaren Ca:S Verhältnis von 3, 95% relativer Feuchte, 36°C und unter Einsatz von Ca(OH)2), wird eine verbesserte Sorbensausnutzung durch Rückführung des unreagierten Sorbens in den Reaktor angestrebt. Für die Niedertemperaturrauchgasentschwefelung werden die erforderlichen verfahrenstechnischen Maschinen u.a. zur Abtrennung der noch reaktionsfähigen von den vollständig durchreagierten Partikeln neu konstruiert. Bei der Steuerung wird ein sogenannter "Neuro - Fuzzy Controller" entwickelt, der die Eigenschaften von Neuronalen Netzen und Fuzzy Logic kombiniert. Ziel der simultanen Entwicklung ist das Erreichen von hohen Entschwefelungsraten bei hoher Zuverlässigkeit und geringen Kosten aufgrund hoher Sorbensausnutzungsgrade und Automatisierung. Die intelligente Steuerung gewährleistet, dass die Anlage im Bereich der optimalen Betriebspunkte gefahren werden kann.

Partner:

  • Institut für Maschinenwesen (Clausthal-Zellerfeld, D)

  • Institut für Engieverfahrens- und Brennstofftechnik (Clausthal-Zellerfeld, D)

  • University of Wales College Cardiff (Cardiff, UK)

  • Instituto di Technologia e Impianti Mecchanica, universita di Genova (Genua, I)

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RTool (Rapid Produktion of Tooling) BE-S2-5293

 

Ziel dieses CRAFT Projektes ist die schnelle Herstellung von Werkzeugen mit Hilfe des generativen Verfahrens des Rapid Prototyping.

Partner:

  • University of Wales Cardiff (UK)

  • Atlantic Plastics Ltd. (UK)

  • Institut für Maschinenwesen (D)

  • Wilhelm Eisenhuth GmbH KG (D)

  • Iota Sigma (UK) SLM GmbH (D)

  • Ingeneria Computerizada De Moldes S.L. (ESP)

 

Methodik und System zur Stahlauswahl nach konstruktiven Kriterien - Rechnergestützte Stahlauswahlmethodik für Konstrukteure

 

Das Projekt "Rechnergestützte Stahlauswahlmethodik für Konstrukteure" wird von der Studiengesellschaft Stahlanwendung e.V. gefördert. Ziel ist es, den Konstrukteur bei der Auswahl eines für die Aufgabenstellung technisch und wirtschaftlich optimalen Stahls zu unterstützen. Die zu entwickelnde Methodik zur Stahlauswahl soll prototypisch implementiert und im Internet bereitgestellt werden.
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Ausbildung und Lehre

INTEC - Innovative Information Technologies in Engineering Design and Production

 

Ziel des Projektes INTEC war die Ausarbeitung gemeinsamer Forschungsvorhaben innerhalb des Netzwerkes LATECO (Latin American / European Cooperation for the Application of Information Technologies in Engineering Sciences) bestehend aus den Universitäten Clausthal als Koordinator, Kiel, Cardiff (UK), Zaragoza (E), Guadalajara (Mexiko), Sao Luis (Brasilien) und Tarija (Bolivien). Zu diesem Zweck wurden aus dem ALFA-Programm der EU (Unterprogramm B2 - Devising Common Research Projects) Reisemittel für die Durchführung von Workshops bewilligt.

 

INTEND - Information Technology in Engineering Design and Production

 

Ziel des Projektes INTEND ist die Durchführung vorbereitender Maßnahmen für den Austausch von Wissenschfaftlern innerhalb des Netzwerkes LATECO (Latin American / European Cooperation for the Application of Information Technologies in Engineering Sciences) bestehend aus den Universitäten Clausthal als Koordinator, Kiel, Cardiff (UK), Zaragoza (E), Guadalajara (Mexiko), Sao Luis (Brasilien) und Tarija (Bolivien). Zu diesem Zweck wurden aus dem ALFA-Programm der EU (Unterprogramm B1 - Preparatory Activities) Reisemittel für die Durchführung von Workshops bewilligt.

 

 

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