IFAS - Innovationen in der Fluidtechnik. Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen

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1 IFAS - Innovationen in der Fluidtechnik Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen

2 RWTH Aachen Zahlenspiegel Gründung Fakultäten, 260 Institute (55 im FB4 - Maschinenwesen) Mitarbeiter (davon 538 Professoren) Studierende (davon im Maschinenbau) Budget: 839,5 Mio.

3 Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen Versuchsfläche von 1300 m²: - Über 50 Prüfstände für hydraulische und pneumatische Komponenten - 6 Maschinenbetten auf isolierten Fundamenten - 5 schallisolierte Versuchsboxen mit Maschinenbetten - Reflexionsarmer Schallmessraum, m², 90/200 kw mit Energierekuperation - Befahrbare Klimakammer, m³, -70 C bis +70 C, - Alterungsprüfstände für Hydraulikflüssigkeiten und -Komponenten 25 wissenschaftliche Angestellte, tätig in allen Bereichen der Fluidtechnik Qualifikation von Doktoranden, Studenten und Auszubildenden Kompetenz in Simulation und spezialisierten Testvorrichtungen

4 Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen Technologietransfer Vorlesungen und Kurse - Grundlagen der Fluidtechnik - Servohydraulik - Fluidtechnik für mobile Anwendungen - Simulation fluidtechnischer Systeme - Schmierstoffe und Druckübertragungsmedien - Konstruktion fluidtechnischer Maschinen und Geräte Konferenzen - Industriekolloquien - Internationales Fluidtechnisches Kolloquium

5 Personalstruktur Institutsleitung Oberingenieur Forschungsgruppen 25 Technisch-Administrative Abteilungen 22 Institutsdirektor Versuchshallen Elektro- Werkstatt Mech. Werkstatt EDV Sekretariat Buchhaltung Studenten Bachelor- und Masterarbeiter Studentische Hilfskräfte Aug 2015

6 Finanzvolumen IFAS Deutsch

7 Referenzen Deutsch

8 Fachgruppen Deutsch

9 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Fluideigenschaften und Fluidalterung Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Ausstattung: Oberflächenmessraum, Öllabor Software: ANSYS, COSMO-RS, FIRST, eigenentwickelte Tribosimulationswerkzeuge

10 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Fluideigenschaften und Fluidalterung Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Hydrolysetest Ölprobe Probebehälter Heizbad Viskosität, Neutralisationszahl, Wassergehalt, Partikelgehalt, Pourpoint, Schaumverhalten Oxidationstest Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Alterungsvorhersage auf Basis einer mathematischen Beschreibung

11 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Rheologie Schmierfähigkeit Fluideigenschaften und Fluidalterung Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen HFRR SLBOCLE Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Fallkörperviskosimeter Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Scheibe-Scheibe- Tribometer Kapillarviskosimeter

12 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Fluideigenschaften und Fluidalterung Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Öleinfluss auf Wirkungsgrad verschiedener Verdrängerprinzipien Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Öleinfluss auf Systemwirkungsgrad

13 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Fluideigenschaften und Fluidalterung Kühler Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Tank Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Pumpen Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Versuchsträger Nichtleitfähige Schläuche Ladungsmesszellen

14 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Fluideigenschaften und Fluidalterung Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Simulation: Transientes Reib- und Leckageverhalten Wassereinzug über Dichtungen Reibkraftmessung bei hoher Relativgeschwindigkeit Einlagerungsversuch zur Bestimmung von chemischen Wechselwirkungen zwischen Fluid und Dichtungswerkstoff

15 Druck [bar] Fläche [mm²] Volumen [mm³] Pumpen- und Motorentechnik Vermessung und Optimierung von Pumpen und Motoren Problem Simulation Measurements Messungen Druckverläufe bei n=2000 min-1, Kennfeld: boc0118f Simulative Untersuchungen Messtechnik für hydraulische Maschinen Druck HD2 95 Druck HD Zellendruck 85 ND 65 HD1 80 A HD V Zelle Druckschwankungsamplitude HD1: 2.15 bar Drehwinkel Außenrad [ ] Druckschwankungsamplitude HD2: bar Maximaler Zellendruck: bar Optimierte Optimized hydraulische hydraulic Komponenten components Schalluntersuchungen Aktuelle Forschungsthemen Ausstattung: - Prüfstände für Triebwerkskomponenten - Spezielle Messtechnik für Pumpen- und Motoren - Schallmessraum Eingesetzte Software - Ansys, DSHplus, PumpLinx - Eigenentwickelte Simulationsprogramme

16 Pumpen- und Motorentechnik Vermessung und Optimierung von Pumpen und Motoren Simulative Untersuchungen CFD-Simulation der Strömungskanäle von Axialkolbenmaschinen Messtechnik für hydraulische Maschinen Simulation des Schmierfilms im Kolben-Buchse- Kontakt Schalluntersuchungen Aktuelle Forschungsthemen Simulation der Umsteuerung hydraulischer Verdrängereinheiten (z.b. in DSHplus)

17 Pumpen- und Motorentechnik Vermessung und Optimierung von Pumpen und Motoren Wirkungsgradmessung mit lufthaltigem Öl Simulative Untersuchungen Messtechnik für hydraulische Maschinen Motorreibmomentmessung bei geringen Drehzahlen Schalluntersuchungen Aktuelle Forschungsthemen Reib- und Leckagemessung an tribologischen Kontakten

18 Pumpen- und Motorentechnik Vermessung und Optimierung von Pumpen und Motoren Simulative Untersuchungen Messtechnik für hydraulische Maschinen Schalluntersuchungen Schalluntersuchung an hydraulischen Verdrängermaschinen und Aggregaten Aktuelle Forschungsthemen Pulsationsmessung mittels RALA

19 Pumpen- und Motorentechnik Vermessung und Optimierung von Pumpen und Motoren Verlustmodelle hydraulischer Pumpen Simulative Untersuchungen Spezielle Messtechnik für hydraulische Maschinen RAC neuartige Radialkolbenmaschine Schalluntersuchungen Aktuelle Forschungsthemen Simulation des Schmierfilms im Kolbentrommel/Steuerspiegel-Kontakt

20 System- und Steuerungstechnik Vorgehensweise in der System- und Steuerungstechnik Analyse und Optimierung von Systemen Effiziente und kompakte Systeme Condition Monitoring

21 System- und Steuerungstechnik Vorgehensweise in der System- und Steuerungstechnik Analyse und Optimierung von Systemen Effiziente und kompakte Systeme Condition Monitoring Zugkraft F F Zug Zug Zugkraft F Zug Geschwindigkeit v Zugkraft F Zug Zugkraft F Zug Gang 1 Gang 2 Gang 3 Geschwindigkeit v G 1 G 2 Gang 3 Gang 4 Wirkungsgrad Geschwindigkeit v Geschwindigkeit v

22 System- und Steuerungstechnik Vorgehensweise in der System- und Steuerungstechnik Selbstverstärkende Elektrohydraulische Bremse Analyse und Optimierung von Systemen Effiziente und kompakte Systeme Condition Monitoring Optimierung von Regler und Gestaltung Validierung der Simulationsergebnisse auf dem Prüfstand Verbesserung der hydrostatischen Leistungsübertragung in der Wellenenergienutzung

23 System- und Steuerungstechnik Vorgehensweise in der System- und Steuerungstechnik Leitwarte Fehler Analyse und Optimierung von Systemen Diagnose Aktor Ventilschieber Antrieb Effiziente und kompakte Systeme andere Geräte Regelung Messwerte Condition Monitoring Sensoren Formatierung Interpretation MMS Temperatur Feuchte Permittivität Leitfähigkeit Viskosität Partikelzahl Zustandstypen Regelbasis Trainingsdaten

24 Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile Strömungskraft in Hydraulikventilen Flachschieberventile mit Keramikkomponenten Strömungskraft Fluid Geometrie Ventiltechnik & Mechatronik Regelung Betätigung Widerstand Kavitationsmodellierung in Ventilen Ausstattung: Ventilprüfstand, Kurzzeitalterungsprüfstand Software: ANSYS, openfoam, Icem CFD, Flux 3D, DSHplus

25 Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile Strömungskraft in Hydraulikventilen Flachschieberventile mit Keramikkomponenten Kavitationsmodellierung in Ventilen

26 Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile Strömungskraft in Hydraulikventilen Flachschieberventile mit Keramikkomponenten Kavitationsmodellierung in Ventilen

27 Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile CFD FEM Strömungskraft in Hydraulikventilen Keramikhalbzeuge Druckkompensation Flachschieberventile mit Keramikkomponenten Kavitationsmodellierung in Ventilen

28 Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile Strömungskraft in Hydraulikventilen Flachschieberventile mit Keramikkomponenten Kavitationsmodellierung in Ventilen

29 Pneumatik Forschungsschwerpunkte Servopneumatische Aachen-IFAS-Hand Wirkungsgradsteigerung durch Abluftnutzung Reibkraftmodellierung pneumatischer Dichtkontakte Ausstattung: Pneumatiklabor Pneumatische Druckversorgung (6 bar & 16 bar ) Durchflussprüfstand DSHplus

30 Pneumatik Forschungsschwerpunkte Servopneumatische Aachen-IFAS-Hand Wirkungsgradsteigerung durch Abluftnutzung Reibkraftmodellierung pneumatischer Dichtkontakte Anwendung Elektromagnetische Kommutierung Funktionssynthese Validierung Magnetsimulation

31 Pneumatik Forschungsschwerpunkte Servopneumatische Aachen-IFAS-Hand Wirkungsgradsteigerung durch Abluftnutzung Reibkraftmodellierung pneumatischer Dichtkontakte Systementwurf Entwicklung eines Energiesparmoduls Wirkungsgraduntersuchung Integration in Pick-and-Place-Anwendung

32 Pneumatik Forschungsschwerpunkte Reales System Servopneumatische Aachen-IFAS-Hand Wirkungsgradsteigerung durch Abluftnutzung Prüfstand / Simulation Charakteristik / Korrelationen Reibkraftmodellierung pneumatischer Dichtkontakte Systemsimulation Reibkraft

33 Fördervereinigung Fluidtechnik e.v. Technologietransfer z.b. Organisation von Konferenzen Nachwuchsförderung Forschungsförderung Fachliteratur 275 Mitglieder (41 Firmenmitgliedschaften)

34 Fördervereinigung Fluidtechnik e.v. Technologietransfer Nachwuchsförderung z.b. Exkursionen Forschungsförderung Fachliteratur 275 Mitglieder (41 Firmenmitgliedschaften)

35 Fördervereinigung Fluidtechnik e.v. Technologietransfer Nachwuchsförderung Forschungsförderung z.b. Beschaffung von Geräten Fachliteratur 275 Mitglieder (41 Firmenmitgliedschaften)

36 Fördervereinigung Fluidtechnik e.v. Technologietransfer Nachwuchsförderung Forschungsförderung Fachliteratur Vorlesungsumdrucke, Dissertationen 275 Mitglieder (41 Firmenmitgliedschaften)

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Fragen & Anregungen?