Institut für fluidtechnische Antriebe & Steuerungen IFAS der RWTH Aachen University
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- Michael Baumhauer
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1 Innovationen in der Fluidtechnik Institut für fluidtechnische Antriebe & Steuerungen IFAS der RWTH Aachen University
2 RWTH Aachen University Zahlenspiegel Gründung Fakultäten, 260 Institute (55 im FB4 - Maschinenwesen) Mitarbeiter (davon 539 Professoren) Studierende (davon im Maschinenbau) Budget: 868,7 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, 6,5 8 m², 90/200 kw mit Energierekuperation - Befahrbare Klimakammer, 4, m³, -70 C bis +70 C, - Alterungsprüfstände für Hydraulikflüssigkeiten und -Komponenten 21 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 11. IFK Internationales Fluidtechnisches Kolloquium Weltweit größte Fachtagung im Bereich hydraulischer & pneumatischer Antriebs-, Steuerungs- & Regelungstechnik internationale Teilnehmer - Branchentreff für Anwender, Hersteller & Wissenschaftler - Austausch zwischen Industrie & Hochschule 2-jähriger Veranstaltungszyklus - IFAS/ RWTH Aachen & IFD/ TU Dresden
6 Personalstruktur Deutsch
7 Finanzvolumen IFAS Deutsch
8 Referenzen Deutsch
9 Fachgruppen Deutsch
10 Tribologie und Fluidanalytik Julian Angerhausen Ximena Ayala Felix Fischer Nicolai Otto Philipp Weishaar Gruppenleitung Tobias Mielke Tel.: 0241/
11 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Fluideigenschaften Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Ausstattung - Oberflächenmessraum (3D-Mikroskop, Mikrohärte, u.a.) - Öllabor Eingesetzte Software - ABAQUS, ANSYS, FIRST, u.a. - Eigenentwickelte Tribosimulationswerkzeuge
12 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Fluideigenschaften Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Kapillarviskosimeter Viskosität, Neutralisationszahl, Wassergehalt, Partikelgehalt, Pourpoint, Schaumverhalten Hochdruck-Fallkörperviskosimeter Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Sättigungskurvenbestimmung Diffusionskoeffizientenbestimmung im Mikrokanal
13 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Rheologie Schmierfähigkeit Fluideigenschaften Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Mikrospalt Prüfstand HFRR SLBOCLE Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Druck Scheibe-Scheibe- Tribometer Temperatur
14 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Öleinfluss auf Verdrängerwirkungsgrad Fluideigenschaften Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Öleinfluss auf Systemwirkungsgrad
15 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Fluideigenschaften Kühler Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Tank Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Pumpen Elektrostatische Aufladung von Ölen Dichtungstechnik Versuchsträger Nichtleitfähige Schläuche Ladungsmesszellen
16 Tribologie und Fluidanalytik Grundsätzlicher Lösungsansatz Fluideigenschaften Tribologische Eigenschaften von Kraftstoffen Simulation: Transientes Reib- und Leckageverhalten Wassereinzug über Dichtungen Phasengrenze AP1.2: Phasengrenze Dichtkontakt AP 1.3: Dichtkontakt m W m W Öleinfluss auf Komponenten- und Systemwirkungsgrad Elektrostatische Aufladung von Ölen Reibkraftmessung bei hoher Relativgeschwindigkeit Ungelöstes Wasser Öl mit gelöstem Wasser AP 1.1: Hydrauliköl Hydrauliköl Dichtungstechnik
17 Pumpen- und Motorentechnik Markus Gärtner Tobias Pietrzyk Florian Schoemacker Seong-Ryeol Lee Gruppenleitung Stephan Wegner Tel.: 0241/
18 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 Spezielle 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 Weitere Forschungsthemen Ausstattung: - Prüfstände für Triebwerkskomponenten - Spezielle Messtechnik für Pumpen- und Motoren - Schallmessraum Eingesetzte Software - Ansys FEM / CFD, DSHplus, PumpLinx, u.a. - Eigenentwickelte Simulationsprogramme
19 Pumpen- und Motorentechnik Vermessung und Optimierung von Pumpen und Motoren CFD-Simulation Simulative Untersuchungen Spezielle Messtechnik für hydraulische Maschinen Schmierfilmsimulation Kolbentrommel-Steuerspiegel-Kontakt Schalluntersuchungen & Kolben-Buchse-Kontakt Weitere Forschungsthemen 1D-System-Simulation hydraulischer Verdrängereinheiten
20 Pumpen- und Motorentechnik Vermessung und Optimierung von Pumpen und Motoren Wirkungsgradmessung (z.b. mit lufthaltigem Öl) Simulative Untersuchungen Spezielle Messtechnik für hydraulische Maschinen Motorreibmomentmessung bei geringen Drehzahlen Schalluntersuchungen Weitere Forschungsthemen Reib-, Temperatur-, Spalt- & Leckagemessung an tribologischen Kontakten
21 Pumpen- und Motorentechnik Vermessung und Optimierung von Pumpen und Motoren Mikrofone Messung im reflexionsarmen Messraum Simulative Untersuchungen Testeinheit Reflek. Ebenen Spezielle Messtechnik für hydraulische Maschinen Schalluntersuchungen Schalluntersuchung an hydraulischen Verdrängermaschinen und Aggregaten Akustische Simulation Weitere Forschungsthemen Pulsationssimulation & -messung mittels RaLa
22 Pumpen- und Motorentechnik Vermessung und Optimierung von Pumpen und Motoren Simulation des Schmierfilms & Spalthöhenmessung im Kolbentrommel/Steuerspiegel-Kontakt Simulative Untersuchungen Simulation Messung Spezielle Messtechnik für hydraulische Maschinen RAC Neuentwicklung einer Radialkolbenmaschine Schalluntersuchungen Weitere Forschungsthemen Verlustmodelle von Pumpen & -reglern P Regler P Förder
23 Ventiltechnik und Mechatronik Patrik Bordovsky Rahelehsadat Mostafavi Marcel Rückert Gruppenleitung Dominic Dießel Tel.: 0241/
24 Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt Neuentwicklung Magnetsimulationen & Stellzeitvermessung 1-D Simulationen Geometrie Betätigung Regelung Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile Ventiltechnik & Mechatronik Strömungskraft in Hydraulikventilen Fluid Widerstand Strömungskraft Flachschieberventile mit Keramikkomponenten CFD-Simulationen & Messungen Kavitationsmodellierung in Ventilen Ausstattung: - Ventilprüfstand - Kurzzeitalterungsprüfstand Eingesetzte Software - Ansys CFD, ICEM CFD, openfoam, Flux 3D, DSHplus, Matlab
25 Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt Zerstörung nach <1Tag Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile Strömungskraft in Hydraulikventilen Flachschieberventile mit Keramikkomponenten Kavitationsmodellierung in Ventilen
26 Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt F Str = f P 1 P n Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile Strömungskraft in Hydraulikventilen Flachschieberventile mit Keramikkomponenten ρl Q 1 t ρ 2Q 2 v 2 cos ε 2 ρ 1 Q 1 v 1 cos ε 1 + A s p 2 p 1 F Str = 2 α D 2 π Dx 1 p cot ε 1 + x 1 x 2 cot ε 2 = F Str Kavitationsmodellierung in Ventilen
27 CFD & FEM Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile Strömungskraft in Hydraulikventilen T B P A T Flachschieberventile mit Keramikkomponenten Druckkompensation Leckagearm Verschleißarm Korrosionsbeständig Kavitationsmodellierung in Ventilen Keramikhalbzeuge
28 Ventiltechnik und Mechatronik Forschungsschwerpunkt Simulation der Luftblasen-Abscheidung in Tanks Kurzzeitalterungstest für Hydraulikventile Strömungskraft in Hydraulikventilen Flachschieberventile mit Keramikkomponenten d(m) Simulation der Gas- und Dampfkavitation in Ventilen mit LES Turbulenz-Modellierung Kavitationsmodellierung in Ventilen
29 System- und Steuerungstechnik Raphael Alt Gunnar Matthiesen Matthias Petry Seiji Hijikata Ken Sugimura Gruppenleitung Roland Leifeld Tel.: 0241/
30 System- und Steuerungstechnik Forschungsschwerpunkt Entwicklung, Analyse & Optimierung von Systemen Effiziente & kompakte Systeme SEHB STEAM Regenerative Energien Industrie 4.0
31 System- und Steuerungstechnik Forschungsschwerpunkt Entwicklung, Analyse & Optimierung von Systemen Effiziente & kompakte Systeme SEHB STEAM 1 MW Windkraftgetriebe mit virtuellem Rotor Rotoraerodynamik in Echtzeitsimulation Untersuchung von Schaltvorgängen & Wirkungsgraden generator 1 generator 2 Regenerative Energien Industrie 4.0 Komponentenvermessung 350 knm bei 250 bar Qmax l/min Stationär / dynamisch Echtzeitsimulation verschiedener Antriebe
32 System- und Steuerungstechnik Forschungsschwerpunkt Entwicklung, Analyse & Optimierung von Systemen Effiziente & kompakte Systeme SEHB STEAM Selbstverstärkendeelektrohydraulische Bremse Systemgestaltung Entwicklung & Optimierung fortgeschrittener Regelstrategien Reibschwingungskompensation Validierung der Simulationsergebnisse auf dem Prüfstand Funktionsintegration in Straßenbahn Regenerative Energien Industrie 4.0
33 System- und Steuerungstechnik Forschungsschwerpunkt Entwicklung, Analyse & Optimierung von Systemen LS-System STEAM Hydraulisches Hybridsystem für Bagger Ganzheitliche Systembetrachtung Simulation & Validierung Effiziente & kompakte Systeme SEHB STEAM STEAM Regenerative Energien LS-System (1800 min -1 ) Industrie 4.0 VKM STEAM (1200 min -1 )
34 System- und Steuerungstechnik Forschungsschwerpunkt Verbesserung der hydrostatischen Leistungsübertragung in der Wellenenergienutzung Entwicklung, Analyse & Optimierung von Systemen Effiziente & kompakte Systeme SEHB STEAM Regenerative Energien Industrie 4.0
35 System- und Steuerungstechnik Forschungsschwerpunkt Entwicklung, Analyse & Optimierung von Systemen Cyber Physical Systems Condition Monitoring Predictive Maintainance Anforderungen an die Fluidtechnik Effiziente & kompakte Systeme SEHB STEAM Regenerative Energien Leitwarte Fehler Industrie 4.0 Diagnose Regelung Aktor Ventilschieber Antrieb andere Geräte Messwerte
36 Automatisierungstechnik und Pneumatik Fabian Guse Filipp Kratschun Stephan Merkelbach Chong Liu Gruppenleitung Maximilian Waerder Tel.: 0241/
37 Automatisierungstechnik und Pneumatik Forschungsschwerpunkte Automatisierungs- & Handhabungstechnik Servopneumatische Aachen-IFAS-Hand Dosierung & Prozesstechnik Simulation Entwicklung Optimierung Medizintechnik & Health Care Wirkungsgradsteigerung & Exergie Betrachtungen Robotik Vakuumtechnologie Analyse der Schallemission Gasdynamiksimulation Ausstattung: - Pneumatiklabor - Pneumatische Druckversorgung (6 bar & 16 bar ) - Durchflussprüfstand Eingesetzte Software - Ansys CFD, DSHplus, Matlab/Simulink
38 Automatisierungstechnik und Pneumatik Forschungsschwerpunkte Servopneumatische Aachen-IFAS-Hand Anwendung Wirkungsgradsteigerung & Exergie Betrachtungen Analyse der Schallemission Elektromagnetische Kommutierung Funktionssynthese Gasdynamiksimulation Validierung Magnetsimulation
39 Automatisierungstechnik und Pneumatik Forschungsschwerpunkte E = m c p T T U T U R ln p p U c p ln T T U Servopneumatische Aachen-IFAS-Hand Energieeffizienz pneumatischer Druckwandler Wirkungsgradsteigerung & Exergie Betrachtungen Übertragung hydraulischer Konzepte p m p m Analyse der Schallemission Gasdynamiksimulation Entwurf Wirkungsgradsteigerung durch Abluftnutzung Entwicklung Validierung Bewertung η E
40 Automatisierungstechnik und Pneumatik Forschungsschwerpunkte L ex,8h = 80 db(a) L pc,max = 135 db(c) Servopneumatische Aachen-IFAS-Hand Simulation Messung Wirkungsgradsteigerung & Exergie Betrachtungen Analyse der Schallemission Gasdynamiksimulation
41 Automatisierungstechnik und Pneumatik Forschungsschwerpunkte Transiente CFD-Simulation Randwerte Servopneumatische Aachen-IFAS-Hand p(t),t(t) f = 20 khz Auswertung der CFD-Simulation Simulierter Massenstrom =? Wirkungsgradsteigerung & Exergie Betrachtungen Druckabgriff über Sensor Auswertung des Drucksignals Modellierter Massenstrom Analyse der Schallemission Gasdynamiksimulation
42 Fördervereinigung Fluidtechnik e.v. Geschäftsführung Christian Schleihs Tel.: 0241/
43 Fördervereinigung Fluidtechnik e.v. Technologietransfer z.b. Organisation von Konferenzen Nachwuchsförderung Forschungsförderung Fachliteratur 275 Mitglieder (41 Firmenmitgliedschaften)
44 Fördervereinigung Fluidtechnik e.v. Technologietransfer Nachwuchsförderung z.b. Exkursionen Forschungsförderung Fachliteratur 275 Mitglieder (41 Firmenmitgliedschaften)
45 Fördervereinigung Fluidtechnik e.v. Technologietransfer Nachwuchsförderung Forschungsförderung z.b. Beschaffung von Geräten Fachliteratur 275 Mitglieder (41 Firmenmitgliedschaften)
46 Fördervereinigung Fluidtechnik e.v. Technologietransfer Nachwuchsförderung Forschungsförderung Fachliteratur Vorlesungsumdrucke, Dissertationen 275 Mitglieder (41 Firmenmitgliedschaften)
47 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Fragen und Anregungen?
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