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Im Jahr 2017 - 2018 wurden in Cottbus zwei solare Mehrfamilienhäuser (je 7 Wohneinheiten) gebaut und seit 2019 im bewohnten Zustand im Rahmen des Eversol-Projektes durch die TU Bergakademie Freiberg wissenschaftlich begleitet. Neben dem Energiekonzept (Solarthermie und Photovoltaik) war auch das Bewohnerverhalten aufgrund einer Pauschalmiete (Festpreis für Wohnen, Strom, Wärme und Kälte) von Interesse. Die im Detail untersuchten Gebäude in Cottbus erreichen die hohen planerischen solaren Deckungsgrade in der elektrischen Energieversorgung sehr gut (70 % - 77 %). Das Stromverbrauchsprofil ist vergleichbar mit Literaturwerten und weist keine Auffälligkeiten aufgrund von Pauschalmiete auf. Durch deutlichen Mehrverbrauch in der Wärmeversorgung wird der solare Wärmedeckungsgrad allerdings verfehlt (50 % - 55 %). Gründe sind hier neben einem hohen Komfortanspruch der Bewohner (hohe Raumtemperaturen) u. a. auch in einer fehlerhaften Thermostateinstellung und hohen Warmwasser-Vorlauftemperaturen zu sehen. Insgesamt weisen die Monitoringergebnisse jedoch nicht auf ein verschwenderisches Verhalten aufgrund der Pauschalmiete hin. Für zukünftige Projekte wird deutlich, dass sowohl elektrischer, als auch thermischer Speicher deutlich kleiner dimensioniert werden könnten, ohne einen großen Einfluss auf die Autarkie zu haben. Der Erfolg der Auskopplung von Strom- und Wärmeüberschüssen in das umliegende Quartier konnte nachgewiesen werden. Es besteht jedoch noch weiteres Potenzial durch eine intelligente Steuerung. Die in diesem Forschungsprojekt mit umgesetzte pauschalisierte Inklusivmiete / Pauschalmiete kann als ein wesentlicher zukünftiger Anreizfaktor für ein Umdenken im Neubau von gesetzlichen, energetischen Pflichtvorgaben hin zu ökologisch-wirtschaftlichen Lösungen, von denen Mieter wie Vermieter profitieren, angesehen werden. Die Kombination von Neubau mit Bestandsgebäuden zu einem Quartier, sowie die energetische Sanierung und Integration von regenerativen Energiequellen, As part of the Eversol project, two solar apartment blocks (7 units each) were built in 2017 - 2018 and were monitored since 2019 in an inhabited state as part of the Eversol project monitored scientifically by the TU Bergakademie Freiberg. Due to a flat-rate rent (fixed price for living, electricity, heating and cooling), the energy concept (solar thermal and photovoltaics) and the occupants' behaviour were of main interest. The high planned solar coverage rates for the electricity supply (70 % - 77 %) are very well achieved in the buildings analysed in detail in Cottbus. The electricity consumption profile is comparable with literature values and shows no anomalies due to flat-rate rent. However, the solar heat coverage is not achieved due to the significantly higher consumption in the heat supply (50 % - 55 %). In addition to the high comfort requirements of the occupants (high room temperatures), this is e. g. also due to incorrect thermostat settings and high hot water temperatures. On the whole, however, the monitoring results do not indicate any wasteful behaviour as a result of the flat-rate rent. For future projects, it is clear that both the electrical and thermal storage tanks could be significantly smaller without having a major impact on self-sufficiency. The success of exporting surplus electricity and heat to the surrounding neighbourhood has been proven, but there is further potential through intelligent control. The all-inclusive rent / flat-rate rent implemented in this research project can be seen as a significant future motivator for a rethinking in new buildings from legislative, mandatory energy requirements to ecological and economical solutions that benefit both tenants and landlords. Combining new buildings with existing buildings to form a quarter, as well as energy-efficient renovation and integration of renewable energy into existing buildings, has great potential in Germany and should be explored further to develope new rapid realisation

The lattice Boltzmann method (LBM) stands apart from conventional macroscopic approaches due to its low numerical dissipation and reduced computational cost, attributed to a simple streaming and local collision step. While this property makes the method particularly attractive for applications such as direct noise computation, it also renders the method highly susceptible to instabilities. A vast body of literature exists on stability-enhancing techniques, which can be categorized into selective filtering, regularized LBM, and multi-relaxation time (MRT) models. Although each technique bolsters stability by adding numerical dissipation, they act on different modes. Consequently, there is not a universal scheme optimally suited for a wide range of different flows. The reason for this lies in the static nature of these methods; they cannot adapt to local or global flow features. Still, adaptive filtering using a shear sensor constitutes an exception to this. For this reason, we developed a novel collision operator that uses space- and time-variant collision rates associated with the bulk viscosity. These rates are optimized by a physically informed neural net. In this study, the training data consists of a time series of different instances of a 2D barotropic vortex solution, obtained from a high-order Navier–Stokes solver that embodies desirable numerical features. For this specific text case our results demonstrate that the relaxation times adapt to the local flow and show a dependence on the velocity field. Furthermore, the novel collision operator demonstrates a better stability-to-precision ratio and outperforms conventional techniques that use an empirical constant for the bulk viscosity.

The 3-satisfiability Problem (3-SAT) is a demanding combinatorial problem that is of central importance among the nondeterministic polynomial (NP) complete problems, with applications in circuit design, artificial intelligence, and logistics. Even with optimized algorithms, the solution space that needs to be explored grows exponentially with the increasing size of 3-SAT instances. Thus, large 3-SAT instances require excessive amounts of energy to solve with serial electronic computers. Network-based biocomputation (NBC) is a parallel computation approach with drastically reduced energy consumption. NBC uses biomolecular motors to propel cytoskeletal filaments through nanofabricated networks that encode mathematical problems. By stochastically exploring possible paths through the networks, the cytoskeletal filaments find possible solutions. However, to date, no NBC algorithm for 3-SAT has been available. Herein, an algorithm that converts 3-SAT into an NBC-compatible network format is reported and four small 3-SAT instances (with up to three variables and five clauses) using the actin–myosin biomolecular motor system are experimentally solved. Because practical polynomial conversions to 3-SAT exist for many important NP complete problems, the result opens the door to enable NBC to solve small instances of a wide range of problems.

Die Sicherheit von Straßen-, Schienenfahrzeugen sowie von Flugzeugen erfordert hochbelastbare Bauteile aus Stahl, Eisen, Aluminium und Magnesium. Während des Herstellungsprozesses können Verunreinigungen in der Metallschmelze auftreten, die zu Defekten in Form von Einschlüssen führen. Die Reduzierung oder Entfernung dieser Einschlüsse ist schwierig oder manchmal sogar unmöglich. Der Sonderforschungsbereich 920 „Multifunktionale Filter für die Metallschmelzefiltration – ein Beitrag zu Zero Defect Materials“ konzentrierte sich auf die Erforschung einer neuen Generation von Metallqualitäten – auch beim Recycling – durch Schmelzefiltration mit überlegenen mechanischen Eigenschaften für höchstbeanspruchbare Komponenten in Sicherheits- und Leichtbaukonstruktionen. Der SFB 920 wurde von 2011 bis 2023 an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (Projektnummer 169148856 – SFB 920) und nach 12 Jahren intensiver Forschungsarbeit erfolgreich beendet. Der Abschlussbericht des SFB 920 fasst die wichtigsten Publikationen und ausgewählte Ergebnisse zusammen.:1 Zusammenfassung / Summary 1 2 Die 50 wichtigsten veröffentlichten Ergebnisse 2 2.1 Publikationen mit wissenschaftlichen Qualitätssicherung 2 2.2 Weitere Publikationen und öffentlich gemachte Ergebnisse 4 3 Übersicht der Teilprojekte 5 4 Wissenschaftliche Entwicklung des Sonderforschungsbereichs 7 4.1 Einleitung, Vision und Thesen 7 4.2 Ausgewählte Ergebnisse 8 4.2.1 „Stahlschmelze-Filtration“ 8 4.2.2 „Aluminiumschmelze-Filtration“ 16 4.2.3 „Magnesiumschmelzefiltration“ 17 4.2.4 Beiträge der Simulation 18 4.2.5 Harz- und pechfreies Bindemittel für umweltfreundliche, reaktive Filter 20 4.2.6 Generatives Hybrid-Flammspritzverfahren 20 4.2.7 Transferprojekte 21 4.2.8 Zusammenfassende Bemerkungen 22 4.2.9 Management der Forschungsdaten 24 4.2.10 Literatur 24 4.3 Wissenschaftliche Veranstaltungen und Wissenschaftskommunikation 26 4.4 Nationale und internationale Koop, The safety of road and railway vehicles as well as aircrafts requires highly stressable components made of steel, iron, aluminum and magnesium. During the production process, contaminations can occur in the metal melt, which lead to defects in the form of inclusions. Reducing or removing these inclusions is difficult or sometimes impossible. The Collaborative Research Center 920 “Multi-functional filters for metal melt filtration – a contribution towards zero defect materials” focussed on research into a new generation of metal qualities - also during recycling - via melt filtration with superior mechanical properties for use in high-demand construction materials and light-weight structures. The CRC 920 was funded by the German Research Foundation (DFG, Deutsche Forschungsgemeinschaft) from 2011 to 2023 at the Technische Universität Bergakademie Freiberg (Project-ID 169148856 – SFB 920) and was successfully completed after 12 years of intensive research work. The final report of the CRC 920 presents the most important publications and selected results.:1 Zusammenfassung / Summary 1 2 Die 50 wichtigsten veröffentlichten Ergebnisse 2 2.1 Publikationen mit wissenschaftlichen Qualitätssicherung 2 2.2 Weitere Publikationen und öffentlich gemachte Ergebnisse 4 3 Übersicht der Teilprojekte 5 4 Wissenschaftliche Entwicklung des Sonderforschungsbereichs 7 4.1 Einleitung, Vision und Thesen 7 4.2 Ausgewählte Ergebnisse 8 4.2.1 „Stahlschmelze-Filtration“ 8 4.2.2 „Aluminiumschmelze-Filtration“ 16 4.2.3 „Magnesiumschmelzefiltration“ 17 4.2.4 Beiträge der Simulation 18 4.2.5 Harz- und pechfreies Bindemittel für umweltfreundliche, reaktive Filter 20 4.2.6 Generatives Hybrid-Flammspritzverfahren 20 4.2.7 Transferprojekte 21 4.2.8 Zusammenfassende Bemerkungen 22 4.2.9 Management der Forschungsdaten 24 4.2.10 Literatur 24 4.3 Wissenschaftliche Veranstaltungen und Wissenschaftskommunikation 26 4.4 Nationale und internationale Kooperationen 28 5 Schwerpunktbildung und internationale Sic

One of the greatest challenges of our time is monitoring the rapid environmental changes taking place worldwide at both local and global scales. This requires easy-to-use and ready-to-implement tools and services to monitor and quantify aspects of bio- and geodiversity change and the impact of land use intensification using freely available and global remotely sensed data, and to derive remotely sensed indicators. Currently, there are no services for quantifying both raster- and vector-based indicators in a “compact tool”. Therefore, the main innovation of ESIS/Imalys is having a remote sensing (RS) tool that allows for RS data processing, data management, and continuous and discrete quantification and derivation of RS indicators in one tool. With the ESIS/Imalys project (Ecosystem Integrity Remote Sensing—Modelling and Service Tool), we try to present environmental indicators on a clearly defined and reproducible basis. The Imalys software library generates the RS indicators and remote sensing products defined for ESIS. This paper provides an overview of the functionality of the Imalys software library. An overview of the technical background of the implementation of the Imalys library, data formats and the user interfaces is given. Examples of RS-based indicators derived using the Imalys tool at pixel level and at zone level (vector level) are presented. Furthermore, the advantages and disadvantages of the Imalys tool are discussed in detail in order to better assess the value of Imalys for users and developers. The applicability of the indicators will be demonstrated through three ecological applications, namely: (1) monitoring landscape diversity, (2) monitoring landscape structure and landscape fragmentation, and (3) monitoring land use intensity and its impact on ecosystem functions. Despite the integration of large amounts of data, Imalys can run on any PC, as the processing and derivation of indicators has been greatly optimised. The Imalys source code is fr, Peer Reviewed

In this thesis, the surface properties of cassiterite due to the changes of two material properties, i.e. crystallographic orientation, and Fe as a minor element in the lattice, and their implication for selective separation are studied. In the study of the crystallographic orientation of cassiterite, the physicochemical behaviors of the surfaces SnO2(110), SnO2(100), as well as SnO2(001) were investigated by using high-resolution direct force spectroscopy. The measurements were conducted between a silica sphere and sample surfaces in 10 mmol/L KCl between pH 3.1 and 6.2 using colloidal probe atomic force microscopy (cp-AFM-hydrophilic). Dissimilar interactions were detected on different-oriented surfaces. The pH values where the force switched from positive to negative can be clearly distinguished and be ordered as SnO2(100) < SnO2(001) ≈ SnO2(110). The most potent attractive force was found to be on the (110) cassiterite surface compared to the (100) and (001) cassiterite surfaces at lower pH. By fitting the force curves in the DLVO theory framework, anisotropic surface potentials were computed between the three sample surfaces following a similar trend as force interaction. This differential surface potential might be due to the difference in Sn cation density and electron affinity. To study the implication of crystallographic orientation to surfactant adsorption, we used Aerosol22 (sulfosuccinamate) as an anionic collector for cassiterite flotation to functionalize the different samples at pH 3. The contact angle measurements, the topography visualizations by AFM, and the force measurement using cp-AFM with hydrophobized spheres (cp-AFM-hydrophobized) have shown that Aerosol22 was adsorbed on the sample surfaces inhomogeneously. The adsorption followed the order of SnO2(110) > SnO2(100) > SnO2(001) in the concentration from 1 × 10−6 mol/L to 1 × 10−4 mol/L. In the study of Fe as a minor element in the lattice of cassiterite, synthetic pure cassiterite, and cassi

In den vergangenen Jahren hat die zunehmende Knappheit von Ressourcen, insbesondere im Bereich der Gesteinskörnung im Bauwesen, sowie die Anerkennung der Notwendigkeit von Kreislaufwirtschaft im Betonbau dazu geführt, dass der Fokus verstärkt auf der Nutzung von Recyclingmaterialien liegt. Vor allem rezyklierte Gesteinskörnungen werden vermehrt eingesetzt. Da diese jedoch Auswirkungen auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften haben können, ist es wichtig, ihren Einfluss zu untersuchen. Dieser Artikel befasst sich daher mit der Herstellung, dem mechanischen Verhalten, den Dauerhaftigkeitseigenschaften sowie dem Brandverhalten von Betonen, die rezyklierte Gesteinskörnung enthalten. Zusätzlich werden wissenschaftliche Begleitprogramme wie ein AiF Verbundforschungsprojekt am VDZ/KIT vorgestellt. Da eine positive Ökobilanz das Ziel bei der Verwendung von Recyclingmaterialien ist, wird dieser Aspekt ebenfalls in diesem Beitrag beleuchtet. Weil vor allem der Zement entscheidend für die Ökobilanz von Betonen ist, wird zudem der Ansatz der Verwendung von Recyclingmehlen als Zementhauptbestandteil betrachtet., In recent years, the increasing scarcity of resources, particularly in the area of aggregates in the construction industry, as well as the recognition of the need for a circular economy in concrete construction, has led to a greater focus on the use of recycled materials. Recycled concrete aggregates in particular are increasingly being used. However, as these can have an impact on the properties of fresh and hardened concrete, it is important to analyse their influence. This article therefore deals with the production, mechanical behaviour, durability properties and fire behaviour of concretes containing recycled aggregates. In addition, accompanying scientific programmes such as an AiF joint research project at the VDZ/KIT are presented. As a positive environmental impact is the goal when using recycled materials, the life cycle assessment of concrete with recycled aggregates is highlighted in this article. As cement in particular is decisive for the environmental impacts of concrete, the approach of using recycled concrete fines as a cement main constituent is also addressed.

Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) mit duroplastischer Matrix zeichnen sich dadurch aus, dass ihre guten physikalischen und thermomechanischen Eigenschaften wesentlich durch den Verarbeitungsprozess und die sich dabei bildende polymere Netzwerkstruktur bestimmt werden. Die Einstellung und Kontrolle des Vernetzungsgrades stellt eine fertigungstechnische Herausforderung dar, weshalb zumeist auf vollständige Aushärtung abgezielt wird. Die Ausnutzung der Eigenschaften im teilvernetzten gelierten Zustand birgt hingegen immenses Potential für eine flexiblere Gestaltung von Fertigungsprozessen und ist zudem von außerordentlicher Relevanz für ein verbessertes Verständnis konventioneller Verarbeitungsverfahren auf Basis von FKV mit duroplastischer Matrix. Die vorliegende Arbeit zeigt die experimentelle Analyse der werkstoffmechanischen Phänomene bei der Deformation teilvernetzter Matrices auf und erarbeitet basierend auf physikalisch begründeten Wirkmechanismen geeignete Materialmodelle zu deren praxisgerechter Beschreibung. Im Ergebnis stehen Lösungswege bereit, die das besondere mit der Netzwerkbildung einhergehende Potential duroplastischer Matrixpolymere nutzbar machen. Die Anwendung der entwickelten Modelle in Prozess- und Struktursimulationen ermöglicht eine erhöhte Prognosegüte bei der Berechnung von Eigenspannungen und ein deutlich verbessertes Verständnis der matrixdominierten Schädigungs- und Ermüdungsphänomene in FKV.

Zukünftige Ausrüstungen von Eisenbahninfrastruktur mit zugorientierter Sicherungslogik, wie sie mit dem Advanced Protection System (APS) derzeit in einer frühen Entwicklungsphase ist, verzichten auf ortsfeste Signale und Gleisfreimeldeanlagen, wenn die Fahrzeuge mit einem Train Integrity Monitoring System (TIMS) ausgerüstet sind. In dieser Masterarbeit werden verschiedene Betriebsszenarien hinsichtlich des Ablaufs und der Sicherungslogik untersucht und Lösungen vorgeschlagen, mit denen das APS weiterentwickelt werden könnte. Aufbauend auf den derzeitigen Abläufen nach Baseline 3.6 unter der Überwachung von ETCS Level 2 ohne Signalen (L2oS) wird ein für Level 3 optimiertes Verfahren zur Sicherung der Zugfolgeabstände erarbeitet. Im weiteren Verlauf wird die Untersuchung dieses Verfahren auf Betriebsabläufe im Bahnhof sowie für die Sicherung besonderer Elemente wie beispielsweise Bahnübergänge ausgeweitet.:1 Vorbemerkungen 2 Status que: ETCS L2oS und ATO 3 Sicherungstechnische Bedeutung des Fahrens im wandernden Raumabstand 4 Notwendigkeit der Entwicklung von APS 5 Sicherungstechnische Betrachtung verschiedener Betriebsszenarien 6 Untersuchung des Bahnhofs Schorndorf 7 Grenzüberschreitende Bedeutung der ETCS-Halttafel 8 Zusammenfassung und Ausblick Anhang: vereinfachter ETCS-Übersichtsplan Schorndorf

Der Einsatz textiler Carbonbewehrungen im Betonbau etabliert sich, aufgrund ihrer hervorragenden zug- und korrosionsmechanischen Eigenschaften, zunehmend als technische und wirtschaftliche Alternative zur Stahlbewehrung. Sie ermöglichen je nach Anwendung, eine signifikante Reduzierung des Betonmaterialeinsatzes um bis zu 70 % sowie der damit verbundenen CO2-Emissionen. Um das Leistungspo- tenzial von textilbewehrtem Beton voll auszuschöpfen, ist eine effiziente Kraftüber- tragung zwischen Textilbewehrung und Betonmatrix entscheidend. Je nach Bean- spruchung sind bisher materialineffiziente, unverhältnismäßig große Verankerungs- längen erforderlich. Gefordert werden daher Bewehrungsstrukturen mit ausgepräg- ter Oberflächenprofilierung analog zu geripptem Betonstahl. Konventionelle, sub- traktive und additive Profilierungsverfahren erzeugen jedoch einen unterbrochenen Faserverlauf, wodurch das hohe zugmechanische Leistungspotenzial der anisotro- pen Carbonfasern nicht effizient ausgenutzt werden kann. Ziel dieser Arbeit ist da- her die Entwicklung neuartiger profilierter Textilbetonbewehrungen mit material- und verbundgerechter Profilierung auf Garnebene und entsprechender Fertigungstech- nologien, auf Basis der Flecht- und Tränkumformtechnik. Dies umfasst die Verfah- rens- und Maschinenentwicklung sowie die Modellierung profilierter Bewehrungs- strukturen zur anforderungsgerechten Auslegung und deren Technologienachweis.

Kreuzverzahnungen werden zur Leistungsübertragung und zur Verbindung von Wellen bei hohen Drehmomenten und geringem Bauraum eingesetzt. Es handelt sich hierbei um nichtschaltbare Kupplungen, die sich durch ihre parallelen Zähne auszeichnen. Diese sind in Zahnfelder gruppiert und stehen in einem Kreuzungswinkel zueinander. Die Zähne besitzen gerade Flanken sowie eine konstante Zahnhöhe. Zur Übertragung von Betriebslasten ist eine Vorspannkraft erforderlich. Die Spannkraft kann entweder durch eine zentrale Spannschraube oder durch mehrere dezentral angeordnete Schrauben aufgebracht werden. Bisher existieren keine Berechnungsverfahren zur Ermittlung von Beanspruchungen und Tragfähigkeiten. Aktuell liegen nur Geometrienormen für Kreuzverzahnungen vor. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist daher die Erstellung eines analytischen Tragfähigkeitsnachweises. Auf Grundlage von umfangreichen Geometrieuntersuchungen und der Analyse der Beanspruchung von Verzahnung und Verschraubung wurde für zentral und dezentral verspannte Kreuzverzahnungen ein FE-Netzgenerator entwickelt. Mit diesem wurde eine umfangreiche Variantenrechnung durchgeführt. Mittels FE-Analysen wurden für eine Vielzahl von Geometrievarianten Berechnungsfaktoren abgeleitet. Lastverteilung und Zahnfußspannungen in schadensrelevanten Bereichen können nun analytisch bestimmt werden. Daraus wird ein Berechnungskonzept abgeleitet, welches vier Einzelnachweise umfasst: Gewährleistung der erforderlichen Vorspannkraft (Abhebesicherheit der Rückflanken), Zahnfußtragfähigkeit, Zahnflankentragfähigkeit und die Schraubensicherheit. Experimentelle Untersuchungen lieferten eine Basis zur Verifizierung des entwickelten Tragfähigkeitsnachweises. Aus Bauteilversuchen wurden dauerhaft ertragbare Torsionsmomentamplituden ermittelt und relevante Schadensorte im Zahnfuß konnten festgestellt werden. Schraubenkraftmessungen lieferten neue Erkenntnisse zum Setzverhalten. Es wurden statische und dynamische Versuche durchgeführt. In FE-Simu

In der Verzahnungsberechnung werden Lösung meist nur optimiert und nicht neu gedacht. In Hinblick auf neue Fertigungsverfahren, erreicht „Out of the box“-Denken häufig deutliche Verbesserungen in technischer und ökonomischer Sicht. Die Software next|gear ermöglicht derart disruptives Vorgehen. Um einen ganzheitlichen Ansatz in der Verzahnungsentwicklung zu erreichen, wurde ein hyperbolisches Grundkonzept entwickelt, das die meisten der bekannten konstant übersetzenden Getriebetypen beschreiben kann. Neben der freien Wahl von zwei Achsen und Zähnezahlen, einschließlich negativer Zahlen bei Innenverzahnungen, gibt es für die Berechnung der kinematischen Auslegung drei weitere kontinuierliche Parameter, die die äußere Form des Zahnrades beschreiben. Diese Berechnungsgrundlage entfaltet das meiste Potential im Zusammenhang mit den Freiheiten, die junge Fertigungsverfahren mit Kunststoff z.B. im Spritzgussverfahren erlaubt. Hier sind die Fertigungsrestriktionen in der Regel andere als bei spanabhebenden Verfahren. Nichtdestotrotz könne auch sämtliche konventionelle Fertigungsverfahren mit dem Berechnungskonzept, basierend auf der Konjugation von Oberflächenpunkten, abgebildet werden. Mit dem Ansatz, einen durchgängigen Berechnungsprozess für alle einbezogenen Verzahnungsarten zu beschreiben, wird aufgezeigt, welche Herausforderungen in der Geometrieberechnung gelöst werden konnten. Dies wird am Beispiel eines Planetengetriebes mit innenverzahnter Schraubradverzahnung gezeigt, das inzwischen in Serie für die Automobilindustrie hergestellt wird., In gear calculation, solutions are usually only optimised and not rethought. With regard to new manufacturing processes, 'out of the box' thinking often achieves significant improvements from a technical and economic perspective. The next|gear software enables such a disruptive approach. In order to achieve a holistic approach to gear development, a hyperbolic basic concept was developed that can describe most of the known constant-ratio gear types. In addition to the free choice of two axes and numbers of teeth, including negative numbers for internal gears, there are three further continuous parameters for calculating the kinematic design, which describe the external shape of the gear. This calculation basis unfolds the greatest potential in connection with the freedom that young manufacturing processes with plastic, e.g. injection moulding, allow. The manufacturing restrictions here are generally different to those for machining processes. Nevertheless, all conventional manufacturing processes can also be modelled with the calculation concept based on the conjugation of surface points. The approach of describing a consistent calculation process for all types of gearing involved shows which challenges could be solved in geometry calculation. This is demonstrated using the example of a planetary gearbox with internal helical gearing, which is now produced in series for the automotive industry.

Von der Professur Montage- und Handhabungstechnik der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Chemnitz wird seit 2009 das jährliche Simulationsanwendertreffen SAXSIM organisiert. Ausgewählte Beiträge werden in Form eines Tagungsbandes veröffentlicht. Das 13. Anwendertreffen SAXSIM fand am 19.03.2024 an der TU Chemnitz statt., The Chair of Assembly and Handling Technology, which belongs to the Faculty of Mechanical Engineering, has organized the annual simulation user meeting SAXSIM since 2009. Select contributions will be published in conference proceedings. The 13th SAXSIM user meeting took place at Technische Universität Chemnitz on March 19, 2024.

Für die Handhabung von Textilien mit unterschiedlichen Greifern sind diverse Parameter entscheidend wie Luftdurchlässigkeit, Biegesteifigkeit, Querkompression, Elastizität, Feuchtigkeitsaufnahme usw. Die Simulation von Handhabungsprozessen ist mit Hilfe von mechanischen, termischen, strömungs- oder multiphysikalischen FEM-Verfahren möglich. Diese erfordern jedoch eine vollständige Materialcharakteristik. Diese Arbeit zeigt eine systematisierte Analyse der Daten und einige Probleme bei der klaren Definition und reproduzierbaren Ermittlung, die aus der Biegeweichheit, unklaren Querschnitten der Textilien und einer großen Anzahl frei abstehender Faserende auf der Produktoberfläche resultieren., For the handling of cloth with different grippers, parameters like air permeability, compressibility, elasticity, moisture absorption, etc. The simulation of handling processes is possible with the aid of mechanical, thermal, flow or multiphysical FEM methods. However, these require complete material characteristics. This work shows a systematised analysis of the data and some problems in the clear definition and reproducible determination resulting from the bending softness, unclear cross-sections of the textiles and a large number of freely protruding fibre ends on the product surface.

Wellen sind essentielle Maschinenelemente zur Übertragung von Kräften und Momenten in Getrieben. Die Forderung der Industrie nach Leistungssteigerung in der Antriebstechnik erfordert höhere Festigkeiten der Wellen. Zur Steigerung der Tragfähigkeit können einerseits höherfeste Werkstoffe und andererseits mechanische Oberflächenverfestigungsverfahren genutzt werden. Das effektive und kostenschonende Verfahren des Festwalzens wird am kritischen Querschnitt des Bauteils zur lokalen Festigkeitssteigerung durchgeführt. Bekannte Auslegungskonzepte, wie die DIN 743 oder auch die FKM Richtlinie berücksichtigen die aus dem Prozess eingebrachten Druckeigenspannungen jedoch nicht oder nur unzureichend. In diesen Auslegungsrichtlinien wird die Tragfähigkeitssteigerung mittels Diagrammen zum Einflussfaktor der Oberflächenverfestigung KV abstrahiert. Es wird davon ausgegangen, dass der Faktor KV die Tragfähigkeitsreserven festgewalzter Bauteile unterschätzt. Der vorliegende Beitrag zeigt auf, wie mittels numerischer Methoden der Einfluss von Druckeigenspannungen auf die Festigkeit von wellenartigen Bauteilen beschrieben werden kann. Dies ermöglicht die Abschätzung und Erschließung vorhandener Tragfähigkeitsreserven. Auf Basis eines mittels röntgenographischer Eigenspannungsmessungen validierten Simulationsmodells für das Festwalzen ungekerbter Bauteile, werden die numerisch ermittelten Eigenspannungen in Festigkeitssimulationen sowohl auf einer Kleinteilprobe als auch einer Bauteilprobe aufgeprägt. Es erfolgt eine elastisch-plastische Simulation des lokalen Beanspruchungszustandes im Bereich dauerfest ertragbarer Lasten entsprechend der Versuchsergebnisse. Ausgewertet werden das Spannungs- und Dehnungsverhalten am kritischen Querschnitt während der Lastwechsel sowie der Eigenspannungsabbau. Abschließend werden die Simulationsergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen verglichen., Shafts are essential machine elements for the transmission of forces and moments in gearboxes. The industry's demand for increased performance in drive technology requires higher fatigue strengths. The effective and cost-saving process of deep rolling is carried out on the critical cross-section of the component to increase fatigue strength locally. However, known design concepts such as DIN 743 or the FKM guideline do not or only insufficiently take into account the residual compressive stresses introduced by the process. In these design guidelines, the increase in fatigue strength is abstracted by means of diagrams on the influence factor of surface condition KV. It is assumed that the factor KV underestimates the fatigue strength reserves of deep rolled components. This article shows how numerical methods can be used to describe the influence of residual compressive stresses on the fatigue strength of shaft-type components. This enables the estimation and utilisation of existing fatigue strength reserves. Based on a simulation model for deep rolling of unnotched components validated by means of X-ray residual stress measurements, the numerically determined residual stresses are applied to a specimen as well as a component in strength simulations. This is followed by an elastic-plastic simulation of the local stress distribution with ultra-high-cycle fatigue loads according to the experimental results. The stress and strain behaviour at the critical cross-section during the load cycles and the residual stress reduction are evaluated. Finally, the simulation results are compared with the experimental results.

Steigende Anforderungen an die Genauigkeit und Aussagekraft numerischer Berechnungen sowie neue Werkstoffe und Prozesse erfordern zunehmend technologische Erweiterungen und Entwicklungen innerhalb der Softwarelösungen. Neben der Ausweitung von Möglichkeiten in der Material- und Prozessmodellierung sowie der genaueren Abbildung physikalischer Prozesse, stehen dabei zunehmend Prozessketten im Fokus. Die Historie, welche Halbzeuge oder Bauteile bereits vom Urformprozess an mit sich führen, bestimmt dabei zu einem erheblichen Grad die Eigenschaften und damit auch mögliche Verfahrensgrenzen in allen nachfolgenden Prozessstufen. Dadurch wird deutlich, dass eine Betrachtung ebendieser vorangegangenen Schritte einen deutlichen Einfluss auf das Bauteilverhalten in den Folgeprozessen hat, wodurch die Aussagekraft entkoppelter Simulationen ab einem bestimmten Detailgrad dahingehend begrenzt bleibt. Der damit steigenden Komplexität von Berechnungsproblemen stehen auf der anderen Seite Forderungen einer immer leichter und intuitiver werdenden Bedienung von Simulationssoftware entgegen. Hexagons Smart Shop Softwarelösungen nehmen dabei das Problem der Prozessketten- simulation von der Umformung bis zur Assemblierung in den Fokus. Neben der Berechnung und Evaluierung von komplexen metallischen Baugruppen sowie der nahtlosen Integration physischer Messtechnik, spielt dabei die Bedienbarkeit eine bedeutende Rolle. Das Ziel ist mögliche Probleme in der Produktentwicklung zeitnah zu detektieren und zu adressieren, um physische Prototypen auf ein Minimum reduzieren zu können (Abbildung 1). Am Beispiel eines Karosseriebauteils erfolgt innerhalb des Beitrags die Darstellung eines Workflows zur Detektion möglicher Fertigungsprobleme in der Produktentwicklungsphase sowie die Beleuchtung weiterer Anwendungsfälle., Increasing demands towards the accuracy and significance of numerical simulations as well as new materials and processes require technological enhancements and developments within the software solutions. Beyond extending possibilities for material- and process modeling as well as more accurate prediction of physical behavior, process chains get into the spotlight more and more. The history which parts already inherit as from the casting stage on determines the attributes and therefore also possible process limits in all following production stages. This illustrates that the analysis of this preceding process steps has a significant impact on the part behavior in all subsequent steps, which is why the meaningfulness of decoupled simulations is limited at a certain demand for detail. The increasing complexity of the simulation problems on one hand are facing demands for higher user friendliness and more intuitive control of the simulation software on the other hand. Hexagons Smart Shop software solutions have their focus on the process chain simulation from forming to assembly. Beyond the calculation and evaluation of complex metallic assemblies and the seamless integration of metrology devices, usability plays a major role. The aim hereby is to detect and address possible issue within the product development as early as possible and therefore reduce physical prototypes to a minimum. With the example of a body in white part, it is shown how a workflow for the detection of possible manufacturing challenges within the product development as well as other alternative use cases can look like.

PTC Creo strives to provide users with a fully integrated analysis tool which aids in the steps of product development. It includes real-time design guidance from the earliest concepts with “Creo Simulation Live”, high fidelity simulation tailored to the Creo User with “Creo ANSYS Simulation”, “Creo Simulate” and “Creo Simulate Advanced”, a means of autonomously creating designs tailored to the requirements with “Cre Generative Solutions” and flow and particle simulation with “Creo Flow Analysis”.

Thermische Energiespeicher tragen u. a. zur Erhöhung der Versorgungsicherheit in der Fernwärmeversorgung und zur Effizienzsteigerung des Fernwärmesystems (z. B. Flexibilisierung der Erzeuger, Speicherung überschüssiger Wärme, besserer hydraulischer Betrieb) bei. Dafür eignen sich Druckbehälter, sog. schlanke Heißwasserspeicher (Speichertyp b1). Die oben genannten Vorteile setzen einen effizienten Speicherbetrieb (niedrige interne und externe Speicherverluste) voraus. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Minimierung der internen Verluste durch die Verbesserung des thermischen Schichtungsverhaltens. Eine thermische Schichtung mit einem möglichst schmalen Übergangsbereich zwischen heißer und kalter Zone ist ein Indikator für geringe Mischvorgänge während der Beladung. Die Minimierung dieser Mischungsvorgänge bei der Beladung nimmt eine Schlüsselrolle bei der Minimierung der internen Speicherverluste ein. Lohse und Brähmer untersuchten die Beladung mit herkömmlichen radialen Diffusor in schlanken Heißwasserspeicher mit numerischer Strömungssimulation. Die Arbeiten identifizieren aufgrund der schlanken Speicherform nachteilige Strömungseffekte wie z. B. einen ausgeprägten Wandstrahl. Dieser Wandstrahl regt Mischvorgänge an und damit steigen die internen Speicherverluste. Zur Überwindung dieser Strömungsproblematik schlägt die Beladung mit Drall vor. Die Untersuchungen von Oestreich zeigten das Strömungsverhalten im Diffusor und im Speicher, die Auswirkungen auf die thermische Schichtung sowie die Vorteilhaftigkeit. Dieser Beitrag soll eine detailliertere Beschreibung der Strömungsvorgänge liefern. Dieses Wissen ist unbedingt notwendig, um die Ursachen und Wirkungen bei der Beladung mit Drall und beim Aufbau der thermischen Schichtung besser zu verstehen. Die Modellierung und Simulation des Diffusors bzw. des Speichers erfolgen mit ANSYS CFX. Zur Auflösung turbulenter Strukturen findet die Large Eddy Simulation Anwendung. Dieser Artikel präsentiert erstmalig die Wirbel, Thermal energy storage systems contribute, among other things, to increasing the security of supply in the district heating system and to improving the efficiency of the district heating system (e.g., making the generators more flexible, storing waste heat, better hydraulic operation). Pressure vessels, so-called slim hot water storage tanks (storage type b1) are suitable for this purpose. The above mentioned advantages require efficient storage operation (low internal and external storage losses). This paper deals with the minimization of internal losses by improving the thermal stratification behavior. Thermal stratification with a thermocline between hot and cold zone as narrow as possible is an indicator of low mixing processes during loading. Minimizing these mixing processes during loading takes a key role in minimizing internal storage losses. Lohse and Brähmer investigated loading with conventional radial diffuser in slim hot water storage tanks with numerical flow simulation. The work identifies adverse flow effects due to the slim tank shape, such as a wall jet. This wall jet stimulates mixing processes and thus increases the internal storage losses. To overcome this flow problem, Findeisen et al. proposes swirl loading. The investigations of Oestreich et al. showed the flow behavior in the diffuser and in the storage, the effects on the thermal stratification as well as the advantageousness. This paper aims to provide a more detailed description of the flow processes. This knowledge is essential to better understanding the causes and effects of swirl loading and the structure of thermal stratification. Modeling and simulation of the diffuser and storage, respectively, are performed using Ansys CFX. Large eddy simulation (LES) is applied to resolve turbulent structures. This paper presents for the first time the vortex structures in the diffuser with internal elements for swirl generation. The storage flow exhibits similar behavior to known density flows (

Rechenzentren und deren elektrischen/elektronischen Komponenten benötigen eine permanente Kühlung. Den größten Kühlbedarf im Rechenzentrum haben die Server, auf denen die Rechentechnik (CPU, RAM usw.) verbaut ist. Eine effiziente Wärmeabfuhr der Serverabwärme ermöglicht die Direktflüssigkeitskühlung. Bei dieser Kühltechnologie verlässt das Kühlmedium Wasser das Rack mit einer maximalen Austrittstemperatur von TIT,Aus,max = 50…60 °C. Eine ganzjährig freie Kühlung mit Trockenkühlern entspricht dem Stand der Technik. Gleichzeitig ist auch eine Wärmerückgewinnung der Rechenzentrumsabwärme für verschiedene Anwendungsszenarien denkbar. In diesem Beitrag wird deswegen die Wärmenutzung von Rechenzentren mit Direktflüssigkeitskühlung zur Versorgung eines Quartiers mit einer Spitzenlast von 1855 kW und einer jährlichen Wärmelast von 5078 MWh thematisiert. Eine Anhebung des Temperaturniveaus der Rechenzentrumsabwärme auf das Nutztemperaturniveau des Nahwärmenetzes TVL,Netz = 75 °C erfolgt mit zwei Wärmepumpe mit je zwei Verdichtern (Kältemittel R1234ze(E)). Die Untersuchung analysiert dabei mittels transienter Anlagensimulation in TRNSYS die Auswirkung verschiedener Rechenzentrumsgrößen auf die Deckung der Heizlast des Quartiers sowie den Anteil der wiederverwendeten Energie des Rechenzentrums ERF (Energy Reuse Factor). Die Ergebnisse zeigen unter den getroffenen Annahmen, dass bei einer IT-Anschlussleistung von Pel,IT,max = 2200 kW die Wärmelast des Netzes vollständig gedeckt wird mit einem ERF = 0,38 (Web-Lastprofil). Ein weiterer Anstieg der Rechenzentrumsgröße reduziert den Anteil der wiederverwendeten Energie des Rechenzentrums. Ab einem Verhältnis von Pel,IT,max / QNetz,a = 0,83 kWel/(MWhth/a) ist der ERF ≤ 0,2. Im Hinblick auf Diskussionen zur gesetzlichen Verpflichtungen zur Abwärmenutzung von Rechenzentren (z. B. Energieeffizienzgesetz in Deutschland) spielt das Verhältnis aus Rechenzentrumsgröße und Wärmelast des Quartiers eine entscheidende Rolle.

Im Beitrag wird die Nutzung des Mehrkörper-Simulationsprogrammes alaska zur Entwicklung eines Fahrmoduls für mobile Roboter vorgestellt. Das Ziel bei der Entwicklung des Moduls war, mobile Roboter mit höheren Fahrgeschwindigkeiten zu realisieren als vergleichbare Systeme mit omnidirektionalen Rädern. Die Nutzung von Simulationsrechnungen stellte vom ersten Entwurf einen elementaren Bestandteil der Gesamtentwicklung dar. So flossen immer wieder Erkenntnisse aus den Simulationen in die Weiterentwicklung ein. Die Mehrkörpersysteme (MKS) wurden im Programm alaska aufgebaut. Am Beginn des Entwicklungsprozesses bestanden die Simulationsmodelle aus wenigen Elementen, um das grundsätzliche Bewegungsverhalten zu analysieren. Darauf aufbauend wurden komplexere Simulationsmodelle genutzt, die sich zur Bestimmung des Einflusses von Parametern auf das Bewegungsverhalten eignen., This article presents the use of a multi-body simulation program to develop a driving module for mobile robots. The aim in developing the module was to realize mobile robots with higher driving speeds than comparable systems with omnidirectional wheels. The use of simulation calculations was an elementary component of the overall development from the very first draft. As a result, findings from the simulations were repeatedly incorporated into further development. The multi-body systems (MBS) were set up in the simulation program alaska. At the beginning of the development process, the simulation models consisted of a few elements in order to analyze the basic movement behavior. Building on this, more complex simulation models were used, which are suitable for determining the influence of parameters on the movement behavior.

Topologieoptimierte Geometrie wird vom Konstrukteur in einem Format benötigt, das im CAD verwendet werden kann. Die Herausforderung ist, dass man als Optimierungsergebnis eine STL-Geometrie bekommt, doch fürs CAD soll die Oberfläche möglichst glatt und vereinfacht sein. Die Software MSC Apex erzeugt aus einer STL-Geometrie eine echte, geglättete Parasolid-Geometrie. Eine spezielle Form der Topologieoptimierung ist die Topometrieoptimierung, welche die Rippenstruktur auf einem Blech vorschlägt. Auch hierfür ist Geometrierückführung möglich. Auch stark verformte Bauteile, z.B. Gummiteile, kann man als Geometrie im verformten Zustand ans CAD zurückgeben, um zu sehen, wie sie dann in die Baugruppe passen., Topology optimized geometry must be provided to the designer in a format that can be used in CAD. The challenge is that the optimization result is typically an STL geometry, but for CAD the surface should be as smooth and simplified as possible. The MSC Apex software creates a real, smoothed parasolid geometry from an STL geometry. A special form of topology optimization is topometry optimization, which suggests the rib structure on a sheet. Reverse engineering is also possible for this. Even heavily deformed components, e.g. rubber parts, can be returned to CAD as geometry in the deformed state, to see how they fit into the assembly in this state.

In der numerischen Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD) stellt die Berechnungsgeschwindigkeit einen kritischen Faktor dar. Insbesondere bei transienten Berechnungen oder bei der Simulation von umfangreichen Modellen können Berechnungen auf Hochleistungsrechnern mit mehreren hundert Kernen schnell zu einer zeitintensiven Aufgabe werden, die Tage oder sogar Wochen in Anspruch nimmt. Der Vortrag bietet einen detaillierten Einblick in die Möglichkeiten der GPU-Beschleunigung in Ansys Fluent und beleuchtet das Potenzial dieser innovativen Technologie. Zu Beginn wird der neue GPU-Solver in Ansys Fluent vorgestellt. Dieser Gleichungslöser nutzt die Rechenkapazität von Grafikprozessoren (GPUs), um CFD-Berechnungen durch extreme Parallelisierung effizienter durchzuführen als herkömmliche CPU-basierte Solver. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Methode ist die signifikante Reduzierung des Energieverbrauchs und der Hardware-Investitionskosten. Im Anschluss werden Benchmarks von CPU- gegenüber GPU-basierten Lösungen anhand verschiedener Anwendungsfälle präsentiert. Diese Benchmarks verdeutlichen die Leistungsfähigkeit und Effizienz von GPU-Solvern im Vergleich zu CPU-Solvern. So kann beispielsweise die Außenumströmung eines Fahrzeugs mit dem Coupled GPU Solver zehnmal schneller auf einer Nvidia A100 GPU berechnet werden als auf herkömmlicher HPC-Hardware mit 48 Kernen. Der Vortrag bietet auch einen Überblick über den aktuellen Funktionsumfang und die zukünftige Entwicklungsroadmap von Ansys Fluent. Dies gibt einen Einblick in die aktuellen Funktionen des Tools und die geplanten Entwicklungen für die Zukunft. Ein weiterer wichtiger Aspekt sind die Lizenz- und Hardwareanforderungen. Dies hilft, die notwendigen Ressourcen für die Implementierung dieser Technologie in eigenen Projekten zu verstehen. Abschließend bietet der Vortrag einen Ausblick auf die Anwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) für CFD. Mit der fortschreitenden Entwicklung der KI-Technologie eröffne, Calculation speed is a critical factor in computational fluid dynamics (CFD). Especially for transient calculations or the simulation of extensive models, calculations on high-performance computers with several hundred cores can quickly become a time-consuming task that takes days or even weeks. The presentation offers a detailed insight into the possibilities of GPU acceleration in Ansys Fluent and highlights the potential of this innovative technology. At the beginning, the new GPU solver in Ansys Fluent will be introduced. This solver uses the computing power of graphics processing units (GPUs) to perform CFD calculations more efficiently than conventional CPU-based solvers through extreme parallelization. An additional advantage of this method is the significant reduction in energy consumption and hardware investment costs. Subsequently, benchmarks of CPU- versus GPU-based solutions will be presented based on different use cases. These benchmarks illustrate the performance and efficiency of GPU solvers compared to CPU solvers. For example, the external airflow of a vehicle can be calculated ten times faster with the Coupled GPU Solver on an Nvidia A100 GPU than on conventional HPC hardware with 48 cores. The presentation will also provide an overview of the current range of functions and the future development roadmap.

Die Verbindung von Robotern mit Virtual Reality (VR) zur Echtzeitvisualisierung stellt eine erhebliche Programmierherausforderung dar. Dieser Vortrag zeigt einen vereinfachten Ansatz unter Verwendung des Robot Operating System (ROS), einer Open-Source-Plattform, die diese Aufgabe erleichtert. Durch den Einsatz von ROS kann der Programmieraufwand deutlich reduzieren werden, indem vorhandene Pakete für eine nahtlose Integration von Robotern und VR genutzt werden. In dieser Präsentation wird schrittweise erläutert, wie diese Verbindung realisiert wird, was neue Möglichkeiten in der Visualisierung und Steuerung von Robotern mit minimalem Programmieraufwand erschließt. Diese Methode ebnet den Weg für innovative Anwendungen in Robotik und VR und bietet praktische Einblicke für Entwickler und Forscher., Connecting robots with Virtual Reality (VR) for real-time visualization poses a significant programming challenge. This presentation demonstrates a simplified approach using the Robot Operating System (ROS), an open-source platform that facilitates this task. By utilizing ROS, the programming effoit can be significantly reduced by leveraging existing packages for seamless robot-VR integration. This presentation will explain step-by-step how this connection can be realized, opening new possibilities in visualization and control of robots with minimal programming effort. This method paves the way for innovative applications in robotics and VR, providing practical insights for developers and researchers.

Die Baugruppenbasierte Modellierung ist seit vielen Dekaden ein Standard in der CAD-Modellierung. Nur so lassen sich komplexe Baugruppen wirtschaftlich realisieren. Seit nun mehr als 10 Jahren wurde dieser Modellierungsansatz durch Meshparts in die Welt der FE-Modellierung übertragen. Bald steht in steht in der Meshparts-Software auch Permas als Solver zur Verfügung. Wir zeigen, welche Vorteile die neue Kombination aus Pre-, Postprozessor und Solver mit sich bringt., Assembly-based modeling has been a standard in CAD modeling for many decades. It is the only way to realize complex assemblies economically. For more than 10 years now, this modeling approach has been transferred to the world of FE modeling by Meshparts. Soon, Permas will also be available as a solver in the Meshparts software. We show the advantages of the new combination of pre-processor, post-processor and solver.

Die am Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR) der RWTH Aachen entstandene Software Mechanism Developer (MechDev) wurde mit dem Ziel entwickelt, ein umfangreiches aber dennoch intuitiv zu bedienendes Tool zur Analyse und Synthese ebener Mechanismen für Industrie, Lehre und Forschung zur Verfügung zu stellen. [1,2] Algorithmik, Softwareentwurf und aktueller Funktionsumfang der Software wurden in der Vergangenheit bereits ausgiebig vorgestellt [3,4]. Mit dem anstehenden Release der Software soll diese auch in den Lehrealltag des IGMR integriert werden. Zu diesem Zweck müssen die Inhalte der Veranstaltungen Elektromechanische Antriebstechnik und Bewegungstechnik auf die Software und deren Funktionen angepasst werden. Bis zuletzt wurde in beiden Veranstaltungen das Tool GeoGebra [5] zum einen für Visualisierungen von Sachverhalten in der Vorlesung genutzt, zum anderen dessen Verwendung den Studierenden in Laborveranstaltungen vermittelt, um eigenständig Problemstellungen der Getriebetechnik damit zu bearbeiten. In diesem Beitrag sollen erste Ideen zum Einsatz der Software MechDev in der Lehre am IGMR vorgestellt werden. Beispielhaft soll eine passende Übungsaufgabe gezeigt werden, sowie deren Bearbeitung mit MechDev. Weiterhin werden zusätzliche Funktionen abgeleitet, die zukünftig für die Nutzung der Software in der Lehre implementiert werden sollen., The Software Mechanism Developer (MechDev), which was developed at the Institute of Mechanism Theory, Machine Dynamics and Robotics (IGMR) at RWTH Aachen University, was developed with the aim of providing a comprehensive yet intuitive tool for analysing and synthesising planar mechanisms for industry, teaching and research. [1,2] The algorithms, software design and current functional scope of the software have already been extensively presented in the past [3,4]. With the upcoming release of the software, it is also to be integrated into everyday teaching at the IGMR. To this end, the content of the Electromechanical Drive Technology and Motion Technology courses must be adapted to the software and its functions. Until recently, the GeoGebra [5] tool was used in both courses to visualise facts in the lecture, and students were also taught how to use it in laboratory courses in order to work independently on transmission technology problems. This article will present initial ideas for using the MechDev software in teaching at the IGMR. A suitable exercise will be shown as an example, as well as how it can be worked on with MechDev. Furthermore, additional functions will be derived that are to be implemented in the future for the use of the software in teaching.

The Manikin / Manikin Analysis modules have been included in the basic Creo Parametric package for several years - do you know the possibilities of the 'digital human model'?, Die Module Manikin / Manikin Analysis sind seit einigen Jahren im Basispaket von Creo Parametric enthalten - kennen Sie die Möglichkeiten des 'digitalen Menschmodells'?

Diese Arbeit stellt die theoretischen Untersuchungen für ein ausgewähltes Wärmepumpen-Speicher-System zur emissionsneutralen Wärmeversorgung eines Quartiers vor. Dabei dient ein Fernwärme-Rücklauf als Wärmequelle für die Wärmepumpen. Die Stromversorgung (u. a. Antriebsenergie) kann sowohl durch erneuerbaren (PV, Wind) als auch konventionellen Strom erfolgen. Zur Abbildung des Systems kamen die Programme TRNSYS und MATLAB mit Solver CPLEX zum Einsatz. Von besonderem Interesse waren die optimale Dimensionierung und der optimale bzw. flexible Betrieb der Anlage. Das Anlagenkonzept mit dem Wärmespeicher ermöglicht eine signifikante Reduktion der CO2-Emissionen sowie eine Senkung der Wärmegestehungskosten bis zu 17,7 % gegenüber einer Referenzauslegung ohne einen Wärmespeicher. Zur Gewährleistung einer hohen Anlagenflexibilität im Betrieb inklusive der Versorgungssicherheit des Quartiers ist ein relativ großer Wärmespeicher mit einem Volumen größer als 30 m³ vorteilhaft und praktisch umsetzbar. Dieses System ermöglicht es kurzfristige (wenige Minuten) und langfristige (saisonale) Schwankungen seitens der erneuerbaren Stromversorgung aufzunehmen und in eine sichere/bedarfsgerechte Wärmeversorgung zu überführen.:1 Einleitung 2 Referenzquartier und -system 3 Transiente Simulation des Wärmepumpen-Speicher-Systems 4 Modell zur Erzeugereinsatzoptimierung 5 Untersuchungen zum praktischen Einsatz vom MATLAB/CPLEX-Modell 6 Flexibilitätspotential Anhang

In diesem Beitrag wird exemplarisch anhand des Verschmutzungsmechanismus von Wärmetauschern (Fouling) gezeigt wie datengetriebene Methoden zur Vorhersage des Verschmutzungsgrades und somit zu einem effizienteren Anlagenbetrieb genutzt werden können. Hierzu werden zu Beginn neben der wirtschaftlichen Bedeutung des Foulings die strömungsphysikalischen und thermodynamischen Hintergründe vorgestellt. Danach wird der konkrete Anwendungsfall mit den zur Verfügung stehenden Daten aufgezeigt. Aufgrund der stark limitierten Datenlage wird mit dem Verfahren der segmentierten Regression ein relativ einfacher jedoch robuster Ansatz für ein Vorhersagemodell erarbeitet und diskutiert., This contribution uses the fouling mechanism of heat exchangers (fouling) as an example to show how data-driven methods can be used to predict the degree of fouling and thus achieve more efficient plant operation. In addition to the economic significance of fouling, the flow-physical and thermodynamic background is presented at the beginning. Then the specific application case with the available data is shown. Due to the very limited data available, a relatively simple but robust approach for a prediction model is developed and discussed using the segmented regression method.

Multifunktionale Strukturen sind heute in verschiedenen Fachbereichen von Wissenschaft und Technik von großer Bedeutung. Die Integration von Zusatzfunktionen in existierende Strukturen und Maschinenelemente ermöglicht die Entwicklung neuer innovativer Produkte, die nicht nur kostengünstig, sondern auch platzsparend hergestellt werden können oder vollkommen neue Funktion erfüllen. Das Kunststoffgleitlager mit inte-grierter Verschleißsensorik, das derzeit an der Professur Intelligente Maschinensysteme der Hochschule Mittweida erforscht wird, ist ein beispielhaftes Forschungsprojekt im Bereich multifunktionaler Strukturen. Das Kunststoffgleitlager bietet dem Anwender die Möglichkeit, dank der integrierten Verschleißsensorik aus elektrisch leitfähigem thermoplastischem Kunststoff, Betriebsdaten in Echtzeit zu ermitteln. Diese Innovation ermöglicht die Erfassung des Verschleißgrades des Lagers während des Betriebs, was wiederum eine effektivere Planung von Wartungsintervallen erlaubt. Durch die Vermeidung des vorbeugenden Austauschs noch funktionsfähiger Lager können erhebliche Ressourcen und Kosten eingespart werden. Zur Analyse des Betriebsverhaltens der Sensorelemente wurden umfangreiche numerische Untersuchungen zum mechanischen, thermischen und elektrischen Verhalten des Kunststoffgleitlagers durchgeführt. Ein gekoppeltes Modell wurde in Ansys entwickelt, und mittels einer Parameterstudie verschiedene Szenarien simuliert. Die erzielten Ergebnisse bieten einen detaillierten Einblick in das Betriebsverhalten und die Funktion des Lagers inkl. Sensorik. Mit diesen Erkenntnissen konnte ein Verschleißmodell erstellt werden, welches auf Basis der Sensorwerte kraft- richtungsunabhängig den Verschleißzustand des Lagers ermittelt. Weiterhin kann mit den ermittelten Daten ein passgenauer Messverstärker effizient entwickelt werden., Multifunctional structures are of great importance in various fields of science and technology today. The integration of additional functions into existing structures and machine elements enables the development of new innovative products that can be manufactured not only cost-effectively but also in a space-saving manner or fulfill entirely new functions. The plastic plain bearing with integrated wear sensing, currently being researched at the Chair of Intelligent Machine Systems at Mittweida University of Applied Sciences, is an exemplary research project in the field of multifunctional structures. The plastic plain bearing provides the user with the ability to determine operating data in real-time thanks to the integrated wear sensing made of electrically conductive thermoplastic material. This innovation enables the monitoring of the degree of wear of the bearing during operation, which in turn allows for more effective planning of maintenance intervals. By avoiding the preventive replacement of still functional bearings, significant resources and costs can be saved. Extensive numerical investigations into the mechanical, thermal, and electrical behavior of the plastic plain bearing were conducted to analyze the operational behavior of the sensor elements. A coupled model was developed in Ansys, and various scenarios were simulated through a parameter study. The results obtained provide a detailed insight into the operational behavior and functionality of the bearing including the sensor system. With this knowledge, a wear model was created, which determines the wear condition of the bearing independently of the direction of force based on the sensor values. Furthermore, with the determined data, a precisely fitting signal amplifier can be efficiently developed.

Untypische Zahnradgetriebebauformen ermöglichen es, die technische Grenzen von Standardgetriebeformen zu überwinden. Beispielsweise ermöglicht das perizyklische Getriebe oder das triaxiale Getriebe „Hypogear“, eine sehr hohe Übersetzung auf kompaktem Bauraum zu realisieren. Zur Gewährleistung der korrekten Funktionsweise sind bei der Getriebeentwicklung mehrere Einbaubedingungen zu beachten. Diese werden im Rahmen des Beitrages zunächst anhand einer Standard – Planetenradgetriebebauform vorgestellt. Im Anschluss folgt eine Anwendung sowie die Erweiterung der Einbaubedingungen auf mehrere untypische Zahnradgetriebe. Hierfür wird das triaxiales Getriebe „Hypogear“, Planetenradgetriebe mit vollem Planeteneingriff, exzentrische Planetenradgetriebe mit unterschiedlich großen Planetenrädern und perizyklische Getriebe betrachtet., Special gearbox designs make it possible to overcome the technical limits of standard gearbox designs. For example, the pericyclic gearbox or the triaxial gearbox 'Hypogear' makes it possible to realize a very high transmission ratio in a compact installation space. To ensure correct functioning, several assembly conditions must be taken into account during gearbox development. These are first explained using a standard planetary gearbox design as an example. This is followed by an application and the extension of the assembly conditions to several special gearbox designs. For this purpose, the triaxial gearbox 'Hypogear', a full planet engagement planetary gear train, eccentric planetary gearboxes with planet wheels of different sizes and pericyclic gearboxes are analyzed.

Bei der Druckabsicherung von verfahrenstechnischen Anlagen spielen Berstscheiben eine entscheidende Rolle. Sie reagieren auf kritische Druckänderungen im zu schützenden System und geben ihren Entlastungsquerschnitt bei Bedarf vollständig frei. Als drucktragende Komponente einer Berstscheibe muss die Berstmembran die regulären Betriebsbelastungen des abzusichernden Prozesses zuverlässig abtragen und darf erst bei Erreichen einer kritischen Druckbelastung ansprechen. Aufgrund ihres guten Tragverhaltens bieten Berstscheiben mit vorgewölbter Berstmembran ein breites Einsatzspektrum. Während des Fertigungsprozesses von vorgewölbten Berstscheiben wird eine anfänglich flache Blechronde über einen Aeroforming- Prozess zu einer Berstmembran mit annähernd sphärischer Gestalt geformt. Dieser plastische Deformationsprozess wird über eine numerische Simulation mittels Finite-Elemente-Methode beschrieben und die dabei wirkenden Zusammenhänge aufgezeigt. Die Simulation wird zudem durch experimentelle Versuche begleitet und validiert., Rupture discs play an essential role in the pressure protection of process engineering systems. They react to critical pressure changes in the system to be protected and fully release their relief cross-section as required. As the pressure-bearing component of a rupture disc, the rupture diaphragm must reliably withstand the regular operating loads of the process to be protected and may only respond when a critical pressure load is reached. Due to their good load- bearing behavior, rupture discs with pre-domed rupture diaphragms offer a wide range of applications. During the manufacturing process of pre-domed rupture discs, an initially flat sheet metal blank is formed into a rupture diaphragm with an approximately spherical shape using an aeroforming process. This plastic deformation process is described by a numerical simulation using the finite element method and the relationships involved are shown. The simulation is also accompanied and validated by experimental tests.

The presentation describes partial results from an industrial project in which a transmission test bench from ZF Prüfsysteme was decoupled from the foundation in terms of vibration using commercial PU foam material ('Sylomer' SR220 from Getzner). The presentation shows how this material was extensively tested by the manufacturer and characterized in numerous data sheets in order to enable the engineer to perform a simple, operating point-dependent dynamic design using clear diagrams and the classic equation for a single-mass oscillator. However, if a more complex analysis is to be carried out using the finite element method, e.g. to determine all 6 rigid body shapes and natural frequencies of the dynamically decoupled test rig and not just the purely vertical natural shape/frequency, the apparent elasticity and shear moduli specified in the manufacturer's data sheets must be converted into true values for the corresponding operating points, which can then be used in a linear FE calculation. For this purpose, FEM models of the elastomer test specimens are generated for different shape factors. The conversion of the apparent to the true characteristic values is then carried out using the optimizer available in the PTC software “Creo Simulate” in a so-called 'feasibility study' and the results are discussed. It can be seen that the true moduli of elasticity and transverse strain coefficients are only slightly or no longer dependent on the form factor. Depending on the density of the PU foam, the transverse strain coefficient is also significantly lower than 0.5. The true shear modulus is practically identical to the measured shear modulus, as a pure biaxial stress and strain state occurs in the shear specimens, in which strain restraints due to transverse strain plays no role - quite unlike in the specimens loaded in the normal (compression) direction, in which triaxial compression stress states occur due to transverse strain restraints. Finally, the true material prop, Der Vortrag beschreibt Teilergebnisse aus einem industriellen Projekt, in dem ein Getriebeprüfstand der ZF Prüfsysteme schwingungstechnisch über kommerzielles PU- Schaummaterial („Sylomer“ SR220 der Firma Getzner) vom Fundament abgekoppelt wurde. Der Vortrag stellt dar, wie dieser Werkstoff vom Hersteller umfangreich getestet und in zahlreichen Datenblättern charakterisiert wurde, um dem Ingenieur schließlich eine einfache, betriebspunktabhängige dynamische Auslegung mittels übersichtlicher Diagramme und der klassischen Gleichung für einen Einmassenschwinger zu ermöglichen. Soll jedoch eine aufwendigere Analyse mittels der Methode der Finiten Elemente durchgeführt werden, z.B. um alle 6 Starrkörperformen und Eigenfrequenzen des dynamisch abgekoppelten Prüfstandes zu bestimmen und nicht nur die rein vertikale Eigenform/Eigenfrequenz, müssen die in den Herstellerdatenblättern angegeben formzahlabhängigen scheinbaren Elastizitäts- und Schubmoduli in wahre Werte für die entsprechenden Betriebspunkte umgerechnet werden, die dann in einer linearen FE-Rechnung verwendet werden können. Dafür werden FEM-Modelle der Elastomer-Probekörper für verschiedene Formfaktoren erzeugt. Die Umrechnung der scheinbaren in die wahren Kennwerte wird anschließend mittels des in der PTC-Software „Creo Simulate“ vorhandenen Optimierers in einer sogenannten „Machbarkeitsstudie“ durchgeführt und die Ergebnisse diskutiert. Es zeigt sich, dass die wahren E-Moduli und Querdehnzahlen nur noch gering bzw. nicht mehr vom Formfaktor abhängen. Je nach Dichte des PU-Schaums stellt sich auch eine Querdehnzahl von deutlich kleiner als 0,5 ein. Der wahre Schubmodul ist praktisch identisch wie der gemessene Schubmodul, da in den Schubproben ein reiner zweiachsiger Spannungs- und Dehnungszustand auftritt, in dem Dehnungsbehinderung durch Querdehnung keine Rolle spielt – ganz anders als in den in Normalenrichtung (Druck-) belasteten Proben, in denen durch die Querdehnungs- behinderung dreiachsige Spannungszust

Interdisciplinary research (IDR) is a widely applied research approach, combing the efforts of multiple academic disciplines to work on complex problems. Within transdisciplinary research (TDR), non-academic stakeholders participate in the project and offer hands-on experience to the research. These integrative approaches are praised for the ability for addressing ‘wicked problems’ and can lead to new perspectives on relevant contemporary challenges. This working paper is analysing the cooperation and exchange of involved disciplines in the German-Ghanaian interdisciplinary research project Energy-Self-Sufficiency for Health Facilities in Ghana (EnerSHelF). The results are presented in a Collaboration Frequency Network (CFN) as well as qualitatively examined to unravel the level of interaction and perspectives on chances and challenges of IDR and TDR. The analysis shows that disciplinary closeness, data collection and exchange, and individual effort are affecting the level of collaboration among other reasons. Concluding the authors develop recommendations for future IDR and TDR projects.

In the coming years, the European Union plans to establish Proton Exchange Membrane (PEM) electrolyzers, each with a 100 MW capacity. However, the selection of their locations has not been systematically optimized to leverage potential benefits, such as utilizing waste heat from large facilities for district heating. Presently, there are hardly any corresponding system models in the literature dynamically simulating a PEM electrolyzer of this size. This paper introduces a first model approach for such systems, drawing on parameters from existing literature. It addresses the inconsistency found in the literature regarding the use of the exchange current density, which varies by a factor of . A novel optimization process is developed by using an auxiliary parameter to fit the exchange current density with a newfound condition between the anode and cathode side. The outcome is a comprehensive model of a PEM electrolyzer plant, exemplarily adapted to the Siemens Silyzer 300.