In der vorliegenden Arbeit wird eine Auslegungsmethode zur Integration des Effekts der Partikeldämpfung in additiv gefertigte Strukturbauteile erarbeitet. Der erste Aspekt dieser Arbeit widmet sich der experimentellen Charakterisierung laserstrahlgeschmolzener Partikeldämpfer aus Aluminium AlSi10Mg und Werkzeugstahl 1.2709. Neben dem Material, werden die relevanten Einflussfaktoren Anregungskraft, Frequenz und Hohlraumvolumen analysiert. Dazu wird eine Impulshammeranregung von Biegebalken durchgeführt und die Dämpfung über das Circle-Fit Verfahren ausgewertet. Dabei konnte für ausgewählte partikelgedämpfte Balken die Dämpfung um bis zu einem Faktor von 20 gegenüber einem vollversinterten Referenzbalken gesteigert werden. Anschließend wird ein mechanisches Ersatzmodell in Form eines Zweimassenschwingers aufgebaut, welches sowohl die Stoß-, als auch die Reibvorgänge im Partikeldämpfer abbilden kann. Im Ergebnis liegt ein verifiziertes mechanisches Ersatzmodell vor, welches eine Genauigkeit von 85% verglichen zum Experiment aufweist.
Darauf aufbauend werden Gestaltungsrichtlinien abgeleitet und eine Auslegungsmethode erarbeitet. Abschließend wird ein Demonstrator (Motorradgabelbrücke) unter den Gesichtspunkten einer niedrigen Masse bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und Dämpfung ausgelegt. Die Auslegungsmethode konnte erfolgreich am Anwendungsbeispiel Gabelbrücke angewendet und die Dämpfung, verglichen zur vollversinterten Gabelbrücke, merklich gesteigert werden.
Aktualisiert: 2023-06-30
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In der vorliegenden Arbeit wird eine Auslegungsmethode zur Integration des Effekts der Partikeldämpfung in additiv gefertigte Strukturbauteile erarbeitet. Der erste Aspekt dieser Arbeit widmet sich der experimentellen Charakterisierung laserstrahlgeschmolzener Partikeldämpfer aus Aluminium AlSi10Mg und Werkzeugstahl 1.2709. Neben dem Material, werden die relevanten Einflussfaktoren Anregungskraft, Frequenz und Hohlraumvolumen analysiert. Dazu wird eine Impulshammeranregung von Biegebalken durchgeführt und die Dämpfung über das Circle-Fit Verfahren ausgewertet. Dabei konnte für ausgewählte partikelgedämpfte Balken die Dämpfung um bis zu einem Faktor von 20 gegenüber einem vollversinterten Referenzbalken gesteigert werden. Anschließend wird ein mechanisches Ersatzmodell in Form eines Zweimassenschwingers aufgebaut, welches sowohl die Stoß-, als auch die Reibvorgänge im Partikeldämpfer abbilden kann. Im Ergebnis liegt ein verifiziertes mechanisches Ersatzmodell vor, welches eine Genauigkeit von 85% verglichen zum Experiment aufweist.
Darauf aufbauend werden Gestaltungsrichtlinien abgeleitet und eine Auslegungsmethode erarbeitet. Abschließend wird ein Demonstrator (Motorradgabelbrücke) unter den Gesichtspunkten einer niedrigen Masse bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und Dämpfung ausgelegt. Die Auslegungsmethode konnte erfolgreich am Anwendungsbeispiel Gabelbrücke angewendet und die Dämpfung, verglichen zur vollversinterten Gabelbrücke, merklich gesteigert werden.
Aktualisiert: 2023-06-30
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In der vorliegenden Arbeit wird eine Auslegungsmethode zur Integration des Effekts der Partikeldämpfung in additiv gefertigte Strukturbauteile erarbeitet. Der erste Aspekt dieser Arbeit widmet sich der experimentellen Charakterisierung laserstrahlgeschmolzener Partikeldämpfer aus Aluminium AlSi10Mg und Werkzeugstahl 1.2709. Neben dem Material, werden die relevanten Einflussfaktoren Anregungskraft, Frequenz und Hohlraumvolumen analysiert. Dazu wird eine Impulshammeranregung von Biegebalken durchgeführt und die Dämpfung über das Circle-Fit Verfahren ausgewertet. Dabei konnte für ausgewählte partikelgedämpfte Balken die Dämpfung um bis zu einem Faktor von 20 gegenüber einem vollversinterten Referenzbalken gesteigert werden. Anschließend wird ein mechanisches Ersatzmodell in Form eines Zweimassenschwingers aufgebaut, welches sowohl die Stoß-, als auch die Reibvorgänge im Partikeldämpfer abbilden kann. Im Ergebnis liegt ein verifiziertes mechanisches Ersatzmodell vor, welches eine Genauigkeit von 85% verglichen zum Experiment aufweist.
Darauf aufbauend werden Gestaltungsrichtlinien abgeleitet und eine Auslegungsmethode erarbeitet. Abschließend wird ein Demonstrator (Motorradgabelbrücke) unter den Gesichtspunkten einer niedrigen Masse bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und Dämpfung ausgelegt. Die Auslegungsmethode konnte erfolgreich am Anwendungsbeispiel Gabelbrücke angewendet und die Dämpfung, verglichen zur vollversinterten Gabelbrücke, merklich gesteigert werden.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Bei der Instandhaltung und Qualitätssicherung von Bauteilen ist eine umfassende Zustandscharakterisierung notwendig, um eine fundierte Aussagen über den Ist-Zustand treffen zu können. Diese Arbeit befasst sich mit der multimodalen Messung von Turbinenschaufeln von Flugtriebwerken. Während des Betriebs unterliegen diese hohen Belastungen, welche zu funktionskritischen Verschleißerscheinungen führen können. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Messsystems, das in der Lage ist diese Verschleißerscheinungen zu erfassen. Hierzu wurden unterschiedliche Sensoren, die jeweils Teilaspekte des Bauteilzustands abbilden können, zu einem Multisensorsystem zusammengeführt. Zur Rekonstruktion der makroskopischen Gestalt wird ein Streifenprojektionssystem eingesetzt. Zur Auswertung der flächigen Messungen und Detektion von Oberflächenmerkmalen wie Kühlluftbohrungen und Beschädigungen, werden Algorithmen basierend auf geometrischen Eigenschaften sowie neuronalen Netzen implementiert. Um die Oberflächeneigenschaften der Turbinenschaufeln zu charakterisieren wird ein Beleuchtungssensor entwickelt. Dieser bildet die Grundlage für eine modellbasierte Charakterisierung der Reflexionseigenschaften, was eine Unterscheidung verschiedener Bereiche ermöglicht. Zur Erweiterung der darstellbaren Skalenbereiche wird ein Kurzkohärenz-Interferometer zur Rekonstruktion von Mikrostrukturen in das Messsystem integriert. Für alle Sensoren und die im Messsystem verwendete Aktorik werden Strategien zur Kalibrierung der Komponenten zueinander implementiert, sodass eine Fusion der Daten in ein einheitliches Koordinatensystem ermöglicht wird. Auf diese Weise kann eine 3D-Darstellung der Turbinenschaufel erstellt werden, die
mit den zusätzlichen Erkenntnissen der eingesetzten Algorithmen und Sensoren ergänzt wird. Durch die Kombination dieser Daten wird der Informationsgehalt des Modells erhöht, was eine umfassendere Beurteilung des Zustands der Turbinenschaufeln ermöglicht.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Bei der Instandhaltung und Qualitätssicherung von Bauteilen ist eine umfassende Zustandscharakterisierung notwendig, um eine fundierte Aussagen über den Ist-Zustand treffen zu können. Diese Arbeit befasst sich mit der multimodalen Messung von Turbinenschaufeln von Flugtriebwerken. Während des Betriebs unterliegen diese hohen Belastungen, welche zu funktionskritischen Verschleißerscheinungen führen können. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Messsystems, das in der Lage ist diese Verschleißerscheinungen zu erfassen. Hierzu wurden unterschiedliche Sensoren, die jeweils Teilaspekte des Bauteilzustands abbilden können, zu einem Multisensorsystem zusammengeführt. Zur Rekonstruktion der makroskopischen Gestalt wird ein Streifenprojektionssystem eingesetzt. Zur Auswertung der flächigen Messungen und Detektion von Oberflächenmerkmalen wie Kühlluftbohrungen und Beschädigungen, werden Algorithmen basierend auf geometrischen Eigenschaften sowie neuronalen Netzen implementiert. Um die Oberflächeneigenschaften der Turbinenschaufeln zu charakterisieren wird ein Beleuchtungssensor entwickelt. Dieser bildet die Grundlage für eine modellbasierte Charakterisierung der Reflexionseigenschaften, was eine Unterscheidung verschiedener Bereiche ermöglicht. Zur Erweiterung der darstellbaren Skalenbereiche wird ein Kurzkohärenz-Interferometer zur Rekonstruktion von Mikrostrukturen in das Messsystem integriert. Für alle Sensoren und die im Messsystem verwendete Aktorik werden Strategien zur Kalibrierung der Komponenten zueinander implementiert, sodass eine Fusion der Daten in ein einheitliches Koordinatensystem ermöglicht wird. Auf diese Weise kann eine 3D-Darstellung der Turbinenschaufel erstellt werden, die
mit den zusätzlichen Erkenntnissen der eingesetzten Algorithmen und Sensoren ergänzt wird. Durch die Kombination dieser Daten wird der Informationsgehalt des Modells erhöht, was eine umfassendere Beurteilung des Zustands der Turbinenschaufeln ermöglicht.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Bei der Instandhaltung und Qualitätssicherung von Bauteilen ist eine umfassende Zustandscharakterisierung notwendig, um eine fundierte Aussagen über den Ist-Zustand treffen zu können. Diese Arbeit befasst sich mit der multimodalen Messung von Turbinenschaufeln von Flugtriebwerken. Während des Betriebs unterliegen diese hohen Belastungen, welche zu funktionskritischen Verschleißerscheinungen führen können. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Messsystems, das in der Lage ist diese Verschleißerscheinungen zu erfassen. Hierzu wurden unterschiedliche Sensoren, die jeweils Teilaspekte des Bauteilzustands abbilden können, zu einem Multisensorsystem zusammengeführt. Zur Rekonstruktion der makroskopischen Gestalt wird ein Streifenprojektionssystem eingesetzt. Zur Auswertung der flächigen Messungen und Detektion von Oberflächenmerkmalen wie Kühlluftbohrungen und Beschädigungen, werden Algorithmen basierend auf geometrischen Eigenschaften sowie neuronalen Netzen implementiert. Um die Oberflächeneigenschaften der Turbinenschaufeln zu charakterisieren wird ein Beleuchtungssensor entwickelt. Dieser bildet die Grundlage für eine modellbasierte Charakterisierung der Reflexionseigenschaften, was eine Unterscheidung verschiedener Bereiche ermöglicht. Zur Erweiterung der darstellbaren Skalenbereiche wird ein Kurzkohärenz-Interferometer zur Rekonstruktion von Mikrostrukturen in das Messsystem integriert. Für alle Sensoren und die im Messsystem verwendete Aktorik werden Strategien zur Kalibrierung der Komponenten zueinander implementiert, sodass eine Fusion der Daten in ein einheitliches Koordinatensystem ermöglicht wird. Auf diese Weise kann eine 3D-Darstellung der Turbinenschaufel erstellt werden, die
mit den zusätzlichen Erkenntnissen der eingesetzten Algorithmen und Sensoren ergänzt wird. Durch die Kombination dieser Daten wird der Informationsgehalt des Modells erhöht, was eine umfassendere Beurteilung des Zustands der Turbinenschaufeln ermöglicht.
Aktualisiert: 2023-06-30
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In der vorliegenden Arbeit wird eine Auslegungsmethode zur Integration des Effekts der Partikeldämpfung in additiv gefertigte Strukturbauteile erarbeitet. Der erste Aspekt dieser Arbeit widmet sich der experimentellen Charakterisierung laserstrahlgeschmolzener Partikeldämpfer aus Aluminium AlSi10Mg und Werkzeugstahl 1.2709. Neben dem Material, werden die relevanten Einflussfaktoren Anregungskraft, Frequenz und Hohlraumvolumen analysiert. Dazu wird eine Impulshammeranregung von Biegebalken durchgeführt und die Dämpfung über das Circle-Fit Verfahren ausgewertet. Dabei konnte für ausgewählte partikelgedämpfte Balken die Dämpfung um bis zu einem Faktor von 20 gegenüber einem vollversinterten Referenzbalken gesteigert werden. Anschließend wird ein mechanisches Ersatzmodell in Form eines Zweimassenschwingers aufgebaut, welches sowohl die Stoß-, als auch die Reibvorgänge im Partikeldämpfer abbilden kann. Im Ergebnis liegt ein verifiziertes mechanisches Ersatzmodell vor, welches eine Genauigkeit von 85% verglichen zum Experiment aufweist.
Darauf aufbauend werden Gestaltungsrichtlinien abgeleitet und eine Auslegungsmethode erarbeitet. Abschließend wird ein Demonstrator (Motorradgabelbrücke) unter den Gesichtspunkten einer niedrigen Masse bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und Dämpfung ausgelegt. Die Auslegungsmethode konnte erfolgreich am Anwendungsbeispiel Gabelbrücke angewendet und die Dämpfung, verglichen zur vollversinterten Gabelbrücke, merklich gesteigert werden.
Aktualisiert: 2023-06-30
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In der vorliegenden Arbeit wird eine Auslegungsmethode zur Integration des Effekts der Partikeldämpfung in additiv gefertigte Strukturbauteile erarbeitet. Der erste Aspekt dieser Arbeit widmet sich der experimentellen Charakterisierung laserstrahlgeschmolzener Partikeldämpfer aus Aluminium AlSi10Mg und Werkzeugstahl 1.2709. Neben dem Material, werden die relevanten Einflussfaktoren Anregungskraft, Frequenz und Hohlraumvolumen analysiert. Dazu wird eine Impulshammeranregung von Biegebalken durchgeführt und die Dämpfung über das Circle-Fit Verfahren ausgewertet. Dabei konnte für ausgewählte partikelgedämpfte Balken die Dämpfung um bis zu einem Faktor von 20 gegenüber einem vollversinterten Referenzbalken gesteigert werden. Anschließend wird ein mechanisches Ersatzmodell in Form eines Zweimassenschwingers aufgebaut, welches sowohl die Stoß-, als auch die Reibvorgänge im Partikeldämpfer abbilden kann. Im Ergebnis liegt ein verifiziertes mechanisches Ersatzmodell vor, welches eine Genauigkeit von 85% verglichen zum Experiment aufweist.
Darauf aufbauend werden Gestaltungsrichtlinien abgeleitet und eine Auslegungsmethode erarbeitet. Abschließend wird ein Demonstrator (Motorradgabelbrücke) unter den Gesichtspunkten einer niedrigen Masse bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und Dämpfung ausgelegt. Die Auslegungsmethode konnte erfolgreich am Anwendungsbeispiel Gabelbrücke angewendet und die Dämpfung, verglichen zur vollversinterten Gabelbrücke, merklich gesteigert werden.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Prozesse und Prozessketten zur Produktion von Komponenten des Antriebsstranges und des Fahrwerks haben in der Herstellung und in der Nutzung von Fahrzeugen ein deutliches Potenzial für eine Ressourcen- und Energieeinsparung. In der Herstellung lassen sich mit innovativen Fertigungsverfahren neuartige Prozessketten entwickeln, deren Material- und Energieverbrauch gegenüber dem Stand der Technik erheblich günstiger ist. Für die Nutzung von Fahrzeugen kann der Energiebedarf durch konstruktive und fertigungstechnische Maßnahmen an den Fahrzeugkomponenten positiv beeinflusst werden. Für beide Bereiche des Produktlebenszyklus lassen sich so signifikante CO2-Einsparungen im Fahrzeugbau und Verkehr realisieren.
Vor diesem Hintergrund befasste sich das Verbundprojekt „Antriebsstrang 2025“ mit der Entwicklung innovativer Prozessketten für Komponenten des Antriebstrangs und des Fahrwerks von Personen- und Nutzfahrzeugen mit dem Ziel, klimaneutrale Produktionsweisen aufzuzeigen und neue zu entwerfen. Ein Konsortium aus sechs Industrieunternehmen und drei Instituten der Leibniz Universität Hannover bündelten ihre Möglichkeiten und Kompetenzen, um ressourcen- und energieeffiziente Prozessketten zur Produktion von Antriebsstrang- und Fahrwerkskomponenten im Sinne einer Dekarbonisierung zu entwickeln. Betrachtet wurden die Herstellphase der Komponenten in der Automobilindustrie und bei ihren Zulieferern und die Nutzungsphase der Komponenten im Betrieb der Fahrzeuge. Als konkretes Ergebnis wurden vier energie- und ressourceneffiziente Prozessketten zur Produktion von Antriebsstrang- und Fahrwerkskomponenten praktisch umgesetzt und für Planungs- und Steuerungszwecke ein digitaler Demonstrator entwickelt.
Aktualisiert: 2023-06-14
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Die Entwicklung von technischen Produkten und den zugehörigen Dienstleistungen stellt ein Spannungsfeld zwischen ökonomischen und technischen Einflussfaktoren dar. Zusätzlich spielen kundenindividuelle Anforderungen eine immer größere Rolle. Aufbauend auf bereits bestehenden Entwicklungen besteht eine Möglichkeit der effizienten Anforderungserfüllung in der Größen- bzw. Leistungsskalierung. Im Fokus dieser Arbeit liegt deshalb die notwendige Formalisierung von Wissen aus vorhergehenden Entwicklungen und die Modellierung hinreichender Analyse- und Bewertungsmöglichkeiten.
Als Grundlage wird eine Modellierung eines Produktes eingeführt, bei der abweichend von der späteren Baustruktur einzelne Gestaltungszonen mit sogenannten Gestaltelementen gefüllt werden können. Die Synthese hin zu einem den dynamischen Anforderungen entsprechenden Produktkonzept wird mit Hilfe von Templates unterstützt, die die Gestaltelemente aufnehmen und die zur Bewertung notwendigen Analysen steuern können. Am Beispiel der Größen- und Leistungsskalierung eines Tiefbohrwerkzeugs für die Telemetrie wird der Einsatz des Ansatzes demonstriert.
Aktualisiert: 2023-06-08
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Prozesse und Prozessketten zur Produktion von Komponenten des Antriebsstranges und des Fahrwerks haben in der Herstellung und in der Nutzung von Fahrzeugen ein deutliches Potenzial für eine Ressourcen- und Energieeinsparung. In der Herstellung lassen sich mit innovativen Fertigungsverfahren neuartige Prozessketten entwickeln, deren Material- und Energieverbrauch gegenüber dem Stand der Technik erheblich günstiger ist. Für die Nutzung von Fahrzeugen kann der Energiebedarf durch konstruktive und fertigungstechnische Maßnahmen an den Fahrzeugkomponenten positiv beeinflusst werden. Für beide Bereiche des Produktlebenszyklus lassen sich so signifikante CO2-Einsparungen im Fahrzeugbau und Verkehr realisieren.
Vor diesem Hintergrund befasste sich das Verbundprojekt „Antriebsstrang 2025“ mit der Entwicklung innovativer Prozessketten für Komponenten des Antriebstrangs und des Fahrwerks von Personen- und Nutzfahrzeugen mit dem Ziel, klimaneutrale Produktionsweisen aufzuzeigen und neue zu entwerfen. Ein Konsortium aus sechs Industrieunternehmen und drei Instituten der Leibniz Universität Hannover bündelten ihre Möglichkeiten und Kompetenzen, um ressourcen- und energieeffiziente Prozessketten zur Produktion von Antriebsstrang- und Fahrwerkskomponenten im Sinne einer Dekarbonisierung zu entwickeln. Betrachtet wurden die Herstellphase der Komponenten in der Automobilindustrie und bei ihren Zulieferern und die Nutzungsphase der Komponenten im Betrieb der Fahrzeuge. Als konkretes Ergebnis wurden vier energie- und ressourceneffiziente Prozessketten zur Produktion von Antriebsstrang- und Fahrwerkskomponenten praktisch umgesetzt und für Planungs- und Steuerungszwecke ein digitaler Demonstrator entwickelt.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Die Produktivität von Fräsprozessen wird häufig durch Ratterschwingungen begrenzt. Durch Reib- und Pflügekräfte an der Freifläche können diese Schwingungen gedämpft und die Produktivität gesteigert werden. Eine gezielte Nutzung dieses Prozessdämpfungseffekts ist durch Freiflächenfasen möglich. Bisher fehlen jedoch Kenntnisse über grundlegende Zusammenhänge zwischen Prozessrandbedingungen, wie Schnittgeschwindigkeit und Kühlschmierstrategie, und dem Dämpfungsverhalten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diese Einflüsse auf Reibung und Pflügekräfte experimentell analysiert. Das Prozessdämpfungsverhalten wurde anschließend basierend auf den experimentellen Untersuchungen in einer Materialabtragsimulation abgebildet. Die Materialabtragsimulation wurde zur zeitaufgelösten Berechnung der Eingriffsbedingungen an der Freifläche genutzt und ermöglichte eine präzise Prognose des Schwingungsverhaltens unter Berücksichtigung der Prozessdämpfung.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,
sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der
Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren in der Hochseeschifffahrt ist die Entwicklung von Abgasnachbehandlungs-Technologien erforderlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf passive Rußregeneration ausgelegten Abgasnachbehandlungssystems für Viertakt-Marinedieselmotoren. Die Abgasnachbehandlung besteht aus einem so genannten SDPF, ein katalytisch beschichteter Dieselpartikelfilter zur simultanen Ruß- und NOx-Reduktion, sowie einem vorgeschalteten Dieseloxidationskatalysator. Die Kombination des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit der Partikelfiltration in einer Komponente zielt auf die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems bei gleichzeitigem Einsparen von Bauraum ab. Der Fokus liegt auf einem Technologiebenchmark im Labormaßstab zur Bewertung der katalytischen Aktivität unter Berücksichtigung der thermischen und chemischen Alterung. Dazu werden in einem Synthesegasprüfstand Performance-Tests unter marinespezifischen Anforderungen durchgeführt und durch die Ursachenforschung der Aktivität mittels Festkörperanalyse ergänzt.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren in der Hochseeschifffahrt ist die Entwicklung von Abgasnachbehandlungs-Technologien erforderlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf passive Rußregeneration ausgelegten Abgasnachbehandlungssystems für Viertakt-Marinedieselmotoren. Die Abgasnachbehandlung besteht aus einem so genannten SDPF, ein katalytisch beschichteter Dieselpartikelfilter zur simultanen Ruß- und NOx-Reduktion, sowie einem vorgeschalteten Dieseloxidationskatalysator. Die Kombination des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit der Partikelfiltration in einer Komponente zielt auf die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems bei gleichzeitigem Einsparen von Bauraum ab. Der Fokus liegt auf einem Technologiebenchmark im Labormaßstab zur Bewertung der katalytischen Aktivität unter Berücksichtigung der thermischen und chemischen Alterung. Dazu werden in einem Synthesegasprüfstand Performance-Tests unter marinespezifischen Anforderungen durchgeführt und durch die Ursachenforschung der Aktivität mittels Festkörperanalyse ergänzt.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Die Produktivität von Fräsprozessen wird häufig durch Ratterschwingungen begrenzt. Durch Reib- und Pflügekräfte an der Freifläche können diese Schwingungen gedämpft und die Produktivität gesteigert werden. Eine gezielte Nutzung dieses Prozessdämpfungseffekts ist durch Freiflächenfasen möglich. Bisher fehlen jedoch Kenntnisse über grundlegende Zusammenhänge zwischen Prozessrandbedingungen, wie Schnittgeschwindigkeit und Kühlschmierstrategie, und dem Dämpfungsverhalten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diese Einflüsse auf Reibung und Pflügekräfte experimentell analysiert. Das Prozessdämpfungsverhalten wurde anschließend basierend auf den experimentellen Untersuchungen in einer Materialabtragsimulation abgebildet. Die Materialabtragsimulation wurde zur zeitaufgelösten Berechnung der Eingriffsbedingungen an der Freifläche genutzt und ermöglichte eine präzise Prognose des Schwingungsverhaltens unter Berücksichtigung der Prozessdämpfung.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Prozesse und Prozessketten zur Produktion von Komponenten des Antriebsstranges und des Fahrwerks haben in der Herstellung und in der Nutzung von Fahrzeugen ein deutliches Potenzial für eine Ressourcen- und Energieeinsparung. In der Herstellung lassen sich mit innovativen Fertigungsverfahren neuartige Prozessketten entwickeln, deren Material- und Energieverbrauch gegenüber dem Stand der Technik erheblich günstiger ist. Für die Nutzung von Fahrzeugen kann der Energiebedarf durch konstruktive und fertigungstechnische Maßnahmen an den Fahrzeugkomponenten positiv beeinflusst werden. Für beide Bereiche des Produktlebenszyklus lassen sich so signifikante CO2-Einsparungen im Fahrzeugbau und Verkehr realisieren.
Vor diesem Hintergrund befasste sich das Verbundprojekt „Antriebsstrang 2025“ mit der Entwicklung innovativer Prozessketten für Komponenten des Antriebstrangs und des Fahrwerks von Personen- und Nutzfahrzeugen mit dem Ziel, klimaneutrale Produktionsweisen aufzuzeigen und neue zu entwerfen. Ein Konsortium aus sechs Industrieunternehmen und drei Instituten der Leibniz Universität Hannover bündelten ihre Möglichkeiten und Kompetenzen, um ressourcen- und energieeffiziente Prozessketten zur Produktion von Antriebsstrang- und Fahrwerkskomponenten im Sinne einer Dekarbonisierung zu entwickeln. Betrachtet wurden die Herstellphase der Komponenten in der Automobilindustrie und bei ihren Zulieferern und die Nutzungsphase der Komponenten im Betrieb der Fahrzeuge. Als konkretes Ergebnis wurden vier energie- und ressourceneffiziente Prozessketten zur Produktion von Antriebsstrang- und Fahrwerkskomponenten praktisch umgesetzt und für Planungs- und Steuerungszwecke ein digitaler Demonstrator entwickelt.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,
sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der
Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Die Produktivität von Fräsprozessen wird häufig durch Ratterschwingungen begrenzt. Durch Reib- und Pflügekräfte an der Freifläche können diese Schwingungen gedämpft und die Produktivität gesteigert werden. Eine gezielte Nutzung dieses Prozessdämpfungseffekts ist durch Freiflächenfasen möglich. Bisher fehlen jedoch Kenntnisse über grundlegende Zusammenhänge zwischen Prozessrandbedingungen, wie Schnittgeschwindigkeit und Kühlschmierstrategie, und dem Dämpfungsverhalten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diese Einflüsse auf Reibung und Pflügekräfte experimentell analysiert. Das Prozessdämpfungsverhalten wurde anschließend basierend auf den experimentellen Untersuchungen in einer Materialabtragsimulation abgebildet. Die Materialabtragsimulation wurde zur zeitaufgelösten Berechnung der Eingriffsbedingungen an der Freifläche genutzt und ermöglichte eine präzise Prognose des Schwingungsverhaltens unter Berücksichtigung der Prozessdämpfung.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren in der Hochseeschifffahrt ist die Entwicklung von Abgasnachbehandlungs-Technologien erforderlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf passive Rußregeneration ausgelegten Abgasnachbehandlungssystems für Viertakt-Marinedieselmotoren. Die Abgasnachbehandlung besteht aus einem so genannten SDPF, ein katalytisch beschichteter Dieselpartikelfilter zur simultanen Ruß- und NOx-Reduktion, sowie einem vorgeschalteten Dieseloxidationskatalysator. Die Kombination des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit der Partikelfiltration in einer Komponente zielt auf die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems bei gleichzeitigem Einsparen von Bauraum ab. Der Fokus liegt auf einem Technologiebenchmark im Labormaßstab zur Bewertung der katalytischen Aktivität unter Berücksichtigung der thermischen und chemischen Alterung. Dazu werden in einem Synthesegasprüfstand Performance-Tests unter marinespezifischen Anforderungen durchgeführt und durch die Ursachenforschung der Aktivität mittels Festkörperanalyse ergänzt.
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