Forschungsprojekte

Prof. Späth - Prozesssichere Methodik zur Entwicklung von geschweißten Landmaschinentragwerken unter Betriebsbelastungen

Projektbeschreibung:

Ein durchgängiger und systematischer Produktentwicklungsablauf muss auch die Absicherung der statischen und dynamischen Festigkeit der entwickelten Strukturen sicherstellen. In Zusammenarbeit mit der Firma Grimme (Bereich Hackfruchterntemaschinen) sollen in diesem Projekt die Abläufe, Methoden, Werkzeuge und Zuständigkeiten für einen Entwicklungsprozess geschweißter Landmaschinentragwerke untersucht und optimiert werden. Das Projekt umfasst unter anderem folgende Arbeitsschritte:

• Erfassung des aktuellen Standes der Entwicklungsprozesse für geschweißte Land-maschinentragwerke.
• Entwicklung von Lastkollektiven auf der Basis von Messungen, Modellannahmen und Felderfahrungen.
• Schwingversuche von Schweißverbindungen und ihr Vergleich mit den Ergebnissen aus der Festigkeitssimulation und Prüfstandsversuchen.
• Betrachtung verschiedener Bewertungsverfahren hinsichtlich der Betriebsfestigkeit von Schweißverbindungen.
• Aufbau einer prozesssicheren Methodik zur Entwicklung von geschweißten Landmaschinentragwerken.

Das Projekt wird von Prof. Dr. R. Späth (Fakultät MB) und Prof. Dr. A. Koch (LRT) geleitet. Im Rahmen des Projekts ist die Möglichkeit einer Promotion gegeben.

Förderer: GRIMME Landmaschinenfabrik GmbH & Co. KG

Laufzeit: 3 Jahre

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Ralf Späth E-Mail: ralf.spaeth@unibw.de Tel.: 089/6004 3330

Prof. Dr.-Ing. Alexander Koch E-Mail: a.koch@unibw.de Tel.: 089/6004 5800

Prof. Späth/Prof. Löwisch - Auswirkungen des Grundwerkstoffes auf die Wärmeeinflusszone an Stahlbauteilen

Projektbeschreibung:

Es werden die Risiken von Blechen, die in unterschiedlichen Walzverfahren hergestellt wurden und mögliche Abweichungen von Blechqualitäten bei Verwendung in geschweißten Stahlbaustrukturen untersucht. Besonderes Augenmerk soll auf folgende kritische Stellen von geschweißten Stahlbaustrukturen gelegt werden:

• Allgemein der Bereich der Wärmeeinflusszone von MSG-Schweißungen
• Schweißnähte in kalt umgeformten Bereichen
• Risiken eines Terrassenbruchs (Trennbruch in Blechdickenrichtung)

Die genannten Punkte werden hinsichtlich der statischen und der Schwingfestigkeit betrachtet. Es folgt eine Einordnung der Ergebnisse auf der Basis des Stands der Technik (Normen) und des Stands der Forschung (wissenschaftliche Veröffentlichungen). Das Projekt wird gemeinsam von Prof. Löwisch und Prof. Späth im Labor für Werkstofftechnik und Leichtbau (Fakultät für Maschinenbau) betreut.

Förderer: Industriepartner

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Günther Löwisch E-Mail: guenther.loewisch@unibw.de Tel.: 089/6004 3126

Prof. Dr.-Ing. Ralf Späth E-Mail: ralf.spaeth@unibw.de Tel.: 089/6004 3330

Prof. Dickhut - CHoSe: Conformable Hydrogen Storage for Aviation

Projektbeschreibung:

Das Verbundvorhaben „CHoSe“ (Conformable Hydrogen Storage for Aviation) in Kooperation mit der Technischen Universität München und Bauhaus Luftfahrt e. V. hat das Entwicklungsziel einen bauraumangepassten Wasserstofftank zur effizienten Integration in neuartige Flugzeugkonzepte zu erarbeiten.

Wasserstoff bietet eine vielversprechende Möglichkeit die Emissionen innerhalb der Luftfahrt zu reduzieren, um so einen klimaneutralen Flugverkehr zu ermöglichen. Um das Potential dieser Technologie noch weiter zu erhöhen, soll innerhalb von „CHoSe“ ein Wasserstofftank entwickelt werden, welcher beispielsweise im Flügel von zukünftigen wasserstoffbetriebenen Flugzeugmodellen eingesetzt werden kann. Dies ermöglich es neue Bauräume zu nutzen. Der Tank wandert aus dem Rumpf in den Flügel und kann dort nicht nur die Aufgabe der Wasserstoffspeicherung erfüllen. Vielmehr ermöglicht er dort auch die Aufnahme von strukturellen Lasten. Beides trägt direkt dazu bei, dass sich das Strukturgewicht des Flugzeuges verringert. Um diesen Effekt weiter zu erhöhen, soll der Tank aus Faser-Kunststoff-Verbund-Material (CFK) ausgeführt werden. Dieses zeichnet sich durch ein hervorragendes Verhältnis aus Festigkeit und Dichte aus, was es zu einem idealen Leichtbauwerkstoff macht. Weiter verringert sich der Gesamtwiderstand des Flugzeuges, da durch die Nutzung von neuen Bauräumen für die Wasserstoffspeicherung die Rumpfoberfläche des Flugzeuges reduziert werden kann.

Die Universität der Bundeswehr München beschäftigt sich in dem Verbundprojekt vorwiegend mit der Materialdefinition und der Auslegung und Analyse des nicht-zylindrischen, bauraumangepassten Wasserstofftanks. Der Wasserstoff soll bei -253°C unter kryogenen Temperaturen gespeichert werden, was besondere Anforderungen an das Material in Bezug auf Dichtigkeit und Isolationseigenschaften unter gleichzeitiger Aufnahme von strukturellen Lasten stellt. Die Erkenntnisse des Forschungsprojektes sollen abschließend mittels eines Tests an einem Technologieträger validiert werden. Dadurch sollen zukünftige Entwicklungsschritte abgeleitet und definiert werden, die so zu einem klimaneutralen Flugverkehr in der Zukunft beitragen.

Projektträger:

Förderer:

Luftfahrtforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (LuFo)

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut
Professur für Verbundwerkstoffe
und Technische Mechanik, MB 8.4
Email: tobias.dickhut@unibw.de
Tel.: 089 6004 7213
Mobil: +49 (0)151 57 688 338

Prof. Lecheler - Vorstudie zur Dimensionierung von sonnengetriebenen Turbomaschinen im Weltraum

Projektbeschreibung:

In der ersten Phase von 1.12.2023 bis 29.2.2024 wurde abgeschätzt, ob eine Gasturbine, eine Dampfturbine oder ein Stirlingmotor zur Erzeugung von Strom und Wärme für industrielle Raumstationen sinnvoll sind. Als Energiequelle dient hierfür konzentrierte thermische Sonnenenergie und für die Wärmeabgabe ist ein Strahlungsradiator vorgesehen. Als Referenz bezüglich Wirkungsgrad, Leistungsdichte und Flächenbedarf dienen bisher übliche Photovoltaikanlagen.

In einer zweiten Phase vom 1.3. bis 31.5.2024 wurde der typische Strom- und Wärmebedarf für die Herstellung von  Halbleitern wie Wafer-Einkristalle und Elektronik-Chips in einer Raumstation abgeschätzt. Hieraus wurden die Kenndaten des benötigten Gasturbinen-Kreisprozesses im Vergleich zu einer Photovoltaikanalage ermittelt.

In der dritten Phase von 1.6. bis 30.9.2024 wird nun die Gasturbine für einen wartungsfreien Betrieb unter Schwerelosigkeit weiter spezifiziert. Für drei Leistungsklassen soll die kritischen Turbo-Komponenten ermittelt werden. Zudem soll eine Modell-Gasturbine für Prüfstandtests im Labor hinsichtlich Eignung und Kosten ausgewählt und bewertet werden.

Projektpartner: Startflight Dynamics

Förderer: Starflight Dynamics

Laufzeit: 1.2.2023 bis 30.9.2024

Weblink: www.starflight-dynamics.com

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Stefan Lecheler Professur für Technische Thermodynamik Institut für Energie- & Antriebstechnik Email: stefan.lecheler@unibw.de Tel.: 089 6004 2357

& weitere Kolleg*innen der UniBwM

Prof. Hupfer - Experimentelle Kennfeldvermessung elektrisch angetriebener Fans

Projektbeschreibung: Die Komponenten elektrischer und hybridelektrischer Luftfahrtantriebe benötigen eine effiziente Kühlung. Gegenüber bodengebundenen Anwendungen spielen bei Luftfahrtanwendungen die Ausfallsicherheit und die Systemmasse eine übergeordnete Rolle. Die zum Einsatz kommenden Luftkühlsysteme besitzen hocheffiziente Gebläse/Fans und müssen bei unterschiedlichen Betriebs- und Umgebungsbedingungen ein zuverlässiges Thermomanagement sicherstellen. Ziel ist es, die entstehende Abwärme kontrolliert abzuführen und damit den sicheren Betrieb, eine hohe Lebensdauer bei gleichzeitig hoher Effizienz des kompletten Antriebsstrangs sicherzustellen. Am Institut für Aeronautical Engineering werden hierfür in Kooperation mit einem Industriepartner wissenschaftlich fundierte Prüf- und Messmethoden entwickelt und Gebläse/Fans bei unterschiedlichen Lastbedingungen am Prüfstand vermessen.

Projektpartner: Diehl Aviation

Laufzeit: 2 Jahre

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Hupfer
Institut für Aeronautical Engineering
Tel.: 089 6004 7206
Email: andreas.hupfer@unibw.de

Prof. Dickhut - DigiTain - Entwicklung, Fertigung und Zulassung eines Hochdrucktanks aus Kohlefaserverbundwerkstoff für die Speicherung von Wasserstoff in kosteneffizienter, linerloser Technologie (Typ V) zur Anwendung in der Automobilindustrie

Projektbeschreibung:

Das Verbundvorhaben DigiTain in Kooperation mit zahlreichen industriellen und wissenschaftlichen Partnern verfolgt das Entwicklungsziel der Schaffung eines innovovativen nachhaltigen Fahrzeugsystems auf Wasserstoffbasis. Ziel der Universität der Bundeswehr München in diesem Projekt ist die Entwicklung, Fertigung und Zulassung eines vollständig aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehenden Tank (Typ V) für die Speicherung von hochbedrücktem Wasserstoff.

Besonderer Fokus seitens der Universität der Bundeswehr liegt hier auf der Optimierung der simulativen Ansätze zur Tankauslegung, welche durch Testkampagnen und dem Einsatz von Sensorsystemen zur Produktions- und Zustandsüberwachung erzieht werden. Daraus ergibt sich eine verbesserte Materialnutzung, wodurch eine Gewichtsreduktion erzieht werden kann. Zudem werden fertigungstechnische Herausforderungen wie die Herstellung von Bossteilen aus Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) und der Verarbeitung von ThinPly-Laminaten im Wickelverfahren behandelt. Neben den mechanischen Herausforderungen gilt es auch die Anforderungen an die Gasdichtheit der Tankwand zu erfüllen. Daraus ergeben sich notwendige praktische Untersuchungen an FKV und geeigneten Materialien für Permeationsbarriereschichten Des Weiteren wird geprüft, ob der Tank auch strukturlasten übernehmen kann, um so eine versteifende Wirkung auf die Karosserie zu bewirken oder weiteren Sekundärleichtbau zu erreichen.
Aufgrund des automobile Umfeld ist eine stete Bewertung der Anwendbarkeit der entwicklenden Lösungen, bedingt durch den branchenüblichen Preisdruck, durchzuführen. Die Motivation dieses Projekts ist neben der Gewichtsreduzierung, die Reduzierung der Abweichung zwischen Simulation und Bauteilbeschaffenheit sowie die Entwicklung eines für die Automobilindustrie zulässigen und geeigneten Typ-V Tanks.

Projektpartner:

Förderer:

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut
Professur für Verbundwerkstoffe
und Technische Mechanik, MB 8.4
Email: tobias.dickhut@unibw.de
Tel.: 089 6004 7213
Mobil: +49 (0)151 57 688 338

Prof. Dickhut - INTAKT – Innovatives Flüssigwasserstoff Tankkonzept

Projektbeschreibung:

Das Projekt INTAKT in Kooperation mit Airbus Defence and Space GmbH / Airbus Central R&T, der Universität Bayreuth und der Technischen Universität München verfolgt das Ziel der Entwicklung, Fertigung und Validierung eines linerlosen Tankkonzeptes aus Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) zur Speicherung kryogenen Wasserstoffs. Die Besonderheit dieses Konzeptes liegt im mehrschichtigen funktionalen Tankwandaufbau, welcher eine kontrollierte H2 Permeation durch die innere Tankwand zulässt und eine Zuführung der Leckage an den Endverbaucher ermöglicht. Zudem stellen eingebettete Sensoren Prozess-, Schadens- und Füllstandsdaten bereit, mit dessen Hilfe eine Vorhersage der Lebensdauer des Tanks getroffen werden kann. Die Motivation dieses Projekts ist die Entwicklung eines effizienten Flüssigwasserstoff-Speichers mit hoher, vorhersehbarer Nutzungsdauer, welcher durch intelligente Sensorik und multipler Funktionsschichten zu einem wirtschaflichen Einsatz von Wasserstoff als Energieträger in der Luftfahrt beiträgt.

Projektpartner:

Airbus Defence and Space GmbH / Airbus Central R&T
Dr.-Ing. Matthias Geistbeck

Universität Bayreuth
Lehrstuhl f. polymere Werkstoffe
Prof. Dr.-Ing. Holger Ruckdäschel

Technische Univeristät München
Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik (Prof. Eibert)
Dr.-Ing. Uwe Siart

Förderer:

Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (BayLu25)

Laufzeit: 01.01.2022 – 31.12.2024

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut
Professur für Verbundwerkstoffe
und Technische Mechanik, MB 8.4
Email: tobias.dickhut@unibw.de
Tel.: 089 6004 7213

Prof. Dickhut - MODULOX - Aufbau eines neuentwickelten, modularen LOX-Prüfstands samt Infrastruktur zur Untersuchung der äußeren Einflüsse und des Reaktionsmechanismus in flüssigem Sauerstoff

Projektbeschreibung:

Im Rahmen des Projekts MODULOX wird ein LOX-Prüfstand (Liquid Oxygen) an der UniBw M aufgebaut, der die vorherrschenden Einflussparameter auf die LOX-Kompatibilität von Kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff anhand der vorgegebenen Norm identifiziert. Die Abläufe der LOX-Kompatibilitätsprüfungen sind genausten in der Norm ASTM G86 definiert. Allerdings sind bisher unbekannte Einflussparameter und Reaktionsmechanismen für stark abweichende Ergebnisse der Untersuchungen verantwortlich. Zwar ist der Ablauf genaustens definiert, die Versuchsbedingungen sind es allerdings nicht. Ziel ist es einen Prüfstand aufzubauen, der mögliche Umwelteinflüsse/Umgebungseinflüsse und sonstige Einflussparameter auf den Reaktionsprozess identifiziert und somit ein erweitertes Verständnis über den Prüfprozess und Reaktionen des CFK-Materials mit LOX ermöglicht. Ziel ist reproduzierbare Versuchsabläufe und Umgebungseinflüsse zu definieren und die Reaktionsmechanismen zu untersuchen.

Der Aufbau des LOX-Prüfstandes wird dabei modular gestaltet und mit umfangreicher Messtechnik ausgerüstst, um das Verständnis über den Reaktionsprozess einer CFK-Probe im flüssigen Sauerstoff zu erweitern. Mithilfe des Prüfstands sollen äußeren Bedingungen und deren Einflüsse klar definiert werden . Nur so lassen sich vergleichbare und reproduzierbare Versuchsparameter definieren.

Förderer:

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Fördermaßnahme DLR e.V. – Raumfahrtagentur – Nationales Raumfahrtprogramm
Förderbereich: Raumtransport

Laufzeit: 01.11.2022 – 30.04.2023

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut
Professur für Verbundwerkstoffe
und Technische Mechanik, MB 8.4
Email: tobias.dickhut@unibw.de
Tel.: 089 6004 7213

Dr. Pang - Optische Messverfahren der Verbrennung alternativer Kraftstoffe für neuartige Motorenkonzepte

Akronym & Titel: Optische Messverfahren der Verbrennung alternativer Kraftstoffe für neuartige Motorenkonzepte

Projektbeschreibung:

Um die negativen Folgen des Klimawandels einzudämmen, bemühen sich viele Länder auf der ganzen Welt um eine Reduzierung der CO₂- und Partikelemissionen. Der Verkehrssektor ist für etwa ein Fünftel der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich, wobei über die Hälfte der verkehrsbedingten CO₂-Emissionen von Straßenfahrzeugen stammen. In Rahmen des Projekts „Optische Messverfahren der Verbrennung alternativer Kraftstoffe für neuartige Motorenkonzepte“ werden optische Messverfahren für die Anwendung auf neuartige Motorkonzepte entwickelt und eingesetzt. Ziel der geplanten ersten Zusammenarbeit ist es, die Vorarbeiten für den Antrag eines Verbundsforschungsprojekts zu leisten, um eine langfristige Kooperation zwischen der Fakultät für Maschinenbau der Universität der Bundeswehr München und der Fakultät für Kraftfahrzeugtechnik der Hanyang Universität aufzubauen. Das langfristige Forschungsziel ist die Entwicklung neuartiger Motorenkonzepte, die mit alternativen Kraftstoffen betrieben werden, um einen Beitrag zur Reduzierung der globalen CO₂- und Partikelemissionen des Verkehrssektors zu leisten.

Projektpartner: Automotive Engineering Department, Hanyang University, Seoul, Korea

Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Laufzeit: 01.01.2022 bis 31.12.2022

Verantwortlich:

Genny Pang, Ph.D.

Fakultät Maschinenbau

Tel.: 089 6004 2340

Email: genny.pang@unibw.de

Prof. Adam - dtec.bw LUKAS

Mobiles Luftschadstoffwarnsystem für den Gesundheits-, Umwelt- & Katastrophenschutz durch Echtzeitüberwachung & -evaluation atmosphärischer Aerosole sowie Ortung der Schadstoffquelle (LUKAS)

Abb.: Partnerstruktur des dtec.bw LUKAS-Projektes

Projektbeschreibung: Ziel von LUKAS ist die Entwicklung eines neuartigen mobilen Mess- und Warnsystems zur Überwachung und Detektion von Schadstoffen in der Atmosphäre. Das System ist in der Lage, luftgetragene Feinstäube und Aerosole in Echtzeit auf ihre chemische Zusammensetzung und ihren Schadstoffgehalt im Ultraspurenbereich zu analysieren und mit einer sich kontinuierlich weiterentwickelnden Datenbank abzugleichen. Durch die Echtzeit-Datenanalyse und meteorologische Modellierung erfolgt zeitgleich eine Ortung der Schadstoffquelle, die Prognose der Schadstoffausbreitung sowie eine prospektive Warnmeldung an eine Basis bzw. an die Bevölkerung, z.B. per Web-App. Die eingesetzte Messtechnik basiert auf einem innovativen Verfahren der Lasermassenspektrometrie zur schnellen chemischen Untersuchung einzelner Partikel im Mikro- und Nanometerbereich in Kombination mit weiteren Sensoren. LUKAS eignet sich für den Einsatz in der Katastrophenvorbeugung, dem Gesundheits- und Umweltschutz und dem Zivilschutz. Die neuartige LUKAS-Technologie wird am Beispiel der Überwachung von Schiffsemissionen in Zusammenarbeit mit dem Marinekommando und der deutschen Wirtschaft entwickelt und gemeinsam mit diversen staatlichen Stellen bzw. Bedarfsträgern erprobt.

Projektpartner:

UniBw:

Prof. Kähler (LRT7), Prof. Dollinger (LRT2); Prof Sehl (BW)

extern:

Universität Rostock

Helmholtz-Zentrum Hereon (ehemals Helmholtz-Zentrum Geesthacht)

Helmholtz Zentrum München

Marinekommando

Förderer: BMVg

Laufzeit: 4 Jahre

Weblink: https://dtecbw.de/home/forschung/unibw-m/projekt-lukas/projekt-lukas

Verantwortlich:

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Adam
Institut für Chemie & Umwelttechnik
Email: thomas.adam@unibw.de
Tel.: 089 6004 4649

Prof. Adam - Entwicklung eines mobilen automatisierten Aerosolmesssystems

Entwicklung eines mobilen, automatisierten Messsystems für die zeitgleiche Analytik von Partikel- und Gasphase aus Aerosolen für fortgeschrittene Umweltanalytik

Abb.: Fließschema der automatisierten Aerosol-Analytik, Bildquelle: Thomas Adam

Projektbeschreibung: Luftschadstoffe bestehen aus einer Vielzahl gasförmiger und fester bzw. flüssiger Verbindungen, den sogenannten Aerosolen. Wünschenswert wäre eine umfassende Analytik, mit der sowohl schädliche Gasverbindungen als auch partikuläre Bestandteile und die daran adsorbierten Substanzen differenziert betrachtet werden können. Dem steht jedoch ein immenser finanzieller und arbeitsintensiver Aufwand gegenüber, weshalb nur sogenannte Leitsubstanzen gemessen werden, welche als Indikatoren für die Schadstoffbelastung in der Luft herangezogen werden.

Um dies zu lösen wird im Projekt ein Messgerät für die vollautomatisierte organisch-chemische Charakterisierung von Aerosolen entwickelt. Das System ist in der Lage kontinuierlich (24 h) im Feld sowohl die Gas- als auch die Partikelphase zu beproben und mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) zu analysieren. Polare Substanzen werden in einem Derivatisierungsschritt für die Analytik zugänglich gemacht um möglichst viele relevanten Verbindungen im Aerosol zu erfassen. Ziel ist eine umfassende Untersuchung der Luftqualität bei hohem Automatisierungsgrad. Zur Umsetzung ist für die UniBwM eine WiMi-Stelle (PostDoc) bewilligt.

Projektpartner:

Photonion GmbH

Scientific Instruments Manufacturers (SIM) GmbH

Förderer: BMWi-ZIM

Laufzeit: 2,5 Jahre

Verantwortlich:

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Adam
Institut für Chemie & Umwelttechnik
Email: thomas.adam@unibw.de
Tel.: 089 6004 4649

Prof. Adam - Ship Emission Profiler - Advanced Analyzer for Aerosol Particles (SEP-3AP)

Projektbeschreibung: Im Projekt soll ein Analyse-Verfahren für Aerosol-Einzelpartikel im Bereich Schiffsemission weiterentwickelt und spezialisiert werden. Ziel ist es, Abgase aus Schiffsmotoren über große Distanzen zuverlässig zu detektieren, anhand der chemischen Signatur zu klassifizieren und einzelnen Schiffen zuzuordnen. Der gewonnene chemische Fingerabdruck gibt Aufschluss über die spezifischen Emissionen der Schiffe und den verwendeten Treibstoff (z.B. Schiffsdiesel oder Schweröl). Diese Informationen werden mit meteorologischen Daten, wie Windrichtung und Windgeschwindigkeit sowie den aktuellen Schiffspositionen korreliert, um gezielt ein bestimmtes Schiff als Emissionsquelle zu ermitteln. Hierfür ist eine WiMi-Stelle bewilligt, die voraussichtlich ab 1. Januar 2022 besetzt wird.

Projektpartner:

Photonion GmbH

Lohmeyer GmbH

Förderer: BMWi-ZIM

Laufzeit: 2,5 Jahre

Verantwortlich:

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Adam
Institut für Chemie & Umwelttechnik
Email: thomas.adam@unibw.de
Tel.: 089 6004 4649

Prof. Adam, Prof. Hupfer - Ultrafine Particles from Transportation

Ulthras - Ultrafine Particles from Transportation – Health Assessment of Sources

Projektbeschreibung: Luftverschmutzung gehört weltweit zu den fünf größten Sterberisikofaktoren und ist verantwortlich für ca. 5 Mio vorzeitige Todesfälle bzw. 147 Mio verlorene Lebensjahre pro Jahr. Dies ist bedingt durch Erkrankungen wie z.B. Lungenkrebs, COPD, Schlaganfall, Asthma oder Herzinfarkt, welche durch Luftschadstoffe ausgelöst werden können. Verbrennungspartikel aus Verkehrsabgasen gelten dabei als einer der Hauptverursacher [1]. Im Fokus der Forschungen stehen hier zunehmend Ultrafeinpartikel (UFP), dh sehr kleine Partikel mit einem Durchmesser von bis zu 100 Nanometern. UFP können beim Einatmen besonders tief in die Atemwegsorgane und sogar bis in den Blutkreislauf vordringen.

Ziel von Ulthras ist es die Auswirkungen verkehrsbedingter UFP auf die menschliche Gesundheit zu erforschen und eine Risikobewertung der verschiedenen Verursacher zu erstellen. Darüber hinaus soll die Bedeutung der chemisch-physikalischen Eigenschaften von UFP auf atmosphärische Alterungsprozesse untersucht werden. Im Fokus stehen UFP aus Verbrennungsabgasen von Pkw, Lkw, Schiff und Flugantrieben, aber auch aus verkehrsbedingten Nichtverbrennungsemissionen, wie z.B. durch Bremsen und Schienenoberleitungen.

Die Aufgaben der UniBwM im Projekt ist die realitätsnahe Generierung und Messung von UFP bei Flugantrieben und Kfz-Bremsanlagen, die Durchführung chemisch-physikalischer Analysen, die Verwertung der erzielten Erbnisse sowie die Vertretung des Konsortiums vor politischen Entscheidungsträgern.

Projektpartner:

Norwegian Institute of Publich Health, Norwegen (Koordinator)

University of Eastern Finland, Finnland

University of Fribourg, Schweiz

Finnisch Instiute for Health and Welfare, Finnland

Universität Rostock

Helmholtz Zentrum München

Förderer: EU Kommission H2020

Laufzeit: 4 Jahre

Literatur:

State of Global Air/2019. Health Effect Institute and Institute of Health Metrics and Evaluations. www.stateofglobalair.org

Verantwortlich:

Prof. Dr. rer. nat. Thomas Adam
Institut für Chemie & Umwelttechnik
Tel.: 089 6004 4649
E-Mail: thomas.adam@unibw.de

Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Hupfer
Institut für Aeronautical Engineering
Tel.: 089 6004 7206
E-Mail: andreas.hupfer@unibw.de

Prof. Dickhut - dtec.bw SeRANIS Seamless Radio Access Networks for Internet of Space

Projektbeschreibung: Der große Vorteil von Faser-Kunststoff-Verbunden ist, dass verschiedene Funktionen in strukturelle Bauteile aus Faser-Kunststoff-Verbunden integriert werden können. Ziele der Teilprojekte in Labor 3.1„Moderne Satellitenstrukturen“ und Labor 3.2 „Resilienz“ des Projektes SeRANIS ist es, Funktionsschichten in strukturelle Satellitenkomponenten zu integrieren, um die Leistung der Bauteile zu erhöhen bzw. um Gewicht einzusparen. Im Fokus stehen zwei Aufgabenstellungen:

1) Integration einer Funktionsschicht in Faser-Kunststoff-Verbundbauteile, welche die Weltraumstrahlung so weit abmindert, dass nicht speziell abgeschirmte Elektronikkomponenten im Satelliten verbaut werden können.

2) Um die Energieversorgung in Satelliten zu gewährleisten ist ein Tank für verschiedenste Medien im Satelliten vorzusehen. Die meisten Tanks sind metallisch oder haben einen metallischen Liner, um Treibstoffe über mehrere Jahre speichern zu können. Ziel ist es eine Barriereschicht in einen reinen Faser-Kunststoff-Verbund-Tank zu integrieren, um den Treibstoff über die Missionsdauer ohne Diffusion des energietragenden Mediums speichern zu können und gegenüber den herkömmlichen Tanks Gewicht einzusparen.

Projektpartner: diverse Partner aus Forschung und Industrie

Förderer: BMVg

Laufzeit: 4 Jahre

Weblink: https://dtecbw.de/home/forschung/unibw-m/projekt-seranis/projekt-seranis

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut
Professur für Verbundwerkstoffe und Technische Mechanik, MB 8.4
Email: tobias.dickhut@unibw.de
Tel.: 089 6004 7213
& weitere Kolleg*innen der UniBwM

Prof. Dickhut - Wasserstofftanks aus Faser-Kunststoff-Verbund für elektrifizierte Flugzeugkonzepte

CryoFuselage - Entwicklung und Qualifikation von kryogenen Niederdruck-Wasserstofftanks aus Faser-Kunststoff-Verbund mit Funktionsintegration in tragende Rumpfstrukturen und Sensoreinbettung zur Prozess-, Schadens- und Füllstandsüberwachung für elektrifizierte bemannte und unbemannte Flugzeugkonzepte

Projektbeschreibung:

Das Verbundvorhaben CryoFuselage in Kooperation mit der Universität Bayreuth hat das Entwicklungsziel kryogene Niederdruck-Wasserstofftanks aus Faser-Kunststoff-Verbunden zu entwickeln und mittels einer Funktionsintegration in tragenden Rumpfstrukturen von elektrifizierten bemannten und unbemannten Flugzeugkonzepten zu integrieren. Im Rahmen der Qualitätssicherung und Flugsicherheit sollen die Tanks darüber hinaus durch die Einbettung von Sensoren die Prozess-, Schadens- und Füllstandsüberwachung für diese elektrifizierten Flugzeugkonzepte ermöglichen. Die Motivation ist die effiziente Gestaltung der Speicherung von Wasserstoff und funktionale Nutzung eines Wasserstofftanks integriert in die Struktur des Luftfahrzeugs.

Projektpartner:

Universität Bayreuth

Professor Dr.-Ing. Holger Ruckdäschel

Lehrstuhl f. polymere Werkstoffe

Förderer:

Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie (BayLu25)

Laufzeit: 01.01.2021 – 31.06.2023

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut
Professur für Verbundwerkstoffe und Technische Mechanik, MB 8.4
Email: tobias.dickhut@unibw.de
Tel.: 089 6004 7213

Prof. Dickhut - CHiLL - Entwicklung, Fertigung und Test eines skalierbaren Hochdrucktanks aus Kohlefaserverbundwerkstoff für die kryogene Speicherung von Helium in kosteneffizienter, linerloser Technologie (Typ V)

Projektbeschreibung:

Das Verbundvorhaben CHiLL in Kooperation mit der Blackwave GmbH hat das Entwicklungs-ziel einen vollständig aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehenden Tank (Typ V) für die Speicherung von Helium bei kryogenen Tiefsttemperaturen und hohen Drücken zu entwickeln, zu fertigen und zu testen. Neben der grundsätzlichen Auslegung solcher Tanks soll auch die Ableitung geeigneter Qualifikationsstrategien, Konstruktions- und Berechnungs-richtlinien erfolgen, welche ein modulares und skalierbares Tankfamilienkonzept unter Ein-beziehung von Qualifikationsmethoden wie beispielsweise der Qualification-by-Similarity erlauben. Ferner ist die wissenschaftliche Aufarbeitung von gezielter Funktionsintegration eines Typ V CFK-Tanks unter zusätzlicher Integration von Sensoren zur Prozess-, Schadens- und Füllstandsüberwachung darzustellen. Durch ihren Einsatz in Trägerraketen müssen diese Tanks sehr anspruchsvolle Anforderungen hinsichtlich Masse, Volumen sowie thermischen und mechanischen Eigenschaften genügen. Die Motivation ist eine Technologiereife dieses kosten- und masseeffizeinten Tankkonzeptes zu erreichen, welche es zukünftig erlaubt die herkömmlichen Typ III und Typ IV Tanks abzulösen, da diese durch ein vergleichsweise hohes Gewicht die wirtschaftliche Nutzung von Trägerraketen einschränken.

Projektpartner:

Blackwave GmbH

Liste-Meitner-Str. 7

82024 München

Förderer:

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Fördermaßnahme DLR e.V. – Raumfahrtagentur – Nationales Raumfahrtprogramm

Förderbereich: Raumtransport

Laufzeit: 01.09.2021 – 31.08.2025

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut
Professur für Verbundwerkstoffe und Technische Mechanik, MB 8.4
Email: tobias.dickhut@unibw.de
Tel.: 089 6004 7213

Prof. Hupfer - Munich Aerospace

Small Aero Engines – Performance and Emissions using Drop-In Fuels

 Projektbeschreibung: Gründung einer Forschungsgruppe Small Aero Engines. Ziel der Forschungsgruppe ist die Untersuchung verschiedener potentieller Drop-In-Kraftstoffe für die Luftfahrt, derer, für den Flugbetrieb notwendigen, thermo-, fluiddynamischen und physikalischen Eigenschaften sowie die Ermittlung des Verbrennungs- und Emissionsverhaltens mittels effektiver numerischer Modelle und experimenteller Versuche auf Sub- und Gesamtsystemebene Flugantrieb. Unter der Leitung von Prof. Hupfer werden in enger Zusammenarbeit mit Prof. Adam experimentelle Untersuchungen und Abgasanalysen an einem hierfür entwickelten Brennkammerprüfstand durchgeführt.

Projektpartner: Technische Universität München

Förderer: Munich Aerospace

Laufzeit: 3 Jahre

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Hupfer
Institut für Aeronautical Engineering
Tel.: 089 6004 7206
Email: andreas.hupfer@unibw.de

Profes. Hupfer, Myschik, Trapp, Dietz - dtec.bw ELAPSED

dtec.bw ELAPSED - Electric Aircraft Propulsion – safe, efficient, digitally linked

Projektbeschreibung: Im Rahmen des dtec.bw-Projektes ELAPSED werden elektrisch angetriebene Fanstufen mit einem bzw. zwei gegenläufigen Rotoren eingesetzt. Mit diesen kann der Einsatzbereich des Luftfahrzeugs hinsichtlich Schnellflug und Flughöhe vergrößert, die Integrierbarkeit ins Luftfahrzeug verbessert sowie durch verteilte Antriebselemente eine einfache Skalierbarkeit und größere Sicherheit durch Redundanzen erreicht werden. Die unterschiedlichen Konzepte werden unter der Leitung von Prof. Hupfer in Zusammenarbeit mit Prof. Dietz aerodynamisch und konstruktiv ausgelegt, gefertigt und experimentell validiert.

Zum Bereitstellung der für den elektrischen Antrieb des Flugzeugs benötigten Leistung werden von Prof. Trapp und seinem Team auf Brennstoffzellen (Wasserstoff- oder Methanol) basierende Powermodule entwickelt, die durch die Integration von Batterien und /oder Supercaps in jeder Flugsituation (auch unter relevanten Neigungswinkeln) die benötigte Strom-Spannungskombination liefern. Der Wasserstoff oder das Methanol werden in speziellen, für den Luftverkehr ausgelegten Tanks mitgeführt.

Projektpartner: diverse Partner aus Forschung und Industrie

Förderer: BMVg

Laufzeit: 4 Jahre

Weblink: https://dtecbw.de/home/forschung/unibw-m/projekt-elapsed/projekt-elapsed

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Hupfer (Gesamtprojektleiter)
Prof. Dr.-Ing. Stephan Myschik
Prof. Dr.-Ing. Christian Trapp
Prof. Dr.-Ing. Markus Dietz
& weitere Kolleg*innen der UniBwM

Prof. Kuttner - Erprobung der Bauteilsicherheit im Zeitraffertempo

Beschreibung:

Wenn außerplanmäßig Schäden an einem Bauteil, einem Fahrzeuges oder einer Maschine auftreten, kostet dies Zeit und Geld. Für den Hersteller bedeutet jedes Versagen eine Rückrufaktion mit gewaltigem finanziellen Aufwand und einem Imageschaden. Aus diesem Grund hat sich die ingenieurwissenschaftliche Disziplin der Betriebsfestigkeit zur Aufgabe erklärt, das Versagen von Komponenten und Systemen unter Betriebslasten zu erforschen und Verfahren für die rechnerische Vorhersage und experimentelle Verifikation der Sicherheit zu entwickeln.

Die Professur bietet ein durchgängiges Methodenspektrum in Mess- und Versuchstechnik an:

• Messtechnik zur Messung von Betriebslasten und -beanspruchungen (DMS- Installation, Kraft-, Momenten- und Beschleunigungsmessungen, Mehrkanal-Datenlogger)
• Durchführung von Fahrzeugmessungen auf der Teststrecke der Universität
• Ableitung von Bemessungskollektiven für Berechnung und Versuch (einschließlich statistischer Verfahren der Extremwertstatistik, Versuchszeitverkürzung)
• Schädigungsrechnung zur Lebensdauerabschätzung

• Prüfstände zur Bauteilerprobung (Universal-Spannfeld bis 63 kN Kraft, 4-Poster-Prüfstand als Straßensimulator, Umlaufbiegungsprüfstand, elektrodynamischer Shaker, Fallturm, Schlittenanlage)
• Bau und Adaption von anwendungsspezifischen Sonderprüfständen

Mit diesem Instrumentarium lassen sich die Nutzungsdauer von Bauteilen, Fahrzeugen und Systemen unter Betriebsbelastungen abschätzen und deren Schwachstellen identifizieren. Die genutzten Verfahren sind als Stand der Technik anerkannt und kommen in zahlreichen gemeinsamen Projekten des Labors mit der Industrie zum Einsatz. Durch die moderne Ausstattung, Jahrzehnte der Erfahrung und die hohe Flexibilität ist das Labor in der Lage, maßgeschneiderte Problemlösungen für die bauteilorientierte Prüfstandserprobung anzubieten. Damit leistet die Professur einen aktiven Beitrag in Lehre und Forschung der Fakultät für Maschinenbau.

Link: https://www.unibw.de/mb/institute/we3/we32/labor/labor-start

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Thomas Kuttner
Professur für Technische Mechanik, WE3.2
Institut für Fahrzeugtechnik & Mechanik
Email: thomas.kuttner@unibw.de
Tel.: (089) 6004 3176 oder (0172) 300 77 46

Prof. Lecheler - dtec.bw DEFINE Digitale fehlertolerante Infrastruktur für die Steuerung elektrischer Netze

Projektbeschreibung:

Das Projekt dtec.bw DEFINE widmet sich dem Aufbau fehlertoleranter Systeme für eine sichere und nachhaltige Energieversorgung der Zukunft. Der interdisziplinäre Ansatz umfasst sowohl die Forschungsfelder sichere IT-Systeme und Regelungsstrukturen als auch leistungselektronische Hardware in Gleichstromtechnik und bauliche Strukturen. Seitens UniBw M sind die universitären Fakultäten Elektro- und Informationstechnik (Projektleitung Prof. Brückner), Informatik, Bauingenieurswesen und die HAW-Fakultät Maschinenbau beteiligt. Bei MB werden im Labor für Thermodynamik neuartige aufwandsarme Kühlkonzepte für die Gleichstrom-Hochleistungselektronik entwickelt und erprobt. Dies beinhaltet die Wärmeaufnahme am Elektronikmodul als auch die Wärmeabgabe bzw. Wärmenutzung der Station an die Umgebung. Hierfür ist eine WiMi-Stelle bewilligt, die voraussichtlich ab 1. Mai 2021 besetzt wird.

Projektpartner:

HSU Hamburg

TU Chemnitz

Infineon Technologies

Siemens Energy

Electronicon

Förderer: BMVg

Laufzeit: 4 Jahre

Weblink: https://dtecbw.de/home/forschung/unibw-m/projekt-define/projekt-define

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Stefan Lecheler
Professur für Technische Thermodynamik
Institut für Energie- & Antriebstechnik
Email: stefan.lecheler@unibw.de
Tel.: 089 6004 2357

& weitere Kolleg*innen der UniBwM

Prof. Meyer - Profile für Windkraftanlagen

Beschreibung:

Die Strömungsqualität des Windkanals der Fakultät für Maschinenbau wurde zunächst für die Vermessung von Tragflügelprofilen optimiert, die Messtechnik modernisiert und Methoden zur interferenzarmen Bestimmung von Profileigenschaften angepasst, s. Abb.1, [1].

Die untersuchten Flügelprofile für Windkraftanlagen sollen Windkraftanlagen sicherer machen, indem die Hochauftriebseigenschaften durch geeignete aerodynamische Maßnahmen angepasst werden. Dazu werden an existierenden Profilen Maßnahmen untersucht, welche die auftretenden Kräfte an den Rotoren in Sturm- und Böensituationen aerodynamisch begrenzen und somit Lang- sowie Kurzzeitschäden möglichst vermeiden.

Bislang wurden bionische Profilformen (Tuberkelprofile vom Buckelwal), Turbulatoren (LEVoG’s) vom DLR (Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt) sowie scharfe Vorderkanten untersucht, s. Abb.1.

Abb.3 zeigt das theoretisch gewünschte Verhalten der Profile, nämlich eine Begrenzung des Auftriebs kurz über dem Auslegungspunkt

Die praktischen Ergebnisse für die Tuberkel- und LEVoG-Variationen sind in [2] beschrieben. Abb. 4 zeigt Ergebnisse für verschiedene scharfe Vorderkanten (s. Abb.2c).

Literatur:

[1] Meyer, O., Terreblanche, T., Klein, M.: Optimized Experimental Environment for Wing Profile Investigations in the Low Speed Wind Tunnel, Proceedings of the 5th International Conference on Experimental Fluid Mechanics, Munich, Germany, 2018, pp 728-733.

[2] Meyer, O., Terreblanche, T., Klein, M.: Wing Profile Investigations in the Low Speed Wind Tunnel of the UniBwM, Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2018, Conference Proceedings

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Oliver Meyer
Professur für Strömungsmechanik, WE 4.2
Email: oliver.meyer@unibw.de
Tel.: 089 6004 3010

Prof. Späth - Berechnung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen

Berechnung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen mit verschiedenen Methoden und deren Validierung durch Tests und 3D-Scans

Projektbeschreibung: Vergleichende Untersuchung verschiedener Methoden zur Betriebsfestigkeitsberechnung von Schweißverbindungen (z.B. Nennspannungsmethode, Peak Stress Methode, nach Meneghetti, Kerbspannungskonzept o.Ä.). Die vergleichenden Untersuchungen erfolgen nicht nur auf der Simulationsseite (FEM), sondern beinhalten auch validierende Ermüdungsversuche an typischen Proben mit dem vorhandenen Hochfrequenzpulsator (maximale Prüflast 550 kN). Die Proben werden durch den Industriepartner gestellt. Die genannten Proben werden darüber hinaus durch 3D-Scan-Verfahren hochgenau vermessen und abgebildet. Anhand dieser erfassten Realgeometrien werden FEM-Modelle erstellt (Vernetzungsgröße bis hinunter zu ca. 30 bis 40 µm). Damit erfolgen FEM-Berechnungen, die die Spannungsverläufe im Detail abbilden können (siehe Bild für Beispiel). Mittels eines Röntgendiffraktometers (Beschaffung fest eingeplant) können die Eigenspannungstensoren der Proben gemessen und den Spannungsergebnissen der FEM-Berechnung überlagert werden. Damit sind für die Proben erstmals die „wirklichen“ lokalen Spannungen bekannt. Eine Promotion durch einen Gastwissenschaftler ist im Rahmen des Projekts geplant.

Förderer: Liebherr-France SAS, Colmar

Laufzeit: 3 Jahre

Verantwortlich:

Prof. Dr.-Ing. Ralf Späth
Institut für Konstruktions- und Produktionstechnik
Email: ralf.spaeth@unibw.de
Tel.: 089 6004 3330