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Sachbericht zum Teilvorhaben des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) in "AVATAR"
Get PDFSchlussbericht der Leibniz Universität Hannover
Get PDFDie Zuverlässigkeit von Rotorblattstrukturen ist für die gesamte Windenergieanlage (WEA) sowohl technisch als auch wirtschaftlich von zentraler Bedeutung. Jedoch kommt es im Feld noch immer zu Rissbildungen, die z. T. Ursache für kostspielige Reparaturen und Betriebsausfälle sind – trotz langjähriger Erfahrung der Windenergieindustrie im Entwurf von Rotorblättern und im Betrieb von WEA. Das deutet auf Wissenslücken in der Schadensentstehung hin. Wichtige physikalische Zusammenhänge wurden noch nicht vollständig verstanden. Dies schließt insbesondere die Materialmodellierung unter Berücksichtigung fertigungsbedingter Imperfektionen sowie eine umfassende experimentelle Validierung erweiterter Modelle und die strukturierte Auswertung der zugehörigen Messdaten ein. In dem seit 2018 laufenden Projekt ReliaBlade stellte sich ein deutsch-dänisches Konsortium den Herausforderungen, diese Wissenslücken zu schließen. Das Vorhaben Add2ReliaBlade sollte die Inhalte signifikant erweitern und gleichzeitig den Industriepartnern Tecosim Technische Simulation GmbH, TPI Composites Germany GmbH sowie Wölfel Engineering GmbH & Co. KG die Gelegenheit geben, von den Forschungsergebnissen zu profitieren. Die inhaltlichen Ergänzungen waren: Eine hochgenaue Beobachtung der Ermüdungsschadensentwicklung bei Belastungsversuchen auf Material- und Strukturebene, um neue oder erweiterte Modelle umfassend zu validieren; eine (numerische) Beschreibung der Ermüdungsschadensentwicklung in Form virtueller Prüfstände für Subkomponenten und Rotorblätter; eine strukturierte Auswertung, Aufbereitung und Visualisierung von Versuchsergebnissen auf Material- und Strukturebene sowie die Entwicklung von Methoden zur datenbasierten Material- und Strukturmodellierung, um zukünftig zuverlässige Schadensprognosen im Feld mit gemessenen Daten erstellen zu können.The reliability of rotor blade structures is of central importance for the entire wind turbine, both technically and economically. However, cracks still occur in the field, some of which are the cause of costly repairs and operational failures – despite the wind energy industry's many years of experience in designing rotor blades and operating wind turbines. This indicates gaps in knowledge about how damage occurs. Important physical relationships have not yet been fully understood. This includes material modelling that takes into account manufacturing-related imperfections, comprehensive experimental validation of extended models, and structured evaluation of the associated measurement data. In the ReliaBlade project, which has been running since 2018, a German-Danish consortium has taken on the challenge of closing these gaps in knowledge. The Add2ReliaBlade project was intended to significantly expand the content and at the same time give the industrial partners Tecosim Technische Simulation GmbH, TPI Composites Germany GmbH and Wölfel Engineering GmbH & Co. KG the opportunity to benefit from the research results. The additions to the content were: highly accurate observation of fatigue damage development during load tests at the material and structural level in order to comprehensively validate new or expanded models; a (numerical) description of fatigue damage development in the form of virtual test benches for subcomponents and rotor blades; structured evaluation, processing and visualisation of test results at material and structural level, and development of methods for data-based material and structural modelling in order to be able to make reliable damage predictions in the field using measured data in the future
Abschlussbericht zum Verbundprojekt - Teilvorhaben: Verfahrensentwicklung und Qualifizierung 3D-Druck auf; Druckprozess- und Anlagenentwicklung
Get PDFIm Forschungsprojekt 3D-FUN verfolgten die Projektpartner Würth Elektronik und Notion Systems das Ziel, bestehenden Fertigungsprozess „Applikation von Lötstopplack“ zu optimieren und den Material-, Energie- und Chemikalieneinsatz deutlich zu reduzieren. Ausgangspunkt waren konventionelle Verfahren wie Vorhanggießen, Siebdruck und Sprühprozesse, die hohe Energie- und Materialverbräuche verursachen. Der Lötstopplack wird hierbei vollflächig aufgetragen, in langen Prozessstrecken verarbeitet und anschließend nasschemisch entfernt, was hohe Kosten und Umweltbelastungen erzeugt.
Würth Elektronik strebte an, diese Prozesskette durch moderne Inkjet-Drucktechnologie zu ersetzen. Dadurch sollten Lötstopplack und Chemikalien signifikant eingespart, Prozessschritte verkürzt sowie der Energiebedarf gesenkt werden. Zur quantitativen Bewertung der Umweltwirkungen wurde das Öko-Institut e. V. mit einer orientierenden Ökobilanz nach DIN EN ISO 14040 beauftragt. Analysiert wurden u. a. Treibhauspotenzial, Primärenergiebedarf und Rohstoffverbrauch, um die Vorteile des additiven Druckverfahrens gegenüber dem konventionellen Prozess nachzuweisen.
Ein Schwerpunkt des Projekts war die Entwicklung des „Minimal Design“-Ansatzes, bei dem der Lötstopplack ausschließlich selektiv auf Kupferstrukturen gedruckt wird. Untersuchungen konzentrierten sich auf die elektrische und mechanische Zuverlässigkeit sowie die Stabilität der freiliegenden FR4-Oberflächen nach dem Druckprozess. Zusätzlich wurde die Übertragbarkeit der neuen Prozesse auf flexible und dehnbare Substrate, insbesondere TPU, geprüft. Dieses Material ermöglicht niedrigere Verarbeitungstemperaturen und eröffnet Potenziale für energieeffizientere Folgeprozesse.
Notion Systems verfolgte das Ziel, durch die Kombination aus präziser Anlagentechnik, angepasster Prozessführung und digitaler Datenintegration eine robuste und skalierbare Inkjet-Drucklösung für industrielle Prozesse zu entwickeln. Notion Systems entwickelte hierfür die drucktechnologische Basis, optimierte Druckparameter, Tropfenplatzierung und Schichtdicken.
Würth Elektronik erzielte im Projekt wesentliche Fortschritte. Der Minimal Design Ansatz konnte erfolgreich umgesetzt werden, Material- und Energieverbräuche gingen deutlich zurück und die erforderlichen elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Leiterplatten blieben unverändert. Für dehnbare TPU-Folien wurden stabile Prozessparameter definiert und erstmals konnten 3D-Strukturen aus Lötstopplack erzeugt werden.
Notion Systems schuf die methodischen Grundlagen für eine industrielle Integration des Inkjet-Drucks, identifizierte geeignete Prozessfenster und analysierte mehrere Lötstopplacksysteme. Künftige Arbeiten sollen Material- und Prozessstabilität weiter erhöhen sowie die Skalierung in die Produktion vorantreiben.
Die Projektanalysen belegen klare ökologische Vorteile des Inkjet-Verfahrens gegenüber der Standardprozesskette. Einsparungen bei Energie, Chemikalien und Rohstoffen sowie geringere Treibhausgasemissionen zeigen, dass additive Druckprozesse sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich vorteilhaft sind. Die Untersuchungen weisen zugleich auf Herausforderungen wie toxische Verbrennungsprodukte von FR4 hin und liefern wichtige Impulse für die Notwendigkeit der Weiterentwicklung nachhaltigerer Leiterplattensubstrate
Abschlussbericht zum FuE-Projekt ; Förderprogramm: KoPa 35c - Digitalisierung der Fahrzeughersteller und Zulieferindustrie
Get PDFZiel des Vorhabens war es, innovative technologische Lösungen im Bereich Forschung, Technologie und Raumfahrt zu entwickeln und umzusetzen. Im Mittelpunkt stand dabei die Entwicklung neuer Methoden und Werkzeuge, die sowohl wissenschaftlich als auch wirtschaftlich verwertbare Ergebnisse liefern.
Zu den wichtigsten technischen Ergebnissen zählen die erfolgreiche Implementierung neuer Analyseverfahren, die Optimierung bestehender Prozesse sowie die Schaffung von Grundlagen für weiterführende Forschungs- und Entwicklungsprojekte. Die erzielten Resultate bieten eine hohe Anschlussfähigkeit für zukünftige Anwendungen und fördern die nachhaltige Nutzung der Projektergebnisse in der Praxis.Goal of the project was to develop and implement innovative technological solutions in the fields of research, technology, and space travel. The focus was on developing new methods and tools that deliver results that are both scientifically and economically viable.
The most important technical results include the successful implementation of new analysis methods, the optimization of existing processes, and the creation of a foundation for further research and development projects. The results achieved offer a high degree of connectivity for future applications and promote the sustainable use of the project results in practice
Schlussbericht AStERIa
Get PDFDie zunehmende Lärmbelastung in den Weltmeeren durch die Schifffahrt stellt eine wachsende ökologische Herausforderung dar. Besonders Unterwasserschall kann das Verhalten und die Lebensräume maritimer Arten erheblich beeinträchtigen. Vor diesem Hintergrund verfolgte das Teilvorhaben AStERIa das Ziel, numerische Methoden zur Prognose und Reduktion der Unterwasserschallemissionen von Azimut-Propulsionsanlagen in realer Schiffskonfiguration zu entwickeln und zu validieren. Im Fokus stand die ganzheitliche Betrachtung hydrodynamischer und strukturmechanischer Schallquellen unter realitätsnahen Bedingungen. Dazu wurden hochaufgelöste CFD-Simulationen (RANS/LES) mit zweiphasiger Modellierung (Schnerr-Sauer) mit strukturmechanischen Modellen (FEM/MKS) gekoppelt. Die akustische Berechnung im Fernfeld erfolgte mittels akustischer Analogien (permeable Ffowcs-Williams-Hawkings-Methode).
Zentrale Ergebnisse:
- Erfolgreiche unidirektionale Fluid-Struktur-Kopplung zur Berechnung der akustischen Gesamtsignatur eines Ruderpropellers in
Zug-Konfiguration sowie eines Ruderpropellers in Düse.
- Entwicklung einer automatisierten adaptiven Netzverfeinerung (AMR) zur verbesserten Auflösung kavitierender Nachlaufwirbel.
- Validierung der Methoden anhand von an realen Schiffen.
- Entwicklung von Nahfeldauswertemethoden zur gezielten Identifikation akustisch kritischer Komponenten und zur
richtungsabhängigen Visualisierung der Schallabstrahlung.
Das Potential der Nahfeldauswertemethoden zur akustischen Optimierung von Anlagenkomponenten wurde anhand zweier Testfälle demonstriert. Die angestrebte Genauigkeit von +-5dB wurde in weiten Frequenzbereichen erreicht, in einzelnen Bereichen traten Abweichungen etwa +-10dB auf. Die entwickelten Methoden ermöglichen dennoch eine belastbare vergleichende Bewertung von Designvarianten und bieten ein ingenieurtechnisches Werkzeug zur Entwicklung geräuscharmer Propulsionssysteme
Abschlussbericht zum Projekt MILKI PSY
Get PDFMILKI-PSY hat zum Ziel, KI-gestützte, immersive Lernumgebungen für das selbständige Erlernen psychomotorischer Fähigkeiten zu schaffen. Dabei entsteht ein domänenübergreifender Ansatz, der es ermöglicht, die Tätigkeiten von Experten multimodal aufzuzeichnen und diese Aufzeichnungen als Blaupausen für Lernende zu verwenden. Mit Hilfe KI-gestützter Analysen soll dabei der Lernfortschritt durch automatisierte Fehlererkennung und generiertes, individuelles Feedback unterstützt werden. So entstehen ganzheitliche, innovative Lernumgebungen für das Erlernen psychomotorischer Fähigkeiten, in denen personalisierte, KI-gestützte Lernunterstützung individuelle Lernprozesse auf Basis komplexer Datenanalysen ermöglicht. Das Teilvorhaben "Anwendungsfälle und Evaluation" an der DSHS hatte die Aufgabe, auf Grundlage des theoretischen Rahmenwerks von MILKI-PSY, spezifische Anwendungsfälle zu entwickeln. Es wurde sowohl die
Basis für deren detaillierte Ausarbeitung als auch für die Planung und Durchführung der Evaluation geschaffen. Dabei kamen innovative Methoden für das psychomotorische Lernen in verschiedenen Sportarten zum Einsatz, die anschließend evaluiert wurden.
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