Forschungsthemen

  

 

BOMA

Betriebsanalysen und Optimierung für mechatronische Antriebssysteme

 

Ziel des Vorhabens ist die Effizienzsteigerung mechatronischer Antriebsstränge durch die methodische Unterstützung des Entwurfs- und Optimierungsprozesses der Antriebssysteme.

Der Anspruch einer energieautarken Produktion, die Energiewende aber auch die zunehmende Verschärfung und Einführung neuer internationaler Normen bezüglich der Energieeffizienz elektrischer Antriebe fordert fortwährend eine Steigerung der Gesamtwirkungsgrade mechatronischer Antriebssysteme.

Unter Berücksichtigung elektrischer und mechanischer Gesetzmäßigkeiten wird im Rahmen des Forschungsvorhabens ein rechnergestütztes Simulationsmodell erstellt, mit dem Ziel die Komponenten einer Anlage energetisch optimal auszulegen und zu optimieren. Die Auslegung und Optimierung erfolgt dabei insbesondere auch unter Berücksichtigung dynamischer Lastprofile und unterschiedlicher Betriebsarten der Antriebe. Die Modelle werden auf den Antriebsprüfständen der Technischen Hochschule Nürnberg verifiziert und komplette Antriebsstränge über ausgewählte Betriebszyklen energetisch vermessen. Die Funktion des Gesamtmodells wird durch Vergleichsmessungen an einer Versuchsanlage des Projektpartners (Klinkhammer Förderanlagen GmbH) erprobt und bewertet.

Das größte Optimierungspotential eines mechatronischen Antriebsstranges bietet das elektrische Antriebssystem, weshalb dieses einen wesentlichen Punkt in der Optimierung des Gesamtsystems und in diesem Forschungsvorhaben einnimmt. Aufgrund von materiellen Abhängigkeiten werden dabei speziell Antriebe ohne Selten-Erden Magneten favorisiert. Auf Basis geeigneter Entwurfs- und Optimierungsverfahren wird ein für den jeweiligen Zweck der Anwendung geeignetes Antriebssystem entwickelt und in das Komplettsystem integriert. Die Auslegung erfolgt dabei speziell auch unter Berücksichtigung fertigungs-technischer Aspekte. Dafür werden mehrere Prototypen durch den Projektpartner (Bosch Rexroth AG) gebaut.

Die Gesamtsystembetrachtung und Entwicklung von für die spezielle Anordnung geeigneten Antrieben führt zur Steigerung von Effizienz und Wirtschaftlichkeit und erleichtert insbesondere die zukünftige (energie-) optimale Auslegung von mechatronischen Antriebssystemen.

 

 

 

Kontakt:

Institut für Leistungselektronische Systeme

Herr Prof. Dr.-Ing. A. Dietz

Tel.: +49 911 5880-1056, Email: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

www.th-nuernberg.de

 

 

RUDiS

Ressourcenschonung und reduzierte Umweltbelastung durch digitale, additive Drucktechnologien in der Schaltungsträgerfertigung

Das Ziel des geplanten Projekts besteht darin, spritzgegossene polymere Basismaterialien (thermoplastisch, duroplastisch) mittels digitaler Druckverfahren wie dem Inkjet-Druck volladditiv zu metallisieren und zu strukturieren sowie alternative Aufbau- und Verbindungstechniken zur Realisierung kompletter elektronischer Baugruppen zu entwickeln, zu charakterisieren und zu optimieren. Dazu sollen die Grundlagen für die direkte Kontaktierung eingebetteter Halbleiterbauteile durch den Druck nanopartikulär gefüllter Tinten erarbeitet werden. Gegenüber herkömmlichen Lösungen ergeben sich durch diesen innovativen Ansatz folgende Vorteile und Potentiale:

• Erhebliche Verkürzung der Prozesskette zur Herstellung strukturierter Schaltungsträger (deutliche Reduzierung von Umweltbelastungen, Reduzierung der Materialvielfalt etc.)

• Möglichkeit der direkten Integration elektrischer/elektronischer Komponenten in und auf anderen (z.B. mechanischen) Bauteilen

• Hohe Varianten- und Stückzahlflexibilität durch digitale Produktion

• Verzicht auf zusätzliche Verbindungsprozesse und -materialien (z.B. Au-Drähte für die Herstellung von Bondverbindungen)

• Realisierbarkeit flexible Bauteile mit integrierten Halbleiterstrukturen aufgrund dünnerer Chipkomponenten durch direkte Kontaktierung

Es wird erwartet, dass der beschriebene Ansatz der integrierten Strukturierung und Kontaktierung elektronischer Bauteile in bevorzugt einem Arbeitsschritt gegenüber der heute üblichen Trennung von Schaltungsträgerherstellung und Bauteilkontaktierung neben der Reduzierung der Umweltbelastung bei der Herstellung prinzipielle Vorteile hinsichtlich Reduzierung der Komplexität und Verbesserung der Anwendungssicherheit aufweist sowie deutliche Kosteneinsparungen bei der Applikation ermöglicht.

 

Kontakt:

Kompetenzzentrum Analytik, Nano- und Materialtechnik

Herr Prof. Dr.-Ing. M. Reichenberger

Tel.: +49 911 5880-1082, Email: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

www.th-nuernberg.de

 

 

 

 

 

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