Fluidtechnische Komponenten

  Prüfstände und Simulationsergebnisse

Die Forschungsgruppe „Fluidtechnische Komponenten“ erforscht und entwickelt fluidtechnische Antriebskomponenten im Bereich der Öl- und Wasserhydraulik, sowie Pneumatik.

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Fotografie von Herr Fischer

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+49 241 80 47728

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Gruppenvorstellung

Verantwortung gegenüber Mensch und Umwelt.
Die Entwicklung und der Betrieb fluidtechnischer Komponenten unterliegen ökonomischen, ökologischen und gesetzlichen Randbedingungen. Dabei sind zahlreiche Zielkonflikte zu lösen.

  • Hohe Effizienz und Funktionalität
  • Geringe Geräuschentwicklung
  • Robustheit und lange Lebensdauer
  • Verwendung wiederverwertbarer und ungiftiger Werkstoffe und Betriebsstoffe

Smarte Komponenten
Neben der Weiterentwicklung aktueller, konventioneller Komponenten wird die Einbindung von smarten Bauteilen mit eingebetteten Sensoren vorangetrieben. Diese sind imstande per Eigendiagnose oder per Rückmeldung an eine übergeordnete Anlagensteuerung einem Ausfall oder Folgeschäden vorzubeugen

  • Betriebsoptimierung
  • Reduktion von Ausfallzeiten und -kosten
  • Minimierung des Wartungsaufwands
  • Optimierung des Betriebsbereichs

Anwendungen
Im Rahmen von Grundlagenforschung, vorwettbewerblicher Forschung, sowie gemeinschaftlichen Forschungs- und Industrieprojekten werden Untersuchungen in unterschiedlichen Bereichen durchgeführt. Dabei wird auch die gesamte Bandbreite verfügbarer Druckübertragungsflüssigkeiten als auch gasförmiger Medien abgedeckt.

  • Luft- & Raumfahrt
  • Automobile
  • Bau-, Land- & Forstmaschinen
  • Stationäre Anlagen, Produktionsmaschinen
  • Erneuerbare Energien

Methoden
Die Gruppe berücksichtigt die anstehenden Herausforderungen in der Komponentenforschung und -entwicklung aus allen relevanten Perspektiven.

  • Analytisch
  • Numerisch
  • Experimentell

Diese zur Verfügung stehende Methodik findet Anwendung in der Analyse marktüblicher Komponenten, bei der Anpassung oder Optimierung auf spezielle Anwendungsfälle sowie bei der Entwicklung von Abhilfemaßnahmen im Schadensfall.

 
 

Forschungsschwerpunkte

Text zu Forschungsschwerpunkten

Dezentrale hydraulische Achse mit High-Speed-Komponenten

In Zusammenarbeit mit dem MSE der RWTH Aachen wird an einem elektrohydraulischen Aktuator (EHA) mit einem High-Speed-Motor für die hohen Anforderungen mobiler Anwendungen an Kompaktheit und Leistungsdichte geforscht. Daher wird eine neue Hochgeschwindigkeits-Innenzahnradpumpe entwickelt, um eine Erhöhung des Drehzahlniveaus und somit der Leistungsdichte des Hydrauliksystems zu erreichen.

Keramisches Flachschieberventil

Zylindrische Ventilschieber aus Stahl haben zwei wesentliche Schwächen. Der nicht einstellbare Ringspalt zwischen Schieber und Buchse führt zu Verlusten infolge von Leckage und der Verschleiß der Steuerkanten führt zu einer Änderung des Betriebsverhaltens. In Zusammenarbeit mit dem IWM der RWTH Aachen wird ein Flachschieberventil aus Keramik entwickelt, das die genannten Schwachstellen vermeidet.

Analyse der Schallemission von pneumatischen Komponenten

Die Anregung von pneumatischen Systemen verursacht Körper- und Luftschall, der von Menschen als unangenehm empfunden wird und das Gehör beeinträchtigt. Mit einer speziell entwickelten Messmethode und einem ganzheitlichen Simulationsmodell werden die primären Schallquellen identifiziert. Dies ermöglicht die Einbeziehung der akustischen Optimierung in den frühen Entwicklungsprozess von Produkten.

Untersuchung des Kontakts Kolbentrommel – Steuerspiegel in Axialkolbenmaschinen

Eine Kombination aus experimentellen und theoretischen Ansätzen wird auf Basis eines selbst entwickelten Simulationsprogramms verwendet, um Informationen über den tribologischen Kontakt zu erhalten. Spalthöhen im Bereich von wenigen Mikrometern und Kontaktreibung werden an einer 160 kW-Pumpe realitätsnah gemessen und numerisch modelliert.

Tanksimulation mit konzentrierten Parametern

Mitgerissene Luft im Öl verursacht viele Probleme für Hydrauliksysteme und beeinträchtigt die Leistung des gesamten Systems. In diesem Forschungsprojekt wird die transiente Luftfreisetzungskapazität im Hydrauliktank zunächst unter Verwendung einer Simulation mit konzentrierten Parametern einschließlich eines mehrphasigen Fluidmodells simuliert und anschließend experimentell validiert. Diese Simulation benötigt relativ geringe Rechenkapazitäten und -zeiten und ist daher auch für kleine und mittlere Unternehmen anwendbar.

 
 

Laufende Forschungsprojekte

Dezentrale kompakte Hydraulikversorgung durch High-Speed-Komponenten
Nachweis der Funktionsfähigkeit eines Flachschieberventils mit Keramikkomponenten für die Hydraulik
Effizienzsteigerung von Verdrängereinheiten durch optimales Einlaufen
Regelorgane für Verstellpumpen mit systematischer Vermeidung kontinuierlicher Bypass-Verluste

 
 

Abgeschlossene Forschungsprojekte

Wirkungsgradsteigerung durch effiziente Verstellsysteme
Luftfreies Öl durch optimierte Tankgestaltung
Lebensdauerprognose von Hydraulikventilen
Analytische Strömungskraftberechnung in Längsschieberventilen

Entwicklung eines Mehrkomponenten-Kavitationsmodells für die Ölhydraulik

Radialkolbenmaschine mit axialen konischen Steuerplatten
Simulative und experimentelle Untersuchung des Kontaktes Kolbentrommel-Steuerspiegel in Axialkolbenmaschinen