Umsetzung einer optimierten Oberflächenschlitzung zur Wirbelstromverlustreduktion auf der Oberfläche eines additiv gefertigten Permanentmagnet-Rotors - Haase, Michael; Bieber, Maximilian; Tasche, Frederik; Schaper, Mirko; Hoyer, Kay-Peter; Ponik, Bernd; Magyar, Balázs (Proceedings of the 19th Rapid.Tech 3D Conference Erfurt, Germany, 9–11 May 2023)

Powder bed fusion of soft-magnetic iron-based alloys with high silicon content - Andreiev, Anatolii; Hoyer, Kay-Peter; Hengsbach, Florian; Haase, Michael; Tasche, Lennart; Duschik, Kristina; Schaper, Mirko (Journal of Materials Processing Technology)
Keywords: Industrial and Manufacturing Engineering; Metals and Alloys; Computer Science Applications; Modeling and Simulation; Ceramics and Composites

Compensation of the Shrinkage Behavior Occurring in Cylindrical Components in the FDM Process - Koers, Thorsten; Magyar, Balázs (Macromolecular Symposia)
Fused deposition modeling (FDM) is an additive manufacturing process that can be used to manufacture three-dimensional thermoplastic components layer by layer. One disadvantage of FDM is the shrinkage of the components during the manufacturing process. The filament is molten in the nozzle, deposited layer by layer, and cools down again. During solidification, the filament shrinks inhomogeneously in the x/y/z direction, which leads to distortion of the component geometries. Particularly with higher nominal lengths and complex local geometries, there is a need for optimization with regard to dimensional accuracy. The aim of this paper is to counteract this on the software side with global as well as local shrinkage factors. The expected shrinkage within a layer is predicted with an in-house developed software. The geometric accuracy of the model is verified by experimental investigations on cylindrical test specimens. In these, the so-called clover effect occurs as a result of the shrinkage. The circular shape of the deposited layer is deformed by the distortion in the x–y plane comparable to a clover. Finally, the results are validated by analyzing a demonstrator in the form of a bracket.

Additively manufactured air-cooled lightweight rotor for an automotive electric motor - Bieber, Maximilian; Haase, Michael; Tasche, Frederik; Zibart, Alexander; Ponick, Bernd (2023 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC))

Future of electric motors: Additive manufacturing of components with innovative lightweight and cooling structures - Magerkohl, Sebastian; Haase, Michael; Magyar, Balázs

Approximate simulation of the hysteresis friction of radial shaft seals - Bührmann, Tobias; Magyar, Balázs (64. Tribologie-Fachtagung 2023)

Untersuchung des Reibungs- und Deformationsverhaltens von schnelllaufenden Bremsen - Rauhaus, Johann; Schadomsky, Magnus; Magyar, Balázs; Zimmer, Detmar (Tagungsband der 64. Tribologie-Fachtagung)

Determination and Compensation of the Shrinkage Behavior of Cylindrical Elements in the FDM Process - Koers, Thorsten; Magyar, Balázs (Proceedings of the 34th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium 2023)
Fused Deposition Modeling (FDM) is an additive manufacturing process to produce complex thermoplastic geometries layer by layer. The filament is melted in a nozzle, iteratively deposited, and then cools down. Due to the solidification process, the deposited filament strands deviate from their intended position due to shrinkage, resulting in significant geometric deviations in the final part. In terms of dimensional accuracy, there is a need for optimization, especially for local curved geometries in relation to the global part with higher nominal dimensions. The aim of this study is to investigate the size and shape deviations for cylindrical FDM elements and to compensate the expected deformations by using an in-house software with adaptive scaling factors in the x-y plane. Previous studies mainly focus on simple, non-curved objects, this study also considers the influence of curvature and global as well as local deviations on the final part.

Depiction of support structures in technical drawings - Lammers, Stefan; Koers, Thorsten; Magyar, Balázs; Zimmer, Detmar; Lieneke, Tobias (Proceedings of the 34th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium 2023)
To ensure uniform documentation of support structure information, a concept is presented that enables a standardized depiction of support structures in technical drawings based on ISO 128-3. To this end, requirements for a uniform depiction are defined and a procedure for drawing entry is presented. The drawing entry should contain all production-relevant support structure information. The standardized documentation of support structure information in technical drawings is intended to ensure a simple, clear and safe exchange of information between business units or different companies along the value chain. As a result a possible drawing entry of support structures was developed. To distinguish between different support structure types, a standardized depiction of geometrical information in a specification field is shown. The specification field gives a detailed description of the support structure type, the geometry as well as the connection to the part and the building platform. Also uncommon support types like lattice structures or CAD based support structures can be implemented. To ensure the usability the depictio is editable and extendable.

Manufacturing-Morphology-Property Relationships for Rotating Shaft Sealing Systems - Thielen, Stefan; Antonyuk, Sergiy; Aurich, Jan C.; Beck, Tilmann; Hasse, Hans; Kopnarski, Michael; Magyar, Balázs; Sauer, Bernd; Smaga, Marek (Component Surfaces)

Measurement, Modelling, and Appli cation of Lubricant Properties at Extreme Pressures - Wingertszahn, Patrick; Schmitt, Sebastian; Thielen, Stefan; Oehler, Manuel; Magyar, Balázs; Koch, Oliver; Hasse, Hans; Stephan, Simon (Tribologie und Schmierungstechnik)
Lubricants play a central role in many technical applications, e.g. in bearings and gears as well as in machining processes. In such applications, lubricants are exposed to extreme conditions in the contact area. In lubrication gaps, the pressure can reach values up to 5 GPa. The thermophysical properties of lubricants, and in particular the viscosity, at such extreme conditions have an important influence on the friction and wear behavior of a tribosystem. Accordingly, reliable lubricant property models are a prerequisite for accurate tribological simulations, e.g. elastohydrodynamic lubrication (EHL) simulations. Presently, the vast majority of experimental thermophysical property data are only available up to 1 GPa. Thus, reliable and robust models with strong extrapolation capabilities to higher pressure are required. In this work, viscosity measurements of squalane in a temperature range be tween 20 °C and 100 °C and pressures up to 1 GPa were carried out. Based on that data, a physical model for the viscosity was developed. The model is built by combining a molecular-based equation of state with the so-called entropy scaling approach. Finally, we demonstrate how this fluid property model can be favorably integrated in an EHL simulation by an application programming interface (API). The novel hybrid modeling approach is promising for future applications.
Keywords: Surfaces; Coatings and Films; Surfaces and Interfaces; Mechanical Engineering; Mechanics of Materials

Approximate simulation of the hysteresis friction of radial shaft seals - Bührmann, Tobias; Magyar, Balázs (Tribologie und Schmierungstechnik)

Reibscheibe für eine Reibungskupplung - Zimmer, Detmar; Blumenthal, Lars Martin; Schadomsky, Magnus
Es ist eine Reibscheibe (18) für eine Reibungskupplung (10) vorgesehen mit einem zwischen Druckplatten (14, 16, 38) verklemmbaren Rotorring (32), Reibbelägen zur Herstellung eines Reibschlusses des Rotorrings (32) mit der jeweiligen Druckplatte, (14, 16, 38), einem axial feststehenden Wellenelement (20) zur Übertragung eines Drehmoments und mindestens einem mit dem Rotorring (32) und mit dem Wellenelement (20) im Wesentlichen drehfest verbundenen und in axialer Richtung elastisch nachgiebigen Federelement (34) zur elastischen axialen Verlagerung des Rotorrings (32) relativ zum Wellenelement (20), wobei der Rotorring (32) zwischen einer Offenstellung, in welcher das Federelement (34) entspannt ist, und einer Schließstellung, in welcher das Federelement (34) von mindestens einer Druckplatte (14, 16, 38) verspannt ist, im Wesentlichen in axialer Richtung parallelverschiebbar ist. Durch den über den vergleichsweise geringen erforderlichen axialen Verlagerungsweg federnd an dem axial unbeweglichen Wellenelement (20) angebundenen die Reibbeläge tragenden Rotorring (32) kann bei geringen Herstellungskosten unnötige Reibung vermieden werden, so dass eine verschleißarme und geräuscharme lösbare Koppelung von Bauteilen ermöglicht ist.

Betrieb von Federkraftbremsen bei hohen Gleitgeschwindigkeiten - Schadomsky, Magnus; Zimmer, Detmar (Konstruktion)
Federkraftbremsen sind weit verbreitete Komponenten der Antriebstechnik, ansteigend mit abnehmender Größe erreichen sie aktuell Drehzahlen von bis zu 5 000 min−1. Es besteht ein Trend zu schnell laufenden Antrieben, mit Drehzahlen von 10 000 min−1 und darüber. Bisher sind wenig Kenntnisse über das Verhalten des Reibwerts und -moments herkömmlicher Federkraftbremsen mit kostengünstigen organischen Reibbelägen bei diesen Einsatzbedingungen bekannt. Daher wurde ein Prüfstand entwickelt, der die Untersuchung bei Gleitgeschwindigkeiten von bis zu 50 m/s bei verschiedenen Lastträgheiten ermöglicht. Die Versuche zeigten, dass bei begrenzten Reibarbeiten die herkömmliche Federkraftbremse durchaus das Nennbremsmoment bei höheren Gleitgeschwindigkeiten erreicht.
Keywords: Federkraftbremse; Gleitgeschwindigkeit

Innovative Leichtbau- und Kühlungskonzepte für elektrische Maschinen durch additive Fertigung (ILuKadd3D) - Haase, Michael; Tasche, Frederik; Bieber, Maximilian; Zibart, Alexander

»Fachspezifisches Chinesisch« an der Universität Paderborn - Hambach, Dennis (Handbuch China-Kompetenzen)
Das Programm Maschinenbau in China (mb-cn) ist eine spezielle Ausprägung der Paderborner Masterstudiengänge Maschinenbau, Wirtschafts- und Chemieingenieurwesen. Im Rahmen dieses Programms wird der technisch-interkulturelle Fachsprachkurs »Fachspezifisches Chinesisch« angeboten, der die praktische Anwendung des Sprachenlernens mit studiengangsbezogenen Angeboten kombiniert. Ziel des Kurses ist es, die Studierenden zu befähigen eine Hanyu-Shuiping-Kaoshi-Prüfung (HSK) auf Niveaustufe 2 zu bestehen sowie ihnen vertiefendes Fachvokabular aus den Fachbereichen Mathematik, Informatik, Wirtschaft, Technik und Maschinenbau zu vermitteln. Ausgewählte Beispiele in der fachsprachlichen Anwendung beziehensich auf die Beschreibung eines Gegenstandes wie den Getriebeaufbau und das Wirkprinzip eines Prüfstandes. Der Artikel soll als Evaluation und Rückschau auf das Pilotprojekt der Universität Paderborn dienen und Hilfestellung geben, wie die Konzeption und Umsetzung (auch unter Coronabedingungen) gelingen kann.

Maschinenbau in China - Denzer, Vera; Hambach, Dennis (Handbuch China-Kompetenzen)
Das seit den 1990er Jahren andauernde Engagement der Universität Paderborn in China hat zur Ausbildung von technisch-interkultureller China-Kompetenz in vielen Bereichengeführt. Die Universität Paderborn (UPB) unterhält derzeit sechs intensive Austauschpartnerschaften mit chinesischen Hochschulen. Im Rahmen der Masterstudiengänge Maschinenbau, Wirtschafts- und Chemieingenieurwesen sowie Wirtschaftsingenieurwesen wird die Studienausrichtung Maschinenbau in China (mb-cn) angeboten. Diese Studienausrichtung wird inenger Zusammenarbeit mit namhaften, global agierenden Partnerfirmen durchgeführt, die eigene Tochterfirmen in China oder eine starke Verbindung zu chinesischen Unternehmen haben. Zusätzlich können die Studierenden ein Fachpraktikum in einem deutschen Unternehmen in China absolvieren. Im Rahmen des Artikels wird das mb-cn-Projekt ausführlich vorgestellt. Die hierbeigeschilderten Erfahrungen mit dem Aufbau der Kooperation sowie die gezogenen Rückschlüsse auf die Ergebnisse des Projekts sollen dazu dienen, andere Einrichtungen beim Aufbau ähnlicher Kooperation zu unterstützen.

Maßnahmen zur Reduzierung von plastischer Verformung an statischen Druckplatten von Lammellenbremsen infolge einseitig eingebrachter hoher Reibleistung - Schadomsky, Magnus; Blumenthal, Lars Martin; Zimmer, Detmar; Peter, Simon; Boros, Laszlo (Forschung im Ingenieurwesen)
Die thermisch verursachte, plastische Verformung an statischen Druckplatten von Lamellenbremsen kann das Betriebsverhalten von Bremsen nachhaltig stören und sollte daher vermieden werden. So kann die plastische Verformung der Druckplatte beispielsweise zu einer Verkleinerung des Luftspalts führen und ungewollte Veränderung der Reibverhältnisse verursachen. Während des Bremsvorgangs dehnen sich hoch erwärmte Bereiche nah der Reibfläche aus und werden von den Zonen geringerer Temperatur an ihrer Ausdehnung gehindert. Überschreiten die daraus resultierenden Spannungen die Dehngrenze des Materials, kommt es zu plastischer Verformung. Dieser Artikel erläutert den physikalischen Verformungsprozess detailliert und darauf aufbauend, welche Maßnahmen zu einer Verringerung der Verformung ergriffen werden können. Dazu werden im Rahmen theoretischer Vorüberlegungen drei Ansätze identifiziert, die sowohl die Geometrie als auch die Werkstoffe der Druckplatten betreffen. Radiale Schlitze sollen die Behinderung der thermischen Dehnung verhindern und dadurch Spannungen reduzieren; die Werkstoffauswahl auf Basis der Thermoschockempfindlichkeit reduziert die plastische Verformung. Anhand einer kombinierten Simulation der Thermik und der Mechanik einer Druckplatte wird der Effekt dieser Ansätze an vier Varianten der Druckplatte überprüft. Experimentelle Untersuchungen an realen Prototypen der Druckplattenvarianten bestätigen die Ergebnisse der Simulation und weisen die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Maßnahmen zur Reduzierung der plastischen Verformung nach.
Keywords: General Engineering; Bremsen; Bremsscheiben; thermoplastische Verformung

Multidomänenbasierte Optimierung des axialdynamischen Schaltverhaltens von Federkraftbremsen - Blumenthal, Lars Martin
Federkraftbremsen kommen in unterschiedlichen Anwendungen vieler Branchen zum Einsatz, die verschiedenste Anforderung an sie stellen. Die Entwicklungsprozesse für individualisierte Federkraftbremsen können durch den zielgerichteten Einsatz von Simulationen unterstützt werden. Diese Arbeit befasst sich mit der numerischen Optimierung des axialdynamischen Schaltverhaltens von Federkraftbremsen auf Basis eines Multidomänenmodells. Das zu diesem Zweck entwickelte Multidomänenmodell berücksichtigt elektrische, magnetische, mechanische und thermische Effekte, die während des Betriebs kontinuierlich miteinander in Wechselwirkung stehen. Dazu werden zunächst topologiebasierte Teilmodelle der einzelnen Effekte entwickelt, die zu einem geschlossenen Multidomänen-Gesamtmodell verknüpft werden. Eine experimentelle Validierung weist die Gültigkeit des Multidomänenmodells nach. Für die Optimierung wird zunächst eine Optimierungsstruktur auf Basis des Multidomänenmodells entwickelt und implementiert. Im Rahmen zweier Anwendungsbeispiele wird die Funktionalität der Optimierungsstruktur nachgewiesen.

Evaluation eines digitalen Fachspezifischen Chinesischsprachkurses für Studierende des Ingenieurwesens - Hambach, Dennis (die hochschullehre. Interdisziplinäre Zeitschrift für Hochschule und Lehre)
Ziel dieser Studie ist es den digitalen moodlegestützten asynchronen Sprachkurs Fachspezifisches Chinesisch für das „Maschinenbau in China Programm“ (mb-cn) der Fakultät für Maschinenbau der Universität Paderborn zu evaluieren, um Handlungsempfehlungen für zukünftig ähnlich aufgebaute Projekte zu entwickeln. Dazu wurden im Sommersemester 2021 sechs leitfadengestützte Interviews geführt. Die Interviews wurden anschließend mithilfe von deduktiv ermittelten Kategorien, die sich aus dem Technology Acceptance Model 2 (TAM2) nach Venkatesh und Davis (2000) ergaben, nach Mayring (2015) analysiert, um abschließend die Forschungsfrage zu beantworten: „Wie bewerten mb-cn Ingenieurstudierende die wahrgenommene Nützlichkeit der digitalen Sprachlernangebote des Kurses Fachspezifisches Chinesisch?“.
Keywords: Technology Acceptance Model; Fachspezifische Chinesischsprachkurse; digitale Lehre; Moodle; Evaluation

Multidomänensimulation des Schaltverhaltens von Federkraftbremsen - Blumenthal, Lars Martin; Zimmer, Detmar (Konstruktion)
Simulationen können Entwicklungsprozesse für individualisierte Federkraftbremsen zielgerichtet unterstützen. Die Herausforderung besteht dabei in der Vielzahl der unterschiedlichen physikalischen Effekte, die in Federkraftbremsen miteinander in Wechselwirkung stehen. Dieser Artikel beschreibt einen Ansatz für die Simulation des Schaltverhaltens von Federkraftbremsen unter Berücksichtigung der Elektrizität, des Magnetismus, der Mechanik, der Thermodynamik und der Thermodilatation in einem gemeinsamen Modell. Eine experimentelle Validierung weist die Gültigkeit des Modells nach.
Keywords: Mechanical Engineering

Data-Driven Adaptive Torque Oscillation Compensation for Multi-Motor Drive Systems - Brosch, Anian; Rauhaus, Johann; Wallscheid, Oliver; Böcker, Joachim; Zimmer, Detmar (IEEE Open Journal of Industry Applications)

Simulative investigation of the influence of surface texturing on the elastohydrodynamic lubrication in chain joints - Simo Kamga, Lionel; Meffert, Dominik; Magyar, Balázs; Oehler, Manuel; Sauer, Bernd (Tribology International)
In timing chain drives, the chain is the critical component regarding the wear. Relative movements take place at the chain joint between pin and bush, which lead to wear of the chain joint due to friction and so to chain elongation. The chain joint is generally lubricated with oils, through which elastohydrodynamic processes can occur in the gap between the pin and the bush of the chain joint. A simulation model is developed here to examine these elastohydrodynamic processes considering a mass conserving cavitation model, the Newtonian flow behaviour of the lubricant and the structuring of the bush surface, whereby the real form of the bush is considered. MBS simulations are used to obtain realistic loads on the chain joint.
Keywords: EHL-simulation; Cavitation; Chain drives; Chain joint; Micro-structuring

Systematic Investigations Concerning Eddy Currents in Additively Manufactured Structures - Haase, Michael; Zimmer, Detmar (Innovative Product Development by Additive Manufacturing 2021)

Design and Experimental Investigation of an Additively Manufactured PMSM Rotor - Urbanek, Stefan; Pauline, Frey; Magerkohl, Sebastian; Zimmer, Detmar; Tasche, Lennart; Schaper, Mirko; Ponick, Bernd
Keywords: Elektromotor; Elektromaschine; Additive Fertigung; AF; AM; Additive Manufacturing; DMRC; KAt

3D-Druck in der industriellen Anwendung - Funktions- und fertigungsgerechte Konstruktion mit additiver Fertigung (Vortrag) - Magerkohl, Sebastian; Brüggemann, Jan-Peter

Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für Additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess - Ergebnisbericht des BMBF Verbundprojektes OptiAMix

Konstruktionsregeln für additiv gefertigte Partikeldämpfer/Design rules for additive manufactured particle dampers - Künneke, Thomas; Zimmer, Detmar (Konstruktion)
Inhalt Additive Fertigungsverfahren bieten große Vorteile in der Bauteilgestaltung, können aufgrund ihrer Verfahrenseigenschaften aber auch zu einer Erhöhung der Bauteilfunktionalität beitragen. Mit dem Laser-Strahlschmelzen lassen sich Partikeldämpfer direkt im Fertigungsprozess in die Bauteile integrieren und an die vorliegenden Randbedingungen anpassen. Hierzu wird eine experimentelle Methode basierend auf der komplexen mechanischen Leistung vorgestellt. Aus Kennfeldern werden für unterschiedliche geometrische Einflüsse erste Konstruktionsregeln abgeleitet, die in der Anwendung im Konstruktionsprozess als eine Hilfestellung zur Erhöhung der Bauteildämpfung zur Reduzierung unerwünschter Schwingungen dienen.

Konstruktionsrichtlinien in der Produktentwicklung - Lammers, Stefan; Kruse, Anne; Gierse, Jan; Tominski, Johannes; Lindemann, Christian-Friedrich (Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für Additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess)

Funktionsoptimierte AM-Gestaltung eines E-Rotors - Magerkohl, Sebastian; Zimmer, Detmar; Tasche, Lennart; Schaper, Mirko; Urbanek, Stefan; Ponick, Bernd (antriebstechnik - Zeitschrift für Konstruktion, Entwicklung und Anwendung von Antrieben und Steuerungen)
Die Additive Fertigung bietet ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit und ermöglicht die wirt-schaftliche Nutzung von konventionell schwer zu verarbeitenden Materialien. Diese Merk-male ermöglichen neuartige Lösungsansätze bei Funktionsbauteilen in fast allen Anwen-dungsbereichen. Dieses Potential kann auch im Elektromaschinenbau genutzt werden. Am Bespiel des Rotors einer permanentmagneterregten Synchronmaschine (PMSM) lassen sich die Herausforderungen und Möglichkeiten exemplarisch beschreiben.

Zukunftstechnologie und moderne Antriebe kombiniert: AM in modularen Antriebssystemen - Zimmer, Detmar; Koers, Thorsten; Bührmann, Tobias (Newsletter der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung)

Geometrical Deviations In Additive Manufacturing -- Influences On The Manufacturing Accuracy - Lieneke, Tobias; Lammers, Stefan; Zimmer, Detmar (32nd Annual International Virtual Solid Freeform Fabrication (SFF) Symposium)
The advantages of Additive Manufacturing (AM) highlight the capability to become an inherent part within the product development process. However, process specific challenges harm its further currency for industrial applications, for instance the high geometrical deviations. Different process factors influence the manufacturing accuracy and lead to large dimensional, form and positional deviations. Published research relative to deviations is difficult to compare, because it is based on several specimens that were manufactured with different processes, materials and machine settings. This fact emphasizes that reliable tolerance values for AM are hard to define in standards. Within this investigation, a universally applicable method was developed to examine geometrical deviations for AM processes. The main aim is the derivation of achievable tolerance values considering important influencing factors. Furthermore, due to the locally varying surface roughness of additively manufactured parts several tactile measurements were compared.

Soft-magnetic behavior of laser beam melted FeSi3 alloy with graded cross-section - Andreiev, Anatolii; Hoyer, Kay-Peter; Dula, Dimitri; Hengsbach, Florian; Haase, Michael; Gierse, Jan; Zimmer, Detmar; Tröster, Thomas; Schaper, Mirko (Journal of Materials Processing Technology)

Kombination und Integration etablierter Technologien mit additiven Fertigungsverfahren - Lieneke, Tobias; Künneke, Thomas; Eschner, Niclas; Jacob, Alexander; Schäfer, Martin; Hickmann, Thorsten; Faroun, Rami; Hoffmann, Markus; Scholl, Markus; Baumeister, Kai; Zimmer, Detmar; Lanza, Gisela

Beitrag zur Bewertung der funktionalen Sicherheit von Federkraftbremsen - Hübner, Christoph
Federkraftbremsen für industrielle Anwendungen tragen häufig zur Erfüllung einer Sicherheitsfunktion bei. Um Sicherheitsfunktionen zu validieren, sind Sicherheitskennzahlen einzelner Elemente erforderlich. Für Federkraftbremsen werden diese bis dato nur vereinzelt zur Verfügung gestellt. Weiterhin existiert kein Konsens über deren Ermittlung. In dieser Arbeit wird ein bauteilorientierter Ansatz zur Ermittlung von Sicherheitskennzahlen für Federkraftbremsen diskutiert. Unter Berücksichtigung relevanter rechtlich-normativer Rahmenbedingungen wird eine qualitative Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt. Es folgt die simulative und experimentelle Untersuchung einer konkreten Bauteilschadensart. Abschließend wird ein Zuverlässigkeitsblockdiagramm auf Grundlage gewonnener Erkenntnisse hergeleitet.
Keywords: Federkraftbremsen; Funktionale Sicherheit; Technische Zuverlässigkeit; Verschleiß

Entwurf eines Simulationsmodells zur Beurteilung und Beeinflussung des dynamischen Betriebsverhalten von Spindelhubantrieben mit Trapezgewindespindel - Tominski, Johannes
Elektromechanische Spindelhubantriebe werden in einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen mit jeweils spezifischen Prozesskennwerten eingesetzt. Dabei kann es vorkommen, dass das dynamische Betriebsverhalten eines Spindelhubantriebs unerwünschte Schwingungen aufweist. Um unerwünschte Betriebszustände bereits vor dem realen Anwendungsfall ersichtlich zu machen, wird im Rahmen dieser Arbeit ein Simulationsmodell von Spindelhubantrieben mit Trapezgewindespindel entwickelt. Dazu wird zunächst recherchiert, welche Schwingungsphänomene in einem Spindelhubantrieb entstehen können. Die Modellbildung wird durch eine Verifikation anhand der identifizierten Schwingphänomene begleitet. Im Anschluss erfolgt eine Validierung des Simulationsmodells durch experimentelle Messungen. Mittels einer Parameterstudie werden Einflussgrößen von zwei Schwingphänomenen analysiert. Die erzielten Erkenntnisse werden anschließend erfolgreich auf ein zuvor schwingungsanfälliges Antriebssystem zugunsten eines stabilen, dynamischen Betriebsverhaltens übertragen, wodurch die Gültigkeit des Modells nachgewiesen wird.

Entwurf eines Simulationsmodells zur Bewertung des Betriebsverhaltens von elektromechanischen Spindelhubantrieben - Tominski, J.; Zimmer, Detmar (Konstruktion - Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe)
Simulationsmethoden bieten die Möglichkeit, instabile Betriebszustände von Antriebssystemen noch vor dem Einsatz in einer realen Anwendung zu identifizieren und gezielt Gegenmaßnahmen abzuleiten. In dem vorliegenden Artikel wird die Entwicklung eines Simulationsmodells für elektro- mechanische Spindelhubantriebe beschrieben. Im Fokus der Betrachtung stehen insbesondere reibungsinduzierte Schwingphänomene, die in Schneckengetrieben und Trapezgewindespindeln entstehen können. Das Simulationsmodell wird anhand von experimentellen Messungen für mehrere stabile Betriebspunkte und für einen instabilen Betriebszustand validiert. Eine Diskussion der Ergebnisse schließt den Beitrag ab.

Schmierstoffentwicklung für E-Antriebe: Der Teufel steckt im Detail - Magyar, Balázs; Freise, Rainer (Experten-Forum Powertrain: Reibung in Antrieb und Fahrzeug 2019)
In diesem Beitrag werden zuerst die Hauptanforderungen für Schmierstoffe für die E-Mobilität dargestellt. Anschließend wird erklärt, welche technische Herausforderungen aus den sehr unterschiedlichen Anforderungen der einzelnen Komponenten resultieren. Danach wird der Einfluss der Grundölsorte, der Viskosität und der Additivierung diskutiert. Zum Schluss werden die typischen Unverträglichkeiten der eingesetzten Materialien und die damit verbundenen Schadensarten bzw. die Tests zur frühzeitigen Aufklärung, vorgestellt.

Friction Energy-Based Wear Simulation for Radial Shaft Sealing Ring - Foko Foko, Flavien; Heimes, Julia; Magyar, Balázs; Sauer, Bernd (Lubricants)
Radial shaft sealing rings (RSSR) are important machine elements used in rotating and oil lubricated systems. Their main task is to prevent oil from exiting the system and dirt particles from entering the system. When this function is not fulfilled, a leakage can occur and cause excessive damage after certain operating times, such as gear failure due to insufficient lubrication. This is the reason for the high level of current research interest in seals. The sealing function of RSSR occurs in the contact area between the sealing lip and the shaft. The contact takes place over a very small contact width of approximately 1 μm. These extremely small dimensions and the complex relationships between the functional influencing variables on the radial shaft sealing system make it difficult to simulate wear on the sealing ring. The energetic consideration of the wear process offers the possibility of quantifying influencing variables more easily by their energetic contribution, which can be determined experimentally. Based on experimentally measured total friction moments, and with the help of a semi-analytical (SA) solid contact model based on the half-space theory, this paper presents a modelling approach for the calculation of wear at the sealing ring. The model presented in this work differs from the existing models in two ways. The first particularity is the coupling of SA method with finite element method (FEM) for the resolution of the contact between the sealing lip and the shaft, allowing a fine discretization of the contact zone (by SA method) and the consideration of the structural behavior (by FE method). The SA method compared to the commonly used FEM presents a great saving in computation time. The second particularity is the use of the real data obtained during the wear tests. Most existing simulation models are based purely on contact pressure. This means that through the contact pressure obtained by simulation and a given sliding distance value, a friction energy will be estimated which will be used in a next step using a wear model such as Archad’s to calculate the wear rate. In this publication the value of friction energy was obtained directly on an experimental basis and a more appropriate wear law, such as Fleischer’s, taking into account the friction conditions, was used to estimate the wear rate.

Thermoelastohydrodynamic Lubrication Simulation of Radial Shaft Sealing Rings - Thielen, Stefan; Magyar, Balázs; Sauer, Bernd (Journal of Tribology)
Regarding the increasing demand in seal lifetime and energy efficiency, a detailed microscopic simulation is necessary—as an addition to experimental investigations—to better understand and improve radial shaft seals. For this purpose, typically thermoelastohydrodynamic lubrication (TEHL) simulations are used. The published models range from rather simple elastohydrodynamic lubrication (EHL) models to very sophisticated TEHL models. Only very few models take into account the roughness or microstructure of both contact surfaces, though, since this would require the consideration of transient effects. In this article, a transient TEHL model for the contact of radial shaft seals is presented. Studies of the sealing contact are conducted, and the possibility of investigating shaft microstructuring is shown.

Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Schmierstoffen mittels eines FZG Prüfstandes - Keßler, A; Elkenkamp, P; Magyar, Balázs; Mayer, C (Tribologie und Schmierungstechnik)

Design guidelines for post-processing of laser beam melting in context of support structures - Künneke, Thomas; Lieneke, Tobias; Lammers, Stefan; Zimmer, Detmar (Proceedings of the Special Interest Group meeting on Advancing Precision in Additive Manufacturing)
Laser Beam Melting (LBM) is an Additive Manufacturing (AM) process on the threshold of serial production. Therefore, LBM has to overcome different problems such as a low productivity and minor economic efficiency. Support structures are essential for LBM; however, these structures contribute to the mentioned topics, because their removal is time consuming and cost intensive. To enable design engineers and operators to increase the efficiency of LBM, design guidelinesfor support structures suitable for post-processing are developed. For this purpose, the effect of different design parameters on various evaluation criteria is considered. Suitability for post-processing can be evaluated in terms of cost, quality and time. Therefore, test specimens are built and parameter impacts on material consumption as well as the post-processing time is examined. Furthermore, the roughness of the parts is analyzed and used as an indicator for the removability of the support structure. In addition, warpage is measured and the impact of the parameters on this criterion is examined. Based on the results, suitable design guidelines and hints for support structures are developed in order to reduce time and costs during manufacturing and post-processing.

Manufacturing Accuracy In Additive Manufacturing: A Method To Determine Geometrical Tolerances - Lieneke, Tobias; Künneke, Thomas; Schlenker, Fabian; Denzer, Vera; Zimmer, Detmar (Special Interest Group Meeting: Advancing Precision in Additive Manufacturing)
Additive Manufacturing (AM) processes generate plastic or metal parts layer-by-layer without using formative tools. The resulting advantages highlight the capability of AM to become an inherent part within the product development. However, process specific challenges such as a high surface roughness, the stair-stepping effect or geometrical deviations inhibit the industrial establishment. Thus, additively manufactured parts often need to be post-processed using established manufacturing processes. Many process parameters and geometrical factors influence the manufacturing accuracy in AM which can lead to large deviations and high scatterings. Published results concerning these deviations are also difficult to compare, because they are based on several geometries that are manufactured using different processes, materials and machine settings. It is emphasized that reliable tolerances for AM are difficult to define in standards. Within this investigation, a uniform method was developed regarding relevant test specimens to examine geometrical deviations for Laser Beam Melting (LBM), Fused Deposition Modeling (FDM) and Selective Laser Sintering (SLS) in order to derive geometrical tolerance values. The manufactured test specimens were measured using tactile and optical systems to examine the occurring geometrical deviations. The results show possible geometrical tolerance values that were classified according to the international standard DIN EN ISO 286-1.

Schall mittels Pulver dämpfen - Künneke, Thomas; Zimmer, Detmar (konstruktionspraxis)

Konzeption eines energieeffizienten Betätigungs- und Haltesystems für eine Federkraftbremse - Kriegel, Nils-Peter

Nachbildung und Analyse von Schadensmechanismen bei Dichtringen im tribologischen Ersatzsystem - Burkhart, Christoph; Emrich, Stefan; Magyar, Balázs; Kopnarski, Michael; Sauer, Bernd (Tribologie und Schmierungstechnik)
Diese Untersuchung befasst sich mit dem in der Praxis häufig auftretenden, riefenförmigen Verschleiß gehärteter Wellen im Dichtkontakt mit Radialwellendichtringen (RWDR) aus Fluorkautschuk (FKM). Ziel ist es, die Verschleißmechanismen an einer gehärteten Stahlwelle im geschmierten tribologischen Kontakt mit einem elastomeren FKM-Radialwellendichtring anhand experimenteller Modellsysteme aufzuklären. Weiterhin wird die Wechselwirkung des Dichtringverschleißes und Wellenverschleißes aufgrund der sich ständig verändernden Oberflächenmorphologie der Kontaktpartner oberflächenanalytisch charakterisiert. Das entstandene Schadensbild kann simulativ nachgestellt werden und zeigt eine gute Übereinstimmung mit dem tribologischen Experiment.
Keywords: nanoindentation

Efficiency of Worm Gear Drives Under Transient Operating Conditions - Oehler, Manuel; Sauer, Bernd; Magyar, Balázs (Journal of Tribology)
In oil-lubricated worm gears, all moving components cause power losses during operation. These losses depend, among other things, on the viscosity of the lubricant used, which in turn is determined by the temperature present in the gearbox. The dependency between the temperature and the power dissipation is mutual, and they influence each other. For the analysis of gearboxes under transient conditions, the relationship among operating conditions, power dissipation, and temperature must be considered. In this paper, a method for the analysis of these interrelationships is presented, which is based on the combination of tribological simulation and thermal networks. With the developed calculation model, the gearbox efficiency and the temperature over time can be estimated for arbitrary load cases. The calculation results are compared with measurements on a real gearbox.

Vollvalidiertes thermisches Netzwerk eines RWDR- Ersatzsystems - Burkhart, C; Heimes, J; Weyrich, D; Magyar, Balázs; Sauer, B

Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Schmierstoffen mittels eines FZG Prüfstandes - Keßler, A; Elkenkamp, P; Magyar, Balázs; Mayer, C (Tribologie und Schmierungstechnik)

Reibenergie basierte Verschleißsimulation für Radialwellendichtringe - Foko Foko, F; Sauer, B; Magyar, Balázs

Integration von Sprach- und Fachlernen im Kontext chinesisch-deutscher Kooperationsstudiengänge am Beispiel des Maschinenbaustudiums an der Chinesisch-Deutschen Technischen Fakultät (CDTF, Qingdao/Paderborn) - Denzer, Vera; Didier, Andrea; Drumm, Sandra; Hambach, Dennis; Kaplinska-Zajontz, Marta; Noeke, Josef; Settinieri, Julia; Xi, Lin; Zhu, Hongyu (Informationen Deutsch als Fremdsprache)
Am Beispiel des chinesisch-deutschen Kooperationsstudiengangs Maschinenbau an der Chinesisch-Deutschen Technischen Fakultät in Qingdao (China) werden unter Rückgriff auf unterschiedliche im Rahmen formativer Evaluation erhobener Datensätze Möglichkeiten und Grenzen der Integration von Fach- und Sprachlernen sowie Optimierungsmöglichkeiten der Unterstützung des studienvorbereitenden und -begleitenden (Fach-)Spracherwerbs diskutiert.

Guidelines for post processing oriented design of additive manufactured parts for use in topology optimization - Lammers, Stefan; Tominski, Johannes; Zimmer, Detmar (II International Conference on Simulation for Additive Manufacturing Sim-AM 2019 11-13 September, 2019)
According to ISO / ASTM 52900, additive manufacturing (AM) is defined as "the process of joining materials to make parts from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to conventional manufacturing including subtractive manufacturing technologies and formative manufacturing methodologies” [1]. This results in significant advantages over conventional manufacturing methodologies, such as the production of topologically optimized, complex structures, lower material consumption or shorter product development cycles. In order to be able to use these advantages, the possibilities and restrictions of the processes must be known. In particular, selective laser beam melting (SLM), in which a powdery metallic starting material is melted by means of a laser, requires a sound understanding of the process. For this purpose, design guidelines have been presented in various scientific papers. These design guidelines help to design a component in such a way that it can be manufactured successfully using additive manufacturing. These so-called “AMsuitable design guidelines” can be found among others at Adam, Kranz and Thomas [2,3,4,5]. In contrast to established manufacturing processes, the post-processing of additive components is divided into two steps. First, the AM immanent post processing, such as the removing of the component from the building platform or the removing of the remaining powder. These post-processing steps are in the following referred to “post-processing”. Secondly, the subsequent post-processing steps to improve the component properties, such as milling and turning or a stress-relief annealing. These are referred to as “finishing” and form the focus of this paper. With regard to a successful finishing of additively manufactured components, design guidelines must be taken into account that consider the finishing inherent restrictions and possibilities. In the following, these design guidelines are referred to “finishing suitable”. They can deviate significantly from those of conventionally manufactured components in the case of additively manufactured components. Although there are some investigations that deal with the post-processing of additively manufactured components [6,7], there are hardly any design guidelines that are suitable for finishing [8]. Therefore, knowledge about the finishing of additively manufactured components is based on experimental experience rather than on scientific knowledge. For this reason, design guidelines for a finishing suitable design must be methodically determined and quantified. These quantified design guidelines can be used for an automated design check on complex components like topology optimized geometries.

Additive Manufacturing of a Soft Magnetic Rotor Active Part and Shaft for a Permanent Magnet Synchronous Machine - Urbanek, Stefan; Ponick, Bernd; Taube, Alexander; Hoyer, Kay-Peter; Schaper, Mirko; Lammers, Stefan; Lieneke, Tobias; Zimmer, Detmar (2018 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC))

Trainingsgerät mit Laufbandeinheit - Tominski, Johannes; Zimmer, Detmar; Just, Viktor; Lankeit, Christopher; Oestersötebier, Felix; Trächtler, Ansgar

Weichmagnetische Werkstoffe für die additive Fertigung von E-Motoren - Taube, Alexander; Lammers, Stefan; Urbanek, Stefan; Mrozek, Rafael

Additive Manufacturing of a Soft Magnetic Rotor Active Part and Shaft for a Permanent Magnet Synchronous Machine - Urbanek, Stefan; Ponick, Bernd; Taube, Alexander; Hoyer, Kay-Peter; Schaper, Mirko; Lammers, Stefan; Lieneke, Tobias; Zimmer, Detmar (Conference paper, 2018 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), Juni 2018, DOI: 10.1109/ITEC.2018.8450250)

Software-assisted design check of additive manufactured components - Tominski, Johannes; Lammers, Stefan (14th PERMAS Users' Conference)

Method for a Software-based Design Check of Additively Manufactured Components - Tominski, Johannes; Lammers, Stefan; Wulf, Christian; Zimmer, Detmar (29th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium)
This paper reports on the experimental development and the theoretical analysis of the scanning laser epitaxy (SLE) process that is currently being investigated and developed at the Georgia Institute of Technology. SLE is a laser-based manufacturing process for deposition of equiaxed, directionally solidified and single-crystal nickel superalloys onto superalloy substrates through the selective melting and re-solidification of superalloy powders. The thermal modeling of the system, done in a commercial CFD software package, simulates a heat source moving over a powder bed and considers the approximate change in the property values for consolidating CMSX-4 nickel superalloy powder. The theoretical melt depth is obtained from the melting temperature criteria and the resulting plots are presented alongside matching experimental micrographs obtained through cross-sectional metallography. The influence of the processing parameters on the microstructural evolution, as evidenced through observations made from the micrographs, is discussed. This work is sponsored by the Office of Naval Research, through grants N00173-07-1-G031 and N00014-10-1-0526.

Ein Beitrag zur Anpassung bestehender Konstruktionsmethodiken an die additiven Fertigungsverfahren - Künneke, Thomas; Bücker, Sonja; Lieneke, Tobias; Zimmer, Detmar (Proceedings of the 15th Rapid.Tech Conference)
In der Industrie entsteht aufgrund des dynamischen Wettbewerbsumfelds ein zunehmender Drang nach verkürzten Produktentstehungszeiten, hoher Funktionsintegration und individualisierten Produkten. Mithin erlangen additive Fertigungsverfahren eine zunehmende industrielle Bedeutung. Das Laser-Strahlschmelzen (LBM) als additives Verfahren ist hierbei beispielhaft hervorzuheben, da es bereits im Bereich des Prototypenbaus und der Kleinserienfertigung ein etabliertes Verfahren ist, das an der Schwelle zum Einsatz in der Serienproduktion steht. Entscheidendes Hemmnis für den Einsatz der additiven Fertigungsverfahren bildet die fehlende methodische Ausnutzung der gestalterischen Freiheiten und Randbedingungen durch die vergleichsweise neuartige Gruppe an Fertigungsverfahren im gesamten Produktentstehungsprozess. In der Produktentwicklung bildet die Konstruktionsmethodik einen möglichen Ansatz, um gestalterische Freiheiten und Vorteile additiver Fertigungsverfahren bereits in frühen Phasen der Entwicklung gezielt zu berücksichtigen. Hierfür werden aufgrund bestehender und allgemein anerkannter Konstruktionsmethoden (z.B. VDI2221, Pahl/Beitz, etc.) Anknüpfungspunkte aufgezeigt, die eine Implementierung, speziell des Laser-Strahlschmelzens, ermöglichen. Besonderes Augenmerk wird in dieser Veröffentlichung auf die beiden Konstruktionsphasen Konzeption und Gestaltung gelegt. Hierzu werden Ergänzungen oder Anpassungen der bestehenden Konstruktionsmethoden vorgestellt. In besonderer Weise wird dabei auf die Einbringung und die Vorteile der additiven Fertigungsverfahren eingegangen.

Iterative Produktentwicklung und Produktionsplanung für die Additive Fertigung - Jacob, Alexander; Künneke, Thomas; Lieneke, Tobias; Baumann, Tobias; Stricker, Nicole; Zimmer, Detmar; Lanza, Gisela (ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb)
Die Additive Fertigung eröffnet neue Freiheitsgrade in der Produktentwicklung. Unsicherheiten über die Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit der aus der Konstruktion ableitbaren Fertigungstechnologieketten sind zu beachten. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, welche die Anpassung einer bestehenden Konstruktionsmethode berücksichtigt und eine iterative Bewertung der Konstruktionsentscheidungen anhand von Technologieketten ermöglicht. Hiermit können die Potenziale der additiven Fertigungstechnologien zielgerichtet realisiert werden.

Entwurf und simulationsgestützte Analyse eines mechanisch rekonfigurierbaren Mehrmotorengetriebes - Brückner, Uwe

Entwurf einer intelligenten Betriebsstrategie für Mehrmotorenantriebssysteme und ihre Anwendung auf Kautschukinnenmischer - Strop, Malte

Elektromechanische Antriebe - Brückner, Uwe; Künneke, Thomas; Schadomsky, Magnus Hubert; Strop, Malte; Zimmer, Detmar

Erarbeitung von Konstruktionsregeln für Hybridbauteile: Integration von metallischen Einlegern in FDM-Strukturen - Knoop, F.; Köhler, M.; Lieneke, Tobias; Zimmer, Detmar; Schöppner, Volker (Konstruktion - Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe)

Additive Fertigung nach Maß - Knoop, F.; Lieneke, Tobias; Schöppner, Volker; Zimmer, Detmar (Kunststoffe)

Functional investigation of zero lead radial shaft seal counter-surfaces turned with a special method - Thielen, Stefan; Magyar, Balázs; Sauer, Bernd; Schneider, Frank; Mayer, Patrick; Kirsch, Benjamin; Müller, Ralf; v. Harbou, Erik; Aurich, Jan C. (Tribology International)
The sealing capabilities of RSS do not only depend on the seal itself but also on the lubricant and the shaft surface. A twist structure on the surface can cause pumping of the fluid during shaft rotation which can result in leakage. In this paper a special, new turning method, which consists of at least two turning steps with feed in reciprocal direction, is presented as an alternative to the conventional manufacturing process. The goal is to create a surface structure with a net pumping rate of zero. Shafts turned with the new proposed method are compared to turned shafts from previous investigations [1]. Criteria for the comparison are the surface pumping rate, leakage and wear behavior of the surface.
Keywords: Radial shaft seals; Turned surfaces; Microstructure

Energieeffizienz im Antriebsstrang bestmöglich ausschöpfen - Sellschop, K; Magyar, Balázs; Oehler, M (Konstruktion)

Experimental Determination and Comparison of the Contact Temperature of Radial Shaft Seals and its Derived Tribological System - Burkhart, C; D, Weyrich; Magyar, Balázs; Sauer, B

Energieeffiziente Federkraftbremse - Schadomsky, Magnus; Zimmer, Detmar; Neumann, Christian (Konstruktion - Zeitschrift für Produktentwicklung und Ingenieur-Werkstoffe)
Die Federkraftbremse ist eine in der elektromechanischen Antriebstechnik häufig eingesetzte Komponente. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, bewegliche Lasten im Stillstand zu halten, sowie bei Stromausfall automatisch einen Notstopp einzuleiten. Das Öffnen und Offenhalten der Federkraftbremse erfolgt elektromagnetisch; das Schließen wird durch Druckfedern realisiert. Aufgrund der Kennlinie des Elektromagneten bietet sich hinsichtlich der Energieeffizienz ein nennenswertes Optimierungspotential. Der vorliegende Beitrag beschreibt die systematische Entwicklung eines Funktionsmusters, das bei ähnlichen Stückkosten und geringerem Materialeinsatz insbesondere für die Funktion „Halten“ eine signifikante Reduzierung des Energiebedarfs erreicht.
Keywords: Federkraftbremse; Energieeffizienz

Wear of shaft and seal in an radial shaft seal like tribosystem - Burkhart, C; Emrich, S; Magyar, Balázs; Kopnarski, M; Sauer, B

Sealing contact shaft structure design using EHL simulation - Thielen, S; Foko Foko, F; Magyar, Balázs; Sauer, B

Efficiency calculation of worm gear boxes through coupled tribological and thermal simulation - Oehler, M; Magyar, Balázs; Sauer, B

Combination of Tribological and Thermal Simulation using the Example of Worm Gear Drives - Oehler, M; Magyar, Balázs; Sauer, B

A new standardizable Calculation Method to predict the Efficinecy of Worm Gear Drives - Oehler, M; Magyar, Balázs; Sauer, B (Power Transmission Engineering)

Gekoppelte thermische und tribologische Analyse von Schneckengetrieben - Oehler, M; Magyar, Balázs; Sauer, B (Tribologie und Schmierungstechnik)

EHD Simulation eines Kettengelenkes - Magyar, Balázs; Thielen, S; Löwenstein, M; Becker, A; Sauer, B (Tribologie und Schmierungstechnik)

EHL simulation of the radial shaft sealing system - Thielen, S; Magyar, Balázs; Foko Foko, F; Sauer, B

Untersuchungen zum Wellenverschleiß bei Radialwellendichtringen - Burkhardt, C; Emrich, s; Magyar, Balázs; Sauer, B

Charakterisierung von Schmierstoffen durch Kombination von Experiment und Simulation - Simo Kamga, L; Oehler, M; Magyar, Balázs; Sauer, B

Charakterisierung des strukturviskosen Verhaltens von Schmierstoffen durch Kombination von Experiment und EHD-Simulation mithilfe des Carreau-Modells - Simo Kamga, L; Oehler, M; Magyar, Balázs; Sauer, B (Forschung im Ingenieurwesen)

Konstruktionsrichtlinien für eine softwaregestützte Anpassung von additiv gefertigten Bauteilen im Hinblick auf eine robuste Fertigung - Lammers, Stefan; Tominski, Johannes; Magerkohl, Sebastian; Künneke, Thomas; Lieneke, Tobias; Zimmer, Detmar (Proceedings of the 15th Rapid.Tech Conference)
Neue Konstruktionsabläufe und Potentiale bei der Gestaltung additiv hergestellter Bauteile verlangen insbesondere im Konstruktionsprozess ein Umdenken. Fehlende Kenntnisse über die additive Fertigungstechnologie hemmen zusätzlich dieses Umdenken [HHD06, WC15]. Um die verhältnismäßig neue Fertigungstechnologie zugänglicher zu machen, wurden in den letzten Jahren verschiedene Konstruktionsempfehlungen erarbeitet. Die Vielzahl an Empfehlungen erschwert dem Konstrukteur allerdings einen entsprechenden Überblick zu behalten und für ihn relevante von nicht relevanten Empfehlungen zu sondieren. Aus diesem Grund wurden öffentlich zugängliche Empfehlungen für das Laser-Strahlschmelzen zusammengetragen und einer Priorisierung unterzogen. Das Ergebnis beinhaltet Konstruktionsempfehlungen, die einen relevanten Einfluss auf die Bauteilfertigung, die Bauteilqualität und -funktion haben. Durch Abstraktion dieser Empfehlungen konnten Richtlinien erarbeitet werden, die für eine softwareseitige Gestaltprüfung verwendet werden können. Durch diese Gestaltprüfung können Bauteile beliebiger Komplexität, zum Beispiel feine Gitter oder topologieoptimierte Strukturen, bereits vor der Fertigung hinsichtlich der Einhaltung relevanter Konstruktionsrichtlinien überprüft werden. Der Gestaltprüfer greift dabei auf eine Datenbank zurück, die zulässige, quantitative Grenzwerte von Konstruktionsrichtlinien enthält. Diese Grenzwerte werden im Folgenden Attributsausprägungen genannt und können experimentell ermittelt werden. Hierfür wurden standardisierte Prüfkörperbaujobs entwickelt, die alle notwendigen Prüfkörper zur Ermittlung der Attributsausprägungen enthalten und deren Auswertung eine Erweiterung der Datenbank hinsichtlich

Design Guidelines for a Software-supported Adaptation of Additively Manufactured Components with Regard to a Robust Production - Lammers, Stefan; Tominski, Johannes; Magerkohl, Sebastian; Lieneke, Tobias; Künneke, Thomas; Zimmer, Detmar (29th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium)
The design of additively manufactured components requires a rethinking in the design process. This is inhibited by a lack of knowledge about additive manufacturing technologies. For this reason, a large number of design guidelines have been developed in recent years. In their present form the design guidelines are not suitable for processing in a software algorithm, since the guidelines have a certain redundancy and partly influence each other. This paper describes several steps to consolidate the existing guidelines and to prepare them in a way that they can be used in a software algorithm for a design check. Therefore, existing guidelines are collected, prioritized and quantified with regard to their relevance for a robust production. To quantify the guidelines, test specimens are developed, produced and evaluated in order to obtain a limit value for the geometric properties. With these limit values, quantifiable design guidelines can be applied to designers and software tools.

Additive Manufacturing of a Soft Magnetic Rotor Active Part and Shaft for a Permanent Magnet Synchronous Machine - Urbanek, Stefan; Ponick, Bernd; Taube, Alexander; Hoyer, Kay-Peter; Schaper, Mirko; Lammers, Stefan; Lieneke, Tobias; Zimmer, Detmar (2018 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC))

Erarbeitung von Konstruktionsregeln für Hybridbauteile: Integration von metallischen Einlegern in FDM-Strukturen - Schöppner, Volker; Knoop, F.; Köhler, M.; Lieneke, Tobias; Zimmer, Detmar (Konstruktion)

Additive Fertigung nach Maß - Schöppner, Volker; Zimmer, Detmar; Knoop, Frederick; Lieneke, Tobias (Kunststoffe)

Funktionsintegration additiv gefertigter Dämpfungsstrukturen bei Biegeschwingungen - Künneke, Thomas; Zimmer, Detmar
Schwingungen und Vibrationen sind in Technik und Alltag häufig anzutreffen. Meist sind sie unerwünscht und müssen durch Dämpfung reduziert werden. Hierzu werden aktuell häufig zusätzlich zu montierende Dämpfungselemente eingesetzt. Diese sind durch zusätzlichen Montageaufwand und erhöhte Kosten gekennzeichnet. Durch die zusätzliche Masse wird Leichtbauansätzen widersprochen. Additive Fertigungsverfahren bieten große Freiheiten in der Bauteilgestaltung. Dies ermöglicht ein hohes Maß an Funktionsintegration. So ergeben sich auch im Bereich der Schwingungsdämpfung Möglichkeiten zur gezielten Integration von Dämpfungsfunktionen durch die Eigenschaften der additiven Fertigungsverfahren. Mittels der pulverbasierten Verfahren kann disperses Stützmaterial innerhalb von Hohlräumen in der Struktur belassen werden. Dieses Pulvermaterial kann als Partikeldämpfer fungieren. Durch die Freiheiten in der Bauteilgestalt kann die Dämpfungswirkung über die geometrischen Merkmale der Hohlräume gezielt eingestellt werden. Im Rahmen dieses Beitrags werden speziell Untersuchungen zur Dämpfungswirkung additiv gefertigter Bauteile bei freien Biegeschwingungen betrachtet. Die praxisnahe Umsetzung zur Funktionsintegration von Dämpfungsstrukturen erfolgt am Beispiel der Ankerscheibe einer Federkraftbremse. Hier kann durch die additive Fertigung verbunden mit der Funktionsintegration von Partikeldämpfern eine Reduzierung der Schallabstrahlung für den Schaltvorgang der Bremse erreicht werden.

Entwicklung und additive Herstellung einer Leichtbau-Rotorwelle für eine permanentmagneterregte Synchronmaschine - Lammers, Stefan; Quattrone, Francesco; Mrozek, Rafael; Zimmer, Detmar; Schmid, Hans-Joachim; Ponick, Bernd; Hoffmann, Michael (Proceedings of the 14th Rapid.Tech Conference)
Additive Fertigungsverfahren (engl.: Additive Manufacturing, kurz: AM) ermöglichen die werkzeuglose Herstellung von Komponenten und kompletten Baugruppen direkt aus dem 3D-CAD-Modell. Insbesondere additiv hergestellte Leichtbaukonstruktionen weisen ein hohes Potential für den Elektromaschinenbau auf. In diesem Paper werden erste Ansätze zur additiven Fertigung einer Rotorwelle für eine permanentmagneterregte Synchronmaschine (PMSM) aufgezeigt. Die Verbesserung einer ausgeprägten Leichtbaukonstruktion der Rotorwelle sowie die Charakterisierung des additiv verarbeiteten Werkstoffs werden aufgeführt. Hierzu wurden Prüfkörper aus dem Werkstoffs H13 (1.2344) hergestellt. Des Weiteren wurden Prüfkörper additiv gefertigter Gitterstrukturen entwickelt und untersucht. Zur Werkstoffcharakterisierung wurden sowohl mechanische Eigenschaften ermittelt, wie die Streckgrenze, die Zugfestigkeit und die Härte als auch elektromagnetische Eigenschaften, wie die Koerzitivfeldstärke, die elektrische Leitfähigkeit und die Permeabilität. Die Ergebnisse zeigen, dass die magnetischen Eigenschaften von H13 durch eine angeschlossene Wärmebehandlung deutlich verbessert werden konnten. Im Anschluss an die Werkstoffcharakterisierung wurde ein innovatives Leichtbau-Rotorwellenkonzept mit internen Gitterstrukturen entwickelt. Verglichen mit einem konventionell gefertigten Rotor konnte die Rotormasse um 25% reduziert werden sowie das Massenträgheitsmoment um 23% reduziert werden bei einer Testdrehzahl von 3000 U/min und einem Drehmoment von 71,98 Nm.

Maßtoleranzen für die additive Fertigung: Experimentelle Untersuchungen für das Lasersintern - Lieneke, Tobias; Adam, Guido; Josupeit, Stefan; Delfs, Patrick; Zimmer, Detmar (Proceedings of the 14th Rapid.Tech Conference)

Dimensional Tolerances for Additive Manufacturing: Fused Deposition Modeling - Knoop, Frederick; Lieneke, Tobias (Inside 3D Printing 2017)

Geometrische Toleranzen für additive Fertigungsverfahren - Lieneke, Tobias; Denzer, Vera; Zimmer, Detmar (3. Summer School Toleranzmangement 2017)

Kombination etablierter und additiver Fertigung: Wirtschaftlicher Einsatz des Laser-Strahlschmelzens (LBM) durch die Kombination mit etablierten Fertigungsverfahren in einer Prozesskette - Eschner, Niclas; Kopf, Robin; Lieneke, Tobias; Künneke, Thomas; Berger, Dietrich; Häfner, Benjamin; Lanza, Gisela; Zimmer, Detmar (ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb)
Der Serieneinsatz der additiven Fertigung ist maßgeblich durch die hohen Kosten und der geringen Produktivität der Verfahren limitiert. Der hier vorgestellte Ansatz zeigt, wie die Wirtschaftlichkeit des Laser-Strahlschmelzens (LBM) durch die Kombination mit etablierten Fertigungsverfahren erhöht werden kann. Ziel ist es, nur solche Funktionsträger additiv zu fertigen, die einen höheren Kundennutzen bringen. Dazu werden Konstruktionsrichtlinien definiert, Prozessketten erarbeitet und eine Qualitätssicherung mittels Ultraschallüberwachung realisiert.

Frequenzselektiver Schadensindikator für die Diagnose von Wälzlagerschäden im elektrischen Antriebsstrang - Piantsop Mbo'o, Christelle; Lessmeier, Christian; Zimmer, Detmar; Hameyer, Kay (antriebstechnik - Zeitschrift für Konstruktion, Entwicklung und Anwendung von Antrieben und Steuerungen)

Mehrmotorenantriebssysteme - Intelligente Betriebsstrategie - Brückner, Uwe; Strop, Malte; Zimmer, Detmar (antriebstechnik - Zeitschrift für Konstruktion, Entwicklung und Anwendung von Antrieben und Steuerungen)

Datenbasierte Zustandsüberwachung von Wälzlagerschäden in elektromechanischen Antriebssystemen - Lessmeier, Christian

Reproduzierbarkeit der Maßhaltigkeit im Fused Deposition Modeling - Knoop, F.; Lieneke, Tobias; Schöppner, Volker (Rapid Tech - International Trade Show & Conference for Additive Manufacturing)
Fused Deposition Modeling (FDM) is used for prototypes, single-partproduction and small batch productions of thermoplastic components. This manufacturing technique has the huge benefit that no forming tool is needed. The knowledge about dimensional deviations which occur in the FDM process is necessary for calculating fits and for determining tolerances. A major challenge is the reproducibility of the dimensional accuracy of FDM parts and the reproducibility between different FDM machines. There are many influential factors on the dimensional accuracy in the FDM process for example geometric, material-specific or process-specific factors, which are considered in this paper. The influence of the part position on the build platform of a Stratasys Fortus 400mc is analyzed in terms of the achievable dimensional accuracy. For this purpose, the temperature distribution in the actively heated build chamber is investigated and possible correlations to the dimensional accuracy are identified. The reproducibility of one machine is examined by a multiple production of the test specimens. In addition, a comparison with three other FDM machines from Stratasys is made. Afterwards, the long-term reproducibility of the dimensional accuracy is verified to consider how environmental influences such as maintenance or modification of machine components affect the dimensional accuracy of the FDM process.

Methods for the simulation of the pressure, stress, and temperature distribution in the contact of fractal generated rough surfaces - Magyar, Balázs; Sauer, Bernd (Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology)
In this paper, the influence of surface roughness on the local tribological load with a dry sliding contact is studied. First, three artificial rough surfaces with similar structure but different asperity heights are generated and projected on a smooth ball. After that, a contact pattern is determined between a rough ball and a smooth surface taking into account the elastic only as well as the linear elastic-perfectly plastic material description. On the basis of the calculated contact pressure distribution, the subsurface stresses and a three-dimensional temperature distribution in the sliding contact are calculated. The solutions show that a low surface roughness not necessarily results in low local tribological load of the surface.

Mehrkörpersimulation als Werkzeug zur Analyse der Wälzlagerdynamik - Kiekbusch, T; Magyar, Balázs (Konstruktion)

Multi-Ebenen-Simulation zur Berechnung der lokalen Lebensdauer in hochbelasteten Wälzkontakten - Kiekbusch, T; Magyar, Balázs; Sauer, B (VDI Berichte 2308)

A new standardizable calculation method to predict the efficiency of worm gear drives - Oehler, M; Magyar, Balázs; Sauer, B (VDI-Berichte 2294)

Verträglichkeitsuntersuchungen am tribologischen Ersatzsystem - Thielen, S; Magyar, Balázs; Burkhart, C; Sauer, B