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))

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

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

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.

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.

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.

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

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

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

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)

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

»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.

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

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)

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

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

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.