Colloquium

18 Dec 2018: Johann Bitzenbauer, Institute of Mechanics at the Karlsruhe Instiute of Technology - Multi-scale computations for inhomogeneous bodies (German only)

Die Finite-Elemente-Untersuchung linearer und nichtlinearer Randwertprobleme der Elastizitätstheorie führt bei vorhandenen und durchgängig diskretisierten Mikrostrukturen üblicherweise auf sehr große dünnbesetzte Gleichungssysteme. Als ein effizientes Lösungsverfahren empfehlen sich Mehrgittermethoden. Während bei klassischen Mehrgitterverfahren die minimale Anzahl der zur Geometriebeschreibung notwendigen Finiten Elemente von der Geometrie selbst abhängig ist, besteht bei der Composite-Finite-Elemente-Methode (CFE) ein gröbstmögliches Gitter zur Diskretisierung einer beliebigen Geometrie stets aus einem Element. Dafür werden Finite-Elemente-Räume entwickelt, deren minimale Dimension nicht mehr mit der Komplexität der Geometrie gekoppelt ist. Ein auf der CFE-Methode basierender Mehrgitteralgorithmus nebst zugehörigen Transferoperatoren zur Berechnung elastischer Körper wird vorgestellt. Im Gegensatz zu algebraischen Mehrgittermethoden, bei denen zur Konstruktion der Transferoperatoren ausschließlich die Steifigkeitsmatrizen des diskretisierten Problems herangezogen werden, nutzt der präsentierte Algorithmus zusätzlich Geometrieinformationen aus, ohne dabei jedoch die beim klassischen geometrischen Mehrgitterverfahren auftretenden Einschränkungen zu besitzen.

Das Zentrum für vorsprachliche Entwicklung und Entwicklungsstörungen (ZVES) am Universitätsklinikum Würzburg verfügt über eine der weltweit größten Audio-Referenzdatenbank für Baby- und Kindersprachlaute, die mit Hilfe verschiedener Computerprogramme untersucht werden.

Das Ziel dieser Untersuchungen besteht darin, schon sehr früh, lange bevor die ersten Worte gesprochen werden, Hinweise auf eine mögliche Entwicklungsverzögerung oder spätere Sprachstörung zu erhalten. Bei Babys mit Hörstörungen geht es auch um die Optimierung der Hörgeräteanpassung, denn Babys können nicht sagen wie gut oder schlecht ein Hörgerät eingestellt ist.

Der Vortrag erklärt mit Bild, Ton und Film wie wir das machen, was wir schon wissen und was wir noch erforschen wollen und wobei wir Unterstützung suchen. Es geht um Forschung aber auch um die Umsetzung der Ergebnisse für eine zukünftige klinische Anwendung.

Vortrag im Rahmen des Technomathematik-Kolloquiums

Dr.-Ing. Dmitry Vlasenko, Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Donnerstag, 20.04.2017, 16:00 Uhr, HS 5.2.02 in Campus 1

Mathematische Methoden zur Simulation von Mehrkörpersystemen

Um die Entwicklung der mechanischen Systeme (von Roboter, Fahrzeuge,
Wälzlager, usw.) zu beschleunigen, soll die Bewegung der Systeme simuliert
werden. Dafür sollen die entsprechenden Bewegungsgleichungen über eine
bestimmte Zeit gelöst werden.

Die Lösung der Gleichungen ist ein komplexes Problem, da das Gleichungssystem
sowohl Differenzialgleichungen 2-er Ordnung als auch algebraische
Nebenbedingungen koppelt. Im Vortrag werden unterschiedliche Methoden zur
Lösung der differential-algebraischen Gleichung präsentiert und verglichen.

Wenn ein oder mehrere Teile der mechanischen Systeme deformierbar sind, muss
eine Größenordnung von mehreren Hunderttausend Gleichungen gelöst werden.
Um Systemsimulation in übersehbarer Zeit auszuführen, sollen die
Reduktionstechniken verwendet werden, die Anzahl der Gleichungen minimieren
und hochfrequente Systembewegungen eliminieren.

Die Windenergie entwickelt sich zur tragenden Säule der deutschen Energieversorgung. Eine hohe Anlagenverfügbarkeit ist wichtig, um zuverlässig Energie produzieren zu können und dem Betreiber einen wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen. Die Zustandsüberwachung des Antriebsstranges mit Monitoringsystemen ist heutzutage Standard. Wölfel hat in Ergänzung dazu Produkte zur Rotorblatt- und Turmüberwachung entwickelt. In dem Vortrag soll ein Überblick über den Stand der Technik zur Überwachung von Windenergieanlagen gegeben werden. Dabei wird auf die unterschiedlichen Methoden zur Triebstrangüberwachung (z.B. Getriebe und Lager) und die Strukturüberwachung (z.B. Rotorblätter; Turm) eingegangen und einige mathematische Hintergründe sollen erklärt werden.

Dr.-Ing. Carsten Ebert
Leiter Windenergie
Leiter Baudynamik

Wölfel Engineering GmbH + Co. KG
Max-Planck-Str. 15
97204 Höchberg

Im Rahmen eines "Robo-Advisor“-Ansatzes sollte eine Software entwickelt werden, die ein erweitertes Portfoliooptimierungsproblem (NP-schwer) approximativ löst. Die entwickelte Software sollte mit Hilfe des NVIDIA-Frameworks „CUDA" den implementierten Lösungsalgorithmus massiv parallel ausführen.

Dipl.-Ing. René Titze, TauRes Finzanzdienstleister, Koblenz 

HIL (Hardware in the Loop)-Simulationen sind eine Methode zum Testen und Absichern von eingebetteten Systemen. Dadurch können Vorteile wie beispielsweise verkürzte Entwicklungszeiten und Kosteneinsparungen realisiert werden.

Nach einer allgemeinen Einführung in Matlab/Simulink werden Anwendungsmöglichkeiten von HIL-Simulationen im Bereich Automotive an Hand von Beispielen erläutert, die aktuelle Entwicklungsprojekte von in-tech berücksichtigen.

Dipl.-Ing. Florian Amper
in-tech GmbH
Parkring 2
85748 Garching b. München

www.in-tech.de

Bildquellen: in-tech GmbH

Die Concept Laser GmbH ist Pionier auf dem Gebiet der Metall-Laserschmelz-Technologie und einer der weltweit führenden Hersteller von Industrie-Laseranlagen für den 3D-Metalldruck. Im Jahr 2000 gründeten Kerstin und Frank Herzog ihre Firma mit Sitz im oberfränkischen Lichtenfels. Das Unternehmen lebt die Werte des deutschen Mittelstandes: langfristiges Denken und Handeln, Verantwortung für die Mitarbeiter, Innovation – mit Herz und Verstand. Der Begriff LaserCUSING® – zusammengesetzt aus dem C von Concept Laser und dem englischen FUSING für „komplett aufschmelzen“ – beschreibt die Technologie der Zukunft. Das Schmelzverfahren mit patentierter „stochastischer Belichtung“ generiert unter Verwendung von 3D-CAD-Daten Schicht für Schicht komplexe Bauteilgeometrien. Wenn aus Metallpulver 3D-Bauteile von höchster Qualität entstehen, sind die Oberfranken mit dabei. Forschung & Entwicklung sind das Herzstück des Unternehmens. Concept Laser bietet heute alles, was die internationale Kundschaft für den industriellen 3D-Metalldruck braucht: Technologie, Anlagen, Dienst- und Entwicklungsleistungen.

In der Praxis beschäftigen sich heute überwiegend Quereinsteiger wie Ingenieure oder Praktiker mit additiver Fertigung und additiver Anlagentechnik. Ausgebildet wurden sie in klassischen Gieß- oder Fräsverfahren. Weder an der Hochschullandschaft noch an Berufsschulen sind additive Verfahren derzeit hinreichend abgebildet und Teil der Ausbildungspläne. Die zukünftige Penetration der additiven Fertigungstechnologien im Markt lassen jedoch schon heute einen hohen Bedarf an gut ausgebildeten Mitarbeitern für Additive Manufacturing erkennen. Mit Gründung der „Concept Academy“ legt Concept Laser den Schwerpunkt auf die Ausbildung akademischer Fachkräfte im Bereich der additiven Fertigung mit Metallen. Die „Concept Academy“ bietet die perfekte Plattform, Theorie und Praxis zu verknüpfen. Unsere Angebote richten sich an die neugierige, forschungsbegeisterte „Generation 3D“: von Schülern über Studenten bis zum Doktoranden

Bildquellen: Concept Laser GmbH

Computersimulationen spielen heutzutage bei der Entwicklung optischer Systeme und
Komponenten ( Leuchtdioden, Linsen, Laser, Sensoren…) eine immer größere Rolle.

Im Vortrag wird an aktuellen Beispielen aus dem industriellen Alltag die Arbeit von Entwicklungsingenieuren im Bereich Modellbildung und Simulation bei der Fa. OSRAM Opto Semiconductors vorgestellt. Typische Fragestellungen sind beispielsweise die Entwicklung von Computermodellen zur Simulation von Leuchtdioden, die Analyse von mechanischen Verspannungen in Halbleiterwerkstoffen oder Prozesssimulationen.

Dabei wird konkret auf interessante offene Themen für Bachelor- und Masterarbeiten, sowie auf Möglichkeiten eines Praktikums für Technomathematiker bei der Fa. OSRAM Opto Semiconductors eingegangen.

Wälzlager werden überall dort eingesetzt, wo sich Dinge bewegen müssen. Sie sind unterschiedlichsten Lasten und Bewegungen ausgesetzt. Bei der Auslegung und der Produktentwicklung kommen heutzutage unterschiedliche Simulationswerkzeuge zum Einsatz. Eines davon ist die Kontaktsimulation, die den Blick zwischen zwei Elemente, wie zum Beispiel die Laufbahn und einen Wälzkörper gewährt und unterschiedlichste Fragen, beispielsweise nach dem Schmierungszustand, beantworten soll. Dahinter verbirgt sich, für die Anwender der Software weitgehend unsichtbar, jede Menge Mathematik, um das Problem zu beschreiben und schließlich zu berechnen. Als Beispiele seien hier die Elastizitätsgleichung und die Reynolds-Gleichung genannt, die die elastischen Verformungen bzw. den Ölfluss im Schmierspalt beschreiben. In diesem Vortrag wird ein Überblick über die Gleichungen und die eingesetzten Lösungsverfahren gegeben, sowie die Simulation selbst vorgestellt werden.

Dipl.-Technomath. Alexander Liebel
Senior Specialist
Advanced Bearing Analysis

Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Industriestraße 1-3
91074 Herzogenaurach (Germany)
www.schaeffler.com  www.schaeffler.de 

Der Einsatz nichtlinearer Materialien zur Optimierung von Betriebsmitteln der Energietechnik erfordert  mehr und mehr den Einsatz computergestützter Methoden. Im  ersten Teil des Vortrag Computational Electromagnetics  für langsam veränderliche Felder  soll gezeigt werden, wie langsam veränderliche elektromagnetische Felder modelliert  werden  können. Die Anwendung dieser Modelle auf industrielle Problemstellungen soll am Beispiel der Dimensionierung  von Betriebsmitteln der Hochspannungstechnik demonstriert  werden. Im abschließenden Teil sollen aktuelle wissenschaftliche Fragestellung im Bereich computergestützter Methoden für langsam veränderlicher Felder präsentiert werden.

Dipl.-Phys. Daniel Schmidthäusler
Bergische Universität Wuppertal
Rainer-Gruenter-Straße 21, 42119 Wuppertal