Die Labore für numerische und experimentelle Arbeiten

Im Labor für technische Mechanik wird ein rotierendes Wärmerohr aufgebaut um eine innovative Kühlmethode rotierender Körper zu erforschen. Das Wärmerohr besteht aus einer Hohlwelle mit Innenkonus aus Leichtmetall oder Kupfer. Die Lagerung besteht aus einer hydrodynamischen Gleitlagerung auf Basis von destilliertem Wasser. Die Wärme wird an einer Seite des Rohres mittels destilliertem Wasser in das Rohr eingebracht. An der anderen Seite des Rohres wird die Wärme ebenfalls über destilliertes Wasser aus dem Rohr abgeleitet in eine Wärmesenke. Die Wärmequelle ist letztendlich ein Heizaggregat und die Wärmesenke ein Kühlaggregat, welche die Temperatur der Tanks des destillierten Wassers einstellen. Der Antrieb des Rohres besteht aus einer Werkzeugmaschinenspindel mit Ölnebelschmierung, Wasserkühlung und einer Höchstdrehzahl von 40000 rpm. Der Betrieb des Rohres ist durch eine Sicherheitsglashaube (siehe Abbildung) geschützt.

Auf der Rückseite des Wärmerohres wird die notwendige aufwendige Hydraulik sichtbar. Vier Tanks mit destilliertem Wasser sind für den Betrieb vorgesehen. Das destillierte Wasser ist als Basisfluid für Nanopartikel vorgesehen, sodass an diesem Prüfstand auch die Verwendung von Nanofluide untersucht werden soll. Die Tanks werden durch Rohrleitungen über Ventile und Pumpen mit dem Wärmerohr verbunden. Ein Tank ist für die hydrodynamische Gleitlagerung des Rohres vorgesehen und zwei Tanks für Heizung beziehungsweise Kühlung. Ein vierter Tank ist für die Kühlung der Spindel notwendig. Die Steuerung und Überwachung jeder einzelnen Komponente wird elektronisch über einen einzigen Laborrechner zentral ausgeführt (siehe Abbildung). Die Entwicklung der Software wurde durch Mitarbeiter und Studierende ausgeführt.

Im Labor für technische Dynamik werden lineare und nichtlineare Schwingungen mit quasi-starren und flexiblen Körpern und auch Nanofluiden untersucht. Der Prüfstand eines Doppelpendels wurde von Studierenden konstruiert und erforscht, um Schwingungen quasi-starrer Körper zu beschreiben, und eine experimentelle Validierung numerischer dynamischer Simula-tionen mit variationellen und physikalisch-konsistenten Simulationen durchzuführen. Mit diesem Prüfstand werden die Beweg-ungen des Doppelpendels mittels einer Hochgeschwindigkeitskamera erfasst und mit einer selbstentwickelten Software in Bahnen generalisierter Koordinaten umgerechnet.

Schwingungen in flexiblen Körpern aus Holz und Faser-Verbund-Werkstoffen werden mittels eines Balkenprüfstandes mit Fest-lagerung erforscht. Hier können Dämpfungsmodelle für natürliche und künstliche Faserstoffe erarbeitet werden. Die Schwing-ungen werden mittels piezoelektrischen Beschleunigungssensoren erfasst und Erregungen über einen Schwingtopf mit ange-schlossenem Funktionsgenerator eingeleitet. Die Messdatenerfassung erfolgt über Labview mittels eines Laptops.

In diesem Labor werden auch Nanofluide mittels eines Ultraschallhomogenisators hergestellt und sollen in einem selbstentwick-elten Prüfstand untersucht werden. Nanofluide können das Verhalten einer hydrodynamischen Gleitlagerung optimieren und die Wärmeleitung in einem rotierenden Wärmerohr verbessern. Dazu sollen Fluidschwingungen mit Nanopartikel in einem neuen Versuchstand experimentell untersucht werden.

Im Labor für Mess- und Prüftechnik werden neue Versuchsstände entwickelt und aufgebaut. Dabei handelt es sich überwiegend um mechatronische Systeme, in denen elektrische Sensorik und Aktorik installiert und geprüft werden müssen. Diese Entwick-lungen werden durch Mitarbeiter und Studierende durchgeführt, und überwiegend in studentischen Arbeiten thematisiert. Die Workstations der Professur für das Labor für numerische Simulation entstehen aus Einzelkomponenten ebenfalls in diesem Labor. Aktuell wird in einer studentischen Arbeit aus dem Bereich Mechatronik ein neuer Prüfstand zur Erforschung der Dynamik von Nanopartikel in Fluiden entwickelt (siehe Abbildung). Nanopartikel können zur Reibungsminimierung und Wärmeleitungserhöhung in Fluiden beitragen.