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TU Darmstadt und TU Graz intensivieren ihre Forschungen, wie sich elektrische Maschinen durch Computersimulation entscheidend verbessern lassen. Dazu wurde jetzt der erste deutsch-österreichische Sonderforschungsbereich/Transregio (TRR) 361 bewilligt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und der österreichische Wissenschaftsfonds FWF fördern den TRR „Computergestütztes elektrisches Maschinenlabor“ mit insgesamt über 8 Millionen Euro.
Elektrische Maschinen spielen seit Jahrzehnten eine zentrale Rolle bei der Energieumwandlung, nicht nur als Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie, sondern auch als Motoren, z.B. für Elektrofahrzeuge. Sie machen mehr als die Hälfte des Gesamtenergieverbrauchs aus. Die moderne Leistungselektronik brachte zahlreiche neue Betriebs- und Einsatzmöglichkeiten solcher Motoren, und zusammen mit neuen Materialien und Fertigungstechniken eröffnet sich ein großes Potenzial für Innovationen. Unterstützt durch Fortschritte bei Konstruktionsoptimierung und der Regelung bieten neue Antriebssysteme ein enormes Potenzial, zum Erreichen der Klimaziele beizutragen.
Aktuelle Auslegungsverfahren für elektrische Maschinen basieren auf wenigen Parametern und Betriebsarten, typischerweise bei konstanter Drehzahl oder konstantem Drehmoment, wodurch erhebliches Optimierungspotenzial vernachlässigt wird. Dieses Potenzial wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im neu bewilligten TRR 361 („Computergestütztes elektrisches Maschinenlabor. Thermische Modellierung, transiente Analysis, Geometriebeschreibung und robustes Design“) nutzbar machen.
Die Forschungsarbeiten im Transregio 361 vollziehen einen Paradigmenwechsel hin zu neuen integrierten Simulations- und Auslegungsansätzen, um das Potenzial moderner elektrischer Antriebe auszuschöpfen. Diese Ansätze berücksichtigen von Anfang an alle wichtigen Aspekte einer elektrischen Maschine, zum Beispiel Form und Topologie, zeitabhängige Betriebszyklen, komplexes Materialverhalten, Parameterunsicherheiten, Robustheit und Lärmentwicklung, sowie neue Kühltechniken, um thermische Grenzen auszureizen. Die Modellierung, Simulation und Optimierung eines derart komplexen Systems stellt extreme Herausforderungen an das Computational Engineering (CE).
Bei CE handelt es sich um eine interdisziplinäre Wissenschaftsdisziplin mit Verbindungen zur angewandten Mathematik, der Informatik und den Ingenieurwissenschaften, die sich neben Theorie und Experiment als dritte Säule des ingenieurwissenschaftlichen Erkenntnisgewinns etabliert hat.
Der bewilligte TRR 361 ist der erste gemeinsame deutsch-österreichische Forschungsverbund in der Förderlinie „Sonderforschungsbereiche (DFG)/Spezialforschungsbereiche (FWF)“. Die Technischen Universitäten Darmstadt und Graz werden hier künftig ihre gemeinsamen Forschungsarbeiten zur Simulation elektrischer Maschinen vertiefen und vorantreiben. Professor Sebastian Schöps, Leiter des Fachgebiets Computational Electromagnetics (CEM) der TU Darmstadt, als Sprecher der deutschen Seite, sowie Professorin Annette Mütze, Leiterin des Instituts für Elektrische Antriebstechnik und Maschinen (EAM) der TU Graz, als Sprecherin der österreichischen Seite, arbeiten bereits seit mehreren Jahren auf diesem Gebiet zusammen. Im Konsortium aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der TU Darmstadt und ihrer strategischen Partnerin TU Graz sowie der Johannes Kepler Universität Linz sind neben ausgewiesenen Expertinnen in den beteiligten Themenbereichen auch zahlreiche Jungwissenschaftlerinnen und Jungwissenschaftler vertreten. Der TRR-SFB 361 ist an beiden Universitäten eng in die dortigen Strukturen, etwa das Centre for Computational Engineering (CCE) der TU Darmstadt wie auch das Graz Center of Computational Engineering (GCCE), eingebunden.
Hintergrund:
Seit 2017 arbeiten die Technischen Universitäten Darmstadt und Graz im Rahmen einer strategischen Partnerschaft auf allen Hochschul-Ebenen zusammen.
Über die TU Darmstadt
Die TU Darmstadt zählt zu den führenden Technischen Universitäten in Deutschland und steht für exzellente und relevante Wissenschaft. Globale Transformationen – von der Energiewende über Industrie 4.0 bis zur Künstlichen Intelligenz – gestaltet die TU Darmstadt durch herausragende Erkenntnisse und zukunftsweisende Studienangebote entscheidend mit.
Ihre Spitzenforschung bündelt die TU Darmstadt in drei Feldern: Energy and Environment, Information and Intelligence, Matter and Materials. Ihre problemzentrierte Interdisziplinarität und der produktive Austausch mit Gesellschaft, Wirtschaft und Politik erzeugen Fortschritte für eine weltweit nachhaltige Entwicklung.
Seit ihrer Gründung 1877 zählt die TU Darmstadt zu den am stärksten international geprägten Universitäten in Deutschland; als Europäische Technische Universität baut sie in der Allianz Unite! einen transeuropäischen Campus auf. Mit ihren Partnern der Rhein-Main-Universitäten – der Goethe-Universität Frankfurt und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz – entwickelt sie die Metropolregion Frankfurt-Rhein-Main als global attraktiven Wissenschaftsraum weiter.
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Über die TU Graz
Die TU Graz ist die traditionsreichste technisch-naturwissenschaftliche Forschungs- und Bildungsinstitution in Österreich und spielt seit über 200 Jahren eine zentrale Rolle im internationalen Forschungs- und Bildungsnetzwerk. In ihren fünf Exzellenzbereichen, den Fields of Expertise, erbringt die TU Graz internationale Spitzenleistungen. Dabei setzt sie auf intensive Zusammenarbeit mit anderen Forschungs- und Bildungseinrichtungen sowie mit Wirtschaft und Industrie weltweit. Die TU Graz hat sieben Fakultäten mit rund 100 Instituten und beschäftigt knapp 3.600 Mitarbeiter. 13.500 Studierende aus 100 Ländern studieren an der TU Graz. Aufbauend auf wissenschaftlichen Bachelor-Studiengängen, konzentriert sich die TU Graz auf forschungsorientierte Master-Studiengänge, die zunehmend in englischer Sprache angeboten werden, und auf PhD-Programme. Die fünf thematischen und disziplinübergreifenden Stärkefelder der TU Graz – ihre Fields of Expertise - sind: Advanced Material Science, Human & Biotechnology, Mobility & Production, Sustainable Systems sowie Information, Communication & Computing.
MI-Nr. 04/2022, Lazanowski/sip
Prof. Dr. rer. nat. Sebastian Schöps
Computational Electromagnetics, TU Darmstadt
Tel.: 06151/16-24409
E-Mail: sebastian.schoeps@tu-darmstadt.de
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Annette Mütze
Institut für Elektrische Antriebstechnik und Maschinen, TU Graz
Tel.: +43 316 873 7240
muetze@tugraz.at
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists
Electrical engineering, Information technology, Mathematics, Mechanical engineering
transregional, national
Cooperation agreements, Research projects
German
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