UNSERE PUBLIKATIONEN

… in den Bereichen Analytics, Fahrzeugbau, Maschinenbau, Luft- & Raumfahrt, Schiffsbau und Schienenverkehr

Analytics

Cloud-based FEM simulations - an opportunity for SME

Schmitz, S.; Ickler, A.
ITI Symposium
Dresden, 2014.

FEM-Simulationen im GRID - Eine Alternative zur Einzelplatzlösung?

Schmitz, S.; Ickler, Arno
GRID-Workshop
Dresden, 2011.

Services for Numerical Simulations and Optimizations in Grids

Limmer, S.; Schneider, A.; Schmitz, S. et al.
International Conference on Parallel, Distributed and Grid Computing.
Waknaghat, 2012.

Serviceorientierte Simulation auf Basis von OCCI am Beispiel der Finite Elemente Methode

Srba, M.; Schmitz, S.
5. Workshop Grid-, Cloud- und Big-Data-Technologien
Dresden, 2013.

Fahrzeugbau

Aktive Schallreduktion und -gestaltung in PKW Abgasanlagen

Buske, O.; Ruth, W.; Spindler, K.; Siebald, H.; Klötzer, P.; Venghaus, H.
DAGA
Berlin, 2010.

Aktive Systeme zur Lärm- und Schwingungsminderung in Fahrzeugen - Herausforderungen, Erfolge und Perspektiven

Wimmel, R.; Gnauert, U.; Siebald, H.
VDI-Tagung Humanschwingungen
Dresden, 2007.

Active Car Brake System for Squeal Suppression Based on Piezohydraulic Actuation

Waldschmidt, A.
Adaptronic Congress
Göttingen, 2007.

ATC: Active Torsion Control zur Optimierung des Schwingungskomforts bei Cabriolets

Gnauert, U.; Kalinke, P.
Adaptronic Congress
Potsdam, 2002.

Different Techniques for Active and Passive Noise Cancellation at Powertrain Oil Pan

Wimmel, R.; Fehren, H.; Schiedewitz, M.; Siebald, H.; Naake, A. et al.
Adaptronic Congress
Göttingen, 2007.

Aktive Schwingungsisolation in Notarztwagen - Erfahrungen von der Entwicklung bis zur Serienreife

Wimmel, R.
Adaptronic Congress
Potsdam, 2000.

Active Noise Control - ANC for Car Exhaust Systems

Siebald, H.; Venghaus, H.; Gnauert, U.; Kohlrautz, D.; Wenzel, M.
Adaptronic Congress
Göttingen, 2006.

Einsatz eines aktiven Schwingungsreduktionssystems zur Verbesserung des Schwingungskomforts bei Cabriolets

Kalinke, P.; Gnauert, U.; Fehren, H.
Adaptronic Congress
Berlin, 2001.

Active Isolation Device for Ambulance Transport

Gnauert, U. et al.
ICSV
Garmisch-Partenkirchen, 2000.

Maschinenbau

Adaptive System for Vibration Compensation in Manufacturing Plants

Gnauert, U.; van Haag, R.
Adaptronic Congress
Berlin, 2008.

Schwingungsberuhigung rotierender Maschinen durch aktive Systeme

Wimmel, R.
Adaptronic Congress
Potsdam, 1999.

Adaptive System Enabling High Speed Precision Measurements for Production Quality Control

Gnauert, U.; Beutler, A.; Waldschmidt, A.; Kohlrautz, D.; Hägele-Görlitz, J.
Adaptronic Congress
Göttingen, 2006.

Verschleißminimierung an Papierkalandern durch Aktives Vibrations Minderungssystem

Siebald, H.; Fehren, H.; Gnauert, U.; Kohlrautz, D.; Wenzel, M.; Hader, P.
Adaptronic Congress
Göttingen, 2005.

Strukturkonformes Aktives Interface - Einsatzerfahrung, Weiterentwicklung und Transfer in rotierende Systeme

Wimmel, R.
Adaptronic Congress
Hildesheim, 2004.

Industrial Application of Adaptronics

Wimmel, R.
EUROMAT
München, 1999.

Entwicklung einer aktiven Schwingungslagerung zur Reduzierung der Schallemission von Windkraftanlagen

Siebald, H.; Gnauert, U.; Campanile, L. F.; Friedrichs, A.; Neumann, J.
Laboruntersuchungen, 1998.

Smart Structures zur Verbesserung der Systemdynamik bei Bearbeitungs- und Handhabungsmaschinen

Wimmel, R.
Congress Intelligente Leichtbausysteme (ILS)
Hannover, 2002.

Aktive Schwingungskompensation für Extremlasten

Wimmel, R.; Hefer, G.
Adaptronic Congress
Berlin, 1996.

Active Vibration Reduction for Rotating Rolls

Fehren, H. et al.
ICSV
Garmisch-Partenkirchen, 2000.

Durch Aktive Schwingungsabwehr Einsatzgrenzen überwinden

Wimmel, R.
Adaptronic Congress
Berlin, 1997.

Piezoactuators in multifunctional interface elements for high load applications

Breitbach, E.; Gnauert, U.; Holst, M.; Wimmel, R.
ACTUATOR
Bremen, 1996.

Optimized System Dynamics by Smart Structures - Application Examples

Wimmel, R.
International Conference on adaptive Structures and Technologies (ICAST)
Potsdam, 2002.

Aktive Schwingungsdämpfung bei Glasschneidemaschinen

Glaser, S.; Hesselbach, J.; Ispas, S.; Pietsch, I.; Kohlrautz, D.; Siebald, H.; Waldschmidt, A.
Adaptronic Congress
Potsdam, 2002.

Luft- & Raumfahrt

Validation Testing with the Active Damping System in the European Transonic Wind Tunnel

Fehren, H.; Gnauert, U.; Wimmel, R.; Hefer, G.; Schimanski, D.
39th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit
Adaptronic Congress
Reno (Nevada), 2001.

Aktive Lagerung der Avionik in Hochleistungsflugzeugen - Technische Realisierung

Siebald, H.; Gnauert, U.; Kohlrautz, D.; Waldschmidt, A.; Simpson, J.; Manser, R.
Adaptronic Congress
Wolfsburg, 2003.

Active electronic equipment 6 dof suspension for high loads as vibration, shock and quasi static forces

Wimmel, R.
European Conference on Spacecraft Structures
Noordwijk, 2005.

Aktive Lagerung für Avionik, Integration und Flugerprobung

Siebald, H.; Waldschmidt, A.; Manser, R.; Simpson, J.; Schießl, M.
Adaptronic Congress
Hildesheim, 2004.

A Novel Vibration-Isolation System for MIPAS-STR

Breitbach, H.; Fehren, H.; Holst, M.; Sartorius, C.; Piesch, C.
Proceedings of the Third International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition
Copenhagen, 1997.

Avionik in Hochleistungsflugzeugen - extrem robuste Komponenten oder neue Wege für die Lagerung

Siebald, H.; Wimmel, R.; Simpson, J.; Manser, R.
Adaptronic Congress
Wolfsburg, 2003.

Monitoring Solution using Adaptronic Skills for a Manufacturing System in Aircraft Industry

Walz, G.; Ickler, A.
Adaptronic Congress
Berlin, 2009.

Aktive Schwingungskompensation für den Europäischen Transsonischen Windkanal

Fehren, H.; Gnauert, U.; Wimmel, R.; Hefer, G.; Schimanski, D.
Adaptronic Congress
Berlin, 2001.

Schiffsbau

Operation-proven active mount for marine and alike applications

Siebald, H.; Klötzer, P.; Kurth, D.
DAGA
Berlin, 2010.

Aktive Reduktion von motorinduzierten Schwingungen großer Verbrennungsmotoren

Klötzer, P.; Siebald, H.; Fehren, H.; Schiebler, A.; Kurth, D.
VDI-Tagung Maschinenakustik
Leonberg, 2010.

Active Exhaust Noise Reduction for Large Diesel Engines

Weihe, U.; Klötzer, P.
Adaptronic Congress
Berlin, 2009.

Schienenverkehr

Aktive Lärmreduktion bei Diesellokomotiven

Wimmel, R.; Siebald, H.
RailNoise
Berlin, 2011

Aktive Schwingungsminderung am ICE 1

Siebald, H. et al.
34. Tagung „Moderne Schienenfahrzeuge“
Graz, 2002.

Investigations on the attenuation of squeal noise from a resilient railway wheel by means of piezo-actuators

Fehren, H.; Schiedewitz, M.; Siebald, H.; Cigada, A.; Manzoni, S.; Redaelli, M.
Int. Conference on Noise and Vibration Engineering
Leuven, 2008.

Aktive Schwingungsdämpfung in GFK-Blattfedern von innovativen Drehgestellen moderner Schienenfahrzeuge

Schmitz, H.; Siebald, H.; Unckenbold, W.; Martin, W.
Adaptronic Congress
Berlin, 2001.

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Abstract

FEM simulations are typically very computationally intensive. Therefore, the computation of FEM models is – especially for small and medium-sized enterprises (SMEs) – very expensive. This holds true not only for purchase and maintenance of hardware resources, but also for license costs of the software used.

These costs are usually independent of the utilization. The ERAS GmbH works as a partner in the „Cloud4E – Trusted Cloud Computing for Engineering“ project. The goal is to make a service available to outsource computationally intensive simulations to the cloud.

Abstract

Das Open Cloud Computing Interface (OCCI) und seine Erweiterbarkeit auch während der Laufzeit bieten die Möglichkeit, bestehende Anwendungen als Service bereitzustellen. Als Beispiel für eine Umsetzung als serviceorientierte Simulation wurde eine bestehende FEM Simulation ausgewählt.

FEM-Simulationen stellen an die Rechenleistung von Computern hohe Ansprüche. Dadurch ist die Berechnung von FEM-Modellen – gerade für kleine und mittelständische Unternehmen (KMUs) – mit hohen Kosten allein für die Anschaffung und den Unterhalt der Hardware verbunden. Ebenso sind Lizenzkosten für die Software nötig, die unabhängig von ihrer Auslastung anfallen.

Die ERAS GmbH arbeitet im Rahmen von „Cloud4E – Trusted Cloud Computing for Engineering“ (als Projekt eines Technologieprogramms des BMWi) an der Bereitstellung eines Dienstes für FEM-Simulationen, in der Cloud. Dadurch können rechenintensive Analysen mechanischer Problemstellungen in die Cloud ausgelagert werden.

Abstract

Numerical simulations are typically very compute intensive. A way to satisfy the arising demands for compute power is the employment of grid technology. But today, there exist only few tools, supporting the user in using grids for numerical simulations. Additionally, some basic problems of grid technology, are not solved with satisfaction.

The goal of the project OptiNum-Grid was to address these issues. We present a number of tools that were developed in the project. These are tools for parameter sweeps and optimizations in grids, for data security and automatic software installation, as well as for virtual environments in grids.

Abstract

FEM-Simulationen im GRID sind eine attraktive Alternative zu einer Einzelplatzlösung am Arbeitsplatz des Ingenieurs. Mit dem Programmpaket UNA steht eine Lösung zur Verfügung, die die Berechnung und Analyse mechanischer Systeme erlaubt. Anhand einer einfachen mechanischen Struktur wird gezeigt, dass die Möglichkeiten im GRID für FEM-Simulationen gut nutzbar sind.

Die Akzeptanz eines GRID basierten FEM-Solvers hängt jedoch stark von einer möglichst komfortablen Integration in den Arbeitsablauf des Ingenieurs ab. Dazu ist die Entwicklung von einfach zu bedienenden Oberflächen wichtig, um dem Nutzer die Routineaufgaben im GRID (Submittieren, überwachen, Transfer von Jobs) abzunehmen.

Abstract

Aktive Systeme zur Schwingungs- und Schallminderung haben ihre Leistungsfähigkeit in vielen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus seit langem bewiesen. Für Schienenfahrzeuge gibt es durchaus Ansätze, in denen die Funktion aktiver Systeme belegt ist, ohne dass bislang eine Übernahme in die Serie erfolgt ist. Dieser Beitrag soll einerseits die vielfältigen Möglichkeiten aufzeigen, die durch den Einsatz solcher Systeme gegeben sind, andererseits soll aber auch ein Umdenken motiviert werden, aktive Systeme bereits zu Beginn eines Auslegungsprozesses als dynamische Alternative zuzulassen. Daher werden hier fünf Beispiele mit Bahnsystemrelevanz vorgestellt, bei denen jeweils bislang bestehende Grenzen in der Schwingungs- oder Schallminderung überwunden wurden.

Abstract

It is widely known, that – wherever installed – combustion engines do significantly contribute to the overall level of structure born noise in their environment. Especially for marine applications, great efforts have to be made to reduce vibrations induced to the ship structure by high power combustion engines.

Conventional passive methods more and more often turn out to be incapable providing vibration reduction sufficiently to meet existing or upcoming emission limits (e. g. specified by the IMOi). One promising answer to this challenge is the enhancement of existing passive mount technology by active systems. By order of MAN Diesel & Turbo SE, ERAS has developed and realized an active motor mount system for the reduction of engine induced vibrations in marine applications. The system was successfully tested under real operating conditions on a ferry boat.

The application and the overall concept of the active system will be described and all new components like the specific actuator system will be presented. The outcome of the operating tests will show the use of active mount technology and serve as a basis for some general considerations focusing on different active mount concepts for different applications.

Abstract

Eine große Herausforderung des Schiffbaus besteht in der ständigen Verbesserung des Komforts für Passagiere und Besatzung. Die Reduktion von Schwingungen, die von leistungsstarken Verbrennungsmotoren in die Schiffsstruktur induziert werden, ist in diesem Zusammenhang eine der Hauptaufgaben bei Schiffen unterschiedlichster Bauart und Größe. Die konventionelle passive Schwingungsisolation liefert hierfür eine zwar bewährte, aber auch begrenzte Grundisolation. Daräber hinausgehende, signifikante Verbesserungen des Komforts sind nur mit einer aktiven Schwingungsreduktion möglich. Die MAN Diesel & Turbo SE und die ERAS GmbH haben ein solches Aktives System zur Reduktion motorinduzierter Schwingungen gemeinsam entwickelt und umgesetzt.

Maßgeblichen Anteil am technischen Erfolg der entwickelten Lösung hat ein innovatives Aktuator-Konzept zur Minimierung der hohen Störkräfte. Der Aktuator kombiniert die Funktionsweise eines herkömmlichen Massenkraft-Aktuators mit der kalkulierten Ausnutzung der systemeigenen Resonanzüberhöhungen. Das Aktive System ist damit in der Lage, motorinduzierte Schwingungen in den ersten dominanten Motorordnungen (Frequenzbereich ab ca. 10 Hz) signifikant zu reduzieren.

Die Wirksamkeit ist sowohl auf einem Motorprüfstand als auch auf einem Fährschiff unter realen Einbau- und Betriebsbedingungen erfolgreich nachgewiesen worden.

Der Beitrag erläutert das Gesamtkonzept des Aktiven Systems und stellt die neu entwickelten Systemkomponenten vor. Anhand von Messdaten wird der erzielte Vorteil in der Schwingungsreduktion mit einer vergleichenden Gegenüberstellung von Aktivem System und konventionellen passiven Maßnahmen aufgezeigt.

Abstract

 

Die Anforderungen an die Schallemission von Fahrzeugen werden vom Gesetzgeber weiter verschärft. Das Abgasmaßndungsgeräusch ist dabei nach wie vor eine der dominanten Teilschallquellen. Gleichzeitig ist der für die Abgasanlage zur Verfügung stehende Bauraum zunehmend limitiert.

Effizientere Schalldämpfung bei geringerem Bauraum stellt in der herkümmlichen Schalldämpfertechnologie einen Widerspruch dar. Daher haben die EMCON Technologies GmbH und die ERAS GmbH ein aktives System zur Reduktion des Mündungsgeräusches von Ab-gasanlagen entwickelt und umgesetzt.

Neben der akustischen Verbesserung der Anlage ermöglicht das aktive System kleinere und leichtere Schalldämpfer einzusetzen. Darüber hinaus bietet ein solches System die Möglichkeit einer gezielten Klanggestaltung des Abgasmündungsgeräusches.

Eine dynamisch angesteuerte Klappe in der Abgasanlage dient als Anti-Schallquelle zur Kontrolle des sich ausbreitenden Schalls. Öffnungswinkel und Dynamik der Oszillation werden je nach Betriebszustand geregelt.

Das System ist bereits erfolgreich an mehreren Versuchsfahrzeugen der oberen Mittelklasse auf dem Rollenprüfstand getestet worden.

Im vorliegenden Beitrag wird das Konzept des Gesamtsystems vorgestellt und die Systemkomponenten erläutert. Die Funktionsfähigkeit des Systems wird anhand von Messungen vergleichend zur Serienanlage dargestellt. Eine akustische Demonstration der Wirksamkeit rundet den Vortrag ab.

 

Abstract

 

The awareness of health and ecological relevance of any emission continuously grows both in public and in policy. In addition to the discussion on air pollutants and particulate emissions, the issue of noise pollution has become a topic of equal importance. Currently, under a new EU directive, concrete steps to reduce the noise emission are required and future noise limit values are accordingly hard defined. On the other hand, diesel engines become increasingly powerful, which leads to higher emissions. A technical consequence is the increasing space of future exhaust systems. In most applications, however, no additional space is available, so it is not possible to increase their volume. A simple reduction of the component’s volume is also impossible, because their effectiveness is directly linked to a certain volume. So, different components are in competition for the available installation space, which is not consistent to the achievement of an overall emission reduction. For these problems innovative approaches are needed to integrate emission reducing functionality of modern exhaust systems on reduced space. To meet this challenge Weihe GmbH and ERAS GmbH concluded a partnership to compensate the dramatically rising space by developing a new generation of exhaust silencers with the same or improved effectiveness and significantly less space requirement. The aim and ambition with respect to such future silencers for diesel engines is to provide the necessary attenuation in the dominant low frequency range. Currently, the only apparent technology with a potential to provide a solution to the problem, is an active silencer. In some applications active silencers are already used. But, the conversion of elsewhere viable solutions fails, because of the extremely difficult operating conditions for exhaust systems in large diesel engines. These include, for example, large pipe diameters (up to DN 1000), exhaust gas temperatures up to 600 °C, chemically extremely aggressive condensate and different allowable backpressures. It is therefore necessary to develop new solutions, based on the existing experience.

Abstract

 

Controlling rotating systems like power trains, milling and boring machine, rotating measurement devices, implies the knowledge of the force and torque due to a contact of the tool to work pieces or other devices. The highly dynamically tracking of tool loads in a rotating system requires a sensor which is installed in the force flow of the shaft drive. Different areas of design and optimization are incorporated:

– mechanical design to get the right strains for the strain gauges without losing too much stiffness in different degrees of freedom (DOF)

– placing of strain gauges to get an optimum mechanical channel separation

– electrical design of bridges and amplifiers in given design space and optimizing signal to noise ratio

– post processing of signals for optimal decoupling of different DOF.

The requirements, the design process and the integrated solution of a measurement adapter and its performance is shown as case study concerning friction stir welding. The HSK 100 and HSK 40 measurement adapters were developed by ERAS GmbH for Brötje-Automation, a system supplier for aircraft manufacturing equipment.

Abstract

 

Modern manufacturing plants are characterised by increasing production speed and higher throughput. The raise of the throughput is reached by enlarging the production facilities which normally results in decreasing system eigenfrequencies. The higher production speed causes stronger excitation of these eigenfrequencies. By this, plants become increasingly prone to vibrations, even when the preceding plant worked without any disturbances. The occurring vibrations only allow a production with lower quality or a breakdown of the manufacturing plant in the worst case. Also additional service downtimes respectively shorter service intervals may occur which results in a loss of production.

Adaptive systems basically offer the new approach to compensate for vibrations actively, i.e. by controlled application of vibrations. At present, adaptive systems are able to compete with classical remedies regarding production quality and efficiency. This presentation describes the potential of adaptive systems for vibration compensation and exemplarily shows the realisation of an adaptive system for a specific paper machine. For this machine the disturbing vibrations are in the high frequency range of about 700 Hz. Distributed piezoceramic actuators within the roll are applied to counteract the complicated vibration modes.

Abstract

 

The international scientific community is more and more interested in the topic of environmental noise reduction. During the last years, many international research projects, aimed at identifying the most contributing noise sources and a way to reduce their emission, have involved universities, private research centres, and industries too. Considering the noise effect on people in big urban centres, inhabitants experience a lot of noise sources, such as traffic, industrial plants and urban trains.

For this last noise source in particular, one of the most relevant contributions is represented by the squeal of vehicle wheels. Squeal noise is due to the wheel vibrations related to a self-excited phenomenon, which leads to a limit cycle with very high vibration amplitudes. This is the reason why high power control system should theoretically be required to suppress the vibrations and the resulting noise emission. The aim of this paper is to investigate the possibility to prevent the squeal noise from a resilient wheel using active control techniques, by means of smart materials.

Abstract

 

Considering urban vehicle, the powertrain represents one of the major vehicle exterior noise sources. The oil pan contributes significantly to the overall powertrain sound emission, especially at idle and during full load acceleration. Efficient noise reduction, therefore, deals with oil pan noise reduction as one of its primary goals. Passive optimization measures, such as structural optimiza-tion and acoustic shielding, can be limited by e.g. light-weight design, package and thermal constraints. Therefore, the potential of the Active Structure Acoustic Control (ASAC) method for noise reduction has been investigated within the EU-sponsored project InMAR. The method has proven to have significant noise reduction potential regarding oil pan vibration induced noise.

The paper reports on activities on the application of an ASAC system based on piezo-ceramic foil technology with regard to a passenger car oil pan.

The potential of the Active Structure Acoustic Control (ASAC) method for this application was in-vestigated by means of FEM/BEM simulations of the oil pan. The positions of sensor(s) and actuator(s) have been defined in order to achieve the best Active Noise Control system performance. Different semi passive and active control strategies have been considered. Four of them have been implemented and the vibration damping for each system has been investigated on a test stand. The performance of the different control strategies have been compared.

Abstract

 

Break squeal noise is very rare or does not occur at all in series vehicles. But it would be wrong to conclude that this phenomena is of no relevance for series production. In contrast, the development of new brake systems goes along with great effort to avoid squeal noise at the final product.

Since active systems are able to suppress the squealing of a non-optimised brake system, ERAS investigated the potential of this technology at customer order. For this, a completely functional active system which excites pressure fluctuations of the brake fluid has been developed and built. The signals of an acceleration sensor placed at the brake calliper are processed by a digital controller unit in a way that it becomes possible to reduce the noise to a level that is no longer noticeable.

This paper initially describes the formation process of brake squeal noise. After this, the actuator concept and the boundary conditions for the realisation of the active system are elucidated and the mode of operation for the controller will be explained. Results from a test series at the dynamometer will be presented, which prove a good performance of the active system under real conditions. It turned out, that also extreme loads like high temperatures or high brake pressures at disk brakes did not impact the system function.

Abstract

 

Anhand ausgewählter Beispiele wird das Potential aktiver Systeme zur Lärm- und Schwingungsminderung in Fahrzeugen dargestellt. Es wird der Nutzen aktiver Systeme im Hinblick auf die Erhaltung der Gesundheit und die Steigerung des Komforts im Bereich der Fahrzeugtechnik präsentiert.

Der Einsatz solcher Systeme zur Erhaltung der Gesundheit wird am Beispiel eines aktiven Tragentischs verdeutlicht, der im allgemeinen Krankentransport eingesetzt wird. Das erhebliche gesundheitliche Risiko, was aufgrund der Schwingungsbelastung durch den Transport für Notfallpatienten und insbesondere für Frühgeborene besteht, wird durch den Einsatz dieses aktiven Tragentischs reduziert.

Die Einflußmöglichkeit aktiver Systeme auf den Fahrkomfort wird am Beispiel aktiver Streben im Unterboden von Cabriolets erläutert. Bei fast allen auf dem Markt befindlichen viersitzigen Cabriolets stellen die auftretenden Torsionsschwingungen eine deutliche Komforteinbuße dar. Die bisher eingesetzten Karosserietilger besitzen den Nachteil einer hohen Masse und bewirken i.d.R. nur eine nicht zufriedenstellende Schwingungsreduktion. Das aktive System führt hingegen zu einer Komfortsteigerung bei geringerem Zusatzgewicht.

Eine Minderung des Abgasgeräusches bei gleichzeitig kleineren und weniger aufwendigen Schalldämpfern wird durch ein aktives System in der Abgasanlage möglich. Das System erzeugt durch eine oszillierende Klappe im Abgasstrang Gegenschall und bewirkt so eine enorme Reduktion des Mündungslärms und somit der Umweltbelastung.

Abstract

 

In the quality assurance of industrial processes an important parameter to be checked is the roundness of a work piece. In the roundness measuring process, the surface of the rotating work piece is scanned by a sensing device. For the rotation of the work piece, a high precision rotational axis is used.

A fundamental demand of industry is the reduction of the process time, which also applies for the measuring process. Thus, the manufacturer of measuring instruments, e.g. Mahr GmbH, is requested to increase the measuring speed. In case of form testers, which are able to perform the roundness measurements, Mahr GmbH wants to increase the rotational frequency drastically. In the period of time, which so far was needed to perform a measurement of just one sectional plane of the work piece, a two dimensional measurement of the whole surface of the work piece should be performed.

Unfortunately, increasing the rotational frequency of the axis is dramatically reducing the quality of the roundness measurement because of increasing vibrations in the system. In order to overcome this drawback, ERAS GmbH developed an active vibration reduction system. A four-channelcontrol system including piezo ceramic actuators and amplifiers, acceleration sensors and control hardware is integrated in the rotational axis. The active system allows to perform high measuring velocities with the required measuring accuracy.

This presentation shows the whole development chain from the definition of the problem up to the solution for the vibration control system used in series production.

Abstract

 

To meet the legal requirements concerning noise emission of vehicles, ERAS GmbH and Arvin- Meritor Emissionstechnologies GmbH have established a co-operation regarding the development of an active noise control (ANC) system for car exhaust systems.

Besides the acoustical benefits the most important advantage of an active system is that the mufflers can be built smaller and lighter. Moreover, these systems have the potential for very specific sound design in an effective way.

The ANC system controls the emitted noise at the orifice by an additional anti noise source inside the exhaust pipe. This source is realized by a dynamically driven flap in the cold end of the exhaust system. The static aperture angle and the dynamic angle are controlled with respect to the load and the revolution of the engine. The actuator system consists of the flap, an axle with bending elements and a motor. Due to the integration in the exhaust pipe the actuator system has to withstand very high thermal loads.

In the present paper the main requirements on measures for noise reduction and sound design in car exhaust systems are described. The concept of the ANC system is presented. The main technical characteristics of the actuator system and the control strategy are explained. The operability of the system is demonstrated on the basis of investigations on an engine test stand. The acoustical behavior of an exhaust system with integrated ANC system is compared to a current production exhaust system.

Abstract

 

In der Papierherstellung bzw. -veredelung werden zum Glätten des Papiers u. a. sogenannte Kalander eingesetzt.

Aufgrund von Schwingungen der Walzen kann es zur Querstreifenbildung bzw. polygonalem Verschleiß auf den mit einem Kunststoffbelag bezogenen Walzen senkrecht zur Produktionsrichtung (Barring) kommen. Diese Streifen werden auf dem Papier sichtbar und führen damit zu einer Qualitätsminderung. In der Folge muß die Walze ausgebaut und geschliffen werden einhergehend mit einem entsprechenden hohen Produktionsausfall.

Mit Anstrengungen, dieses Problem durch konstruktive Maßnahmen oder Materialwahl zu beseitigen, konnte bislang kein entscheidender Erfolg verzeichnet werden. Aus diesem Grund wurde ein aktives Vibrationsminderungssystem konzipiert, ausgelegt und entwickelt. In enger Zusammenarbeit mit dem Maschinenhersteller wurde die Integration des Systems in die bereits in Betrieb befindliche Maschine vorgenommen. Das System ist mittlerweile über zwei Jahre erfolgreich im Einsatz. Seit Inbetriebnahme des Systems werden 3 bis 4 mal so hohe Walzenlaufzeiten wie vorher erreicht.

Abstract

 

The aircraft avionics is installed in a very rough environment concerning loads as vibration, shock and quasi static forces. The functioning of the avionics is demanded under all of these operational loads. In the past the reliability of aircraft electronics was guaranteed using components with very high ruggedness against these loads. Many commercially used standard components are not qualified for these demands, which leads to high development and system costs with often reduced electronic performance.

With the presented active 6DOF suspension system an equipment platform has been created where hazardous vibrations and shock are kept away from electronic devices. The system requirements, the system design and first flight tests are presented in the paper as well as the transfer into other applications.

Abstract

 

Schwingungen da bekämpfen, wo sie entstehen. Das ist nicht nur häufiges Ziel bei schwingungsund schallmindernden Maßnahmen, sondern manchmal auch ein Muß. Nämlich bei Bauteilen oder Maschinenkomponenten, die nicht schwingen dürfen, um Qualität oder Genauigkeit aufrecht zu erhalten, die aber aus dem Prozeß heraus permanent zu Schwingungen angeregt werden. Wir nennen diese technische Aufgabenstellung für aktive Systeme „Kompensation“. Sie soll hier an Umsetzungsbeispielen aus der Praxis beschrieben werden. Dazu wird zunächst die Entwicklung und der Einsatz eines Anti Vibration Systems (AVS) auf der Basis eines aktiven 5 DOF Hochleistungsinterface vorgestellt, welches einen Windkanal von schädlichen Modellschwingungen befreit.

Im Anschluß werden zwei Weiterentwicklungen dieser technologischen Basis aufgeführt: Die Leistungssteigerung für das AVS des Windkanals und die Übertragung des Interface Konzepts in eine rotierende Walze (Druckzylinder).

Abstract

 

Am 3. und 4. März 2004 wurde das VIBRANT (Vibration Reduction by Active Control Technology) Gerätelagerungssystem flugerprobt. Dieses System ist eine aktive Gerätelagerung für Avionik zur Unterdrückung von Vibrationen, das zur AC Konferenz in 2003 als Hardware ausgestellt wurde, und in den Referenzen [1], [2] ausführlich beschrieben ist. Wir gehen in diesem Beitrag für den Leser wiederholend etwas darauf ein. Im wesentlichen wollen wir jedoch die Aspekte des Flighttests im Flugzeug Transall C160 beleuchten und bereits vorliegende Auswertungen hierzu zeigen. Die Integration dieses Vibrationstests fand begleitend zum Airbus A400M Akustik Programm statt.

Die Integration des Systems in das Transall Flugzeug wurde unter der Kontrollaufsicht der Wehrtechnischen Dienststelle für Luftfahrzeuge BWB WTD61, Manching vollzogen. Die erfolgreiche Absicherung der technischen Randbedinungen für eine sichere Flugführung hat mindestens den gleichen Stellenwert wie die Durchführung des eigentlichen Vibration-Meßprogramms. Nur ein Beispiel ist die rigorose On-board Prüfung von elektrischen Notabschaltungen, damit keine direkten oder indirekten negativen Rückwirkungen auf die Flugzeugsystem-Elektrik entstehen.

Abstract

 

Die Bordelektronik oder Avionik in Hochleistungs- flugzeugen ist extrem hohen Vibrationsbeslastungen, Schockbelastungen und quasistatischen Lasten ausgesetzt. Gleichzeitig ist eine absolut zuverlässige Funktion aller Avionikkomponenten zu jedem Zeitpunkt unabdingbar.

Bisher wird diese Zuverlässigkeit durch den Einsatz von Komponenten mit hoher Unempfindlichkeit gegen Vibrationen, hoher Schockresistenz und einer festen Anbindung der Avionikgehäuse an die Flugzeugstruktur gelöst. Hieraus ergeben sich sowohl in der Entwicklung und Herstellung als auch in der Qualifikation dieser Komponenten hohe Kosten. Gelingt es, eine Lagerung zu schaffen, die eine wesentlich geringere Vibrations- und Schockbelastung der Komponenten garantiert, auch bei extremen Flugmanövern eine hohe Stabilität aufweist und die zulässigen Grenzen bezüglich Platz- und Energiebedarf sowie Gewicht nicht überschreitet, wird der Einsatz handelsüblicher kostengünstiger avionischer Komponenten möglich.

Mit passiven Lagerelementen können die sehr hohen und teilweise gegenläufigen Anforderungen nicht erfüllt werden. Aus diesem Grund wurde eine aktive Lagerung entwickelt, umgesetzt und getestet. Hierzu wurden die wesentlichen Anforderungen an die Lagerung erarbeitet, unterschiedliche Konzepte vergleichend diskutiert und ein zielführendes ausgewählt.

Die aufgebaute Lagerung ist in 6 Freiheitsgraden wirksam und besitzt eine Luftdämpfung. Die niedrigen Eigenfrequenzen sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung garantieren eine enorme Schwingungsisolation. Durch eine im System integrierte Regelelektronik wird das Gerät über die Luftfedern lagegeregelt. Umfassende Funktionsprüfungen der aktiven Lagerung wurden erfolgreich durchgeführt.

Abstract

 

Moderne Hochleistungsflugzeuge stellen außergewöhnliche Anforderungen an die Robustheit und die Lagerung von Elektronikkomponenten, der Avionik. Die Anforderungen an die Avionik und das Entwicklungsszenario einer aktiven Avioniklagerung sowie die Eingliederung als Strukturkomponente werden dargestellt. Der Einsatz einer aktiven Lagerung bietet erstmals die Möglichkeit der Nutzung kommerziell erhältlicher Elektronikkomponenten im Gegensatz zu den bisher ausschließ-lich eingesetzten extrem robusten Sonderentwicklungen. Die technischen und wirtschaftlichen Vorteile werden aufgezeigt.

Die EADS Deutschland GmbH und die ERAS GmbH haben gemeinsame Aktivitäten zur Entwicklung und technischen Realisierung einer neuartigen aktiven Lagerung der Avionik getätigt. Sie waren die deutschen Partner in dem multinationalen WEAO-EUCLID Framework-Projekt: VI-BRANT (Vibration Reduction by Active Control Technology) mit dem Ziel aktive Lagerungstechnik zu entwickeln. Die Hintergründe dieses Projektes werden vorgestellt.

Die dabei von dem deutschen Konsortium erzielte und auf der „Fast Jet Aircraft Area“ -Spezifikation basierende technische Lösung ist eine pneumatische Lagerung mit Lageregelung. Eine detaillierte Darstellung wird in [1] gegeben.

Abstract

 

Nach wie vor ist das Ziel für den Maschinenbau die Steigerung der Genauigkeit und des Durchsatzes der Maschinen. Dies gilt besonders für Handhabungs- und Bearbeitungsmaschinen aller Art. In der Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der auszuführenden Prozesse ist eine extrem hohe Güte erreicht worden. Teilweise werden die Prozesse mit mechatronischen Mitteln überwacht oder sogar geregelt. Aus dem Ziel, einen höheren Durchsatz zu erreichen, resultiert allerdings der Zwang, die Dynamik der Maschinen zu steigern bei gleichzeitiger Vergrößerung der Arbeitsbreiten. Da dies nur durch den Einsatz von Leichtbau möglich ist, fehlt den mechanischen Strukturen zusätzliche Dämpfung. Damit folgt aus der höheren Maschinengeschwindigkeit häufig leider nur eine Verringerung der Genauigkeit durch auftretende Schwingungen.

Der Beherrschung der Dynamik kommt deshalb eine wesentliche Rolle zu. Konstruktive, d. h. passive Maßnahmen, sind aber zumeist ausgeschöpft. Aktive Maßnahmen bieten vielfältige Möglichkeiten der gezielten Beeinflussung und stellen die konsequente Ausführung des Prinzips dar, Dynamik mit dynamischen Mitteln zu beherrschen.

Es werden Beispiele erläutert, in denen nach meßtechnischer Analyse oder FEM-Simulationen aktive Systeme eingesetzt wurden. Dabei wurden die aktiven Komponenten nicht nur „appliziert“, sondern die Gesamtstrukturen unter Berücksichtigung der aktiven Komponenten optimiert. Das Ergebnis sind Smart Structures, die es ermöglichen, die hohe Genauigkeit der Maschinen auch bei hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten.

Abstract

 

The central goals for mechanical engineering are still the increase of accuracy and throughput of the machines, especially for all kinds of handling and processing machines. In the accuracy and the reproductibility of the processes an extremely high quality standard has already been reached. Partially these processes are already monitored or even controlled by mechatronic means. The goal of reaching a greater throughput requires an increasing of machine dynamics with an enlargement of the work widths at the same time. This is only possible by application of leightweight structures which often results in a decrease of structural damping. From the attempt to increase the machine speed thus only a decrease of the accuracy follows caused by arising vibrations due to the geometrical and mechanical boundary conditions.

To control these dynamics is the main point. Constructional, i.e. passive means, are mostly exhausted. Active systems however offer a variety of possibilities to purposefully influence vibrations and represent the consequent realization of the principle to control dynamics by dynamic means. Application examples will be shown where active systems have been applied after having carried out a measuring or FEM analysis. In these cases the active components have not only been applicated but the complete structure has been optimized considering the active components. The results are smart structures which make possible to maintain the high accuracy of the machines also for high processing speeds.

Abstract

 

Störanregungen aus dem Rad-Schiene-Kontakt sind im Schienenfahrzeug für den Fahrgast spürbar. Speziell beim ICE 1 kann derzeit unter bestimmten Bedingungen das Komfortempfinden durch „Brummgeräusche“ (Störanregungen im Frequenzbereich 60 – 200 Hz) beeinträchtigt werden.

Durch ein aktives Schwingungsminderungssystem können diese Brummgeräusche reduziert werden und damit eine Verbesserung des Fahrkomforts im Wagenkasten erreicht werden. Das System besteht aus im Fahrwerk eingebauten Aktuatoren, die mit Kenntnis der Beschleunigungswerte im Fahrwerk bzw. Wagenkasten durch eine Reglereinheit angesteuert werden. Die Störanregungen werden also durch aktiv aufgebrachte Gegenkräfte kompensiert.

Die Wirksamkeit des aktiven Systems wurde an einem ICE 1-Mittelwagen auf dem Rollprüfstand der Deutschen Bahn AG in München erfolgreich nachgewiesen. Untersuchungen während einer Revisionsabnahmefahrt und mehrtägige Streckenversuchsfahrten bestätigen die Funktionsfähigkeit des Systems im realen Einsatz.

Abstract

 

Die dynamische Steifigkeit der Karosserie bestimmt wesentlich den Fahrkomfort eines Fahrzeugs. Durch möglichst hohe Frequenzen der ersten Karosseriemoden wird die Entkopplung der Karosserie von Motor und Fahrwerk angestrebt. Aufgrund des fehlenden Dachs liegen diese Karosseriemoden bei Cabriolets in einem Frequenzbereich, in dem Koppelschwingungen von Motor und Fahrwerk unvermeidbar sind. Die Folge ist ein Karosseriezittern, insbesondere durch Torsionsbewegung, das der Fahrer durch Lenkradschwingungen und Zittern des Rückspiegels wahrnimmt.

Es wird ein aktives Schwingungsreduktionssystem zur Reduktion der Torsionsschwingung (ATC) für Cabriolets auf der Basis von hydraulischen Aktuatoren vorgestellt. Diese werden zur Erzeugung von Kompensationsschwingungen eingesetzt, die das Karosseriezittern minimieren und dadurch den Fahrkomfort deutlich erhöhen.

Abstract

 

In diesem Vortrag wird die Entwicklung eines adaptronischen Schneidkolbens für eine Glasschneidemaschine vom Typ HEGLA OPTIMAX beschrieben. Basierend auf einer intensiven Systemanalyse wird ein Konzept zur feineren und gleichmäßigen Einbringung der Schnittkräfte vorgestellt. Die Auslegung der aktiven Komponenten und ihre Systemintegration auf Basis der Systemanalyse wird illustriert. Unterschiedliche Regelungskonzepte werden diskutiert und erste, auf einer einfachen Regelung basierende Ergebnisse werden vorgestellt.

Das wissenschaftliche Potenzial der Adaptronik kann damit wirtschaftlich für industrielle Anwendungen im Maschinenbau genutzt und umgesetzt werden.

Abstract

 

An active Anti-Vibration-System (AVS) for full span model testing in the European Transonic Windtunnel (ETW) has been developed in co-operation of ETW and the German company ERAS GmbH. The system operates on the basis of counteracting vibrations at the eigenfrequencies of the model/balance assembly by exploiting the resonance properties of this system.

The paper describes the system and presents first results achieved during commissioning and validation testing.

The system has successfully been used for client tests up to Mach numbers of 0.96 and Reynolds numbers of up to about 40 x 106 .

Abstract

 

Die Primärstufe eines Drehgestells moderner Schienenfahrzeuge deckt im wesentlichen drei Funktionen ab:

– die Radsatzführung,

– die Aufnahme und Abfederung der Traglasten und

– und Schwingungsdämpfung.

In herkömmlichen Drehgestellen werden diese Funktionen durch separate Bauteile übernommen: Achslenker, Primärfederung und Schwingungsdämpfer. Aus Platz- und Gewichtsgründen, aus Sicht der Instandhaltung aber auch im Sinne einer wettbewerbsfähigen Innovation stellt sich die Frage, nach der Vereinigung dieser Funktionen in einem komplexeren Bauteil. Ziel ist es, die um-fangreichen Erfahrungen aus dem Betrieb der Schienenfahrzeuge, die Erkenntnisse über neue Materialien und Leichtbau sowie das Know-how aus den Bereichen Schwingungstechnik und Adaptronic zu bündeln, um die Entwicklung, den Aufbau und den Einsatz eines innovativen Drehge-stells in diesem Sinn möglich zu machen. Der Nutzen für andere Verkehrs- und Transportsysteme aber auch darüber hinaus für den Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau liegt auf der Hand.

Abstract

 

Die dynamische Steifigkeit einer Karosserie bestimmt wesentlich den Fahrkomfort eines Fahrzeugs. Durch möglichst hohe Frequenzen der ersten Karosseriemoden wird die Entkopplung der Karosserie von Motor und Fahrwerk angestrebt. Aufgrund des fehlenden Daches liegen diese Karosseriemoden bei Cabriolets in einem Bereich, dass Koppelschwingungen mit Motor und Fahrwerk nicht vermeidbar sind. Die Folge ist Karosseriezittern, das der Fahrer insbesondere durch Lenkradschwingungen und Zittern des Rückspiegels spürt.

Es wird ein aktives Schwingungsreduktionssystem für Cabriolets vorgestellt. Durch Aktuatoren werden Kompensationsschwingungen erzeugt, die das Karosseriezittern minimieren und dadurch dem Fahrer einen höheren Komfort bieten.

Abstract

 

Ein aktives Anti-Vibrations-System (AVS) für Windkanaltests von Flugzeugvollmodellen wurde von der ERAS GmbH im Auftrag des Europäisch Transsonischen Windkanals (ETW GmbH) entwickelt. Das System bewirkt eine Kompensation der winderregten Schwingungen in den Eigenfrequenzen des Modell/Waage-Aufbaus.

Dieser Vortrag beschreibt das System und präsentiert Ergebnisse, die während der Inbetriebnahme und den ersten Funktionstests erzielt wurden. Das System konnte bereits erfolgreich bei Kunden-Tests eingesetzt werden, und zwar für hohe Machzahlen bis zu 0.96 und für Reynoldszahlen bis zu 40 x 106.

Abstract

 

Durch Fahrbahnunebenheiten wird der Patient beim Transport im Rettungswagen Erschütterungen ausgesetzt, die aufgrund des körperlichen Zustands zu gefährlichen Verletzungen führen können.

Bisher wurde versucht, durch weich abgestimmte passive Tragentische eine verbesserte Isolation für den Patienten zu gewährleisten. Die notwendige passive Dämpfung der auftretenden Eigenresonanz dieses Systems führt jedoch zur drastischen Einbußen der Isolationsgüte. Mit dem von ERAS entwickelten adaptiven Tragentisch ist es gelungen, die Resonanzüberhöhung in der Eigenfrequenz aktiv auf Werte kleiner 5 dB zu reduzieren, bei gleichzeitiger vollständiger Ausnutzung des Isolationspotentials.

Die ersten schwingungsisolierenden adaptiven Tragentische sind in Rettungswagen zum schonenden Transport von Frühgeborenen in Betrieb. Eine Markteinführung für den allgemeinen Krankentransport wird angestrebt.

Abstract

 

For high gloss paper production the paper is coated by processing a steel cylinder against a paint transporting elastomer covered cylinder. At typical working conditions a vibration excitation can be observed which is caused by the contact of the rolls with the paper in between. This contact vibration is known as barring.

ERAS performed barring measurements at several production machines. A downsized test stand was designed and manufactured showing almost the same vibration characteristics as the production machine due to barring.

Using the results of these preliminary examinations, ERAS developed, designed and manufactured an adaptive system for production machines which can completely suppress barring under all working conditions. This adaptive system has been successfully operated for a period of more than two years now.

Abstract

 

During rescue transport road roughness causes vibrations to the patient which may lead to further dangerous injuries due to the already worse health condition of the patient.

Up to now, additional isolation systems inside the rescue vehicles were designed as passive spring damper systems with low stiffness. The damping necessary to reduce the large response in resonance leads to a drastically loss in isolation performance. With the adaptive isolation system developed by ERAS the large response in resonance is actively reduced below 5 dB, providing the advantage of a maximum isolation at the same time. Adaptive isolation systems are already operated in so called baby-ambulances. The goal is a market introduction for general purpose ambulances.

Abstract

 

MIPAS-STR (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding – STRatospheric air-craft), a new cryogenic remote-sensing instrument, is currently under construction. It has been re-designed for the Russian high-altitude aircraft GEOPHYSICA.

The objective of MIPAS-STR is to measure the cross sections of atmospheric trace compounds such as ClONO2, N2O5, NO, NO2, HNO3, N2O and CH4, which are important for stratospheric ozone research. To isolate the instru-ment from the vibrations of the aircraft, a novel semi-adaptive interface between MIPAS and GEOPHYSICA has been designed.

The system should effectively isolate MIPAS from motions in all six degrees of freedom. Automatic leveling compensates for mass reduction due to evaporation of refrigerants and for variation in the aircraft pitch angle.

Abstract

 

Die Innovationsziele im Maschinenbau im Hinblick auf Produktqualität und – durchsatz sind in erster Linie die Steigerung der Genauigkeit, Geschwindigkeit und Größe.

Nun ist aber die Genauigkeit eines Prozesses durch die Steigerung der Geschwindigkeit in Frage gestellt, wenn man bedenkt, daß die Anregungsamplituden für alle Schwingungsphänomene ja mit der Geschwindigkeit zunehmen. Die Forderung, durch größere Anlagenbreiten den Durchsatz zu steigern, führt in der Regel zu einem Massenzuwachs und einer Steifigkeitsreduktion. Daher muß es eine wichtige Zielrichtung sein, Leichtbaukonzepte nutzbar zu machen. Bezogen auf die Schwingungsproblematik ist jedoch auch das Potential der Leichtbautechnologie durch geringere Dämpfung begrenzt.

Zusammenfassend kann behauptet werden, daß das Schwingungsverhalten von Maschinen künftig stärker in den Mittelpunkt der Auslegung gerückt werden muß, da die Innovationsziele gerade durch Schwingungen nicht erreicht werden. Der vorteilhafte Weg, mit aktiven Systemen das Auslegungsdilemma zu überwinden, soll am Beispiel eines Aggregats der derzeit größten und modernsten Produktionsanlage der Welt für holzfrei gestrichene Papiere dargestellt werden.

Abstract

 

Im Rahmen des Projektes ‚Entwicklung einer aktiven Schwingungslagerung zur Reduzierung der Schallemission von Windkraftanlagen – Laboruntersuchungen‘ wurde ein neuartiges Schwingungsisolationskonzept für Körperschall entwickelt und entsprechende aktive Isolationslagerelemente aufgebaut und sowie deren Isolationseigenschaften untersucht.

Für die Entwicklung stand der mögliche spätere Einsatz dieser Lagerelemente zur Reduzierung der Schallemission in einer Windkraftanlage im Vordergrund. Aus diesem Grund wurde eine Körper- und Luftschallvermessung einer Windenergieanlage vom Typ Ventis V 12 durchgeführt, mit dem Ziel, die Eckdaten und die Definition des Anforderungsprofils an eine schwingungsisolierende Lagerung für den Körperschallbereich zu ermitteln. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurden Berechnungen zur Auslegung der Lagerelemente und parallel dazu an einem ersten Versuchsstand einzelne Bauteile der La-gerelemente untersucht und das Isolationsverhalten verifiziert.

Das Ziel, Lagerelemente zu entwickeln, die hohe statische Lasten aufnehmen können und darüber hinaus im Körperschallbereich sowohl longitudinale als auch transversale Wellen isolieren, fordert eine frequenzselektive Lagerung, die im tieffrequenten Bereich eine möglichst steife und im höheren Frequenzbereich eine weiche Lagerung darstellt.

Diese Forderungen führten zu in Stabstruktur ausgebildeten Lagerelementen mit integrierten aktiv reagierenden Festkörperaktuatoren. Die Lagerelemente sind mit Lasten bis zu 2 t in achsialer Richtung belastbar und zeigen im Frequenzbereich von 200 bis 1000 Hz in transversaler Richtung breitbandig Schwingungs- reduktionen von 10 – 40 dB. In longitudinaler Richtung wird in einzelnen markanten Frequenzen eine Absenkung der Schwingungsamplituden um mehr als 30 dB erreicht.

Abstract

 

MIPAS-STR (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding – STRatospheric air-craft), a new cryogenic remote-sensing instrument, is currently under construction. It has been re-designed for the Russian high-altitude aircraft GEOPHYSICA.

The objective of MIPAS-STR is to measure the cross sections of atmospheric trace compounds such as ClONO2, N2O5, NO, NO2, HNO3, N2O and CH4, which are important for stratospheric ozone research. To isolate the instru-ment from the vibrations of the aircraft, a novel semi-adaptive interface between MIPAS and GEOPHYSICA has been designed.

The system should effectively isolate MIPAS from motions in all six degrees of freedom. Automatic leveling compensates for mass reduction due to evaporation of refrigerants and for variation in the aircraft pitch angle.

Abstract

 

Schneller, größer, sicherer, robuster, komfortabler, leichter… Von diesen Begriffen ist Technologie heute geprägt. Innovationen sind für den Erhalt der Marktposition unerläßlich. Häufig muß jedoch schon bei den bestehenden Systemen ein Auslegungskompromiß eingegangen werden, beispielsweise zwischen Komfort und Gewicht oder zwischen Qualität und Kosten. Damit verschärft der Wunsch nach Verbesserungen das Auslegungsdilemma.

Von besonderer Brisanz sind die Probleme, wenn durch die Erweiterung oder Verbesserung einer Zielfunktion während des Betriebes Fehlfunktionen auftreten. Dabei stellen gerade unerwünschte Schwingungen den Betreiber oder Hersteller der jeweiligen technischen Systeme vor deutliche Probleme. Wenn es zu Schwingungen kommt, ist ein akutes Problem zu beseitigen, da sonst Ungenauigkeit, Qualitätsminderung oder gar Zerstörung die Folge ist. Es ist also dann nicht mehr mit dem Eingehen eines Auslegungskompromisses getan, sondern hier muß konkret gehandelt werden, um Negativfolgen durch Schwingungen zu vermeiden. Zu diesen gehören auch Nachbesserungsforderungen, welche die Wirtschaftlichkeit des Produktes herabsetzen oder gar zu nichte machen, gerade dann, wenn der Hersteller eines technischen Systems den einwandfreien Betrieb oder eine bestimmte Performance garantiert hat.

Aktive oder adaptive Systeme können in Ergänzung oder als Alternative zu passiven Systemen für zahlreiche Aufgaben in der Schwingungsabwehr eingesetzt werden. Über Aktuatoren wird direkt in die Dynamik technischer Systeme eingegriffen und damit ein sonst nicht erreichbares Schwingungsverhalten ermöglicht. Im folgenden sollen einige technische Systeme beschrieben werden, bei denen die genannten Auslegungskonflikte bestehen und optimale Zielfunktionen durch Schwingungsprobleme nicht eingehalten werden können. Im Anschluß werden dazu realisierte aktive Lösungen präsentiert.

Abstract

 

In many applications there is a need for multifunctional interface elements having the task to reduce vibrations or to isolate structures from vibrations and to withstand in parallel high static loads.

Piezoceramics are known as a material class of high compressive strength but very low tensile and shear strength. Therefore piezoceramics cannot be used in the same way as conventional construction materials. New design principles are necessary to apply piezoceramics in technical problems. Multifunctional interface elements on the basis of piezoactuators have been developed. For example a ring element with a diameter of 10 cm and a thickness of 5 cm is able to withstand axial loads up to 500 kN and transversal loads up to 10 kN.

The capability of these new multifunctional interface elements opens a wide variety of possible applications.

Abstract

 

Allgemein führt eine Kraftanregung eines technischen Systems zu großen Schwingungsamplituden in seinen Eigenfrequenzen. Die Integration von hochbelastbaren aktiven Interfaces an geeigneten Positionen kann diese oft gefährlichen oder zerstörerischen Schwingungen wirkungsvoll reduzieren.

Am Beispiel einer Windkanalmodellwaage konnte gezeigt werden, daß bereits Auslenkungen von 5mm in den Piezoelementen des Kompensators genügen, um Amplituden von 200mm des Modells zu kompensieren.