Projekte
Der Transfer von Wissen, Technologien und Erkenntnissen aus der Forschung in die Anwendung ist ein zentrales Element der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF). Die FVV als Transferplattform schafft mit Berichten aus der Projektwelt, Transfer- und Netzwerkveranstaltungen und einem Newsletter offene Wege des Austauschs zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft. #wearetransfer
Alle Abschlussberichte unserer Forschungsvorhaben werden auf den öffentlichen »FVV Transfer + Networking Events« im Frühjahr und Herbst vorgestellt. Wer eine Veranstaltung verpasst, kann sich anhand der »Transferberichte« einen Überblick verschaffen.
Um den Wissenstransfer und die Erweiterung des Forschungsnetzwerkes zusätzlich zu fördern, informiert die FVV in »Themenberichten« über interessante Aktivitäten innerhalb der einzelnen Forschungsfelder. Und auch unsere Forschungsstellen publizieren »Projektberichte« zu einzelnen Forschungsvorhaben mit besonders interessanten neuen Erkenntnissen.
- FVV Transfer + Networking Events
- FVV Transfer- + Innovationsnetzwerk // Forschungsstellen
- MAKE IT NEW // Forschungsfelder + Expertengruppen
- Technikmagazine // MTZ + ATZ
Dabei arbeiten wir seit vielen Jahren erfolgreich mit den weltweit führenden nationalen und internationalen Technikmagazinen MTZ + ATZ zusammen.
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Transferbericht | Herbst 2023
WISSENS- + TECHNOLOGIETRANSFER:
» Dekarbonisierung von Energieerzeugung und Mobilität | Wasserstoff
» Alternative Energieträger für klimaneutrale Mobilität: Wasserstoffdirektverbrennung, Brennstoffzellen
» Wie Gasturbinen zur Dekarbonisierung der Energiebranche beitragen können
FORSCHUNGSPROGRAMM:
» Forschungsverzeichnis: Herbst 2023
» Neue Projektanträge und -ideen
» Expertengruppen: Wissenschaftliche Leitung und Forschungsfelder (ToR)
Transferbericht | Frühjahr 2023
WISSENS- + TECHNOLOGIETRANSFER:
» Klimaneutrale und ressourcenschonende Mobilität: Alternative Antriebe mit Potenzial
» Material- und Ressourceneffizienz: Ressourceneffizienz senkt den Material- und Energieverbrauch
» Wie der Blick auf die Systemeffizienz die grüne Transformation beschleunigt
FORSCHUNGSPROGRAMM:
» Forschungsverzeichnis: Frühjahr 2023
» Neue Projektanträge und -ideen
» Expertengruppen: Wissenschaftliche Leitung und Forschungsfelder (ToR)
Transferbericht | Herbst 2022
WISSENS- + TECHNOLOGIETRANSFER:
» Der Weg zum Zero-Impact-Vehicle (ZIV)
» Zero-Impact-Emissionstechnologien für die Schifffahrt
» Wie schnell geht nachhaltig? FVV stellt weitere Thesen zur Klimaneutralität des europäischen Verkehrssektors vor
FORSCHUNGSPROGRAMM:
» Forschungsverzeichnis: Herbst 2022
» Neue Projektanträge und -ideen
» Expertengruppen: Wissenschaftliche Leitung und Forschungsfelder (ToR) -
Im Zeichen der Energiewende: Bauteile sicher und effizient auslegen
Mit der Energiewende laufen thermische Maschinen und Anlagen wie Turbinen verstärkt zyklisch statt im kontinuierlichen Dauerbetrieb. Die resultierenden Wechselbelastungen und zusätzlichen Spannungen durch Temperaturänderungen können Risse im Material verursachen, deren Wachstum genau beobachtet und bewertet werden muss, damit Ausfälle ausgeschlossen werden können. Die Erarbeitung der erforderlichen Methoden ist eine der vielfältigen Aufgaben Projektgruppe W14 ›Hochtemperatur-Rissverhalten‹ der Forschungsvereinigung für warmfeste Stähle und Hochtemperaturwerkstoffe (FVWHT) und der FVV.
Elektrische Antriebe - Forschungsfokus E-Maschinen
» Im Netzwerk der FVV forschen Unternehmen, Institute und Verbände gemeinsam und vorwettbewerblich an Antriebslösungen für Klimaneutralität im Verkehrssektor. Dabei werden alle Konzepte berücksichtigt, die potenziell zur CO2-Reduzierung beitragen können – batterieelektrische Lösungen genauso wie die Wasserstoffnutzung in Brennstoffzellen oder thermischen Wandlern sowie andere alternative Energieträger.
» Die Aktivitäten im Bereich batterieelektrischer Antriebe werden seit Kurzem in der dafür gegründeten Expertengruppe E-Maschinen gebündelt.
» Über die FVV-internen Forschungsaktivitäten hinaus führt die Expertengruppe Kooperationsprojekte im Rahmen des E-MOTIVE-Programms mit der Forschungsvereinigung Antriebstechnik (FVA) und dem Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) durch.
Werkstoffforschung: Ressourceneffizienz senkt den Material- und Energieverbrauch
Die FVV trägt mit ihren Projekten im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) dazu bei, dass Unternehmen
ressourceneffizienter und kostensparender produzieren, sich Leistungsfähigkeit und Lebensdauer von Bauteilen und Komponenten erhöhen und Werkstoffe damit länger im Wirtschaftskreislauf verbleiben:
» Berechnungswerkzeug zur Finite-Elemente-Simulation und Vorhersage des Risswachstums in 3D-Bauteilen moderner Abgasturbolader
» Moderne Metall-Graphit-Verbundwerkstoffe für effizientere Maschinen und Motoren
Nachhaltige Antriebssysteme – Forschung für die Mobilität der Zukunft
» Bei der vorwettbewerblichen Gemeinschaftsforschung verfolgt die FVV einen technologieoffenen Ansatz, der alle nachhaltigen Antriebssysteme und Energieträger gleichermaßen berücksichtigt.
» In der Mischung können die einzelnen Konzepte ihre spezifischen Vorteile für die jeweiligen Anwendungen und Einsatzgebiete voll ausspielen.
» Zur schnellen Erreichung der klima- und energiepolitischen Ziele wird die Forschung für die nachhaltige Mobilität der Zukunft parallel in ganz unterschiedlichen Vorhaben vorangetrieben.
Forschung ohne Denkverbote
» Explodierende Energiekosten, Rohstoffengpässe, kollabierende Lieferketten und politische Krisen – die jüngsten Unwägbarkeiten führen uns vor Augen, dass die Herausforderungen der Zukunft nicht vorab kalkulierbar sind. Zeugt es dann nicht von Weitsicht, beim Weg zu Klimaneutralität und weiterer Emissionsreduzierung alternative Wege parallel zu verfolgen, statt nur auf ein Konzept zu setzen?
» Die FVV verfolgt bei ihren Aktivitäten grundsätzlich einen offenen Ansatz. Statt vielversprechende Optionen auszublenden, steht die pragmatische Problemlösung im Vordergrund.
» Die von der FVV organisierte vorwettbewerbliche Gemeinschaftsforschung schafft damit das Fundament für die Entwicklung noch umweltverträglicherer und ressourcenschonenderer Energiewandlungssysteme.
Zero-Impact-Emissions – Forschung für eine neue Generation Verbrennungsmotoren
» Die bisherige Betrachtung des Abgasniveaus von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor konzentrierte sich allein auf deren Schadstoffausstoß. Bei dem Ansatz »Zero-Impact-Emissions« bildet die Immission, also die gemessene Schadstoffkonzentration in der Umgebungsluft, die Bewertungsgrundlage für das Abgasniveau.
» Durch mehrere Vorhaben baut die FVV die vorwettbewerbliche Forschung aus und schafft die Grundlagen für die Entwicklung von »Zero-Impact-Vehicles«, deren Emissionen keine Auswirkungen auf die Luftqualität haben.
Komplexität beherrschen – Vorwettbewerbliche Gemeinschaftsforschung an Hybridantrieben
» Die Elektrifizierung verbrennungsmotorischer Antriebe ermöglicht eine deutliche Absenkung des Emissionsniveaus sowohl bei Treibhausgasen als auch bei Abgasschadstoffen.
» Die mit der Hybridisierung steigende Komplexität stellt jedoch neue Anforderungen an den Entwicklungsprozess und die verwendeten Simulationswerkzeuge.
» Mit ihren Forschungsprojekten will die FVV ihren Mitgliedern geeignete Werkzeuge bereitstellen und weitere Grundlagen für eine wettbewerbsfähige mittelständische Industrie schaffen.
Pfade zu klimaneutraler Mobilität im postfossilen Zeitalter
» In einer neuen Orientierungsstudie berücksichtigt die FVV nicht nur alle klimarelevanten Emissionen, die durch den Bau und den Betrieb von Fahrzeugen entstehen.
» Erstmals wird sektorenübergreifend auch die Bereitstellung der Energieträger betrachtet – einschließlich des dafür erforderlichen Infrastrukturaufbaus.
» Es werden sowohl die kumulierten mobilitätsbedingten Treibhausgasemissionen als auch die kumulierten volkswirtschaftlichen Zusatzkosten berechnet sowie weitere Abhängigkeiten betrachtet.
Industriemotoren als Energiesysteme – Gemeinsam zur optimalen Auslegung
» Das Einsatzspektrum und die lange Nutzungsdauer von Industriemotoren erfordern Untersuchungen, um Klimaneutralität und wirtschaftliche Effizienz zur Deckung zu bringen.
» In der FVV wird der Einsatz klimafreundlicher Energieträger, die Hybridisierung und die Brennstoffzelle als alternativer Energiewandler gefördert.
» Für die vielfältigen Anwendungsfälle gibt es in der Motorenforschung eine Gemeinsamkeit: Das Optimum wird nicht primär über technische Details, sondern über die Systemauslegung erreicht. -
Zuverlässigkeitsbewertung für Ausfallmechanismen an komplexen elektrifizierten Systemen
Dekarbonisierung und Elektrifizierung bestimmen die Weiterentwicklung komplexer technischer Systeme und Innovationen. Zentrale Motivationstreiber sind Nachhaltigkeitsziele. Über den Erfolg eines Produkts entscheidet seine Zuverlässigkeit, die auch gegenüber unbekannten Schadensmechanismen sichergestellt werden muss. Auf welche Weise das für elektrisch angetriebene Fahrzeuge erfolgen kann, wurde im FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1441 ›Lebensdauermodell Wicklungsisolation‹ unter der Leitung von Dr. Zeljana Beslic zu Ausfällen von E-Motoren aufgrund ihrer Isolierungen an der Universität Stuttgart untersucht.
Zero-Impact-Emissionen für alle Verkehrsszenarien durch Optimierung der Abgasnachbehandlungssysteme
Im FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1412 ›Zero-Impact-Endrohremission-Antriebsstränge‹ wurden an der RWTH Aachen zwei Referenzfahrzeuge mit aktuellen Abgasnachbehandlungssystemen unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen untersucht. Es zeigte sich, dass beide Fahrzeuge in den meisten Szenarien keinen signifikanten Einfluss auf die Luftqualität mehr haben und damit das Kriterium von Zero-Impact-Emissionen (ZIE) erfüllen. Durch die Integration zusätzlicher Heißmaßnahmen und vergrößerter Katalysatorvolumina kann das in weiteren kritischen Szenarien erreicht werden.
eSpray: Einspritzung, Mischung und Selbstzündung von E-Kraftstoffen für kompressionsgezündete Motoren
Um beste Motorwirkungsgrade bei gleichzeitig minimierten Schadstoffemissionen zu erreichen, muss das physikalische und chemische Verhalten flüssiger Kohlenwasserstoffe aus erneuerbaren Energien bei deren Gemischbildung und Verbrennung verstanden werden. Im FVV-Projekt Nr. 1403 werden die Einspritzung, Gemischbildung und Zündung von OME3-5 und 1-Octanol im Vergleich zu dieselähnlichem n-Dodekan untersucht. Im Rahmen des Projekts arbeiten mit der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) vier weitere internationale Forschungseinrichtungen zusammen.
Einfluss von Schmieröladditiven auf das Partikel-Rohemissionsverhalten von Ottomotoren
Strenger werdende Emissionsgrenzwerte und zunehmend optimierte Brennverfahren rücken weitere innermotorische Partikelemissionsquellen beziehungsweise Partikelbildungswege in den Fokus von Forschungsfragen. Am Institut für Kolbenmaschinen (IFKM) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wurden im Rahmen des FVV-Forschungsvorhabens Nr. 1374 partikelbeeinflussende Öl- und Kraftstoffadditive untersucht und hinsichtlich der Partikelanzahl und der Partikelgrößenverteilung bewertet.
Höherer Wirkungsgrad durch modellbasierte vorausschauende Klopfregelung
Heutige Klopfregelungen vernachlässigen im Allgemeinen den stochastischen Charakter des Klopfens und reagieren auf einzelne klopfende Arbeitsspiele mit einer Spätstellung des Zündzeitpunkts. Ein im FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1370 in Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart und der RWTH Aachen entwickelter Regelungsansatz verringert die Häufigkeit der Zündwinkelspätverstellung und kann allein dadurch den Wirkungsgrad steigern.
Modulare objektorientierte Architekturen für skalierbare Hybridantriebsstränge
Objektorientierte Architekturen werden bereits in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt, um Teilsysteme modular auszulegen und ihre Funktionalitäten und Interaktionen innerhalb des Systems skalieren zu können. Im FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1428 wurden am Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe (vkm) der TU Darmstadt Gestaltungsprinzipien für objektorientierte Designs und deren Übertrag auf hybride Antriebssysteme und einzelne Komponenten erarbeitet. Dadurch ist ein Austausch der Komponenten und Konfigurationen zur Erzeugung von Varianten möglich, ohne den Entwicklungsaufwand zu vergrößern.
Potenziale von Luftpfadvariabilitäten für zukünftige Nutzfahrzeug-Gasmotoren
Bei Nutzfahrzeugen dominiert nach wie vor der Dieselantrieb. Erdgas bietet durch das verringerte Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis ein hohes Potenzial zur Minderung der weltweiten CO2-Emissionen. Beim stöchiometrischen Brennverfahren existieren einige Nachteile, denen mit einem geeigneten Technologiemix begegnet werden kann. Im FVV-Forschungsvorhabens Nr. 1346 wurde am Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Brennstoffzellen (IVB) der TU Braunschweig an einem Nutzfahrzeugmotor eine Evaluierung der Technologiekombinationen AGR, Miller-Brennverfahren sowie Wassereinspritzung durchgeführt.
Elektrifizierung des teilhomogenen Dieselmotors
Die Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe birgt großes Potenzial, um den Ausstoß von Schadstoffen und Treibhausgasen zu verringern. Im Rahmen des FVV-Forschungsvorhabens Nr. 1312 wurde am Institut für Fahrzeugtechnik Stuttgart (IFS) der Universität Stuttgart die Kombination aus einem partiell teilhomogenen dieselmotorischen Brennverfahren und einer zusätzlichen Hybridisierung an einem Fahrzeugkonzept untersucht. Das modifizierte Brennverfahren kann dabei in großem Maße von der erhöhten Bordnetzspannung eines Hybridantriebsstrangs profitieren.
Effiziente Analyse des Innengeräuschs von Elektrofahrzeugen
Da die hochfrequenten Geräuschanteile des elektrischen Antriebsstrangs im Innenraum häufig als unangenehm empfunden werden, ist eine Methode zur effizienten Analyse unabdingbar. Im FVV-Forschungsprojekt Nr. 1369 wurde an der RWTH Aachen University eine Methode zur automatisierten Trennung des Innengeräuschs von Elektrofahrzeugen sowie zur Zuordnung der Geräuschanteile zu den verursachenden Komponenten entwickelt. Forschende an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg schufen ein Modell zur Beurteilung der psychoakustischen Angenehmheit.
Einfluss des Zylinderdruckverlaufs auf die Gesamtreibung in Verbrennungsmotoren – Technik und Methoden zur Messung und Simulation
Zur Reduzierung der Reibungsverluste und damit einer Erhöhung des Wirkungsgrads sind präzise Kenntnisse der Gesamtreibung eines Verbrennungsmotors wichtig. Daher haben die Universität Stuttgart und die Universität Kassel im FVV-Forschungsprojekt Nr. 1309 Techniken und Methoden entwickelt und umgesetzt, mit denen der Einfluss des Druckverlaufs gemessen und in der Simulation abgebildet werden kann.
Antriebsstrangkonfigurationen zur Erreichung der CO2-Ziele für 2040
Mit dem im EU-Parlament in der Umsetzung befindlichen Ziel, bis 2035 nur noch klimaneutrale Fahrzeuge zuzulassen, wird oft die Umstellung des motorisierten Individualverkehrs auf batterieelektrische Fahrzeuge verbunden. Im bereits 2018 initiierten FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1355 wurden an der Universität Stuttgart Szenarien untersucht, die dem rein batterieelektrischen Antrieb in Pkw und leichten Nfz hinsichtlich des Treibhauspotenzials verschiedene Antriebsstrangarchitekturen gegenüberstellen.
Modulare Simulationsumgebung für Brennstoffzellensysteme mit Fokus auf den Membranwasserhaushalt
Der Wasserhaushalt einer Brennstoffzelle hat entscheidenden Einfluss auf die Leistungsfähigkeit. Am Lehrstuhl für Thermodynamik Mobiler Energiewandlungssysteme (TME) der RWTH Aachen University und am Zentrum für Brennstoffzellentechnik (ZBT) in Duisburg wurde hierzu im Rahmen eines FVV-Forschungsvorhabens ein Stack-/Systemmodell für Brennstoffzellen entwickelt. Im Folgeprojekt Nr. 1411 wurde dieses erweitert, um insbesondere den Einfluss von flüssigem Wasser zu beleuchten.
Untersuchung der Wastegatekanalinteraktion zweiflutiger Turbinen
Eine optimale Modellierung von Abgasturboladern trägt zur Verbesserung der prädiktiven 1-D-Motorprozessrechnung bei. Um Strömungseinflüsse an zweiflutigen Wastegatekanälen berücksichtigen zu können, wurde das FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1264 initiiert. Die Ergebnisse des am Lehrstuhl für Thermodynamik Mobiler Energiewandlungssysteme (TME) der RWTH Aachen University durchgeführten Projekts stellen eine wichtige Erweiterung für kennfeldbasierte Modellierungsansätze dar.
Ascheverhalten in Wandstromfiltern
In Wandstromfiltern sammelt sich mit zunehmender Laufzeit Asche, die den Gegendruck des Abgassystems langfristig erhöht. Abhängig von den Betriebsbedingungen lagert sie sich auf verschiedene Arten mit unterschiedlichen Auswirkungen ein. Im Rahmen des FVV-Forschungsvorhabens Nr. 1292 wurde an der TU Braunschweig und der Bergischen Universität Wuppertal experimentell und simulativ untersucht, welche Parameter auf die Art der Ascheablagerung Einfluss haben.
Prüfstandskonfiguration zur Untersuchung einer industrieähnlichen Radialverdichterstufe
Radialverdichter sind ein wesentlicher Bestandteil der industriellen Landschaft und unterliegen damit der Anforderung nach einem möglichst effizienten Betrieb in weiten Teilen des Verdichterkennfelds. Im Rahmen des FVV-Forschungsvorhabens Nr. 1279 wurde am Institut für Strahlantriebe und Turbomaschinen (IST) der RWTH Aachen University eine neue Verdichterstufe als Forschungsplattform ausgelegt, um die Grundlage für die Untersuchung der Stabilitätsgrenze zu schaffen sowie Interaktionsphänomene im Teillastbetrieb aufzuspüren.
Potenziale durch gekoppelte Prüfstände
Technologietrends wie Elektrifizierung und automatisiertes Fahren resultieren in einer erhöhten Komplexität im Fahrzeugentwicklungsprozess. Verteilte Entwicklungswerkzeuge können dabei in vielfältigen Anwendungen unterstützen. Im FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1363 wurde eine Methodik für einen virtuellen Prüfstandsverbund für hybridelektrische Antriebe am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unter Begleitung durch APL entwickelt. Dadurch können bereits im Stadium der Komponentenentwicklung Untersuchungen auf Systemebene durchgeführt werden.
