Studentische Hilfskraft im Bereich mechanischer Simulation

Was Sie bei uns tun

• Erstellung von mechatronischen Simulationsmodellen aus CAD-Daten (Verknüpfung FEM/ DBS),
• Simulative und experimentelle Untersuchung von Betriebsmitteln in der Montage,
• Untersuchung und Bewertung von simulativen Versuchsergebnissen, 
• Weitere wissenschaftliche und praktische Tätigkeiten nach Bedarf.

Aufgabenstellung:
Wie die EFFRA Made in Europe SRIA zeigt, treibt die europäische Industrie den Wandel zur Klimaneutralität und zur nachhaltigen Kreislaufwirtschaft voran. Die europäischen Fertigungsunternehmen sind dabei, mit weniger Aufwand produktiver zu werden, sowohl was den Material- als auch den Energieverbrauch betrifft. Die Dynamik der gegenwärtigen globalen Märkte erfordert kürzere Produktlebenszyklen und eine größere Vielfalt der Produktnachfrage, die auch durch eine erhöhte Volatilität der Nachfrage beeinflusst wird. Daher ist die Schaffung von Kapazitäten für eine schnelle und sichere Umstellung der Produktion erforderlich, die Anpassung an neue Systemfunktionen und die Fähigkeit, neue Produkte einzuführen, zu grundlegenden Voraussetzungen für die Wettbewerbsfähigkeit. 
Im Kontext der oben genannten Herausforderungen wurde das EU-Projekt Modul4R ins Leben gerufen, welches im Januar 2023 gestartet ist. Hierbei steht Modul4R stellvertretend für „Industrial manufacturing strategies for distributed control and resilient, rapidly responsive and reconfigurable supply chains”. Ein Teilbereich dieses Projektes beschäftigt sich mit dem Einsatz von hybriden digitalen Zwillingen. Dieser ermöglicht prädiktive und präventive Operationen, die in der Lage sind, adaptive und dynamische Steuerungsszenarien für neue Designs und Prozesse zu simulieren. 
Anhand eines Anwendungsszenarios zur Leiterplattenmontage wird ein hybrider digitaler Produktionszwilling entwickelt. Das Szenario umfasst hierbei die Bestückung von unterschiedlichen Leiterplatten mit unterschiedlichen elektronischen Komponenten wie beispielsweise Kondensatoren. Der Fokus der Entwicklung des digitalen Produktionszwillings liegt zum einen auf der Replikation des Montageprozesses und zum anderen auf der darauf basierenden zeitlichen Optimierung. Aufgrund der geometrischen Beschaffenheit der Komponenten unterliegt der Prozess hohen Genauigkeitsanforderungen. Jede Form von Ungenauigkeiten, z. B. Positionsungenauigkeit der Aktorik oder toleranzbehaftete Einzelteile, können den Handhabeprozess beeinflussen. Als integraler Bestandteil des digitalen Zwillings wird ein mechatronisches Modell der ausführenden Aktorik benötigt. Als Optionen zur Erstellung eines solchen Models existiert die direkte Abbildung als Minimalmodell – konkret als 4-Massensystem – in der Digitalen Blocksimulation (DBS) mit anschließender Parametrierung dieses Modells über eine experimentelle Modalanalyse. Alternativ kann ein Zustandsraum aus einer FEM-Modellierung zur Abbildung der Mechanik dienen. In beiden Fällen erfolgt die Ergänzung der kaskadierten Lagerregler innerhalb der DBS. Dieses Modell erlaubt eine Abbildung des kinematischen sowie dynamischen Systemverhaltens während der Bewegungsausführung und damit auch die modellprädiktive Vorhersage und/ oder aufbauende Regelung dieser Bewegung. 
Aktuell steht u. a. ein 3-Achs-Portalsystem (auch „GANTRY“) mit verschiedener Sensorik und Greiftechnik für den Handhabeprozess zur Verfügung. An diesem wird die Greiftechnik befestigt und der Montageprozess durchgeführt. Das 3-Achs-Portalsystem soll wie beschrieben modelliert werden (3D-CAD vorhanden) und hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften simulativ (FEM, Modalanalyse) und/oder experimentell (Dämpfungsparameter) untersucht und parametriert werden.