Schwingungstechnik
Machine Learning basierte Schwingungsanalyse
Ziel unserer Forschung ist es, durch die Kombination klassischer Methoden der Schwingungsanalyse mit Ansätzen des Machine Learnings neue, hochautomatisierbare Verfahren zum Aufbau von Prozess- und Zustandsüberwachungssystemen, auch Condition Monitoring genannt, zu entwickeln. Zusätzlich ergeben sich, über die hiermit geschaffene Automatisierung der Schwingungsanalyse, neue Möglichkeiten auch große Datenmengen effizient auswerten und hierdurch auch komplexe Prozesse besser zu verstehen.
Ein Beispiel zur Anwendung von Machine Learning basierter Schwingungstechnik ist das Projekt SIMUSS im Kontext des Metall-Untraschallschweißens.
Schwingungsanregung und -isolierung
Im Bereich der klassischen Schwingungstechnik, erforschen wir sowohl die gezielte Anregung als auch Dämpfung beziehungsweise Isolierung von Schwingungen.
Unser Ziel ist es im Rahmen von Forschungs- und Industriearbeiten Schwingungen bei Bewegungseinrichtungen und Bauteilen zu reduzieren oder gezielt anzuregen. Der Themenbereich der Schwingungsisolierung erstreckt sich von klassischen Ansätzen wie der Analyse und Optimierung des Eigenverhaltens bis hin zu neuartigen Methoden, mit welchen die Steifigkeit von Lagersystemen reduziert wird, ohne die Tragfähigkeit zu beeinflussen.
Motivation
Schwingungen und Vibrationen spielen eine wichtige Rolle in jeglicher Art von bewegtem System. Das Verständnis bezüglich des Auftretens dieser gewollten oder ungewollten Bewegungen ist essentiell, um die angestrebte Funktion des Systems zu gewährleisten.
Ziel
Generell gilt es zu unterscheiden zwischen der Anregung einer gezielten Schwingung und der Isolierung beziehungsweise Dämpfung von ungewollten Schwingungen. Besteht die Absicht eine Bewegung beziehungsweise Schwingung in einen Körper oder in ein System einzubringen, kann die Erregung gezielt optimiert werden. Hierbei kann die Anregung beispielsweise dahingehend ausgelegt werden, dass mit möglichst geringem Aufwand die gewünschte Schwingungsform an der angedachten Position erreicht wird. Die Methoden der Schwingungstechnik werden außerdem genutzt, um Vibrationen oder Schwingungen zu reduzieren, zu isolieren oder zu vermeiden. Dabei stehen unterschiedliche Zielparameter im Fokus. Hierzu zählen unter anderem die Erhöhung der Genauigkeit, die Isolation einer Schwingung gegenüber anliegenden Komponenten oder die Gewährleistung der Dauerfestigkeit, welche durch ungewollte Vibrationen und Schwingungen herabgesetzt werden kann.
Vorgehen
Die im diesem Forschungsfeld eingesetzten Methoden haben ihren Ursprung in der klassischen Schwingungstechnik. Beispielweise kann die Analyse des Eigenverhaltens genutzt werden, um die Anregung hinsichtlich spezifischer Ziele zu optimieren. Häufig wird hierbei die Bestimmung der Eigenfrequenzen und die Bewegung der dazugehörigen Eigenmoden eingesetzt um gezielt Schwingungen anzuregen oder zu vermeiden. Ebenfalls der Schwingungstechnik zuzuordnen ist die Erforschung neuartiger Lagersysteme, um beispielsweise die Isolationseigenschaften von Systemen zu verbessern. Eine mögliche Maßnahme ist hierbei die Einbringung negativer Steifigkeiten. Dies ermöglicht es die Gesamtsteifigkeit eines Systems zu reduzieren, ohne die Tragfähigkeit im Betriebspunkt zu senken.