TY - CHAP A1 - Gersch, Sebastian A1 - Schulz, Carsten A1 - Kral, Christopher T1 - Verifizierung der Prozessstabilität einer konstruierten WAAM-Anlage zum Induzieren von Eigenspannungen in generativ gefertigten Strukturen T2 - 9. Mitteldeutsches Forum - 3D-Druck in der Anwendung: 29. Juni 2022, Jena N2 - Heutzutage werden Strukturen häufig aufwendig konstruiert und nachträglich mithilfe von numerischen Verfahren optimiert. Dennoch kommt es zu erheblichen Schäden infolge von Ermüdungsbrüchen bei wechselnd beanspruchten Bauteilen. Ein Großteil dieser Schäden hat den Ursprung in den im Inneren herrschenden Spannungszuständen, den sogenannten Eigenspannungen. Diese Eigenspannungen heben sich innerhalb des Bauteils auf und führen zu keiner Formabweichung des Bauteils, weswegen diese Spannungen in Form und Lage nur schwer detektierbar sind und sich häufig negativ auf die Betriebsfestigkeit von Strukturen auswirken. Mithilfe neuartiger numerischer Methoden können thermomechanische Simulationen angefertigt und Verformungen, sowie Spannungszustände abgeleitet werden. Durch diese Optionen ergeben sich neue Anwendungen, die das Potenzial von Fertigungsverfahren in Hinblick auf die Ausnutzung spezieller Eigenschaften neu eröffnen. Durch die geschickte Anwendung und Vernetzung der Simulation mit der Fertigung können Eigenspannungen gezielt in Lage und Richtung schon während der Produktion des Bauteils eingebracht werden. Im theoretischen Vergleich zu konventionell gefertigten Bauteilen entstehen Strukturen, die hinsichtlich ihrer Bauteillebensdauer optimiert sind. KW - 3D-Druck KW - Eigenspannungen KW - Betriebsfestigkeit Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:898-opus4-56006 ER - TY - GEN A1 - Schulz, Carsten T1 - Maintenance Prediction using Realtime Digital Twins T2 - Dassault Systèmes User Conference 2018, Hanau, Germany, 4-6 December Y1 - 2018 ER - TY - GEN A1 - Schlecht, Berthold A1 - Schulz, Carsten T1 - Detaillierte Abbildung komplexer Anregungsspektren in Mehrkörpersystem-Modellen zur Untersuchung kritischer Betriebszustände T2 - VDI Wissensforum - Schwingungsanalyse 2013, Stuttgart, 06./07. März 2013 Y1 - 2013 ER - TY - GEN A1 - Goedeke, Arne A1 - Schulz, Carsten A1 - Gruss, H. A1 - Gläser, T. T1 - Optimierung des Predictive Maintenance im Kranbau T2 - Nachwuchswissenschaftlerkonferenz - NWK, 19, 2018, Köthen Y1 - 2018 ER - TY - GEN A1 - Schulz, Carsten A1 - Gruss, H. A1 - Voigt, S. T1 - Ganzheitliche Instandhaltungsplanung für Industriegetriebe T2 - Nachwuchswissenschaftlerkonferenz - NWK, 19, 2018, Köthen Y1 - 2018 ER - TY - CHAP A1 - Schlecht, Berthold A1 - Mtauweg, S A1 - Schulz, Carsten T1 - Dynamische Untersuchung des Azimutsystems und der Windrichtungsnachführungsstrategie einer Windenergieanlage T2 - 3. VDI-Fachtagung Schwingungen von Windenergieanlagen 2012 mit Fachausstellung : Bremen, 07. und 08. Februar 2012 Y1 - 2012 SN - 978-3-18-092168-6 PB - VDI-Verl. CY - Düsseldorf ER - TY - CHAP A1 - Schulz, Carsten A1 - Mulski, Steve T1 - About the Necessity of Flexible Gears T2 - VDI International Conferences on Gears, October 5-7 2015, München Y1 - 2015 SN - 978-3-18-092255-3 SP - 471 EP - 482 PB - VDI Verlag CY - Düsseldorf ER - TY - JOUR A1 - Schulz, Carsten A1 - Schwarz, Colin T1 - Drivetrain fatigue strength characteristics of model-predictive control for wind turbines JF - Wind Energy N2 - Wind turbines play a crucial role in the revolution towards renewable resources. They need to be economically competitive to be sustainable. This still requires to lower the cost of energy (COE). To this end, nonlinear model predictive control (NMPC) is used within this paper. As known from literature, NMPC significantly improves the energy extracting performance as well as the mitigation of tower loads of wind turbines. As it is shown in this paper, the drivetrain fatigue strength drops disproportionally in parallel, which either increases the demands on the turbine design or decreases the lifetime of drivetrain components. Without additional boundary conditions to the underlying optimal control problems (OCPs), the application of energy-maximizing NMPC might so even raise the COE. Only penalizing axial torque oscillations by quadratic terms decreases energy-extracting performance below the level of classical wind turbine controllers. This makes more sophisticated conditions necessary. In this paper, the increase of the drivetrain damage by NMPC is analyzed, and appropriate boundary conditions are derived, to balance the two contradicting objectives of energy maximization and drivetrain load mitigation. An NMPC approach based on indirect methods is used, to obtain a solution of the OCPs very efficiently. It applies the Hamilton equations and Pontryagin's maximum principle. Its accuracy and efficiency to solve OCPs was presented over the last decades. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1002/we.2520 VL - 23 IS - 12 SP - 2137 EP - 2149 PB - Wiley ER - TY - CHAP A1 - Kieß, Benjamin A1 - Schulz, Carsten T1 - Digital Twin Based Predictive Maintenance T2 - NWC, NAFEMS World Congress 2021: 25-29 October, Online N2 - Maintenance strategies of drivetrains either focus on cases of failure or act preventively. The case of failure of a single element within a drivetrain can lead to the failure of the whole machinery or even an entire production line. A maintenance strategy, which focuses only on the case of failure, holds therefore economic risks. A preventive maintenance strategy can lead to replacements of intact components, because one strictly relies on fix maintenance intervals. The useful life of these replaced components is not fully utilized. A further development is the combination of one or two maintenance strategies mentioned above with condition monitoring (CM) in addition. CM monitors crucial components of the machinery. If CM indicates first signs of maloperation, unusual signals or amplitudes, one can initiate maintenance. The significance of a CM relies on the amount, placement and positioning of sensors. In reality, placement and positioning is restricted by design space and operation conditions. Current Research at HSA aims on the development of a predictive maintenance strategy, which combines CM with a realtime-capable digital twin. The latter bases on a multibody system and can be considered as a virtual CM. Within this, the CM provides boundary conditions and realtime validation for the digital twin. The virtual CM suffers no restrictions such as design space and operation conditions. It is able to predict the behavior of the drivetrain at any time, at any place, in any resolution. The data provided by the virtual CM can be used to reevaluate maximum utilization of components and therefore it can be used to set up a predictive maintenance strategy. To investigate the possibilities of this predicitve maintenance strategy further, a drivetrain test bench has been developed at HSA from scratch. The main component is a modular, three-stage gearbox which allows different setups of parameters in which e.g. center distance, bearing concepts and transmission ratio can be changed and modified. Several high fidelity sensors provide CM in realtime. The Paper will focus on the comparison of real and virtual signals and shows first results of validations in frequency domain. Y1 - 2021 UR - https://www.nafems.org/publications/resource_center/nwc21-201/ ER - TY - GEN A1 - Gersch, Sebastian A1 - Schulz, Carsten A1 - Kral, Christopher T1 - Realpotential von Eigenspannungen zur Erhöhung der Bauteillebensdauer bei generativ gefertigten, dynamisch beanspruchten Bauteilen T2 - 9. Mitteldeutsches Forum - 3D-Druck in der Anwendung, 29. Juni 2022, Jena Y1 - 2022 ER - TY - JOUR A1 - Schlecht, Berthold A1 - Schulz, Carsten A1 - Franze, J. T1 - System analysis of large-scale lignite mining equipment using modular mapping in MBS models JF - World of mining, surface & underground : internationale Fachzeitschrift für den Bergbau Y1 - 2013 VL - 65 IS - 4 PB - GDMB CY - Clausthal-Zellerfeld ER -