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Oberingenieur

Dr.-Ing. Nikola Bursac

Nikola BursacIea6∂kit edu

Tel.: +49 721 608 46472

Forschungsfeldkoordinator

Dipl.-Ing. Markus Spadinger

markus spadingerXrp6∂kit edu

Tel.: +49 721 608 42374

Leichtbau

„Leichtbau ist eine Geisteshaltung“ – Heinrich Timm, geistiger Vater des Audi-Aluminium-Spaceframes, bringt es auf den Punkt. Effektiver Leichtbau entsteht, wenn konsequent alle Potentiale erkannt und genutzt werden – wenn Leichtbau als übergeordnetes Entwicklungs-ziel definiert wird. Dieser Maxime folgend, forschen wir an Methoden, die den gesamten Leichtbauentwicklungsprozess unterstützen. Schwerpunkt unserer Forschung bilden Methoden zur Analyse von Leichtbaupotentialen im Gesamtsystem, die Systemsynthese mittels Multi-Material-Design sowie Methoden zur Gestaltsynthese und Strukturoptimierung isotroper und anisotroper Werkstoffe.

Forschungsschwerpunkte

  • Identifikation von Leichtbaupotenzialen im Gesamtsystem
  • System Design
  • Strukturoptimierung und Simulation
  • Validierung

 

Systeme

  • Fahrzeugkarosserie
  • Getriebe für verbrennungsmotorische und elektrische Fahrzeugantriebsstränge
  • Strukturbauteile in Stahl und Kunststoff
  • Hochvoltspeicher
  • Klimageräte

 

Methoden

  • Statische und Dynamische Berechnung mittels der Finiten-Elemente-Methode
  • Analyse von Leichtbaupotenzialen im Gesamtsystem
  • Packageoptimierung im Hochvoltspeicher
  • Stoffleichtbau im Fahrzeuggetriebe
  • Design Richtlinien zum leichtbaugerechten Konstruieren von Faserverbundkunststoffen
  • Strukturoptimierung
  • Mehrzieloptimierung
  • Mehrkörpersimulation

 

Prozesse

  • Systematische Verknüpfung der Produktfunktion mit Masse, Kosten und CO2-Impact "Target Weighing
  • Optimierung von Systemen mit Hilfe der Topologie-, Form- und Parameteroptimierung
  • Optimierung von Fahrzeuggetrieben hinsichtlich Massenträgheiten, Bauraum und Gewicht
  • Gekoppelte Simulation und Optimierung
  • Optimierung von Endlosfaserverbunden für eine ideale Materialausnutzung
  • Berücksichtigung der Robustheit bei der Optimierung von Langfaserverbunden
  • Optimierung von Energiespeichern
  • Sickenoptimierung
  • Integration von Fertigungsrestriktionen in Optimierungsmethoden

 

Ausstattung

  • Software:
    • Finite Elemente Methode: Abaqus, Nastran, Ansys, Adina, ...
    • Mehrkörpersimulation: ADAMS, LMS.Motion, MatLab/Simulink, ...
    • Optimierung: TOSCA, OptiStruct, Dakota, MatLab, …
  • Hardware:
    • Versuchsaufbau zur Untersuchung der elektrischen Isolation seriell verschalteter Batteriezellen zur Evaluierung verschiedener Kühlfluide für den Einsatz im Batteriemodul.
    • Prüfaufbau zur Untersuchung verschiedener Batteriezellanordnungen im Modul, hinsichtlich der Effizienz der Temperierung.
    • Rechenserver “Herculis”
      • 2x Intel Xeon E5-2630v3 @ 2.30 GHz – 20 physikalische and 40 logische Kerne (hyperthreading), 512GB Hauptspeicher
    • Zugang zum Rechencluster des Steinbuch Centre for Computing (SCC)

 

Ausgewählte Veröffentlichungen im Forschungsfeld


2017
Extended target weighing approach : Identification of lightweight design potential for new product generations.
Albers, A.; Revfi, S.; Spadinger, M.
2017. Proceedings of the 21st International Conference on Engineering Design (ICED 17), Vol 4 : Design Methods and Tools, Vancouver, Canada, 21st - 25th August 2017. Ed.: A. Maier, 367-376, The Design Society, Glasgow
2013
Macroscale modeling of long-fiber-reinforced composite parts with varying material properties for robust rib optimization.
Troll, D.; Marston, M. P.; Albers, A.
2013. NWC 2013, NAFEMS world congress : SPDM, International Conference Simulation Process & Data Management : 9 - 12 June, Salzburg, Austria, NAFEMS, Salzburg
Design for Energy Efficiency: Structural Optimization Process for Mechanical Parts in Dynamic Systems.
Sander, C.; Kellner, M.; Albers, A.
2013. NWC 2013, NAFEMS world congress SPDM, International Conference Simulation Process & Data Management, Salzburg, Austria, 9. - 12. June, 2013, Bernau am Chiemsee NAFEMS Deutschland, Österreich, Schweiz GmbH
Target weighing - A new approach for conceptual lightweight design in early phases of complex systems development.
Albers, A.; Wagner, D.; Ruckpaul, A.; Hessenauer, B.; Burkardt, N.; Matthiesen, S.
2013. Proceedings of the 19th International Conference on Engineering Design (ICED13) Design For Harmonies, Vol. 5: Design for X, Design to X, Seoul, Korea 19-22.08.2013, 301-310, Design Society, Castle Cary
2011
Approaches for the macroscale curvilinear modeling of composites based on the fiber patch preforming (FPP) technology.
Albers, A.; Majic, N.; Troll, D.
2011. Proceedings of the 3rd ECCOMAS Thematic Conference on the Mechanical Response of Composites, Hannover, Germany, September 21-23 2011. Ed.: R. Rolfes, Leibniz Universität, Hannover

Übersicht aller Veröffentlichungen

Eine Übersicht aller Veröffentlichungen des IPEK finden Sie hier.