Mitarbeitende der Forschungsgruppe
Niklas Frank, M.Sc.
Patrick Haberkern, M.Sc.
Simon Knecht, M.Sc.
Sven Lenhardt, M.Sc.
Robert Renz, M.Sc.
Forschungsschwerpunkte
Entwicklung von Methoden und Prozessen für die Simulation und Optimierung komplexer Systeme sowie für die rechnergestützte Produktentwicklung:
- gekoppelte Simulations- und Optimierungsmethoden
- Strukturoptimierung
- Leichtbau
- Multiphysikalische Untersuchungen
- Strömungssimulation und -optimierung
Forschungsansatz
Aufgrund der häufig sehr komplexen Wechselwirkungen in realen Systemen sind numerische Ansätze zur Beschreibung dieser Systeme durch einzelne Standardwerkzeuge nicht mehr zu bedienen.
Durch die Kopplung von Methoden können effiziente Werkzeuge geschaffen werden, die die Lösung dieser komplexen Probleme ermöglichen und so den Produktenwickler in der Gestaltsynthese unterstützen.
Kopplungsbeispiele
- Strukturoptimierung unter Berücksichtigung des Herstellungsprozesses
- Kontaktanalyse zur Untersuchung des Einflusses der Rauheit auf das Reibungs- und Verschleißverhalten
- Berücksichtigung von SLM-spezifischen Materialeigenschaften in der Topologieoptimierung
- Strömungssimulation und -optimierung sowie Temperatursimulation von um- und durchströmten Bauteilen
Leistungsangebot
Wir sind Ihr Ansprechpartner für Fragenstellungen bezüglich der Gestaltung, Dimensionierung und Optimierung von Bauteilen und Systemen.
Wir entwickeln für Sie maßgeschneiderte Simulations- und Optimierungswerkzeuge.
Die entwickelten Werkzeuge basieren auf etablierten und kommerziell verfügbaren Methoden, wodurch eine gute Verfügbarkeit der Software und kurze Einarbeitungszeiten der Mitarbeiter gewährleistet werden können.
Dank der virtuellen Produktentwicklung schaffen wir gemeinsam mit Ihnen ausgereifte und innovative Produkte.
Für die Validierung kann am IPEK auf moderne Prüfstände, hochwertige Messtechnik sowie einen sehr großen Erfahrungsschatz zurückgegriffen werden.
Ausstattung
Hardware
-
AMD EPYC 7702, insgesamt 128 Kerne, 1 TB RAM
- AMD EPYC 9374F, 32 Kerne, 128 GB RAM
- 2x AMD Ryzen 9 7950X, 16 Kerne, 128 GB RAM
- Zugang zum bwUniCluster 3.0 des Steinbuch Centre for Computing (SCC)
Software
- Struktur-/Fluidsimulation: Abaqus, Ansys, STAR-CCM+, Hyperworks, LS Dyna, ...
- Mehrkörpersimulation: ADAMS, MATLAB/Simulink
- Optimierung: Abaqus, OptiStruct, MATLAB, HEEDS, ...
- CAD: Creo, Fusion 360, ...
Prototypencenter
- 3D-Drucker
- 3D-Scanner
- XR-Lab
- Lasercutter
Bachelor- und Masterarbeiten
Aktuelle Studien- und Diplomarbeiten der Forschungsgruppe finden Sie hier.
M. Sc. Niklas Frank
+49 721 608 48727
niklas frank ∂does-not-exist.kit edu
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Leiter der Forschungsgruppe CAE/ Optimierung
Standort Hochhaus
Ausgewählte Veröffentlichungen der Forschungsgruppe
2024
Thermally optimized designs for electro-hydrostatic actuators using surrogate models and topology optimization
Knecht, S.; Albers, A.
2024. AIAA SCITECH 2024 Forum, American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi:10.2514/6.2024-0479
Knecht, S.; Albers, A.
2024. AIAA SCITECH 2024 Forum, American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi:10.2514/6.2024-0479
Developing a Thermal Design Optimization Method Based on the Model of SGE – System Generation Engineering
Knecht, S.; Schlegel, M.; Kempf, C.; Albers, A.
2024. Proceedings of NordDesign 2024, Reykjavik, Iceland, 12th - 14th August 2024, 811–821, The Design Society. doi:10.35199/NORDDESIGN2024.86
Knecht, S.; Schlegel, M.; Kempf, C.; Albers, A.
2024. Proceedings of NordDesign 2024, Reykjavik, Iceland, 12th - 14th August 2024, 811–821, The Design Society. doi:10.35199/NORDDESIGN2024.86
Design, Manufacturing and Recycling of Selectively Reinforced Hybrid NFRP Components
Frank, N.; Baur, J.; Strohl, C.; Albers, A.; Düser, T.; Middendorf, P.; Graf, T.
2024. DS 133: Proceedings of the 35th Symposium Design for X (DFX2024), 135–142, The Design Society. doi:10.35199/dfx2024.14
Frank, N.; Baur, J.; Strohl, C.; Albers, A.; Düser, T.; Middendorf, P.; Graf, T.
2024. DS 133: Proceedings of the 35th Symposium Design for X (DFX2024), 135–142, The Design Society. doi:10.35199/dfx2024.14
Multi-Material Topology Optimization on Separate Tetrahedral Meshes with Explicit Design Resolution by Means of Remeshing
Renz, R.; Albers, A.
2024. Algorithms, 17 (10), Art.-Nr.: 460. doi:10.3390/a17100460
Renz, R.; Albers, A.
2024. Algorithms, 17 (10), Art.-Nr.: 460. doi:10.3390/a17100460
2023
Surrogate Models for Heat Transfer in Oscillating Flow with a Local Heat Source
Knecht, S.; Zdravkov, D.; Albers, A.
2023. Fluids, 8 (3), 80. doi:10.3390/fluids8030080
Knecht, S.; Zdravkov, D.; Albers, A.
2023. Fluids, 8 (3), 80. doi:10.3390/fluids8030080
Process-Specific Topology Optimization Method Based on Laser-Based Additive Manufacturing of AlSi10Mg Components: Material Characterization and Evaluation
Czink, S.; Holoch, J.; Renz, R.; Schulze, V.; Albers, A.; Dietrich, S.
2023. Processes, 11 (3), 648. doi:10.3390/pr11030648
Czink, S.; Holoch, J.; Renz, R.; Schulze, V.; Albers, A.; Dietrich, S.
2023. Processes, 11 (3), 648. doi:10.3390/pr11030648
2022
Strategische Planung des Entwicklungsrisikos gekoppelter CAE-Methoden = Strategic planning of the development risk of coupled CAE-methods
Albers, A.; Haberkern, P.; Holoch, J.; Joerger, A.; Knecht, S.; Renz, R.; Revfi, S.; Schulz, M.; Spadinger, M.
2022. Konstruktion, 74 (9), 72–77. doi:10.37544/0720-5953-2022-09-72
Albers, A.; Haberkern, P.; Holoch, J.; Joerger, A.; Knecht, S.; Renz, R.; Revfi, S.; Schulz, M.; Spadinger, M.
2022. Konstruktion, 74 (9), 72–77. doi:10.37544/0720-5953-2022-09-72
Design of Selective Laser Melting (SLM) Structures: Consideration of Different Material Properties in Multiple Surface Layers Resulting from the Manufacturing in a Topology Optimization
Holoch, J.; Lenhardt, S.; Revfi, S.; Albers, A.
2022. Algorithms, 15 (3), Article no: 99. doi:10.3390/a15030099
Holoch, J.; Lenhardt, S.; Revfi, S.; Albers, A.
2022. Algorithms, 15 (3), Article no: 99. doi:10.3390/a15030099
2021
Multi Scale Modelling of Friction Induced Vibrations at the Example of a Disc Brake System
Joerger, A.; Spiropoulos, I.; Dannecker, R.; Albers, A.
2021. Applied Mechanics, 2 (4), 1037–1056. doi:10.3390/applmech2040060
Joerger, A.; Spiropoulos, I.; Dannecker, R.; Albers, A.
2021. Applied Mechanics, 2 (4), 1037–1056. doi:10.3390/applmech2040060
An Approach for the Transfer of Real Surfaces in Finite Element Simulations
Joerger, A.; Reichert, S.; Wittig, C.; Sistanizadeh Aghdam, N.; Albers, A.
2021. Lubricants, 9 (8), Article no: 77. doi:10.3390/lubricants9080077
Joerger, A.; Reichert, S.; Wittig, C.; Sistanizadeh Aghdam, N.; Albers, A.
2021. Lubricants, 9 (8), Article no: 77. doi:10.3390/lubricants9080077
On the bead design in LFT structures: The influence of manufacturing-induced residual stresses
Revfi, S.; Mikus, M.; Behdinan, K.; Albers, A.
2021. Design Science, 7, Art.-Nr.: e5. doi:10.1017/dsj.2021.4
Revfi, S.; Mikus, M.; Behdinan, K.; Albers, A.
2021. Design Science, 7, Art.-Nr.: e5. doi:10.1017/dsj.2021.4
2020
Bead optimization in long fiber reinforced polymer structures: Consideration of anisotropic material properties resulting from the manufacturing process
Revfi, S.; Mikus, M.; Behdinan, K.; Albers, A.
2020. Advances in engineering software, 149, Art.Nr. 102891. doi:10.1016/j.advengsoft.2020.102891
Revfi, S.; Mikus, M.; Behdinan, K.; Albers, A.
2020. Advances in engineering software, 149, Art.Nr. 102891. doi:10.1016/j.advengsoft.2020.102891
Funktionsbasierte Entwicklung leichter Produkte
Albers, A.; Revfi, S.; Spadinger, M.
2020. Handbuch Leichtbau. Hrsg.: F. Henning, 133–152, Carl Hanser Verlag
Albers, A.; Revfi, S.; Spadinger, M.
2020. Handbuch Leichtbau. Hrsg.: F. Henning, 133–152, Carl Hanser Verlag
2019
Agile Lightweight Design - The Extended Target Weighing Approach in ASD - Agile Systems Design Using Functional Modelling with the C&C2-Approach
Albers, A.; Matthiesen, S.; Revfi, S.; Schönhoff, C.; Grauberger, P.; Heimicke, J.
2019. Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design, 1 (1), 2667–2676. doi:10.1017/dsi.2019.273
Albers, A.; Matthiesen, S.; Revfi, S.; Schönhoff, C.; Grauberger, P.; Heimicke, J.
2019. Proceedings of the Design Society: International Conference on Engineering Design, 1 (1), 2667–2676. doi:10.1017/dsi.2019.273
A Process-Related Topology Optimization Method to Design DiCoFRP Structures
Spadinger, M.; Albers, A.
2019. Continuous–Discontinuous Fiber-Reinforced Polymers : An Integrated Engineering Approach. Ed.: T. Böhlke, L. Kärger, 265–276, Carl Hanser Verlag
Spadinger, M.; Albers, A.
2019. Continuous–Discontinuous Fiber-Reinforced Polymers : An Integrated Engineering Approach. Ed.: T. Böhlke, L. Kärger, 265–276, Carl Hanser Verlag
Parametric Optimization on Whole Vehicle Level for Vehicle Thermal Management based on DoE sensitivity fields and surface modelling [in press]
Schulz, M.; Albers, A.; Reister, H.; Binner, T.
2019. Thermal Management Systems Symposium, 15–17 October 2019, Plymouth, MI, United States
Schulz, M.; Albers, A.; Reister, H.; Binner, T.
2019. Thermal Management Systems Symposium, 15–17 October 2019, Plymouth, MI, United States
Manufacturing-oriented Bead Patterns for Long Fiber-Reinforced Polymer Structures
Revfi, S.; Spadinger, M.; Albers, A.
2019. NAFEMS World Congress 2019, Québec, CDN, June 17-20, 2019, NAFEMS
Revfi, S.; Spadinger, M.; Albers, A.
2019. NAFEMS World Congress 2019, Québec, CDN, June 17-20, 2019, NAFEMS
Unterstützung bei der Herstellung optimierter Orthesen mithilfe gekoppelter CAE-Methoden
Serf, M.; Albers, A.
2019. NAFEMS-Magazin, 1 (49), 74–82
Serf, M.; Albers, A.
2019. NAFEMS-Magazin, 1 (49), 74–82
2018
SLM-Topo – A topology optimization method for additive manufacturing of lightweight design structures using the selective laser melting process
Albers, A.; Holoch, J.; Dietrich, S.; Spadinger, M.
2018. Exploring the Design Freedom of Additive Manufacturing through Simulation, Helsinki, FIN, December 10-11, 2018, 62–63
Albers, A.; Holoch, J.; Dietrich, S.; Spadinger, M.
2018. Exploring the Design Freedom of Additive Manufacturing through Simulation, Helsinki, FIN, December 10-11, 2018, 62–63
2017
Kopplung von CAE-Methoden zur Unterstützung des Produktentwicklers
Albers, A.; Reichert, S.; Serf, M.; Thorén, S.; Bursac, N.
2017. Konstruktion, 69 (9), 76–82
Albers, A.; Reichert, S.; Serf, M.; Thorén, S.; Bursac, N.
2017. Konstruktion, 69 (9), 76–82
Investigation of roughness parameters of real rough surfaces due to sliding wear under mixed-lubricated conditions with the finite-element-method
Albers, A.; Reichert, S.; Joerger, A.
2017. 6th World Tribology Congress 2017, Beijing, China, September 17-22 2017
Albers, A.; Reichert, S.; Joerger, A.
2017. 6th World Tribology Congress 2017, Beijing, China, September 17-22 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
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
Coupling of Computer-aided Methods : Supporting Product Developer during Embodiment Synthesis
Albers, A.; Spadinger, M.; Serf, M.; Reichert, S.; Heldmaier, S.; Schulz, M.
2017. WCSMO 12 : Proceedings of the 12th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimisation, Braunschweig, Germany, 5-9 Juni 2017
Albers, A.; Spadinger, M.; Serf, M.; Reichert, S.; Heldmaier, S.; Schulz, M.
2017. WCSMO 12 : Proceedings of the 12th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimisation, Braunschweig, Germany, 5-9 Juni 2017
On the influence of surface roughness on the wear behavior in the running-in phase in mixed-lubricated contacts with the finite element method
Albers, A.; Reichert, S.
2017. Wear, 376-377 (Part B), 1185–1193. doi:10.1016/j.wear.2017.01.035
Albers, A.; Reichert, S.
2017. Wear, 376-377 (Part B), 1185–1193. doi:10.1016/j.wear.2017.01.035