TRE³L - TREE-Energy Lab

Das Institut TREE betreibt im Zentrum für angewandte Forschung der H-BRS gemeinsam mit den Industriepartnern GKN Driveline und GKN Sinter Metals das TREE-Energy Lab (TRE³L). In den drei Teillaboren Powder Fabrication-Lab, Mobility-Lab und Hydrogen-Lab forscht das Institut mit seinen Partnern zu neuartigen Verfahren der Pulvermetallurgie und zu aktuellen Themen der umweltfreundlichen Mobilität und der Energieeffizienz. Ein Simulation-Lab unterstützt die praktischen Labore.

Powder Fabrication-Lab

Im Powder Fabrication-Lab werden Bauteile im SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) schichtweise aus Metallpulver aufgebaut. Diese, zum 3-D-Druck gehörende Technik, ermöglicht eine nahezu unbegrenzte Geometriefreiheit. Damit eignet sich das SLM-Verfahren außer für konventionell konstruierte Bauteile insbesondere auch für Bauteile mit Freiformflächen, die z.B. für individualisierte, oder auch bionische Produkte benötigt werden.

Powder Fabrication Lab

Mobility-Lab - Moderne Antriebskonzepte und Betriebsstrategien der Zukunft

Intelli­genter, umweltfreundlicher und integrierter Verkehr sind eine der großen gesellschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Der Verkehrsbereich ist zur Zeit der einzige Sektor in dem die Emissionen immer noch steigen. Gleichzeitig ist der Anteil am Ressourcenverbrauch durch den Mobilitätssektor so groß, dass er alleine das Erreichen der Klimaziele verhindern kann. Im Mobility­Lab sollen daher innovative Fahrzeug­- und Antriebskonzepte untersucht und verstärkt Nutzerdaten bzw. Fahrprofile („Big Data“) in die Entwicklung einbezogen wer­den. Wobei die Zielrichtung stets auf die Steigerung der Effizienz ausgerichtet ist.

Neue multidisziplinäre Auslegungsansätze erlauben es, die üblicherweise getrennt in den klas­sischen Simulationsdisziplinen stattfindende Entwicklung und Optimierung einzelner Fahrzeug-Kom­ponenten, gekoppelt zu betrachten. Die gleichzeitige Berücksichtigung mehrerer Simulationsdisziplinen innerhalb einer Optimierungsschleife – als gekoppelte Simu­lationslösung – kann zur Zeit aufgrund hohen Rechenzeiten oder fehlender Schnittstellen nur sehr selten eingesetzt werden.

Sollen jedoch auch unterschiedliche Betriebsstrategien für ein sicheres und effektives oder vorausschauendes Fahren einbezogen werden, muss das detaillierte Verhalten der Komponenten (mechanische, elektrische, elektronische, me­chatronische, hydraulische, pneumatische und softwarebasierte) untereinander betrachtet wer­den. Hierfür müssen Schnittstellen zwischen den klassischen Simulationsdisziplinen definiert und geeigneten Submodelltechniken entwickelt werden.

Ziele des Mobility­- Labs sind daher

• der Aufbau eines methodischen Toolsets (Auslegungstools, Simulations­ und Optimierungsmethoden und Prüfstände) für innovative Fahrzeug­ und Antriebskonzepte
• Erforschung des "Downsizing"-Potentials von Fahrzeugkomponenten
• die Anwendung und Verifikation der Toolsets an Demonstationsbeispielen der Projektpartner
• Nachhaltigkeitsanalysen und Akzeptanzstudien neuer Fahrzeugkonzepte
• die Simulation und Optimierung bei Mobilitätsanwendungen (Aerodynamik, An­triebsstränge, Elektromotoren, Fahrstrategien, Machine-Learning Ansätze)

Mobility-Lab

Wasserstoff-Labor - Hydrogen Lab

Wasserstoff wird zu einem entscheidenden Faktor für die Energiewende. Im Wasserstoff-Labor werden technologisch fortgeschrittene Lösungen zu seiner Speicherung entwickelt. Dazu wird gemeinsam eine H2-Forschungsinfrastruktur für physikalische sowie simulationsgestützte Experimente aufgebaut, unter anderem zur Untersuchung der Energieeffizienz der Speicherung über Metallhydride. Nachhaltigkeitsanalysen und Akzeptanzstudien begleiten die technologischen Entwicklungen. 

Hydrogen-Lab

Simulation-Lab

Modellbildung und Simulation technischer Systeme ist eine themenübergreifende Aktivität und unterstützt die Forschungsaufgaben anderer Technologiefelder, wobei der Schwerpunkt auf Methodik und effizienter Nutzung von Hardwareressourcen liegt. Neue Multiskalen-Simulationsmethoden oder Optimierungsalgorithmen, die sich mit unterschiedlichen Arten von Minimierungsproblemen befassen, ermöglichen es uns beispielsweise, die optimale Designlösung aus einem Multispace-Simulationsergebnis auszuwählen und optimale Lösungen zu identifizieren. Dies kann die Entwicklungskosten drastisch senken, die Leistung und Zuverlässigkeit neuer Produkte erhöhen und zur Optimierung der Fertigungstechniken beitragen. In Kombination mit neuen Produktionstechniken wie dem 3D-Druck sind Simulationstechniken Voraussetzung für einen neuen integrativen Ansatz bei der Entwicklung und Produktion neuer Produkte.