Fluids & Mechanics

Die in den vergangenen Jahren in den Bereichen Mehrphasensysteme, Strukturdynamik und Motorentechnik erarbeitete Kompetenz wird im Forschungsschwerpunkt „Fluids & Mechanics“ gebündelt. Die besondere Stärke des MCI besteht hierbei im fächer- und methodenübergreifenden Ansatz wie beispielsweise der experimentellen Verifikationsmöglichkeit von Simulationsergebnissen oder dem regelungstechnischen Eingriff in mechanische Systeme. Im Vordergrund steht dabei immer die für die jeweilige Herausforderung geeignetste Lösung unter Berücksichtigung der erforderlichen Rahmenbedingungen.

 

Partikel- & Separationstechnologie

Im Bereich Partikel- und Separationstechnologie werden die Kenntnisse aus der Fluidanalyse eingesetzt um beispielsweise Partikelabscheider zu optimieren bzw. für spezielle Anforderungen zu konzipieren. Ein Fokus des Forschungsbereichs liegt dabei in der Partikelabscheidung mittels Zentrifugalabscheider, im speziellen mit Gegenstrom- und Gleichstromzyklonen. Die letztgenannte Bauform von Zyklonen bietet aufgrund der kompakten Bauweise viele Vorteile und wird deshalb in einigen technischen Anwendungen zur Gas-Partikel-Trennung eingesetzt (z.B. Ansaugluftvorreinigung KFZ, FCC-Anlagen, Abgasreinigungssysteme, etc.). Die Untersuchung mittels modernster experimenteller und numerischer Verfahren wie z.B. lasergestützter Strömungsmesstechnik, Online Partikelcharakterisierung sowie präzisen Herstellverfahren u. a. mittels Rapid Prototyping ermöglichen die Untersuchung von unterschiedlichsten Anwendungen im Detail.

Apparate- & Prozessoptimierung disperser Systeme

Die stoffwandelnde Industrie steht, wie viele andere Industriebereiche auch, vor großen Herausforderungen in der Optimierung von Prozessen und Apparaten. Experimentelles Know-How in Methodik und Prototypenbau ermöglichen detaillierte Parameteroptimierungen für die Weiterentwicklung eines Apparatedesigns. Forschungsbereiche sind beispielsweise die Partikelseparation, die Schüttguttechnik oder die Emissionsreduktion von partikulären Stoffen. Neben der technischen Bewertung, auch im Kontext einer sinnvollen Verkettung der verfahrenstechnischen Grundoperationen in der Anlage, finden hier zudem wirtschaftliche Betrachtungen (z. B. Nutzwertanalyse, LCA, …) ihre Anwendung.

Computational Engineering

Die Simulationstechnik bildet einen Kernbereich der Ausbildung in mehreren MCI-Studiengängen und hat sich als eigenständiger und interdisziplinärer Forschungsbereich etabliert. Zudem ist im modernen Forschungsprozess die Modellierung, Simulation und Visualisierung unter zu Hilfenahme von sehr leistungsfähigen Rechnersystemen schon lange nicht mehr wegzudenken. Von klassischem Data Engineering, also dem Sammeln, Aufbereiten und Validieren von Daten, über komplexe mechanische (FEM, MKS), strömungsmechanische (CFD, LB), akustische, elektromagnetische und regelungstechnische Simulationen bis hin zum Digitalen Zwilling können ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen untersucht und bearbeitet werden.

Strukturdynamik

Durch die Vielzahl der sich bewegenden Bauteile und Komponenten in der maschinenbaulichen Praxis kommt der Strukturdynamik eine große Bedeutung zu. In den meisten Fällen kommt es zu Schwingungen, welche sowohl in Bezug auf Betriebs- oder Dauerfestigkeit als auch für die Maschinenakustik relevant sind. Der Forschungsbereich führt sowohl experimentelle als auch numerische Untersuchungen durch. Neben schwingungstechnischen Messungen in einem eigens eingerichteten Labor werden auch Feldmessungen durchgeführt. Die Ergebnisse daraus dienen zur Validierung der numerischen Rechenmodelle wie auch zur Festlegung unbekannter Rechenparameter. Auf Basis dieser Modelle werden in weiterer Folge strukturdynamische Optimierungen durchgeführt.

Motorentechnik & Emissionen

Vor dem Hintergrund, dass Verbrennungsmotoren das Rückgrat aktueller Mobilitätslösungen darstellen und zudem eine bedeutende Rolle bei der Energieversorgung spielen, beschäftigt sich der Forschungsbereich Motorentechnik & Emissionen speziell mit Fragestellungen zu den Themen alternative Kraftstoffe, innermotorische Verbrennung und Technologien zur Verringerung von Emissionen.

Kontakt
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc | Senior Lecturer Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc Senior Lecturer +43 512 2070 - 4133

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Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc | Senior Lecturer Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc Senior Lecturer +43 512 2070 - 4133
Dipl.-Ing. (FH) Tobias Kofler | Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen
Dipl.-Ing. (FH) Tobias Kofler Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement +43 512 2070 - 4152
DI Dr. Andreas Mehrle | Leiter Department & Studiengang Bachelorstudiengang Mechatronik
DI Dr. Andreas Mehrle Leiter Department & Studiengang
FH-Prof. Dr.-Ing. Sebastian Repetzki | Professor (FH) Bachelorstudiengang Mechatronik
FH-Prof. Dr.-Ing. Sebastian Repetzki Professor (FH) +43 512 2070 - 3932
 Davide Bagnara, MSc | Projektmitarbeiter Bachelorstudiengang Mechatronik
Davide Bagnara, MSc Projektmitarbeiter +43 512 2070 - 3900
FH-Prof. DI Dr.-Ing. Michael Kraxner | Leiter Forschung & Entwicklung Forschung & Entwicklung
FH-Prof. DI Dr.-Ing. Michael Kraxner Leiter Forschung & Entwicklung +43 512 2070 - 1810
FH-Prof. Dr. Michael Meister, MSc | Professor (FH) Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
FH-Prof. Dr. Michael Meister, MSc Professor (FH) +43 512 2070 - 3238
Dr. techn. Thomas Senfter | Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen
Dr. techn. Thomas Senfter Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement +43 512 2070 - 4155
Dr. techn. Franz-Josef Falkner | Hochschullektor Bachelorstudiengang Mechatronik
Dr. techn. Franz-Josef Falkner Hochschullektor +43 512 2070 - 3935
 Benjamin Massow, B.Sc., M.Sc. | Hochschullektor Bachelorstudiengang Mechatronik
Benjamin Massow, B.Sc., M.Sc. Hochschullektor +43 512 2070 - 3924
FH-Prof. PD DDipl.-Ing. Dr.techn. Lukas Möltner | Professor (FH) Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen
FH-Prof. PD DDipl.-Ing. Dr.techn. Lukas Möltner Professor (FH) +43 512 2070 - 4132
Dr. Martin Spruck, MSc | Hochschullektor Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Dr. Martin Spruck, MSc Hochschullektor +43 512 2070 - 3236
 Bernhard Hollaus, M.Sc. | Hochschullektor Bachelorstudiengang Mechatronik
Bernhard Hollaus, M.Sc. Hochschullektor +43 512 2070 - 3934
 Christian Mayerl, BSc, MSc | Laboringenieur Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen
Christian Mayerl, BSc, MSc Laboringenieur +43 512 2070 - 4141
 Thomas Neuner, BSc, MSc | Dissertant Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Thomas Neuner, BSc, MSc Dissertant +43 512 2070 - 3200
DI Christina Stampfer | Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen
DI Christina Stampfer Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement +43 512 2070 - 4151

CFD Coating (Diamant 4.0)
Laufzeit:
2018 - 2020

ProjektleiterIn:
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Manuel Berger, BSc MSc

Projektbeschreibung:
Entwicklung und Optimierung des Diamant 4.0 Beschichtungsprozesses für industrielle Anwendungen im Bereich zerspanende Bearbeitung/Leichtbau, Elektromotoren/-mobilität und Biomedizin mittels numerischer Strömungssimulation.

Aufbereitung Niederkalorik
Laufzeit:
2018 - 2019

ProjektleiterIn:
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Mathias Senn, BSc, MSc

Dr. techn. Thomas Senfter

Projektbeschreibung:
Entwicklung einer Demonstrationsanlage zur Aufbereitung von Niederkalorik-Abfall als Substrat zur Verwendung in einer Fermentationsanlage im Abwasserreinigungsbereich für die Abfallwirtschaft Tirol Mitte GmbH.

Entwicklung und Optimierung Vorfiltrationssystem Planierraupe PR736
Laufzeit:
2018 - 2019

ProjektleiterIn:
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Christian Mayerl, BSc, MSc

Projektbeschreibung:
Empirische Untersuchung zur Entwicklung und Optimierung des Vorfiltrationssystems einer bestehenden LIEBHERR Planierraupe PR736. Durchführung von Feldtest zur Ermittlung eines optimierten Vorfiltrationssystems zur Erhöhung der Filterstandzeit und Einsatzbereitschaft der Planierraupe.

Granulare Feuchtigkeitsanalyse 2.0
Laufzeit:
2018 - 2019

ProjektleiterIn:
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc

Projektbeschreibung:
Wissenschaftliche Begleitung der Entwicklung eines Testsystems zur reproduzierbaren Messung der granularen Feuchtigkeit von Schleifscheibenmischungen für die Tyrolit - Schleifmittelwerke Swarovski K.G.

IgnitionLab
Laufzeit:
2017 - 2019

Projektbeschreibung:
Gasmotoren stellen eine zuverlässige Möglichkeit zur Produktion von Strom und Wärme aus brennbaren Gasen dar. Bei größeren Gasmotoren haben sich heute Magerkonzepte (λ > 1) durchgesetzt, zumal dadurch ein schadstoffarmer Betrieb, hinsichtlich Stickoxid- aber auch Kohlenmonoxid-Emissionen, ermöglicht wird. Zur Steigerung des thermischen Wirkungsgrades werden eine schnelle Verbrennung sowie hohe Verdichtungsverhältnisse angestrebt. Erstere kann beispielsweise durch eine gezielte Ladungsbewegung, also der Bewegung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Zylinder, erhöht werden. Diese Turbulenzsteigerung und die erhöhten Drücke in Verbindung mit dem mageren Gemisch erfordern bei diesen Motoren jedoch einen erhöhten Zündspannungsbedarf sowie eine verlängerte Brenndauer des Zündkerze. Zudem wird auch eine Ablenkung des Zündfunkens beobachtet. Die Ursache dieser Funkenablenkung ist derzeit nicht restlos geklärt, könnte aber beispielsweise auf äußere Strömungseinflüsse oder elektrochemische Effekte zurückzuführen sein. Unter vorgenannten Gesichtspunkten sind verkürzte Standzeiten dieser Zündeinrichtungen evident und somit eine Forschung sowie letztlich eine Anpassung bzw. Optimierung dringend notwendig.

Entwicklung semikeramische Katalysatorträger
Laufzeit:
2017 - 2019

ProjektleiterIn:
FH-Prof. PD DDipl.-Ing. Dr.techn. Lukas Möltner

ProjektmitarbeiterInnen:
Verena Schallhart, BSc, MSc

Projektbeschreibung:
Ziel der geplanten Forschungsaktivitäten ist die Entwicklung eines neuen semi-keramischen Materials für einen elektrisch beheizbaren Katalysatorträger. Im Gegensatz zu bereits auf dem Markt befindlichen Heizeinrichtungen bietet sich mit der direkten Einbringung von Wärme in den Katalysator ein Vorteil im Ansprechverhalten. Als zweiter Vorteil sei die hohe Wärmekapazität des keramischen Grundmaterials genannt, die, sobald der Katalysator auf Betriebstemperatur ist, ein zu rasches Auskühlen verhindert.

Optimierung Vorfiltrationsverfahren
Laufzeit:
2019

ProjektleiterIn:
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc

Projektbeschreibung:
Evaluierung und Optimierung des Vorfiltrationsverfahrens zur Erhöhung der Standzeit des nachgeschalteten Filterelements, durch Entwicklung/Test eines alternativen Abscheidekonzeptes für die PRINOTH AG.

Analyse Motoröl 2018
Laufzeit:
2018 - 2020

ProjektleiterIn:
FH-Prof. PD DDipl.-Ing. Dr.techn. Lukas Möltner

ProjektmitarbeiterInnen:
Verena Schallhart, BSc, MSc

Projektbeschreibung:
Im Verlauf der Produktion von Motorradmotoren werden diese nach der Komplettierung mit Motoröl befüllt, welches nach einem anschließenden Probelauf wieder abgelassen wird. Der Grund für diese Vorgehensweise liegt darin begründet, dass beim Erststart eine beträchtliche Menge an Metallabrieb und Fremdstoffen aus der Fertigung vom Motoröl aus dem Motor gespült werden und dieses somit für eine weitere Verwendung nicht mehr einsetzbar ist. Aus ökonomischen aber auch ökologischen Gesichtspunkten wird das abgelassene Motoröl gesammelt und für eine erneute Verwendung regeneriert. Neben dem Eintrag von Feststoffen, welche durch mechanische Abtrennung (Filtration) effizient separiert werden können stellt der produktionsbedingte Eintrag von wasserhaltigem Kühlmittel eine weitere Quelle dar, die zu einer Beein-trächtigung der Schmierstoffqualität führen kann. Im Rahmen der Forschungsakitvitäten erfolgt eine prozesstechnische Optimierung dieser Ölaufbereitung.

Digital Road Lab
Laufzeit:
2019 - 2022

ProjektleiterIn:
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Leonie Strasser, B.Sc. MSc

Thomas Hausberger, BSc, MSc

Dr. Martin Spruck, MSc

Benjamin Massow, B.Sc., M.Sc.

DI Christina Stampfer

Christian Mayerl, BSc, MSc

Manuel Berger, BSc MSc

Pascal Krug, BSc

Adrian Seitz, BSc

Projektbeschreibung:
Aufbau eines Forschungslabors zur Erarbeitung von Machbarkeitsstudien und prototypischer Umsetzung von innovativen Produktkonzepten und Prozesstechniken für Anwendungen in der Produktion, Betrieb und Instandhaltung von Straßenmarkierungs- und Begrenzungselementen für die SWARCO GmbH.

Digital Twin
Laufzeit:
2019 - 2022

ProjektleiterIn:
Davide Bagnara, MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Alejandro Secades Rodriguez, BSc MSc

DI Dr. Andreas Mehrle

Jasper Volmer, MSc

Projektbeschreibung:
Arbeitsmaschinen werden, bevor sie gebaut werden, auf eine Vielzahl von Lastfällen und Szenarien numerisch untersucht. Diese Simulationen beschränken sich aber häufig auf einzelne Komponenten und sind nicht in der Lage das komplexe Zusammenspiel derselben abzubilden. Dies führt zu unvorhersehbaren und unerwünschten Phänomenen, insbesondere wenn mehrere physikalische Domänen involviert sind. Ein Digitaler Zwilling hingegen stellt ein virtuelles Pendant der Gesamtmaschine dar. Er erlaubt eine gesamtheitliche Abbildung der Maschinen mit, abhängig von den Ressourcen, unterschiedlichem Detailgrad der Simulation. Vor allem sollte er in der Lage sein, multiphysikalische gegenseitige Beeinflussungen, wie sie bei aktuellen Entwicklungen wie Mehrgrößenregelung, autonomes Fahren und prädiktive Instandhaltung auftreten, abzubilden. Dieses Projekt wird von der Tiroler Landesregierung unterstützt.

Untersuchung der Rückreinigungsmechanismen und des Pulsmanagements eines Rundfilterelementes
Laufzeit:
2017 - 2019

ProjektleiterIn:
FH-Prof. DI Dr.-Ing. Michael Kraxner
Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Christian Mayerl, BSc, MSc

Tobias Frischmann, BSc, MSc

Dr. techn. Thomas Senfter

Matthias Decker, MSc

Thomas Hausberger, BSc, MSc

Armin Lechner, BSc, MSc, MBA

Projektbeschreibung:
Im Bereich der Sondermaschinen, welche zB im Bereich der Landwirtschaft mit sehr hohen Staubkonzentrationen in der Umgebungsluft arbeiten, werden Zwei-Stufen-Filter eingesetzt. Zur Erhöhung der Standzeit sind ähnlich der Industrieanwendung rückreinigbare Filtersysteme zielführend. Im gegenständlichen Projekt werden die Mechanismen zur Rückreinigung in einer mobilen Anwendung untersucht mit dem Ziel bestmöglicher Standzeit und Reinluftqualität.


  • Pillei, M., Kofler, T., Wierschem, A., Kraxner, M., Optimizing Swirl in Compact Uniflow Cyclones, AICHE-Journal, American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 65: 766–776, 2019, doi:10.1002/aic.16462
  • Pillei, M., Kofler, T., Wierschem, A., Kraxner, M. Intensification of uniflow cyclone performance at low loading. Powder Technology, 2019, doi: 10.1016/j.powtec.2019.09.011
  • Hollaus, B., Raschner, C., Mehrle, A. (2018). Development of release velocity and spin prediction models for passing machines in American football. Journal of Sports Engineering and Technology, 233 (1), 27-33 doi:10.1177/1754337118774448
  • Moeltner L., Hohensinner M., Schallhart V., "Aging Effects of Catalytic Converters in Diesel Exhaust Gas Systems and Their Influence on Real Driving NOx Emissions for Urban Buses," SAE Int. J. Commer. Veh. 11(3), 2018, doi:10.4271/02-11-03-0014.

  • Kraxner, M., Frischmann, F., Kofler, T., Pillei, M. An Empirical Comparison of Two Different Cyclone Designs in the Usage of a Third Stage Separator. 8th World Congress on Particle Technology, Orlando /Florida, USA, 2018
  • Moeltner L., Schallhart V., Steiner T., Hohensinner M., Flicker L., "Experimental and Numerical Investigations of Real Driving NOx Emissions in Urban Busses," ASME 2019 Internal Combustion Fall Technical Conference ICEF, Chicago, 2019 (accepted).

  • Patent Nr. WO002013092315
  • Patent Nr. DE102015003754
  • Patent Nr. DE112012005362
  • Patent Nr. US020140298761
  • Patent Nr. DE102015008525