Simulation/Vorentwicklung

"Geht das?"

Marcus Vitruvius Pollio hat in seinen "Zehn Bücher über Architektur"* diese Frage gestellt. In seinem Werk, das er in der römischen Antike verfasst hat und das bis heute an den Hochschulen gelehrt wird, beschreibt er unter anderem den Weg von der Idee einer Konstruktion über die Simulation anhand von Modellen und Berechnungen bis hin zur Realisierung eines Bauwerks oder einer technischen Einrichtung. Natürlich hat er andere, einfachere Methoden verwendet als wir das heute tun, aber die Frage ist immer noch die gleiche: "Geht das und wenn, wie oder wann hat es schon jemand gemacht?"


Die Arbeitsgruppe Simulation/Vorentwicklung der Hauptabteilung Ultraschall widmet sich genau dieser Frage im Bereich der Ultraschallanwendungen und -technik. Mithilfe unterschiedlicher, rechnergestützter Simulationsmethoden, wie z. B. PCFlex, Ansys, Piezocad, Wave 2000 und einer ganzen Reihe von inhouse entwickelten Tools werden Sensoren, Aktoren und Systeme am Modell untersucht und optimiert. Literatur und Patentanalysen klären das Umfeld, Marktstudien die Chancen und das Potential einer Idee bzw. eines Produkts.

Im Rahmen von Machbarkeitsstudien wird die Umsetzbarkeit einer Idee experimentell überprüft (Vorentwicklung, Proof of Concept), im Rahmen von systematischen Parameterstudien die Spezifikation eines zukünftigen (zu entwickelnden) Produkts festgelegt.

Die Kompetenzen der Arbeitsgruppe sind sowohl integraler Bestandteil komplexer Entwicklungsprojekte der Hauptabteilung Ultraschall als auch direktes Dienstleistungsangebot zum Support externer Kundenfragestellungen.


* Vitruv: De Architectura libri decem, um 30 v. Chr.
Deutsch: Zehn Bücher über Architektur, Übersetzt und mit Anmerkungen versehen von Curt Fensterbusch, Primus Verlag, Darmstadt 1996, ISBN 3-89678-005-0.

 

Angebote der Arbeitsgruppe

sortiert nach Geschäftsfeldern

Biomedizinischer Ultraschall

Computerunterstütztes Design und Optimierung

Computerunterstütztes Design bei der Entwicklung von Ein- und Mehrelementwandlern.
Durch die Einbeziehung des Ausbreitungsmediums im Rahmen gekoppelter Berechnungen ist eine realitätsnahe Modellierung möglich.

Biomedizinischer Ultraschall

Computerunterstützte Schallfeldanalyse

Die Analyse von Schallfeldern ist für die Spezifikation neuer und die Bewertung bestehender Wandler von großer Bedeutung. Frequenz, Aperturgröße und Signalformen leiten sich aus den Anforderungen an das Schallfeld ab. Eindringtiefe, Öffnungswinkel und Nebenkeulenabstand beeinflussen entscheidend die Qualität bei der Ultraschallbildgebung. Für die Therapie ist eine genaue Kenntnis der Fokalzone erforderlich.

 

Biomedizinischer Ultraschall

HIFU Simulationen

Für therapeutische Anwendungen oder die Behandlung von Zellkulturen ist hochintensiver, fokussierter Ultraschall (HIFU) von besonderem Interesse. Für die akustische Auslegung von HIFU-Systemen müssen andere, physikalische Gesetze zugrunde gelegt werden als bei der Auslegung von diagnostischen Systemen. Die entsprechenden mathematischen Gleichungen berücksichtigen nichtlineare Effekte wie Aufsteilung und Erwärmung.

Biomedizinischer Ultraschall

Technologieanalyse

Durch den Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge werden Produkte, Patente, Veröffentlichungen und der Markt analysiert, um das Wissen über den aktuellen Stand der Technik zu schaffen. Entscheidungskriterien für die Investition in die Entwicklung neuer oder alternativer Lösungen werden gelegt und in geeigneter Form präsentiert.
 

Technischer Ultraschall

Computerunterstütztes Design und Optimierung

Für die unterschiedlichste Anwendung im Bereich des Technischen Ultraschalls können mit der Hilfe von Konstruktions- und Simulationstools Ein- und Mehrelementwandler am Rechner entwickelt und optimiert werden.

Technischer Ultraschall

Computerunterstützte Schallfeldanalyse

Die Analyse von Schallfeldern im Bereich der Technischen Ultraschallanwendung ist für die Spezifikation neuer und die Analyse bestehender Wandler von großer Bedeutung. Frequenz, Aperturgröße und Signalformen leiten sich aus den Anforderungen an das Schallfeld ab. Eindringtiefe, Öffnungswinkel und Nebenkeulenabstand beeinflussen entscheidend die Messergebnisse bei Anwendungen in der Qualitätssicherung und Prozesskontrolle.

Technischer Ultraschall

Leistungsschall und nichtlineare Ausbreitung

Computerunterstützte Simulation von Aktoren für die Leistungsschallerzeugung und die nichtlineare Ausbreitung der zugehörigen Schallfelder.

Technischer Ultraschall

Strömungsberechnungen (CFD)

Mit Hilfe von Simulationstools werden Systeme akustisch unter Berücksichtigung von fließenden Flüssigkeiten und Gasen ausgelegt, analysiert und optimiert.

 

Technischer Ultraschall

Machbarkeitsstudien

Durch den Einsatz von state of the art Laborequipment (Wandler, Messtechnik) und Standardtools für die Erfassung und Analyse von Messergebnissen sowie computerunterstütze Simulationen können Fragestellungen im Vorfeld einer Entwicklung grundlegend geklärt und evaluiert werden (Kosten, technische Umsetzung, Patentierbarkeit, etc.).Theoretische und praktische Studien zur Lösung konkreter Messaufgaben mittels Ultraschall

Technischer Ultraschall

Technologieanalyse

Durch den Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge werden Produkte, Patente, Veröffentlichungen und der Markt analysiert, um das Wissen über den aktuellen Stand der Technik zu schaffen. Entscheidungskriterien für die Investition in die Entwicklung neuer oder alternativer Lösungen werden gelegt und in geeigneter Form präsentiert.

 

Sonar

Computerunterstütztes Design und Optimierung

Für die unterschiedlichsten Anwendungen im Bereich der Sonar-Technik können mit der Hilfe von Konstruktions- und Simulationstools Ein- und Mehrelementwandler am Rechner entwickelt und optimiert werden.

Sonar

Computerunterstützte Schallfeldanalyse

Die Analyse von Schallfeldern im Bereich der Sonar-Anwendung ist für die Spezifikation neuer und die Analyse bestehender Antennen von großer Bedeutung.

Frequenz, Aperturgröße und Signalformen leiten sich aus den Anforderungen an das Schallfeld ab. Eindringtiefe, Öffnungswinkel und Nebenkeulenabstand beeinflussen entscheidend die Qualität bei Unterwasseranwendungen.

Soanr

Technologieanalyse

Durch den Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge werden Produkte, Patente, Veröffentlichungen und der Markt analysiert, um das Wissen über den aktuellen Stand der Technik zu schaffen. Entscheidungskriterien für die Investition in die Entwicklung neuer oder alternativer Lösungen werden gelegt und in geeigneter Form präsentiert.

Sonar

Machbarkeitsstudien

Durch den Einsatz von state of the art Laborequipment (Wandler, Messtechnik) und Standardtools für die Erfassung und Analyse von Messergebnissen sowie computerunterstütze Simulationen können Fragestellungen im Vorfeld einer Entwicklung grundlegend geklärt und evaluiert werden (Kosten, technische Umsetzung, Patentierbarkeit, etc.).

Allgemeine Informationen

Technische Ausstattung der Hauptabteilung Ultraschall

Technische Ausstattung der Simulation/Vorentwicklung

- kommerzielle Softwarewerkzeuge für Analyse und Verarbeitung von Bildgebungsdaten (Amira) und Signalverarbeitung (Matlab)

- Simulationssoftware: ANSYS, PZFlex, PiezoCAD, Wave 2000 Pro

- Software für Hydrodynamiksimulationen (ANSYS FLOTRAN und CFX)

- Software PiezoCAD zum Design von Ultraschallwandlern auf Basis des KLM-Modells

- eigene Software SCALP zur Schallfeldberechnung und EVOLUTI zur Optimierung auf Basis genetischer Algorithmen

 

Bitte kontaktieren Sie uns

Wir bieten Bachelor- und Masterarbeiten, Praktika und Praxissemesterarbeiten.

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Kerstin Knobe

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