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21.11.2018, 15:30 Uhr

Klasse für Ingenieur- und Wirtschaftswissenschaften, 115. Sitzung

Vortrag 1: Prof. Dr. Stefan Pischinger, Aachen: Antriebssysteme für zukünftige PKW – Lösungsvielfalt im Spannungsfeld von gesetzlichen, ökonomischen und ökologischen Randbedingungen. Vortrag 2: Dr. Jaan-Willem Simon, Aachen (Junges Kolleg): Mehrskalige nichtlineare Modellierung von carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoffen

Vortrag 1

Antriebssysteme für zukünftige PKW – Lösungsvielfalt im Spannungsfeld von gesetzlichen, ökonomischen und ökologischen Randbedingungen.

Prof. Dr. Stefan Pischinger, Aachen

Die weltweite Verschärfung der zukünftigen CO 2 -Emissionsgrenzwerte zur Erreichung der gesetzten Klimaziele und die Anforderungen an eine Verringerung der Schadstoffemissionen erfordern hocheffiziente Antriebskonzepte für PKW. Weiterhin ist ein neuer Testzyklus (WLTC) eingeführt worden und die Schadstoffemissionen werden mittlerweile im realen Fahrbetrieb im Straßenverkehr (RDE) ermittelt.

Um unter diesen Randbedingungen die Zielsetzungen zu erreichen, bieten sich verschiedene Lösungsansätze, die in der Automobilindustrie verfolgt werden. Konventionelle Antriebsarchitekturen mit Diesel- und Ottomotoren weisen immer noch hohe Weiterentwicklungspotenziale auf, sodass Wirkungsgrade von > 50%, vor allem in Kombination mit einer Hybridisierung, möglich werden. Die Nutzung synthetisch hergestellter Kraftstoffe aus sogenannten „Power-2-X“ Verfahren erlaubt weitere signifikante Einsparungen der Treibhausgasemissionen.

Mit batterieelektrischen Fahrzeugen kann eine lokal emissionsfreie Mobilität bereitgestellt werden und der Betrieb von Elektrofahrzeugen erzeugt insbesondere in Verbindung mit regenerativ produziertem Strom deutlich weniger CO 2 -Emissionen als vergleichbare konventionelle Antriebe. Energiedichten von zukünftig ~300Wh/kg bei Batteriekosten von ~100€/kWh werden die Attraktivität dieser Antriebskonzepte weiter steigern. Allerdings sind Fragestellungen bezüglich der elektrischen Energieversorgung, die Notwendigkeit der Speicherung von großen Energiemengen sowie der Ausbau einer Ladeinfrastruktur noch offene Herausforderungen, die zukünftig in der Forschung und Entwicklung gelöst werden müssen.

Einen dritten Lösungsansatz stellen Brennstoffzellenfahrzeuge dar. Auch hier ist die Thematik der Infrastruktur eine entscheidende Herausforderung für die Akzeptanz dieser Technologie. Darüber hinaus sind diese Antriebskonzepte noch verhältnismäßig kostenintensiv.

Prof. Dr. Stefan Pischinger, geboren 1961 in Graz, Österreich, beendete im August 1985 sein Studium (Fachrichtung Maschinenbau) an der RWTH Aachen. Von 1985 bis 1989 arbeitete er als wissenschaftlicher Assistent am Sloan Automotive Laboratory, M.I.T. 1989 promovierte er mit dem Thema „Untersuchung des Einflusses der Zündkerzengestaltung auf die Flammenkernbildung und Verbrennung im Ottomotor“. Von 1989 bis 1997 belegte er diverse Positionen sowohl im Diesel- als auch im Ottomotorbereich bei Daimler-Benz (heute: Daimler). Seit 1997 ist er Direktor des Institutes für Thermodynamik der RWTH Aachen und Inhaber des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen. Gleichzeitig wurde Professor Stefan Pischinger 1997 in die Geschäftsführung der FEV, Aachen berufen; seit April 2003 bekleidet er dort die Position des Vorsitzenden der Geschäftsführung und ist als solcher für die komplette FEV Gruppe verantwortlich.

Seit 2010 ist er Mitglied der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste.

Vortrag 2

Mehrskalige nichtlineare Modellierung von carbonfaserverstärkten Verbundwerkstoffen

Dr. Jaan-Willem Simon, Aachen (Junges Kolleg)

Stetig steigende Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit von Konstruktionselementen im Leichtbau erfordern immer häufiger den Einsatz von hochbelastbaren Faserverbundbauteilen, die aus textilen Geweben von Carbonfasern bestehen, welche in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind. Um dabei eine möglichst hohe Werkstoffausnutzung realisieren zu können, ist es notwendig, das Materialverhalten und die sich einstellenden Versagensmechanismen hinreichend genau zu beschreiben. Dazu wird ein Materialmodell entwickelt, das einerseits die intrinsische Mikrostruktur des Werkstoffs berücksichtigt und andererseits effizient genug ist, um in praktischen Problemstellungen mit realistischen Größenordnungen anwendbar zu sein. Dabei stellt die Berücksichtigung des Schädigungsverhaltens, der ausgeprägten Anisotropie sowie der Heterogenität des Materials und die konsistente Abbildung der Wechselwirkung zwischen Fasern und Matrix eine große Herausforderung dar.

Dr. Jaan-Willem Simon, Jahrgang 1979, studierte an der TU Berlin die Studiengänge Bauingenieurwesen und Physikalische Ingenieurwissenschaft. Beide Diplomarbeiten fertigte er 2005 während eines Auslandsemesters am Massachusetts Institute of Technology (MIT) an. Nach dem Studium ging er an die RWTH Aachen, wo er von 2006 bis 2011 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Allgemeine Mechanik (Fakultät für Maschinenwesen) arbeitete und 2011 promovierte. Nach der Promotion wechselte er innerhalb der RWTH Aachen zum Institut für Angewandte Mechanik (Fakultät Bauingenieurwesen), wo er seither als Oberingenieur und Leiter der Forschungsgruppe „Verbundwerkstoffe und Verbundstrukturen“ tätig ist. Als Gastwissenschaftler war er 2014 am NASA Glenn Research Center in Cleveland sowie in den Jahren 2015, 2016 und 2017 jeweils im Sommer an der Columbia University in New York tätig. Darüber hinaus erhielt er 2017 einen Ruf der TU Wien auf eine Universitätsprofessur für Leichtbau, den er ablehnte. Im Februar 2018 habilitierte er sich im Fach Mechanik.