ZHAW Institut für Mechanische Systeme (IMES)

School of Engineering Institut f端r Mechanische Systeme (IMES)

Z端rcher Fachhochschule

www.zhaw.ch/imes

Forschung & Entwicklung

Institut f端r Mechanische Systeme (IMES)

Die Kernkompetenzen des IMES in Forschung und Entwicklung liegen im Bereich mechanisch hochbelasteter Strukturen.

Im Fokus stehen dabei die drei Anwendungsgebiete Biomechanical Engineering, Leichtbautechnik und angewandte Mechanik.

Es werden Komponenten entwickelt, getestet sowie analytisch und experimentell simuliert.

Angewandte Mechanik

Mechanische Bauteile sind in ihrem Einsatz häufig extremen Bedingungen ausgesetzt. Das ungewollte Versagen kritisch be­a nspruchter Komponenten führt immer wieder zu teuren Schäden, die die Kosten der Komponenten oft um ein Vielfaches übersteigen. Turbinenrotoren beispielsweise erleben eine thermomechanische Beanspruchung bei hohen Betriebstempe­ raturen. Die Kombination von wechselnder Last mit sich dabei verändernder Temperatur führt zu Ermüdung und Riss­bildung im Material bis hin zum Versagen.

Das IMES simuliert Bauteile bei statischer und dynamischer Beanspruchung und validiert die Resultate experimentell. Neben metallischen kann auch das Verhalten von kom­plexen polymeren Werkstoffen unter mechanischer Beanspruchung berücksichtigt werden. Die für realitätsnahe Simulationen benötig­­ten nichtlinearen Werkstoffkennwerte werden am Institut experimentell ermittelt. Das IMES schafft damit die Grundlage für eine optimale Entwicklung mechanischer Bauteile und Systeme.

Biomechanical Engineering

Im Bereich der Biomechanik untersucht das IMES Funktion und Kräfte des menschlichen Bewegungsapparates, insbesondere der Gelenke, um mittels dieser Erkenntnisse Implantate sowie chirurgische Instrumente zu entwickeln und zu validieren.

Erstimplantate werden experimentell in einem akkreditierten Labor nach ISO 17025 getestet, um sicherzustellen, dass das Produkt die geforderten Funktionen erfüllt und den Belastungen standhält. Die Untersuchungen am IMES erfolgen nach geltenden ISO-Normen. Für neuartige Produkte entwickelt und validiert das Institut in Zusammen­a rbeit mit den Kunden entsprechende Prüfverfahren. Die dafür notwendigen Hilfs­einrichtungen werden vom IMES konstruiert und in institutseigenen Werkstätten produziert.

Nebst Orthopädieprodukten wurden in den letzten Jahren die Bereiche Ergonomie und patientenunterstützende Systeme gezielt gestärkt und ausgebaut. Die Mensch-MaschineInteraktion kann so mit Hilfe von 3D-Bewegungs-Messsystemen, Kraftmessplatten und Muskelaktivitäts-Messsystemen (EMG) charakterisiert werden.

Leichtbautechnik

Der Schwerpunkt befasst sich mit der grundsätzlichen Mach­barkeit, der konzeptionellen Auslegung und der konstruktiven Gestaltung von hochbelasteten Strukturen aus Stahl, Leichtmetalllegierungen und Faserverbundwerkstoffen.

Mit Hilfe adaptiver Werkstoffe und Strukturen kann bei Leichtbaustrukturen eine mass­geschneiderte dynamische Auslegung erreicht werden, die spezifisch auf das Frequenz­s pektrum der auftretenden Lasten ausgelegt ist. Dadurch können höhere Wirkungs­g rade erreicht werden. Ebenso kann das nichtlineare Verhalten der aerodynamischen oder hydrodynamischen Lasten berücksichtigt werden.

Die breite Vernetzung innerhalb der School of Engineering ermöglicht uns die Bearbeitung von themenübergreifenden Projekten mit Schnittstellen mit Strukturmechanik, linearer und nichtlinearer Werkstofftechnik, thermischer Analyse, Strö­mungsdynamik, Regelung von Systemen mit mehreren Inputs / Outputs. Ein Fokus dabei liegt auf der Gestaltung von Strukturen und Systemen für Fahr- und Flugzeuge, Drohnen sowie Windturbinen.

Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften School of Engineering Institut für Mechanische Systeme (IMES) Technikumstrasse 9 CH-8400 Winterthur Telefon +41 58 934 77 86 Info.imes@zhaw.ch www.zhaw.ch/imes

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Mit 13 Instituten und Zentren gehört die ZHAW School of Engineering zu den führenden technischen Hochschulen in der Schweiz. Sie garantiert qualitativ hoch­s tehende Aus- und Weiterbildung und liefert der Wirtschaft innovative Lösungs­ ansätze mit Schwerpunkt in den Bereichen Energie, Mobilität und Gesundheit.

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