Im Institut für Biomechanik wird an unterschiedlichen Arten von Endoprothesen und Implantaten geforscht. Ein Schwerpunkt liegt im Bereich der Hüftendoprothetik, also bei künstlichen Hüftgelenken. Dabei gibt es ganz unterschiedliche Arten von Prothesen, da jeder Mensch anders ist.
Es gibt unterschiedliche Gründe, warum Prothesen auch wieder ausgebaut werden müssen. Für die Forscherinnen und Forscher ist dies eine Chance zu schauen, ob und welchen Abrieb/Verschleiß es bei den Prothesen gegeben hat. So werden z.B. Hüftpfannen mit der Koordinatenmessmaschine µm-genau vermessen, so dass auch kleinste Spuren sichtbar gemacht werden können.
Das Einbringen eines Implantates durch den Arzt während der Operation ist von größter Bedeutung für das sichere und langfristige Funktionieren des Gelenkersatzes. Gerade zu dieser Thematik wird schwerpunktmäßig am Institut für Biomechanik geforscht. Es wird z.B. untersucht, wie groß die erforderlichen Kräfte beim Einbringen einer Hüftpfanne sind. Neben einer Materialprüfmaschine, die -anders als ein Mensch- immer wieder eine definierte Kraft aufbringen kann, kommt eine Stereo-Kamerasystem zum Einsatz. Mit diesem System wird die Bewegung von Punkten auf Implantat und Kunstknochen ausgewertet, so dass eine Aussage über die Relativbewegung der beiden Komponenten möglich ist.
Auch die Pathologie des Fußes und das Gangbild von Menschen ist Gegenstand der Forschung im Institut für Biomechanik. Hier kommen relativ einfach Messsysteme, wie eine Kraftmessplatte, die über ein kapazitives Messsystem die Druckverteilung unter dem Fuß aufnimmt, zum Einsatz. Aber auch ein komplexeres System mit Kameras, die die Trajektorien von Markern, die an den Gelenken und Gliedmaßen eines Probanden befestigt werden, aufzeichnen, ist am Institut vorhanden.
Am Institut für Schiffssicherheit wirrd unter anderem daran gearbeitet, die Sicherheit bei dem Betrieb von U-Booten zu verbessern. Auch wenn es auf den ersten Blick gar nicht so naheliegend ist: Auch U-Boote fahren im nicht-getauchten Zustand und auch genau für diesen Betriebsfall gibt es Sicherheitsanforderungen. Deshalb wurden genau für diesen Betriebszustand umfangreiche Messungen in der Eckernförder Bucht durchgeführt und ausgewertet.
Das Institut für Flugzeugsystemtechnik forscht an den Antriebskonzepten der nächsten Flugzeuggeneration, dem sogenannten "Grünen Flugzeug". Basis für den Antrieb ist Wasserstoff, der an verschiedensten Stellen ganz neue Herausforderungen mit sich bringt: Wie kann man den Wasserstoff im Flugzeug speichern? Wie müssen die Brennstoffzellen ausgelegt werden? Wie läuft die Hybridisierung mit der Batterie? Wie wird der Motor angesteuert? Wie geht man mit den ganz unterschiedlichen Temperaturen entlang des Anstriebsstrangs um? Wird mit Wasserstoff wirklich ein leistungsfähigeres und gleichzeitig umweltfreundlicher Flugzeug möglich?
Böen verursachen eine nicht zu vernachlässige Belastung auf die Struktur eines Flugzeugflügels und damit zu einer Verkürzung des Intervalls bis zur nächsten Wartung. Daher wird am Institut für Flugzeug-Systemtechnik auch daran geforscht, wie sich die Belastungen durch Böen minimieren lassen. Es zeigt sich, dass bei Propellerantrieben, die im Gegensatz zu Antriebsturbinen zu einer direkten Umströmung des Flugzeugflügels führen, die Lasten auf die Struktur durch Verstellen von Klappen an der Abströmkante des Flügels verringert werden können. Dies zeigen sowohl Simulationsergebnisse als auch Messdaten aus Untersuchungen im Windkanal der TUHH.
Flugversuche können am Institut für Flugzeugsystemtechnik mit dem ULTRA, dem Unmanned Low-Cost Testing Research Aircraft, durchgeführt werden.
Und am Flugsimulator lässt sich ganz praktisch Flugerfahrung in unterschiedlichesten Konstellationen sammeln.
Im Windkanal des Instituts für Fluiddynamik und Schiffstheorie herrscht Hochbetrieb. Natürlich werden schwerpunktmäßig Schiffskomponenten wie Rümpfe oder Schiffsschrauben untersucht. Flügel von Flugzeugen im Modellmaßstab und das Fahrzeug von e-gnition sind aber genauso regelmäßig Gast im im Windkanal.
Es können sowohl Strömungsverläufe und Wirbel sichtbar gemacht werden, als auch Kräfte und Momente gemessen werden, die auf die untersuchte Struktur wirken.
Am Institut für keramische Hochleistungswerkstoffe wird im Rahmen eines Sonderforschungsbereiches untersucht, wie sich quasi am Reißbrett multiskalige strukturierte makroskopische Materialien mit maßgeschneiderten mechanischen, elektrischen und photonischen Eigenschaften entwerfen und hergestellen lassen. Im Kern geht es um die Entwicklung eines völlig neuartigen Werkstoffs, der eine Schlüsselrolle für künftige Entwicklungen beispielsweise in der Luft-und Windkraftindustrie, der Thermophotovoltaik oder bei medizinischen Implantaten einnehmen könnte.
Ganz konkret bedeutet dies unter anderem, dass daran geforscht wird, wie sich mit dem "direct ink-writing", also dem Extrudieren von Suspensionen von der Natur inspirierte Materialien mittels 3D-Druckverfahren herstellen lassen. Dabei braucht es die Expertise aus den Ingenieurwissenschaften, der Chemie und der Materialwissenschaft.
Dass bei Schiffen andere Kräfte wirken (siehe Bildschirm im Hintergrund) als bei anderen maschinenbaulichen Systemen wird schnell klar. Auch dass Zugstäbe durchaus sehr andere Dimensionen haben und damit auch ganz andere Prüfmaschinen verwendet werden müssen, wird aus dem Vergleich mit dem Handschuh deutlich. Im Institut für Festigkeit von Schiffen können sowohl experimentelle, als auch numerische Untersuchungen verschiedenster Schiffskomponenten durchgeführt werden.
Auch beim LNG-betriebenen 1-Zylinder-Forschungsmotor ist schnell klar, dass die Dimensionen im Bereich "Schiff" einfach andere sind.
Im Wellenkanal des Instituts für Mechanik und Meerestechnik wird z.B. daran geforscht, wie die Wellenenergie in elektrische Energie umgesetzt werden kann.
Am Institut für Mechanik und Meerestechnik wird unter anderem im Bereich Soft-Robotik geforscht. Das Greifen erfolgt hier mit weichen Elementen, so dass es bei der Interaktion mit Objekten aber auch Menschen weicheren Kontakten kommt, als dies mit z.B. metallischen Greifelementen der Fall wäre.
Im Akustikmessraum des Instituts für Modellierung und Berechnung wird anhand einfacher Luftballonexperimente deutlich, was "Lautstärke" eigentlich ist, welche Rolle der Abstand von der Quelle spielt und warum es gut ist, dass wir "logarithmisch" hören.
Vielen Dank an Professor von Estorff, dass er beim 1. Tag des Studiendekanats Maschinenbau dabei war, auch wenn das Institut Im Frühjar 2023 aufgelöst wird.
