Blisks (Blade Integrated Disks) sind hochkomplexe Bauteile, die sich durch ihre besondere Effizienz und Leichtbauweise auszeichnen, da sie keine mechanischen Verbindungen zwischen den einzelnen Schaufeln und der Scheibe aufweisen. Gerade diese Integration birgt jedoch auch Risiken: Blisks reagieren sensibel auf Vibrationen, was zu Ermüdungserscheinungen führen kann. Eine Lösung hierfür bietet die gezielte geometrische Veränderung der einzelnen Schaufeln, das sogenannte „intentional mistuning“. Bisher waren Simulationen in diesem Bereich allerdings mit sehr hohem rechnerischem Aufwand verbunden.

Um diesen Aufwand zu reduzieren, entwickelte Nadirov im Rahmen seiner Masterarbeit einen innovativen Berechnungs- und Optimierungsprozess namens MIRAI (Mistuning in ROM with AI). Dieser basiert auf einer Kombination aus reduzierten Modellen (Reduced-Order Modeling), modernen KI-Technologien und effizienten numerischen Methoden. Durch die vollständige Implementation von MIRAI  in Python kann die Anwendung nahtlos in industrielle Prozesse integriert werden und ist deutlich schneller ist als bisherige Ansätze.

Gegenüber bisherigen Prozessen konnten die Berechnungszeiten teilweise von mehreren Stunden auf wenige Minuten reduziert werden. Ein besonders anschauliches Beispiel ist die Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Blisks anhand der sogenannten Forced Response Function (FRF). MIRAI berechnet dabei vollautomatisiert das dynamische Verhalten der Turbomaschinenkomponenten, wobei wichtige Einflussfaktoren wie gezielte geometrische Veränderungen der Schaufeln (intentional mistuning), instationäre aerodynamische Druckschwankungen und aerodynamische Dämpfung berücksichtigt werden.

Automatisiertes Mesh-Morphing für geometrisches Mistuning im MIRAI-Framework / Video: © Everllence SE

Instationäre aerodynamische Druckschwankungen aus NLH-Berechnungen / Video: © Everllence SE

Die enge Zusammenarbeit zwischen der Technischen Hochschule Augsburg, Everllence SE (ehemals MAN Energy Solutions SE) und weiteren renommierten Forschungspartnern, wie der Leibniz Universität Hannover, ermöglichte eine praxisnahe und wissenschaftlich fundierte Entwicklung. Besonders hervorzuheben ist hierbei die hervorragende fachliche Betreuung durch Prof. Dr. Alexander Rieß von der THA, der das Projekt mit großer Expertise und Engagement begleitete. Unterstützt wurde Nadir Nadirov zudem von Dipl.-Ing. Sebastian Spengler von der Abteilung Engineering Turbocharger Calculations / R&D bei Everllence SE und Dr.-Ing. Lars Panning-von Scheidt vom Institut für Dynamik und Schwingungen der Leibniz Universität Hannover mit wertvollen industriellen und methodischen Perspektiven.

Die Masterarbeit wurde von allen Beteiligten für ihre herausragende wissenschaftliche Qualität, methodische Tiefe und praktische Relevanz gelobt. Im Rahmen einer Promotion wird Nadir Nadirov seine Forschung bei Everllence SE vorsetzen. Sein Ziel ist es, die Optimierung von Turbomaschinen unter Einsatz von KI-Methoden noch effizienter, nachhaltiger und industriell relevanter zu gestalten.

„Schon früh begeisterte ich mich für komplexe technische Herausforderungen und deren effiziente Lösung mit modernen Methoden. Mein Maschinenbau-Studium an der TH Augsburg bot mir eine hervorragende Grundlage, komplexe Zusammenhänge schnell zu verstehen und innovative Lösungsansätze zu entwickeln. Besonders schätzte ich dabei die praxisnahen Projekte sowie die intensive Betreuung durch meine Professoren, die stets auf Augenhöhe und fachlich herausragend war.