«Ob leicht, belastbar, hochdynamisch, hitzeresistent oder kollisionssicher – mit unseren Kompetenzen in der Konstruktion, der analytischen und experimentellen Simulation entwickeln Sie Produkte, die hohen Anforderungen entsprechen».
Das IMES
Mechanisch hochbeanspruchte Strukturen stehen im IMES im Zentrum der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Sei es als leichte und optimierte Baugruppe im Fahrzeugbau oder der allgemeinen Maschinenindustrie, als Muskeln, Sehnen und Knochen des menschlichen Körpers oder in Form von addititiv gefertigten Maschinenteilen.
Wir bearbeiten Anwendungen hochbeanspruchter Strukturen in den folgenden drei Anwendungsgebieten:
- Biomechanical Engineering
Die BME beschäftigt sich mit der Designgebung und Testung von Medizinprodukten, insbesondere von Implantaten und Prothesen (Surgical Technologies), entwickelt neuartige Therapieformen und Geräte für Patientinnen und Patienten (Rehabilitation Engineering) und ist aktiv auf dem Gebiet der Mechanik von weichen biologischen Geweben und biomedizinischen Materialien (Soft Tissue Biomechanics). - Light Weight Design
Leichte Strukturen senken den Energieverbrauch, leichte Mechanismen reduzieren auch im Fall hoher Dynamik Verschleiss und Lagerkräfte. Durch numerische Simulation und Optimierung lassen sich gewichtsoptimierte Bauteile aus konventionellen wie auch innovativen Werkstoffen sicher und ermüdungsfest auslegen. - Mechanics for Modelling
Digitalisierung, Energiewandel, neue Fertigungstechnologien, Serviceorientierung…Die Industrie befindet sich im tiefgreifenden Wandel. Komplexes Systemverhalten zuverlässig beschreiben und vorhersagen zu können ist dabei zentral. Der Forschungsbereich Mechanics for Modelling beschäftigt sich mit mechanischen Fragestellungen der industriellen Digitalisierung und nutzt die Synergie von Experiment, Simulation und datenbasierten Methoden in der Mechanik zur Modellierung, Analyse und Optimierung von Materialien, Systemen und Prozessen. Dabei wird eine physikalische Basis geschaffen, um nichtlineare Simulationen hochbelasteter Strukturen oder des additiven Fertigungsprozesses sowie Digitale Zwillinge, Zustandsmonitoring und Predictive Maintenance optimal zu nutzen.
Was bieten wir Ihnen?
Die Dozierenden des IMES bringen zusätzlich zu ihrem Know-how im Fachgebiet langjährige Industrieerfahrung mit. Dies stellt den starken Praxisbezug unserer Projekte sicher und ermöglicht uns die Aufgabenstellungen unserer Industriepartner kompetent und gemäss ihren spezifischen Bedürfnissen anzugehen.
Vom angewandten Forschungs- und Entwicklungsprojekt (mit oder ohne staatliche Förderung) über Bachelor- und Masterarbeiten bis zu Labor- und Berechnungsdienstleistungen bestehen skalierbare Formen der Zusammenarbeit für alle Bedürfnisse.
Mit unserem weit verzweigten Netzwerk von Spezialistinnen und Spezialisten machen wir Ihnen weiteres Fachwissen nutzbar. Kontaktieren Sie uns, wir sind gespannt auf Ihre Fragestellung.
Von der Forschung und Entwicklung in die Lehre
Unsere Erfahrung und Expertise in der Durchführung anspruchsvoller Forschungs- und Entwicklungsprojekte schätzen unsere Industrie- und Hochschulpartner im In- und Ausland.
Unsere Studierenden können dank unserer Forschungs- und Entwicklungstätigkeit im Rahmen ihrer Ausbildung an aktuellen Fragestellungen arbeiten. So bilden wir praxisnah zukünftige Ingenieurinnen und Ingenieure aus.
Aktuelles
Studium und Weiterbildung
Bachelorstudium
Das IMES bildet Ingenieurinnen und Ingenieure in folgenden vier Bachelorstudiengängen aus:
Sie werden in den Ingenieur-Grundlagenfächern der technischen Mechanik (Statik, Kinematik und Kinetik, Festigkeitslehre, Schwingungslehre, Methode der Finiten Elemente) und den folgenden vom IMES betreuten Schwerpunkt- und Wahlfächern unterrichtet:
Die BME Gruppe betreut zudem Masterstudierende in der Physiotherapie.
Unsere Dozierenden sind im "ZHAW Runway Startup Inkubator" als Betreuer und in der Jury involviert.
Master of Engineering
Im fachhochschulübergreifenden Master of Science in Engineering (MSE) bildet das IMES gemeinsam mit anderen Instituten und Zentren der ZHAW die Master Research Unit (MRU) Mechanik und Werkstoffe.
Masterstudierende können sich in den Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkten des IMES fachlich vertiefen und ihre Masterarbeit vom IMES betreuen lassen.
Das IMES beteiligt sich auch am zentralen Unterricht des fachhochschulübergreifenden Master of Science in Engineering (MSE).
Das IMES auf einen Blick
Rund 40 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter
3 Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte
Jedes Jahr um die 20 Bachelor- und Masterarbeiten
Diverse Laboreinrichtungen
- SAS-akkreditiertes Testlabor Biomechanik nach ISO 17025
- 3D-Bewegungs- und Muskelaktivitätssysteme, Kraftmessplatten
- mehrere Standard-Pulsatoren (bis 12 kN) und Linearimpaktor
- Computertomograf
- ....weitere Laboreinrichtungen
Projekte Biomechanical Engineering
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MyoPlus: Multisegmental, Functional Muscle Simulation in Physiologic Models (Myo+)
Das Projekt beschäftigt sich mit der Entwicklung und Testung physiologischer Muskelmodelle und wird in Zusammenarbeit mit einem EELISA-Projektpartner der Universität Sant'Anna, Pisa durchgeführt.
laufend, 01/2025 - 11/2025
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Die Mechanobiologie von Fibroblasten in weichen Nanofasermaterialien - neuartige Testprotokolle für mechanische In-situ-Tests
Hintergrund: Mechanobiologie ist die Untersuchung des Einflusses mechanischer Lasten auf das Verhalten von Zellen, insbesondere auf ihre Differenzierung, Proliferation, Morphologie oder Stoffwechselaktivität. Sie bestimmt die Interaktion von Implantaten mit dem Körper und letztlich ihre Integration…
laufend, 01/2025 - 11/2025
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InnoTreat: Personalisierte Behandlungsentscheidungen mit digitalen Zwillingen
Das Projekt "InnoTreat: Towards Personalized Treatment Decisions with Digital Twins", initiiert von der Digitalisierungsinitiative der Zürcher Hochschulen (DIZH), zielt darauf ab, die klinische Diagnose und Behandlungsentscheidungen bei Schulterpathologien zu personalisieren. Durch die Integration…
laufend, 11/2024 - 04/2026
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Entwicklung einer Rumpf Therapie zur Beurteilung und zum Training von Gleichgewicht und Kontrolle in der Neurorehabilitation (Holoreach)
Das SNF geförderte Projekt Health & Wellbeing befasst sich mit der Thematik der Rumpfstabilität. Es soll ein neuartiges, technologie-unterstütztes Trainingskonzept für die Förderung des selektiven Rumpftrainings geschaffen werden. Dies beinhaltet in einem ersten Schritt die Umsetzung einer…
laufend, 01/2024 - 02/2026
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Wie gut kontrollierst du deine Biosignale? (MuscleJump)
Dieses Demoprojekt bezieht sich auf die aktuelle Anwendung von EMG-Sensoren (Elektromyographie). Heutzutage können EMG-Sensoren verwendet werden, um moderne Arm- oder Beinprothesen zu steuern, was den Patienten mehr Freiheit ermöglicht. Die Steuerung solcher Prothesen ist jedoch eine Herausforderung…
abgeschlossen, 01/2024 - 07/2024
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OsteoFusion: Hochgradig osteokonduktive und schnell einbauende keramische Implantatlösungen für die Sportmedizin (und Orthopädie)
In der Sportmedizin sind eine schnellere Rückkehr zur vollen Aktivität, ein besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis und maximaler Patient:innenkomfort von grösster Bedeutung. OsteoFusion bietet eine Lösung mit einem innovativen Keramikimplantat, das sich durch Ultraschallverflüssigung eines…
laufend, 10/2023 - 03/2027
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TAMINA® – Verbesserung der Frakturversorgung an der Schulter
Im Projekt "Tamina" geht es um die Optimierung der Frakturversorgung an der menschlichen Schulter. Hierzu werden notwendige experimentelle Tests und Simulationsmodelle entwickelt, um die Stabilität der Implantate zu quantifizieren.
abgeschlossen, 01/2023 - 06/2024
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Hip-Kick – Spielerisches Training aus der Hüfte heraus
Hintergrund des vorliegenden Demo-Objekts ist die spielerische Visualisierung neuartiger, interaktiver Formen der Bewegungs-Visualisierung. Selbstständig ausgeführte, game-orientierte Rehabilitationsprogramme von Neuro-Patienten haben die Therapie in letzter Zeit revolutioniert. Es hat sich gezeigt,…
abgeschlossen, 01/2023 - 11/2023
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Robotergestützte experimentelle In-vitro-Studien zur Bewertung von zwei Operationstechniken für eine Meniskusläsion im Hinblick auf die…
In diesem Projekt werden die folgenden Hypothesen mit experimentellen robotergestützten In-vitro-Tests an menschlichen Beinproben untersucht1) Eine Rampenläsion des Hinterhorns des medialen Meniskus führt zu einer erhöhten anterioren Translation und Rotationsinstabilität in einem Knie mit einer…
abgeschlossen, 01/2022 - 05/2023
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Mechanobiologisches Kunststoff-Modell
Kunststoffe erleben in der Medizintechnik ein gesteigertes Interesse. Aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften entsprechen die Kunststoffe eher dem menschlichen Gewebe als metallische Werkstoffe wie Titan oder Cobalt-Chrom. Die sogenannte Mechanobiologie menschlicher Weichgewebe, insbesondere von…
abgeschlossen, 01/2022 - 12/2022
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Einfluss der zusätzlichen Gewichtsbelastung auf die belastungsinduzierten Veränderungen der glenohumeralen Translation bei Patienten mit…
Erforschung der menschlichen Schulterbiomechanik mit Hilfe eines experimentellen Schultersimulators. Die experimentellen Tests werden mit Probandenmessungen abgeglichen, um wirkende Muskel- und Gelenkskräfte an der Schulter besser charakterisieren zu können.
abgeschlossen, 09/2020 - 08/2023
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Holoreach
Entwicklung eines Augmented-Reality-Trainingsprogramms für Schlaganfallpatient:innen
abgeschlossen, 05/2020 - 05/2023
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Entwicklung einer unikondylären Kniegelenksprothese mit physiologischer Kinematik
Dieses Projekt verfolgt zwei Ziele: 1. Die Oberflächengeometrie einer bestehenden unikondylären Knieprothese soll optimiert werden, um möglichst natürliche Bewegungen zu ermöglichen.2. Modellieren und validieren eines allgemeingültigen Parametermodells der Kniebänder im FEM. Im Entwicklungsprozess…
abgeschlossen, 07/2019 - 12/2022
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T-Chair II – Assistive Therapieform für die Balance und Stabilität des Rumpfes nach Schlaganfall
Die Rumpfkontrolle ist ein Schlüsselfaktor für einen erfolgreichen Rehabilitationserfolg in den ersten Jahren nach dem Schlaganfall. Das Training muss früh nach dem Schlaganfall mit dem Sitzen beginnen, da die Rumpfkontrolle für das Stehen und Gehen unerlässlich ist. Ein robotergestützter…
abgeschlossen, 10/2017 - 06/2023
Projekte Light Weight Design
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QualiTex: Qualitäts- und ertragsoptimiertes Weben
Durch Verbessern der Webqualität bei hohen Schusszahlen soll die Produktivität von Etikettenwebmaschinen stark erhöht werden.
laufend, 12/2024 - 12/2026
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Drakonische Drohnenflugbahn und Kontrolloptimisation zur Reduzierung der Lärmemissionen
Das Projekt befasst sich mit einer qualitativen sowie quantitativen Beurteilung der von Drohnen verursachten akustischen Belastung und inwiefern diese durch Anpassungen der Flugbahn und/oder der Flugkontrollparameter reduziert werden kann. Damit soll ein Beitrag zur Begrenzung der Auswirkungen des…
laufend, 02/2024 - 06/2025
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Entwicklung und Bau eines Sensorträgers für das drohnengestützte Messen von Methan- und CO2-Konzentrationen in bodennahen Luftschichten
Das Geoforschungszentrum Potsdam (GFZ) erforscht die Austauschprozesse zwischen dem Boden und der Atmosphäre. Dazu sollen die klimarelevanten Gase Methan und CO2 in bodennahen Luftschichten gemessen werden, um Klimamodelle genauer zu machen. Dies erfolgt mit einem unbemannten Fluggerät. Die ZHAW…
abgeschlossen, 06/2023 - 05/2024
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Eindämmung des akustischen Fussabdrucks von Drohnen durch Konfigurationsoptimierung (CO-NOISE)
Identifizierung der Lärmerzeugungsmechnismen und Charakterisierung des damit verbundenen Fussabdruck von im Markt verbreiteten Drohnenkonfigurationen. Das Projekt soll anhand von Empfindlichkeitsbewertung im Zusammenhang mit den wichtigsten Design-Parametern Optimierungsmöglichkeiten aufzeigen.
abgeschlossen, 01/2023 - 09/2024
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Hip-Kick – Spielerisches Training aus der Hüfte heraus
Hintergrund des vorliegenden Demo-Objekts ist die spielerische Visualisierung neuartiger, interaktiver Formen der Bewegungs-Visualisierung. Selbstständig ausgeführte, game-orientierte Rehabilitationsprogramme von Neuro-Patienten haben die Therapie in letzter Zeit revolutioniert. Es hat sich gezeigt,…
abgeschlossen, 01/2023 - 11/2023
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Multi-Disciplinary Optimisation (MDO) (MDO)
Das Projekt soll einen detaillierten Leitfaden für die Installation aller notwendigen Tools und die Definition und Implementierung der notwendigen Schnittstellen liefern. Der Gegenstand der Optimierung wird von Pilatus vorgegeben und soll eine Rumpf-Flügel-Konfiguration sein. Die Optimierung stützt…
abgeschlossen, 12/2022 - 10/2023
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lnFlex - Innovative biegsame Wellen in Leichtbauweise
Entwicklung und Kalibrierung eines Berechnungsverfahrens mittels Machine Learning zur gewichts- und bauraumsparenden Auslegung biegsamer Wellen, basierend auf einer mit neuartigen Testeinrichtung ermittelten dynamischen Kennwerten.
abgeschlossen, 08/2022 - 06/2024
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Multidisziplinäre Optimierung eines Axialventilators für Wärmepumpen
Luft-Wärmepumpen bestehen in der Regel aus einer externen Einheit mit einemAxialventilator, der die Luft durch den Wärmetauscher bläst. Um dieLärmbelästigung zu reduzieren, versuchen die Hersteller eine möglichstgeräuscharme Konfiguration zu erreichen und dabei den angestrebten Druck undVolumenstrom…
abgeschlossen, 06/2021 - 10/2023
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NEAPTIDE: Numerische Vorhersage und experimentelle Auswertung von Drohnenlärm
Das Projekt befasst sich mit der Entwicklung einer Methode zur Charakterisierung von Fluglärm, welcher durch Drohnen erzeugt wird. Dazu wird eine entsprechende Lärmdatenbank erstellt, welche der Identifizierung der relevantesten Lärm-Erzeugungs-Mechanismen dienen soll (sog. akustischer Fussabdruck),…
abgeschlossen, 04/2021 - 04/2023
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Holoreach
Entwicklung eines Augmented-Reality-Trainingsprogramms für Schlaganfallpatient:innen
abgeschlossen, 05/2020 - 05/2023
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T-Chair II – Assistive Therapieform für die Balance und Stabilität des Rumpfes nach Schlaganfall
Die Rumpfkontrolle ist ein Schlüsselfaktor für einen erfolgreichen Rehabilitationserfolg in den ersten Jahren nach dem Schlaganfall. Das Training muss früh nach dem Schlaganfall mit dem Sitzen beginnen, da die Rumpfkontrolle für das Stehen und Gehen unerlässlich ist. Ein robotergestützter…
abgeschlossen, 10/2017 - 06/2023
Projekte Mechanics for Modelling
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Lebensdauervorhersage von POM-Zahnrädern
Der Einsatz von Kunststoffzahnrädern in Antrieben steigt rasant, insbesondere im Baugrössenbereich Modul 0,5 bis 1,5 mm und bei maximalen Lastwechselzahlen bis 10E6. Ein wesentlicher Faktor für die Betriebssicherheit ist dabei die Zahnfussfestigkeit, welche mit dem Verfahren VDI 2736 berechnet…
laufend, 01/2025 - 06/2028
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Messung, statistische Auswertung und Kalibrierung von mechanischen Modellparametern menschlicher Weichteile
Die Bestimmung der Festigkeitseigenschaften menschlicher Weichgewebe ist in der Biomechanik von entscheidender Bedeutung, insbesondere mit dem Anstieg von Transplantationen und chirurgischen Eingriffen. Die Budapest University of Technology and Economics arbeitet mit der ZHAW an biaxialen…
laufend, 01/2025 - 11/2025
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Simulationsmethode zur Vorhersage von Schwingungen flüssigkeitsgekoppelter Rotor–Stator-Systeme mit beschaufelten Rotoren
Das Hauptziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer Simulationsmethode zur Berechnung des komplexen Schwingungsverhaltens von Pumpturbinen, insbesondere der Wechselwirkung zwischen Rotor und Stator durch die Kopplung mit dem Wasser.
laufend, 01/2025 - 12/2027
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Entwicklung eines beschleunigten Zuverlässigkeitstests für innovative, bleilotfreie Leistungshalbleiter
Entwicklungeines beschleunigten Zuverlässigkeitstest für innovative, bleilotfreie Leistungshalbleiter. …
laufend, 08/2024 - 07/2025
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Reduzierte Eigenspannungen durch Optimierung der Stützstruktur beim Laser-Pulverbettschmelzen
Die additive Fertigung von Metallen (AM) hat sich für die Industrie als attraktive und praktikable Technologie zur Herstellung komplexer Bauteile und/oder kleiner Losgrössen erwiesen. Die Zuverlässigkeit und damit die Akzeptanz des Laser-Pulver-Bett-Fusionsverfahrens (LPBF) bleibt jedoch eine…
laufend, 03/2023 - 02/2026
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Digitaler Zwilling von ROSTA Gummifederelementen
Digitale Zwillinge werden aus high-fidelity Simulationen abgeleitet, um die nicht-lineare Charakteristik von ROSTA Gummifeder- und Dämpfersystemen effizient vorherzusagen. Im Rahmen der Digitalisierung werden Kundenbedürfnisse so besser befriedigt und eigene Entwicklungsprozesse werden effizienter.
laufend, 01/2023 - 12/2025
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Optimierung der Zahnfussgeometrie von Kunststoffverzahnungen
Der Einsatz von Kunststoffzahnrädern in Antrieben steigt rasant, insbesondere im Baugrössenbereich Modul 0,5 bis 1,5 mm und bei maximalen Lastwechselzahlen während der Produktlebensdauer von 105 bis 106. Ein wesentlicher Faktor für die Betriebssicherheit ist dabei die Zahnfussfestigkeit der…
abgeschlossen, 04/2022 - 12/2024
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Mechanobiologisches Kunststoff-Modell
Kunststoffe erleben in der Medizintechnik ein gesteigertes Interesse. Aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften entsprechen die Kunststoffe eher dem menschlichen Gewebe als metallische Werkstoffe wie Titan oder Cobalt-Chrom. Die sogenannte Mechanobiologie menschlicher Weichgewebe, insbesondere von…
abgeschlossen, 01/2022 - 12/2022
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Verbesserte Prozesssimulation durch maschinelles Lernen beim Laser-Pulverbett-Fusionieren (LPBF) (LPBF)
Das Projekt zielt darauf ab, spezielle Kalibrierungsverfahren und -teile zu entwickeln und zu implementieren, die auf kritische Anwendungen von ABB und Sauber zugeschnitten sind, um die Genauigkeit der Verformungsvorhersagen für bestimmte Komponenten zu verbessern. Anschließend wird maschinelles…
abgeschlossen, 08/2021 - 07/2024
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