Schlechte Luftqualität in Städten und weltweit kontinuierlich steigende Treibhausgasemissionen haben in den vergangenen Jahren zu einer stetigen Verschärfung der Emissionsgrenzwerte für Kraftfahrzeuge geführt. Es ist davon auszugehen, dass sich die Grenzwerte in Zukunft weiterhin deutlich verschärfen werden. Ein möglicher Weg, eine umweltfreundlichere und sauberere Mobilität in urbanen Räumen zu realisieren, wird im flächendeckenden Einsatz batterieelektrischer Fahrzeu-ge (BEV) gesehen.
Insbesondere im Bereich des öffentlichen Nahverkehrs sollen in den kommenden Jahren Diesel-busse durch batterieelektrische Fahrzeuge, inklusive elektrisch betriebener Heiz- und Kühlsyste-men, ersetzt werden. Im Gegensatz zu Dieselbussen spielt bei batterieelektrischen Fahrzeuge durch die limitierte Batteriekapazität und relativ langen Ladevorgänge die beschränkte Reichweite eine große Rolle. Bei Heiz- und Kühlbetrieb wird die zur Verfügung stehende Reichweite weiter her-abgesetzt, da die Batterie auch die Energie für Heiz- und Kühlsysteme zur Verfügung stellen muss. Die Reduzierung des Energiebedarfs zur Fahrzeugraumklimatisierung ist gegenwärtig der wichtigs-te Hebel zur Erhöhung der Reichweite bzw. zur Reduzierung der erforderlichen Ladezeiten bei E-Bussen. Grundlage für die einzustellenden Innentemperaturen in Stadtbussen ist in Deutschland die VDV-Schrift 236. Die dort vorgegebenen Temperaturen werden jedoch weder empirisch noch theo-retisch begründet. Behaglichkeitsmodelle aus dem Gebäudebereich, die eine Vorhersage der als angenehm empfundenen Innenraumtemperatur ermöglichen, setzen einen stationären Zustand voraus und sind somit i.d.R. nicht auf die zu geringen Verweildauern in Bussen anwendbar.
Aus diesem Grund soll in dieser Arbeit ein Modell für die Berechnung der thermischen Behaglich-keit in batterieelektrische Bussen entwickelt werden.
mehr zu: Abschlussarbeit: Entwicklung eines Modells für die Berechnung der thermischen Behaglichkeit in batterieelektrische Bussen
Die additive Fertigung gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Verfahren wurden in den vergangenen Jahren stetig weiterentwickelt und verbessert, so dass sie sich zur Herstellung von komplexen Bauteilen als Alternative zu konventionell subtraktiv gefertigten Bauteilen anbieten. Um zu überprüfen, ob die Fertigung durch dieses Verfahren einen wirklichen Vorteil bietet, bedarf es einer ganzheitlichen Betrachtung, die u.a. auch die Wirtschaftlichkeit mit einbezieht. Betrachtet man ein gesamtes Produkt, stellt sich die Frage der Herstellungsart für jedes einzelne Bauteil.
Genau hier setzt diese Abschlussarbeit an. Im Rahmen des neu geschaffenen Industrie- und Wissenschaftscampus „Werner von Siemens Centre for Industry and Science“ (https://wvsc.berlin) beforscht das Fachgebiet MPM in Kooperation mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft u.a. Methoden zur Konstruktion von additiv gefertigten Bauteilen im Kontext von Gasturbinen. Hierbei sollen z.B. Methoden entwickelt werden, die automatisiert eine Bewertung hinsichtlich der Eignung eines Bauteils aus einer bestehenden Baugruppenstruktur zur additiven Fertigung vornehmen und Empfehlungen zum Wechsel des Fertigungsverfahrens ermöglichen.
Ziel der Arbeit ist die Beschreibung und Definition von Faktoren und Randbedingungen zur Identifikation der o.g. Bauteile. Ausgehend von einer umfassenden Recherche erfolgt eine Darstellung des aktuellen Standes in Forschung und Technik zu Identifikationsmethoden. Im Folgenden werden Faktoren zur Identifikation möglicher Bauteile definiert und die konstruktiven und fertigungstechnischen Randbedingungen herausgearbeitet. Parallel erfolgt die Erstellung eines Fragebogens, um auch Aspekte aus der Praxis (z.B. von Mitarbeitern an den Maschinen) mit in den Bewertungsprozess zu integrieren.
Schwerpunkte der Arbeit:
• Literatur- und Patentrecherche zu additiven Fertigungsverfahren, Identifikationsmethoden und Konstruktionsrichtlinien
• Erstellung von Fragebögen sowie Durchführung und Auswertung der Befragungen
• Überführen der Erkenntnisse aus der Vorarbeit in analytische Bewertungsfaktoren zur Identifikation von Bauteilen für die additive Fertigung
• Exemplarische Umsetzung in einer Prozesskette
mehr zu: Abschlussarbeit: Methoden zur Identifikation und Transformation von konventionell gefertigten Bauteilen in den additiven Fertigungsprozess
Diese Arbeit erfolgt im Rahmen eines Forschungsprojektes, welches sich mit der reproduzierbaren Vermessung seilgebundener Tragflächen sowie deren automatisierter Positions- und Lageregelung beschäftigt. Die Lenkeingaben für den Schirm werden mit Hilfe von elektrischen Aktoren eingeleitet, welche durch eine entsprechende Benutzerschnittstelle gesteuert werden können.
Diese Benutzerschnittstelle ermöglicht die Steuerung über Fly-by-Wire sowie eine haptische Rückmeldung der vorherrschenden Leinenkräfte über Force-Feedback an den Piloten. Hierbei wurde eine Kitesurfbar verbaut, wie sie für die manuelle Steuerung von Sportkites verwendet wird.
Weiter können die gemessenen Kräfte in den Leinen am Prüfstand an die Steuereinheit weitergegeben werden. Die Kräfte werden durch Elektromotoren mit integrierter Steuerungstechnik in die Leinen der Benutzerschnittstelle eingeleitet. Die Steuereingaben des Piloten werden über ein entsprechendes Protokoll an den Prüfstand weitergeleitet.
Als weiterer möglicher Einsatzbereich hat sich die Verwendung als Kitesimulator herausgestellt. Hierfür ist eine Erweiterung der vorhandenen Vorrichtung um eine Benutzerschnittstelle für die Boardsteuerung und -bewegungssimulation sowie eine Kopplung mit einer bereits am Markt existierenden mobilen Kitesurf-Simulationssoftware für das Android Betriebssystem durchgeführt worden.
Ziel der ausgeschriebenen Arbeit ist es die Benutzerfreundlichkeit, sowie die realitätsnähe des Simulators durch hard- sowie softwaretechnische Verbesserungen zu erhöhen.
mehr zu: Projekt- oder Abschlussarbeit: Hard- sowie softwaretechnische Weiterentwicklung eines Kitesurfsimulators
Diese Arbeit erfolgt im Rahmen einer Messstandsentwicklung, welche der reproduzierbaren Vermessung vollflexibler Tragflächen dient.
Um die Qualität und den Umfang der aus der Vermessung gewonnen Messdaten zu erhöhen wurde ein Sensorsystem entwickelt, das es ermöglicht verschiedene physikalische Größen direkt am Kiteschirm zu messen, diese per Funk an die Basiseinheit und von dort an das sb-RIO des Prüfstands zu übermitteln. Das System besteht im Wesentlichen aus einer Basiseinheit und einer Kiteeinheit, die jeweils mit einem
Mikrocontroller, einem Funkmodul und einem INS/GNSS-System bestückt sind. Die Kiteeinheit beinhaltet darüber hinaus einen Differenzdrucksensor an den ein Pitotrohr
angeschlossen ist sowie einen Hotwire-Sensor zur Messung der Anströmgeschwindigkeit, zwei mit Drehwinkelsensoren verbundene Windfahnen zur Messung des Anströmwinkels
in zwei Achsen und einen barometrischen Höhensensor.
Ziel dieser Arbeit ist die Erprobung und Optimierung eines Algorithmus zur Filterung und Sensorfusion, der es ermöglicht die Beschleunigungen und Drehraten zu bestimmen sowie die Position, Geschwindigkeit und Orientierung des Kiteschirms abzuschätzen.
mehr zu: Abschlussarbeit: Erprobung und Optimierung eines Algorithmus zur Filterung und Auswertung der Messdaten eines INS/GNSS-Systems zur Anwendung an vollflexiblen Tragflächen
Diese Arbeit erfolgt im Rahmen einer Messstandsentwicklung, welche der reproduzierbaren Vermessung und nschließenden Optimierung vollflexibler Tragflächen dienen soll. Die Montage des Messtandes erfolgt auf einem angetriebenen Fahrzeug.
Aufgrund der Relativbewegung des Messstandes zur Luft kann eine annähernd ungestörte Anströmung der Tragfläche realisiert werden.
Um die Eigenschaften der Schirme reproduzierbar messen zu können, müssen automatisiert Standardmanöver mit den Kiteschirmen geflogen werden.
Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung und Verbesserung der in zwei vorhergehenden Masterarbeiten entwickelten Regelalgorithmen, sowie die Umsetzung einer
modellprädiktiven Regelung (MPC) und/oder lernfähigen/adaptiven Regelung. Die Algorithmen sollen es ermöglichen, dass der Kiteschirm über einen gewissen Zeitraum automatisiert durch den Messstand kontrolliert wird.
Das Simulationsmodell, das als Basis für die MPC dient soll erweitert und um Messdaten in Form von Lookup-Tables oder Funktionen ergänzt werden, um die Realitätsnähe und
Vorhersagequalität zu steigern.
mehr zu: Erweiterung und Verbesserung einer Regelung zur automatisierten Steuerung von Kiteschirmen
Die Nutzung der additiven Fertigung (engl. Additive Manufacturing, AM) in der Forschung, der Industrie sowie im häuslichen Gebrauch hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Derzeit existiert eine Vielzahl unterschiedlicher AM-Verfahren, welche eine schichtweise Generierung des Produktes gemeinsam haben. Die Verfahren der additiven Fertigung bieten die Möglichkeit, mit geringem Aufwand und ohne kostenintensive Fertigungsprozesse, funktionsfähige Bauteile oder Prototypen herzustellen.
Auch im universitären Bereich bieten die AM-Verfahren ein großes Potential. Nicht nur die Arbeit mit einer am Markt stark wachsenden Technologie, sondern auch die Anwendung in wirtschaftlichen Entwicklungsprozessen kann den Studierenden durch die praktische Anwendung sehr gut vermittelt werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wird das Fused Deposition Modeling (FDM) als AM-Verfahren verwendet. Ziel dieser Arbeit ist die Verbesserung des am Fachgebiet entwickelten FDM Druckers mit vergrößertem Bauraum. Der Drucker wurde in vorangegangenen Arbeiten konzipiert und in Betrieb genommen. Das Verbesserungspotential ist systematisch zu untersuchen und in Absprache sind entsprechende Maßnahmen durchzuführen. Bei den im Folgenden genannten Schwerpunkten der Arbeit handelt es sich um Vorschläge, welche nicht im vollen Umfang übernommen werden müssen und je nach Gruppenstärke angepasst werden.
Schwerpunkte der Arbeit:
obligatorisch:
1. Einarbeitung in vorausgegangene Arbeiten sowie in den aktuellen Stand der FDM Technologie
optional:
2. Inbetriebnahme der bereits implementierten Filamentüberwachungssensoren (Konzeption und Umsetzung eines automatischen Pausierens des Drucks)
3. Konzeption und Umsetzung von Lösungen zum manuellen Pausieren und der anschließenden Wiederaufnahme des Drucks, bzw. der Wiederaufnahme des Druckvorgangs an einer vorgegebenen Druckposition (inklusive der Implementierung einer Fernüberwachungsmöglichkeit und Fernsteuerung)
4. Verbesserung der bestehenden Konstruktionen
• Wärmeuntersuchung im Schaltschrank (Einbau Thermometer, ggf. Umsetzung einer passiven oder aktiven Kühlung)
• Konstruktive Verbesserungen (Konzeption und Umsetzung einer Filamentführung an den Filamentrollen, Verschlussmöglichkeit der Tür)
5. Systematische Untersuchung des ABS-Drucks
• Untersuchung des Wärmeinflusses auf die Druckqualität
• Untersuchung der Wärmeverteilung und Homogenität im Bauraum
6. Untersuchung der Möglichkeiten des Dual-Extruderdrucks mit verschiedenen Düsendurchmessern zur schnelleren Bauteilgenerierung bei gleichbleibender Bauteilqualität
7. Prüfung möglicher Aktualisierungen und Anpassungen der Firmware sowie der Drucksoftware Simplify3D
Betreuer: Dr. Jan Hummel
mehr zu: Abschlussarbeit: Weiterentwicklung und Verbesserung eines 3D‐FDM Druckers mit vergrößertem Bauraum
Um die Beeinflussbarkeit mechanischer Systeme durch elektronische Komponenten im Rahmen der Lehrveranstaltung „Konstruktion 3“ zu zeigen, ist ein entsprechender Demonstrator zu entwickeln und umzusetzen. Die Aufgaben umfassen hierbei die Ausarbeitung eines bestehenden Grundkonzeptes, Konstruktion und Auswahl der mechanischen und messtechnischen Komponenten (Kupplungen, Lager,
Drehzahlsensoren,…) sowie die Umsetzung des Demonstrators in Absprache mit der fachgebietseigenen Werkstatt. Des Weiteren ist die Steuerung und eine vorlesungsgeeignete GUI in LabVIEW zu implementieren.
mehr zu: Bacherlorarbeit: Entwicklung und Umsetzung eines Kupplungsdemontrators
Mithilfe des Verfahrens der „Lokalen Laserverfestigung“ können Bauteileigenschaften gezielt auf die wirkenden Beanspruchungen abgestimmt werden. Die Herausforderung besteht in der Identifikation belastungsangepasster Verfestigungsgeometrien.
In laufenden Vorarbeiten wird die Steuerung des Faltverhaltens crashbelasteter Strukturen durch lokale Ver. bzw Entfestigung des Grundmaterials untersucht. Dabei wird jedoch von einem nominellen Szenario ausgegangen. Da unter anderem Materialverhalten, Aufprallgeschwindigkeiten und Aufprallwinkel in der Realität Streuungen unterliegen die Robustheit des Designs ein entscheidendes Bewertungskriterium.
Ziel der Arbeit ist, die Beeinflussbarkeit der Robustheit crashbeanspruchter Strukturen durch lokale Eigenschaftsprofile zu untersuchen.
mehr zu: Abschlussarbeit: Robustes Design crashbeanspruchter Strukturen mit lokalen Eigenschaftsprofilen
