Projekt-, Bachelor-, Studien- und Masterarbeiten

Konstruktion und Entwicklung eines Aktors mit magnetischen Formgedächtnislegierungen

Elektromagnete als elektro-magneto-mechanische Energiewandler werden eingesetzt, um kleine Linearbewegungen im Mikro- und Millimeterbereich für z. B. schnelle Schalt- oder Positionieraufgaben zu bewerkstelligen. Unterscheiden bzw. einteilen lassen sich Elektromagnete grundsätzlich beispielsweise in Haft- und Hubmagnete.
In dieser Arbeit sollen u. a. ein innovatives Magnetdesign mit magnetischen Formgedächtnislegierungen simulativ, konstruktiv und experimentell beleuchtet werden.

• Simulation
• Konstruktion
• Experimentelle Charakterisierung
• Verknüpfende mechatronische Inhalte von der Idee zum Prototypen

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Manuel Mauch

Entwicklung von Konstruktionskonzepten zur Kennlinien-Beeinflussung für ein bestehendes Magnetdesign

Elektromagnete als elektro-magneto-mechanische Energiewandler werden eingesetzt, um kleine Linearbewegungen im Mikro- und Millimeterbereich für z. B. schnelle Schalt- oder Positionieraufgaben zu bewerkstelligen. In dieser Arbeit sollen u. a. ein bestehendes Magnetdesign um Konstruktionskonzepte erweitert, diese zur Beeinflussung der Kraft-Weg-Kennlinie herangezogen und mittels analytischer Modellbildung beschrieben werden.

• Master- / Studienarbeit
• Simulationstechnik
• Konstruktionstechnik
• Modellierung Vorkenntnisse in Aktorik, Elektromagnetismus und Modellierung hilfreich

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Manuel Mauch

Modellbildung zum dynamischen Verhalten eines magnetischen hybriden Hub-Haft-Aktors in MATLAB SIMULINK

Elektromagnete als elektro-magneto-mechanische Energiewandler werden eingesetzt, um kleine Linearbewegungen im Mikro- und Millimeterbereich für z. B. schnelle Schalt- oder Positionieraufgaben zu bewerkstelligen. 
In dieser Arbeit sollen ein elektromagnetischer Aktor unter Berücksichtigung seiner verschiedenen  Teilsystemen detailgetreu modelliert werden, bestehende FEM-Simulationsergebnisse validiert und eine Parametrisierung des Modells ermöglicht werden.

• Master- / Studienarbeit
• Simulationstechnik
• Modellierung
• Elektromagnetismus

• Vorkenntnisse in Aktorik und Modellierung hilfreich
  

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Manuel Mauch

Minimierung der Wirbelstromverluste einer induktiven Energieübertragung für Lineardirektantriebe

Induktive Übertragungssysteme bestehen meist aus einer Primärspule und einer Sekundärspule. Durch Anlegen einer Wechselspannung an die Primärspule können dabei Wirbelströme in angrenzenden Materialien entstehen. Diese führen zu einer Widerstandserhöhung der Spule und bedingen eine Reduzierung des Wirkungsgrades. Eine Minimierung der Wirbelstromverluste und somit eine Steigerung des Wirkungsgrades ist Ziel dieser Arbeit.

• Bachelor- / Studienarbeit
• Simulation mit ANSYS Maxwell
• Konstruktion und Aufbau
• Experimentelle Validierung 

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Marcel Mittag

Teststandsentwicklung zur Permeabilitätsmessung aktiver magnetischer Formgedächtnislegierungen

Intelligente Materialien bieten die Möglichkeit Aktor- und Sensorfunktion gleichzeitig auszuführen. Dies ermöglicht neue Entwicklungen im Bereich der Miniaturisierung und Digitalisierung. Magnetische Formgedächtnislegierungen (MSM) sind aufgrund ihrer großen Dehnung und Energiedichte ein interessanter Vertreter der Smart Materials und daher auch Gegenstand aktueller Forschung.
In dieser Arbeit soll ein Teststand entwickelt und aufgebaut werden, der Möglichkeiten zur Integration von Permeabilitätsmessungen in MSM-Aktoren untersucht. An diesem Teststand sollen dann auch Charakterisierungsmessungen an MSM-Elementen durchgeführt werden.

• Bachelorarbeit
• Festkörperaktorik
• Messtechnik
• Konstruktiv
• Experimentell

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Marco Hutter

Entwickung eines induktiven Steckers für ein 100 W Solarmodul

Die induktive Energieübertragung bietet die Möglichkeit verschleißfrei Energie zu übertragen. Dabei können auch Hindernisse überwunden werden, die ansonsten mechanisch bearbeitet werden müssten. Dies bietet in der heutigen Zeit an vielen Stellen einige Vorteile, so auch im Zusammenhang mit Solarmodulen.

Ihre Aufgabe ist es nun einen induktiven Stecker zu entwickelt, der eine Energieübertragung vom Solarmodul im Außenbereich auf die Batterie im Innenraum möglich macht. Dies beinhaltet die Konzeptionierung und Simulation mit ANSYS Maxwell, sowie die Entwicklung und den Aufbau.

• Studien-/Masterarbeit
• Konstruktiv
• FEM-Simulation (Ansys Maxwell)
• Elektronik
• Experimenteller Aufbau

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Marcel Mittag
_{Bildquelle: Weidmüller GmbH & Co KG}

Entwicklung und Inbetriebnahme einer Ansteuerung für ein antagonistisches Positioniersystem mit thermische Formgedächtnislegierung

Thermisch aktivierte Formgedächtnislegierungen (SMA) sind wegen ihrer hohen Energiedichte und der Verwendbarkeit als Smart Material ein interessanter Kandidat für die Erforschung und Entwicklung neuer Aktorsysteme.

In dieser Arbeit soll ein Teststand entwickelt und aufgebaut werden, der die elektrischen Sensoreigenschaften - also ihre Widerstandsänderung bei Verformung – untersucht. An diesem Teststand sollen dann auch Charakterisierungsmessungen an MSM-Elementen durchgeführt werden.

• Bachelor-/Studien-/Masterarbeit
• Unkonventionelle Aktorik
• Modellierung
• Regelung
• Elektronik

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Marco Hutter

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Analyse adhäsiver Zugkräfte beim Kunststoffspritzgießen mittels neuartigem Messwerkzeug
Am IKFF werden Entformungskräfte im Kunststoffspritzguss in Abhängigkeit verschiedener Parameter untersucht. Dabei werden die adhäsiven Bindungskräfte zwischen Werkzeugoberfläche und erstarrter Kunststoffschmelze betrachtet. Ein neu entwickeltes Spritzgießwerkzeug soll die adhäsive Zugkraftkomponente der Entformungskraft bestimmen und die Messungen vorhandener Werkzeuge ergänzen, um zu einem umfassenderen Verständnis des Entformungsvorgangs beizutragen.

• Bachelor- / Studien- / Masterarbeit
• experimentelle Arbeit
• Vorkenntnisse im Spritzguss hilfreich

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Maximilian Schönherr

Untersuchung zur Wirkung der Lorentzkraft auf vergossene Induktoren
Auf stromdurchflossene Leiter in einem Magnetfeld wirkt die sogenannte Lorentzkraft. Diese bewirkt, dass der Leiter in dem Magnetfeld bewegt oder deformiert wird.
Im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden, ob durch das Vergießen eines Induktors in einer Formmasse eine Deformation des Induktors unterbunden und die Formmasse die auftretenden Lorentzkräfte aufnehmen kann.

• Studienarbeit
• Konstruktion und Aufbau
• Simulation mit Ansys und Maxwell
• experimentelle Validierung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Milan Fitzlaff

Aufbau einer Simulationsumgebung zur Vorabschätzung von Entformungskräften beim Spritzgießen
Das Spritzgießen ist weltweit das am häufigsten verwendetet Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprodukten. Es wird verwendet, um einfache wie auch komplexe Bauteile hoch automatisiert in großer Stückzahl herzustellen. Trotz der breiten Verwendung des Verfahrens kommt es immer wieder zu Schwierigkeiten bei der Entformung von Bauteilen aus dem Werkzeug.
Um die Entformung und die dabei auftretenden Prozesse besser abschätzen zu können, soll eine Simulationsumgebung aufgebaut werden, welche den Entformungsprozess möglichst realitätsnah abbildet. Hierzu existieren verschiedene Ansätze, welche gegeneinander übergestellt werden sollen. Dabei soll neben der beim Entformen auftretenden Scherkraft auch die Zugkraft berücksichtigt werden.

• Studien- / Masterarbeit
• simulative Arbeit
• Vorkenntnisse in ANSYS/Moldflow wünschenswert

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Maximilian Schönherr

Entwicklung und simulative Betrachtung umströmter Leichtbaustrukturen
Zumeist werden beim Spritzgießen Werkzeuge und Werkzeugeinsätze aus massiven Halbzeugen bzw. in massiver Bauweise gefertigt, was sich jedoch negativ auf das Werkzeuggewicht, sowie das Kühlverhalten auswirkt.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen daher Leichtbauansätze betrachtet und deren Potentiale für den Spritzgießwerkezugbau bewertet, sowie theoretisch konstruiert und simulativ untersucht werden.

• Studienarbeit
• theoretische Arbeit
• Bearbeitung in großen Teilen von zu Hause vereinbar
• generatives Design
• Vorkenntnisse in CAD und CFD hilfreich
  

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Milan Fitzlaff

Charakterisierung von unterschiedlichen Oberflächen und deren Beeinflussung auf das Entformungsverhalten beim Spritzgießen
Das Spritzgießen ist weltweit das am häufigsten verwendetet Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprodukten. Es wird verwendet, um einfache wie auch komplexe Bauteile hoch automatisiert in großer Stückzahl herzustellen. Trotz der breiten Verwendung des Verfahrens kommt es immer wieder zu Schwierigkeiten bei der Entformung von Bauteilen aus dem Werkzeug.
Zur Untersuchung verschiedener Parameter auf die Entformung existiert am IKFF ein Messwerkzeug. In dieser Arbeit soll der Einfluss unterschiedlicher Topografien und Beschichtungen auf das Entformungsverhalten untersucht werden. Die Ergebnisse sollen dann – unterstützt durch DoE - in eine breit gefasste Empfehlung zur Reduzierung der Entformungskräfte münden.

• Studien- / Masterarbeit
• experimentelle Arbeit
  
• Vorkenntnisse im Spritzguss hilfreich

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Maximilian Schönherr

Inbetriebnahme eines Spritzgießwerkzeugs mit induktiver Temperierung von Einlegeteilen und Untersuchung der Haftfestigkeit Polymer - Einlegeteil
Bei vielen technischen Bauteilen sind metallische Einlegeteile mit einem Ther­moplast umspritzt. Um eine möglichst gute Verbindung zwischen Einlegeteil und Polymer zu erreichen müssen die Einlegeteile teilweise vor dem Umspritzen erwärmt werden.
Ein neuer Ansatz ist es die Einlegeteile innerhalb des Spritzgießwerk­zeugs induktiv auf die gewünschte Temperatur zu bringen. In dieser Arbeit soll ein in einer Vorgängerarbeit entwickeltes Werkzeug in Betrieb genommen und Versuche zur Abhängigkeit der Haftfestigkeit der Einlegeteil – Polymer – Verbindung in Abhängigkeit der Temperatur durchzuführen.

• Studienarbeit
• Experimentell

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl. - Ing. Eberhard Burkard

Mechatronische Weiterentwicklung eines Ausgabesystems an einer Kunststoffspritzgießmaschine

IIm Rahmen von Bachelorarbeiten wurde am IKFF ein passives Drehtellersystem für die Ausgabe von Teilen für eine am Institut vor handene Spritzgießmaschine entwickelt. Um die Bediener- und Maschinensicherheit zu erhöhen gibt es für diese Spritzgießmaschine eine optische Überwachung der Teilentnahme und -ausgabe mit Hilfe von Kameras als Proof of Concept.
Für dieses Kamerasystem soll die Hard- und Software für die Überwachung und die Kommunikation mit der Spritzgießmaschine und dem Handlingroboter weiterentwickelt werden.

• Bachelorarbeit im Bereich der Handhabungs- und Automatisierungstechnik
• Hard- und Softwarentwicklung
• Bilderkennung/ -verarbeitung mit Kamera und Minicomputer
• Grundkenntnisse der Programmierung erforderlich

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Entwicklung eines Systems für die optische 3D-Vermessung feinwerktechnischer Bauteile mittels Structured Light Scannings

In dieser Arbeit soll ein am IKFF vorhandenes System für die Vermessung von Objekten in feinwerktechnischen Dimensionen erweitert werden. Es soll dabei untersucht werden, inwieweit es möglich ist mittels einer Optik aus dem Bereich der Stereomikroskopie den Messraums hin zu kleineren Abmessungen mit möglichst gleichbleibender relativer Genauigkeit zu erweitern.

• konstruktiv - experimentelle Bachelorarbeit
• Kenntnisse in der tech. Optik hilfreich

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Weiterentwicklung der Software für einen motorischen Fokusantrieb eines Mikroskops zur Erweiterung des Schärfentiefebereichs

In früheren Bachelorarbeiten wurden für ein am Institut vorhandenes Mi­kroskop ein motorischer Fokusantrieb und die zugehörige Software zur Ansteuerung und Bildaufnahme und -verrechnung entwickelt. Diese Software soll nun so erweitert werden, dass aus den Informatio­nen der Einzelbilder und des verrechneten Bildes ein vermessbares Höhen­profil gewonnen werden kann.

• Bachelorarbeit in der optischen Messtechnik
• Kenntnisse in der technischen Optik hilfreich
• Grundkenntnisse der Programmierung erforderlich

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Adaption einer digitalen Mikroskopkamera an ein Stereomikroskop

In dieser Arbeit soll an ein vorhandenes Stereomikroskop eine digitale Mikroskop­kamera mechanisch und optisch adaptiert werden. Die notwendigen Softwaretools für die Bildaufnahme, -justage und Stereobildgenerierung sollen dazu, z. B. mit Hilfe der Software ImageJ bzw. den kameraeigenen Tools, programmiert werden.

• konstruktiv - experimentelle Bachelorarbeit
• Kenntnisse in der tech. Optik hilfreich
• Grundkenntnisse der Programmierung erforderlich

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard