Projekt-, Bachelor-, Studien- und Masterarbeiten

Gewichts-, Bauraum-, Dynamik- und Kostenoptimierung eines Aktors mit einstellbaren Permanentmagneten

In Aktoren mit einstellbaren Permanentmagneten wird die Magnetisierung des Permanentmagneten gezielt über eine Magnetisierungsspule verändert, um eine variable Reluktanzkraft zu erzeugen. Auf diese Weise lassen sich konstante Kräfte über einen langen Zeitraum bei geringen Verlusten und geringer Wärmeentwicklung aufrechterhalten. Untersuchungen am IKFF zeigen, dass der Einsatz eines AlNiCo-Magneten als Erregung die Effizienz steigert und die Erwärmung des Antriebs deutlich reduziert. Der im Rahmen dieser Untersuchungen entwickelte Prototyp weist jedoch mehrere Verbesserungspotenziale auf, die Gegenstand dieser Arbeit sind.

• Bachelorarbeit
• Aktorik
• Entwicklung
• Experimentelle Untersuchung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Philipp Reinhard

Untersuchung und Vermessung von verschiedenen folienbasierten Hall-Sensoren

Für die Auslegung und den Betrieb von Aktoren mit magnetischen Formgedächtnislegierungen ist die Messung der magnetischen Flussdichte von Bedeutung. In einer vorangegangenen Arbeit wurde ein Hallsensor entwickelt, auf dessen Basis in dieser Arbeit verschiedene Sensorvarianten untersucht und vermessen werden sollen. Dazu wird ein geeigneter Messverstärker aufgebaut. Anschließend erfolgt die Auswahl eines Sensors, der in einen Referenzaktor integriert wird.

• Bachelor-/Forschungsarbeit
• Sensorik
• Messtechnik und -elektronik
• Inbetriebnahme und Charakterisierung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Patrick Fleischmann

Entwicklung eines auf Fliehkraft basierenden Rückstellkonzepts für magnetische Formgedächtnislegierungen

Am IKFF wird an multistabilen Aktoren mit magnetischen Formgedächtnislegierungen geforscht. Diese zeichnen sich durch eine hohe Dynamik und ein verformungsabhängiges magnetisches Verhalten aus. Typischerweise benötigen diese Aktoren jedoch eine Rückstellkraft, um das Formgedächtniselement wieder in seine Ausgangslage zu bringen. Vor diesem Hintergrund soll ein miniaturisierter Fliehkraftregler entwickelt werden, der eine drehzahlabhängige Rückstellkraft auf das Formgedächtniselement ausübt.

• Bachelor-/Forschungsarbeit
• Konstruktion und Mechanik
• Sensorik und Aktorik
• Inbetriebnahme und Charakterisierung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Patrick Fleischmann

_{Bildquelle: Joachim Herz Stiftung}

Entwicklung einer Regelung für eine aktive hybride Magnetführung mit einstellbaren AlNiCo-Permanentmagneten

Aktive Magnetführungen erfordern beim elektromagnetischen Schweben eine durchgehende Bestromung über die gesamte Länge der Führung. Dies führt zu einem hohen Energiebedarf, vor allem bei starker Belastung der Führung. Ein möglicher Ansatz zur Reduktion der Verluste ist die Nutzung eines hybriden Systems aus Elektromagneten und einstellbaren Permanentmagneten. Durch die veränderbare Magnetisierung des AlNiCo-Magneten kann der Permanentmagnet einen einstellbaren Anteil der auf die Führung wirkenden Last kompensieren und somit den Strombedarf des Elektromagneten reduzieren. Ein Demonstrator für einen entsprechenden Magnetkreis wurde im Zuge einer vorausgegangenen Arbeit am IKFF entwickelt und gefertigt. Ziel der Arbeit ist es, eine Regelung für die hybride aktive Magnetführung zu entwickeln.

• Master-/Forschungsarbeit
• Regelungstechnik
• Modellierung
• Experimentelle Untersuchung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Philipp Reinhard

Simulation eines Impulsmagnetisierungsprozesses und experimentelle Validierung der Ergebnisse

In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie das Prozessverhalten bei der Impulsmagnetisierung mithilfe der FEM modelliert werden kann. Ziel ist es, die Magnetisierung eines am Außenumfang magnetisierten Permanentmagneten mithilfe eines FE-Modells darzustellen. Die Magnetisierungsrichtung soll dabei aus einer vorangegangenen transienten elektromagnetischen Simulation ermittelt werden. Abschließend sollen die Simulationsergebnisse experimentell validiert werden.

• Master-/Forschungsarbeit
• Magnettechnik
• Simulation
• Experimentelle Untersuchung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Philipp Reinhard

Optimierung des permanentmagnetischen Erregerfeldes in DC-Motoren
Ansätze zur Reduktion des Seltenerdmaterialbedarfs

Ziel dieser Arbeit ist es, anhand von exemplarisch ausgewählten Motoren die Potenziale für eine Optimierung des permanentmagnetischen Erregerfeldes aufzuzeigen. Dabei liegt ein besonderes Augenmerk auf der Reduktion des Anteils an Seltenerdmagneten. Im ersten Schritt soll eine Recherche zum aktuellen Stand der Technik durchgeführt werden, welche die Grundlage für die Auswahl der zu untersuchenden Motorbauformen bildet. Für diese Bauformen erfolgt anschließend der Entwurf von geeigneten Magnetsystemen. Anhand von FE-Simulationen sollen die entworfenen Magnetsysteme mit herkömmlichen Motordesigns verglichen werden. Ergänzend können experimentelle Untersuchungen an verfügbaren Motoren mit unterschiedlichen Magnetsystemen erfolgen.

• Master-/Forschungsarbeit
• DC-Motoren
• Simulation
• Experimentelle Untersuchung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Philipp Reinhard

Entwicklung eines Prüfstands zur dynamischen Charakterisierung von Wegmesssensorik

In dieser Abschlussarbeit soll ein Prüfstand zur dynamischen Charakterisierung und Lebensdaueruntersuchung von Sensorik in magnetischen Formgedächtnis-Aktoren entwickelt werden.
Der Schwerpunkt liegt auf der Konstruktion einer einstellbaren Prüfmechanik, der Integration geeigneter Sensorik sowie der Auslegung für einen Temperaturbereich von –20 °C bis +80 °C.
Je nach Interesse sind Vertiefungen in Konstruktion, Sensorik oder Messtechnik möglich.

• Forschungs-/Masterarbeit
• Konstruktion
• Mechatronik
• Sensorik
• Messtechnik

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Patrick Fleischmann

Entwicklung einer kardanischen Aufhängung zur Charakterisierung von Formgedächtnislegierungen

In dieser Abschlussarbeit soll eine doppelt kardanische Aufhängung zur präzisen Einspannung von magnetischen Formgedächtnislegierungen entwickelt und aufgebaut werden.
Anschließend werden die mechanischen Eigenschaften der Legierungen, insbesondere das Knickverhalten und die Kraft-Weg-Hysterese, mit einem Prüfstand untersucht.
Schwerpunkte können je nach Interesse auf Konstruktion, Sensorintegration oder Messtechnik gelegt werden.

• Master-/Forschungsarbeit
• Konstruktion
• Mechatronik
• Sensorik
• Messtechnik

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Patrick Fleischmann

Entwicklung eines Sensorkonzepts für Aktoren mit Formgedächtnislegierungen

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll ein neuartiges Sensorkonzept zur Positionsbestimmung von Aktoren mit magnetischen Formgedächtnislegierungen entwickelt werden.
Dazu werden Sensorspulen simuliert, aufgebaut und auf einem Prüfstand vermessen. Ziel ist die Optimierung der Sensoreigenschaften und der Aufbau eines Sensors mit validierten Eigenschaften.
Kenntnisse in Elektrotechnik, Simulation und Messtechnik sind von Vorteil.

• Master-/Forschungsarbeit
• Mechatronik
• Sensorik
• Messtechnik

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Patrick Fleischmann

Laserschweißverbindung einer magnetischen Formgedächtnislegierung

Magnetische Formgedächtnislegierungen (MSM) sind ein aktuelles Forschungsgebiet der auf Smart Materials basierenden Antriebstechnik. Die Anbindung der MSM-Bauteile an ihre Umgebung sind dabei noch wenig erforscht. In dieser Arbeit sollen Möglichkeiten der Verbindung per Laserschweißen ermittelt werden, was in großen Teilen am IFSW stattfinden wird.

• Masterarbeit in Kooperation mit dem IFSW
• Simulation des Wärmeeintrags
• Experimentelle Umsetzung der Schweißverbindung
• Analyse Verbindung durch metallografische Untersuchung
• Experimentelle Prüfung der Zugfestigkeit

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Patrick Fleischmann

Entwicklung und Ansteuerung einer Tripod-Kinematik mit multistabilen Antriebsachsen und intrinsischer Positionserfassung

Am Institut für Feinwerktechnik werden neuartige Aktorkonzepte auf Basis magnetischer Formgedächtnislegierungen erforscht. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Ansteuerung einer Tripod-Kinematik, bei der die Kinematik von drei smarten Antriebsachsen mit magnetischen Formgedächtnislegierungen gesteuert wird. Die Aufgaben umfassen den Entwurf und die Konstruktion sowie die Implementierung einer Software zur Steuerung und Inbetriebnahme der Tripod-Kinematik.

• Masterarbeit
• Elektronik- und Mechanikentwicklung
• Platinendesign

• Sensorik und Regelung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Patrick Fleischmann

_{Bildquelle: HUBER Diffraktionstechnik GmbH & Co. KG}

Entwicklung und Erprobung eines Messkonzepts zur energetischen Analyse der Temperierung von Spritzgusswerkzeugen

Das Aufheizen und Abkühlen von Spritzgusswerkzeugen kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Hierbei unterscheiden sie sich unter anderem in der Art des Wärmeeintrags, der je nach Methode unterschiedlich viel Energie benötigt.
Im Rahmen dieser Forschungsarbeit sollen zwei Methoden der Temperierung - öl-variotherm und induktiv - im Hinblick auf den Energieaufwand und Wärmeertrag untersucht werden. 

• Forschungsarbeit
• Recherche
• Simulation

• experimentelle Validierung

• Messtechnik

• Aufbau

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Gibran Khoury

Simulative Belastungsanalyse eines Messwerkzeugs mit Autodesk Moldflow
In dieser Masterarbeit soll ein komplex aufgebautes Messwerkzeug mit der Simulationssoftware Autodesk Moldflow modelliert und hinsichtlich mechanischer Belastungen analysiert werden. Ziel ist es, die auftretenden Lasten besser zu verstehen, verschiedene Werkstoffe zu vergleichen und Optimierungspotenziale für die Werkzeugkonstruktion abzuleiten.

• Forschungs-, Masterarbeit
• Recherche
• Simulation der Adhäsion,
• Sensortechnik
• theoretische / konstruktive / experimentelle Arbeit

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Jonas Veit

Integration von fortschrittlicher Messtechnik für das Entformungsverhalten in die Fertigung durch Machine Learning
Beim Spritzgießprozess kann es zu Defekten kommen, die durch die Entformung der Bauteile verursacht werden. Ein neues Verfahren zur Bestimmung des
Entformungsverhaltens wurde am IKFF zum Patent angemeldet. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, berührungslos eine Aussage über das Entformungsverhalten zu treffen und somit im Fertigungsprozess Gut- und Schlechtteile zu sortieren.
Um das neue Verfahren zu validieren, soll in dieser Arbeit dieses Verfahren mit der klassischen Entformungskraftmessung zusammengeführt werden. Dazu wurden umfangreiche Messdaten beider Verfahren gesammelt. Durch den Vergleich und mögliche Korrelationen sollen Algorithmen erstellt werden, die die Aussage
des patentierten Messverfahrens verbessern und eine berührungslose Messung in der Fertigung ermöglichen.

• Forschungs-, Masterarbeit
• Recherche
• Vergleich von Messdaten
• Entwicklung von Machine Learning Algorithmen
• Validierung durch neue Messungen
• theoretische / experimentelle Arbeit

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Jonas Veit

Analyse und Optimierung einer Steuerung für ein Messwerkzeug
Die Entwicklung eines Messwerkzeugs umfasst viele Schritte. Ein wichtiger Schritt davon ist die Steuerungssoftware, welche die Ansteuerung der verschiedenen Aktoren, die Kommunikation mit der Peripherie und die Bedienung des Messwerkzeuges beinhaltet.
In dieser Arbeit soll die Steuerungssoftware eines Entformungskraftmesswerkzeuges analysiert und optimiert werden. Die aktuelle Software verursacht aufgrund der hohen Prozessorlast häufig Fehler und Abbrüche. Ziel ist es, die Software effizienter und stabiler zu gestalten.

• Forschungs-, Masterarbeit
• Recherche
• Analyse von Störungen und Schwachstellen
• Planung des Steuerungsaufbaus
• Validierung
  
• theoretische / experimentelle Arbeit

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Jonas Veit

Induktiv betriebener Durchlauferhitzer zur mobilen Anwendung
In dieser Arbeit soll ein Durchlauferhitzer entwickelt werden, der durch die effiziente Induktion betrieben wird. Dadurch soll Wasser auf eine angenehme Verbrauchstemperatur erhitzen werden und dies durch max. 1000W Leistung. Somit kann auf Energieträger, wie Diesel und Gas verzichtet und die durch Solar geladenen Batterie genutzt werden.

• Bachelor-, Forschungs-, Masterarbeit
• Konstruktion
• Fertigung von Induktoren
• Test und Messungen
• Simulation

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Jonas Veit

_{Bildquelle: smartercamping.de}

Entwicklung und Evaluation eines Prüfablaufs für taktile und optische 3D-Messgeräte

Um verschiedene taktile und optische 3D-Messgeräte am IKFF außerhalb des Kalibrierrhythmus zu überprüfen, wurde in einer studentischen Arbeit  ein Prüfkörper entwickelt.
Für diesen Prüfkörper sollen nun die dazu notwendigen Prüfabläufe entwickelt werden, die eine schnelle und vergleichbare Bestimmung der Messgenauigkeit und deren Dokumentation ermöglichen. Die Messgenauigkeit soll dabei möglichst automatisch ermittelt und per Software mit früheren Ergebnisse und Sollwerten verglichen werden.

• experimentelle Bachelorarbeit
• Programmierung von automatischen Messgeräten

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Simulative Untersuchung der Potentiale adaptiver Magnetkreise mit magnetischer Formgedächtnislegierung 
Masterarbeit, 2023, Betreuer: M. Sc. Marco Hutter

Entwicklung und Charakterisierung eines linear aufgebauten MSM-gesteuerten Permanentmagnetkreises
Masterarbeit, 2022, Betreuer: M. Sc. Marco Hutter

Bestimmung von Adhäsionseffekten beim Entformen von Spritzgießbauteilen mittels neuartigem optischen Mikrofon
Masterarbeit, 2022, Betreuer: M. Sc. Manuel Mauch

Modellbildung zum dynamischen Verhalten eines Elektromagneten in MATLAB SIMULINK und Entwicklung von Regelungskonzepten
Studienarbeit, 2021, Betreuer: M. Sc. Manuel Mauch

Mechatronische Optimierung eines homopolaren Lineardirektantriebs
Studienarbeit, 2021, Betreuer: M. Sc. Manuel Mauch

Simulative Untersuchungen des Einflusses von Fertigungs- und Setztoleranzen von Magneten auf den Feldverlauf in Lineardirektantrieben
Bachelorarbeit, 2021, Betreuer: M. Sc. Marco Hutter

Entwicklung und Inbetriebnahme eines Testaufbaus für thermisch aktivierte Formgedächtnisaktoren
Bachelorarbeit, 2021, Betreuer: M. Sc. Marco Hutter

Simulative Optimierung eines induktiven Übertragungssystems und experimentelle Validierung anhand eines Demonstrators
Masterarbeit, 2020, Betreuer: M. Sc. Marcel Mittag

Das Galvanometer - ein Präzisionsdrehspulinstrument
Projektarbeit, 2020, Betreuer: M. Sc. Manuel Mauch

Messtechnische Evaluation und konstruktiver Ausbau eines Aktors mit magnetischer Formgedächtnislegierung unter Zuhilfenahme von Simulationswerkzeugen
Bachelorarbeit, 2020, Betreuer: M. Sc. Manuel Mauch

Konstruktion und Simulation eines elektromagnetischen Aktors mit magnetischer Formgedächtnislegierung
Studienarbeit, 2020, Betreuer: M. Sc. Manuel Mauch

Entwicklung und Inbetriebnahme der Software und Elektronik eines Drehmomentteststands
Studienarbeit, 2020, Betreuer: M. Sc. Marcel Mittag

Entwicklung einer Regelung für den optimierten Betrieb eines elektrodynamischen Fächers
Studienarbeit, 2020, Betreuer: M. Sc. Simon Strohmeyr

Simulative Untersuchungen an einer Magnetschwingkolbenpumpe und Verifizierung anhand externer Versuchsergebnisse
Studienarbeit, 2020, Betreuer: M. Eng. Markus Raab

Konzeptionierung eines Ovalstatormotors mit bewegtem Spulensystem
Studienarbeit, 2019, Betreuer: M. Sc. Marcel Mittag

Recherche, Vergleich und Modellierung unkonventioneller Aktoren
Projektarbeit, 2019, Betreuer: M. Eng. Markus Raab

Der Magnetmotor, ein Perpetuum mobile
Projektarbeit, 2019, Betreuer: M. Sc. Marcel Mittag

Konstruktion und Ansteuerung eines zweiten Läufers für einen Lineardirektantrieb mit induktiver Energieübertragung
Bachelorarbeit, 2019, Betreuer: M. Sc. Marcel Mittag

Entwicklung und Aufbau einer elektrodynamischen Fächerkühlung für einen Lineardirektantrieb
Bachelorarbeit, 2019, Betreuer: M. Sc. Simon Strohmeyr

Entwicklung eines multidimensional geregelten Ultraschall-Bewegungsdemonstrators
Bachelorarbeit, 2018, Betreuer: M.Sc. Frank Schiele

Simulation und Inbetriebnahme von Halbkugelresonatoren für Piezomotoren
Masterarbeit, 2018, Betreuer: M. Sc. Frank Schiele

Charakterisierung von magnetischen Formgedächtnislegierungen
Bachelorarbeit, 2018, Betreuer: M. Eng. Markus Raab

Konstruktion, Aufbau und Verifizierung eines magnetischen Formgedächtnisaktors
Masterarbeit, 2018, Betreuer: M. Eng. Markus Raab

Simulation einer induktiven Energieübertragung mit Untersuchung der Einflussgrößen
Studienarbeit, 2018, Betreuer: M. Sc. Marcel Mittag

Konzeptfindung zur passiven und aktiven Kühlung anhand enes heteropolaren Lineardirektantriebs
Studienarbeit, 2018, Betreuer: M. Sc. Simon Strohmeyr

Entwicklung aktiver Kühlkonzepte von Lineardirektantrieben durch vibrierende flache Platten
Studienarbeit, 2018, Betreuer: M. Sc. Simon Strohmeyr

Vergleichende Berechnungen an einem kommutierten Flachspulmotor
Studienarbeit, 2018, M.Sc. Marcel Mittag

Entwicklung einer Spritzgussform zur Herstellung eines Festkoerpergelenklagers fuer MSM-Sticks 
Bachelorarbeit, 2023, Betreuer: M. Sc. Marco Hutter

Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung für metallische und Graphit-Bipolarplatten
Studienarbeit, 2021, Betreuer: M. Sc. Thomas Litwin

Aufbau, Inbetriebnahme und Abmusterung eines neuartigen Messsystems zu Messung von adhäsionsbedingten Zugkräften beim Spritzgießen 
Bachelorarbeit, 2021, Betreuer: Dipl. Ing. Max Schönherr

Technische Adaption eines Sensoraufbaus zur zerstörungsfreien Prüfung einer Stahlplatte
Studienarbeit, 2021, Betreuer: M. Sc. Thomas Litwin

Kühlkonzepte für Spritzgießwerkzeuge
Projektarbeit 2020, Betreuer: M. Sc. Milan Fitzlaff

Konstruktion von Spritzgießwerkzeugen für Demonstratorteile für den Tag der Wissenschaft
Projektarbeit 2020, Betreuer: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Konstruktive Gestaltung eines Versuchsaufbaus zur Leistungsmessung bei induktiver Temperierung
Bachelorarbeit, 2019, Betreuer: M. Sc. Thomas Litwin

Entwicklung eines Spritzwerkzeugs mit integrierter induktiver Temperierung von Einlegeteilen
Bachelorarbeit, 2019, Betreuer: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Untersuchung von Entformungskäften im Kunststoffspritzguss von additiv gefertigten Werkzeugeinsätzen
Bachelorarbeit, 2019, Betreuer: Dipl.-Ing. Maximilian Schönherr

Analyse und Konstruktion eines Messsystems zur Ermittlung der durch Adhäsion bedingten Zugkräfte im Kunststoffspritzguss
Bachelorarbeit, 2018, Betreuer: Dipl.-Ing Maximilian Schönherr

Konstruktion eines Spritzgießwerkzeugs mit wechselbaren Kassetteneinsätzen
Bachelorarbeit, 2018, Betreuer: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Analyse von induktiv temperierten Kunststoff-Compounds
Bachelorarbeit, 2019, Betreuer: M. Sc. Thomas Litwin

Voruntersuchungen eines induktiv temperierten Kunststoffspritzgusswerkzeugs zur Herstellung von Zugstabproben
Bachelorarbeit, 2019, Betreuer: M. Sc. Thomas Litwin

Untersuchung der induktiven Erwärmbarkeit von 3D-gedruckten Kavitätseinsätzen für Spritzgusswerkzeuge
Studienarbeit, 2018, Betreuer: Dipl.-Ing. Andreas Maucher

Konstruktion eines Zusatzmoduls für einen Schneeschuh
Projektarbeit 2021, Betreuer: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Entwicklung eines Dosiergeräts zur Beimischung von Masterbatches beim Kunststoffspritzgießen
Bachelorarbeit 2020, Betreuer: M. Sc. Milan Fitzlaff

Inbetriebnahme und Optimierung eines Ausgabesystems an einer Kunststoffspritzgießmaschine
Bachelorarbeit, 2019, Betreuer: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Konstruktion eines passiven Ausgabe-/Palettensystems
Bachelorarbeit, 2018, Betreuer:  Dipl.-Ing. Eberhard Burkard

Entwicklung eines im 3D-Druck hergestellten Sensors
Studienarbeit, 2018, Betreuer: Dipl.-Ing. Eberhard Burkard