Projekt-, Bachelor-, Studien- und Masterarbeiten

Entwicklung eines Reluktanzantriebs mit Erregung durch einstellbare Permanentmagnete

Reluktanzaktoren nutzen die Kraftwirkung auf Grenzflächen in einem Magnetkreis zur Bewegungserzeugung. Bei herkömmlichen Elektromagneten wird die dafür erforderliche Erregung mithilfe einer Spule hervorgerufen. 
Muss eine Kraft über einen langen Zeitraum aufgebracht werden, ist eine durchgängige Bestromung der Wicklung erforderlich. Eine Möglichkeit, die Verlustleistung und die resultierende Temperaturerhöhung im System zu verringern, ist die Verwendung eines einstellbaren Permanentmagnets. Dabei wird die Magnetisierung eines Permanentmagnets gezielt über eine Magnetisierungsspule angepasst, um die geforderte Kraft zu erzeugen.
In dieser Arbeit soll ein Aktor entwickelt werden, der durch eine gezielte Auf- und Entmagnetisierung eines Permanentmagnets variable Reluktanzkräfte erzeugt.

• Bachelor-/Forschungsarbeit
• Magnettechnik
• Aktorik
• Entwicklung
• Simulation
• Experimentelle Untersuchung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Philipp Reinhard

Entwicklung eines geregelten Linearantriebs für ein inverses Pendel

Lineardirektantriebe ermöglichen die technische Realisierung von linearen Bewegungen ohne zusätzliche Bewegungsumformer. Dadurch ermöglichen die Antriebe genaue und dynamische Positioniervorgänge. Um diese Eigenschaften zu demonstrieren, soll ein Aufbau entwickelt werden, welcher in der Lage ist, das Logo des Stuttgarter Maschinenbaus nach dem Prinzip des inversen Pendels zu balancieren.

• Bachelor-/Forschungsarbeit
• Konstruktion
• Aufbau
• Regelung

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 eines mit Lineardirektantrieben aktuierten Hexapods

Hexapoden ermöglichen durch den Aufbau aus 6 Antrieben Bewegungen in 6 Freiheitsgraden. Sie werden beispielsweise in der Robotik, Medizintechnik und in Werkzeugmaschinen genutzt. Üblicherweise kommen rotatorische Antriebe in Kombination mit einem Kugelgewindetrieb für die Bewegungserzeugung zum Einsatz. Diese Antriebe begrenzen jedoch die Dynamik des Systems. Lineardirektantriebe ermöglichen die Realisierung von  Linearbewegungen ohne zusätzliche Bewegungsumformung und bieten dadurch eine Möglichkeit zur Steigerung der Dynamik. In der Arbeit soll ein mit Lineardirektantrieben angetriebener Hexapod entwickelt werden.

• Master-/Forschungsarbeit
• Entwicklung
• Konstruktion
• Regelung
• Experimentelle Untersuchung

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Philipp Reinhard

_{Bildquelle: Physik Instrumente (PI) SE & Co. KG} 

Steigerung der Präzision bei Impulsmagnetisierungsprozessen von Seltene-Erden-Magneten

Seltene-Erden-Magnete werden in elektrischen Energiewandlern zur Erzeugung eines magnetischen Flusses im Luftspalt verwendet. Auch in verschiedenen Sensoren werden diese Permanentmagnete beispielsweise in Form eines magnetischen Maßtabes verwendet. Besonders bei Anwendungen in der Sensortechnik werden hohe Anforderung an den Verlauf und die Flussdichte des magnetischen Feldes gestellt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist eine präzise Magnetisierung der Seltene-Erden-Magneten erforderlich. In dieser Arbeit soll der Impulsmagnetisierungsprozess dieser Permanentmagnete hinsichtlich der Präzision untersucht werden. Ziel ist es, die erreichbaren Genauigkeiten beim Magnetisierungsprozess zu bestimmen und Möglichkeiten zu entwickeln, diese weiter zu steigern.

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

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Philipp Reinhard

_{Bildquelle: MS-Schramberg GmbH & Co.KG}

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}

Optimierung der Adhäsionsmessung beim Entformen von Spritzgussbauteilen durch den Einsatz verbesserter Sensorsysteme
In der Forschung um Entformungskräfte spielt die Adhäsion eine große Rolle. Dabei kann es während des Ablösevorgangs zu einer elastischen Verformung des Prüflings kommen. Um dies im Detail besser verstehen und untersuchen zu können, sind Simulationen und verbesserte Messmethoden notwendig.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Adhäsion während der Entformung von Spritzgussteilen besser zu verstehen und zu messen. Ziel ist es, einen vorhandenen Linearsensor durch ein neueres Sensormodell zu ersetzen, um präzisere Daten zu erhalten.

• 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

Mechatronische Weiterentwicklung eines Ausgabesystems an einer Kunststoffspritzgießmaschine
Am IKFF gibt es ein passives Drehtellersystem für die Ausgabe von Teilen für eine Spritzgießmaschine. Ein Drehteller wird dabei über den Handlingroboter der Spritzgießmaschine angetrieben. Um die Bediener- und Maschinensicherheit zu erhöhen gibt es für diese Spritzgießmaschine auch eine optische Überwachung der Teilentnahme und -ausgabe mit Hilfe von Kameras und einem Minicomputers als Proof of Concept.
Für diese Systeme soll die Hard- und Software für die Überwachung und die Kommunikation mit der Spritzgießmaschine und dem Handlingroboter weiterentwickelt werden.

• Bachelorarbeit
• Mechatronik
• Handhabungs- und Automatisierungstechnik
• Hard- und Softwarentwicklung
• Bilderkennung/-verarbeitung mit Kamera und Minicomputer

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: Dipl. - Ing. Eberhard Burkard

Auslegung, Beschaffung und Inbetriebnahme eines Linearsensors in einem Spritzgusswerkzeug
In der Forschung um Entformungskräfte spielt die Adhäsion eine große Rolle. Ziel eines Forschungsprojektes ist es, die Adhäsion während der Entformung von Spritzgussteilen besser zu verstehen und zu messen.
Die Aufgabe dieser Arbeit lautet, einen vorhandenen Linearsensor durch ein neues
Sensormodell zu ersetzen, um präzisere Daten zu erhalten. Dabei sollen verschiedene Sensortechnologien untersucht, bewertet und ein neuer Sensor in das bestehende System integriert werden.

• Bachelorarbeit
• Recherche
• Sensortechnologien
• Integration und Inbetriebnahme
• Messungen für Vergleich

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Jonas Veit

Aufbau einer Steuerung für ein Messwerkzeug im Spritzgussverfahren

Die Entwicklung eines Messwerkzeugs umfasst viele Schritte. Ein wichtiger Schritt davon ist die Entwicklung der Steuersoftware.
In dieser Arbeit soll die Steuerungssoftware eines Entformungskraftmesswerkzeuges aufgebaut, analysiert und
optimiert werden. Die aktuelle Software kann als Grundlage dienen. Ziel
ist eine effiziente und stabile Steuerung zu gestalten.

• Bachelorarbeit
• Planung des Steuerungsaufbaus
• Strukturierte Umsetzung
• Analyse von Störeinflüssen

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