Bachelor-, Studien- und Masterarbeiten

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

Teststandsentwicklung zur Untersuchung der elektrischen Sensoreigenschaften von magnetischer Formgedächtnislegierung

Intelligente Materialien bieten die Möglichkeit Aktor- und Sensorfunktion gleichzeitig auszuführen. Dies ermöglicht neue Entwicklungen im Bereich der Miniaturisierung und Digitalisierung. Magnetische Formgedächtnislegierungen sind aufgrund großer Hübe 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 die elektrischen Sensoreigenschaften - also ihre Widerstandsänderung bei Verformung – untersucht. An diesem Teststand sollen dann auch Charakterisierungsmessungen an MSM-Elementen durchgeführt werden.

• Bachelor-/Studienarbeit
• Konstruktiv
• Experimentell

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Marco Hutter

Charakterisierung eines linear aufgebauten, MSM-gesteuerten Permanentmagnetkreises

Magnetische Formgedächtnislegierungen (MSM) werden als Smart Material aktuell für verschiedene Anwendungen erforscht. Ein am IKFF entwickelter Ansatz sieht die Verwendung von MSM-Elementen zur Steuerung permanentmagnetischer Kreise vor.
Ziel dieser Arbeit sind Untersuchungen zum linearen Aufbau des beschrieben Aktorprinzips, im Gegensatz zum am Institut bereits betrachteten parallelen Aufbau. Hierzu soll eine durch FEM-Simulationen unterstützte konstruktive Ausgestaltung des Magnetkreises erfolgen. Daraus abgeleitet werden sollen Kenndaten zum Betrieb eines Magnetkreises in dieser Konfiguration. Der entwickelte Magnetkreis soll anschließend aufgebaut und die Simulationsergebnisse experimentell überprüft werden.

• Studien-/Masterarbeit
• Festkörperaktorik
• Konstruktive Ausarbeitung
• FEM-Simulation (Ansys Maxwell, Vorkenntnisse wünschenswert)
• Experimenteller Aufbau

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Marco Hutter

Entwickung eines Linerdirektantriebs mit in die Führung integrierter induktiver Energieübertragung

Anhand eines bei uns am IKFF entwickelten Antriebs mit induktiver Energieübertragung, konnte die Umsetzbarkeit eines Übertragungssystems bereits gezeigt werden. Allerdings mit der Folge einer deutlichen Vergrößerung der Antriebsabmaße.
Zu Reduktion dieses Platzbedarfs soll in einem nächsten Schritt das Übertragungssystem in die Führung integriert werden. Ihre Aufgabe ist es nun einen Lineardirektantrieb zu entwickeln, der eine in die Führung integrierte Energieübertragung möglich macht. Dazu gehören neben der konstruktiven Ausgestaltung, die Simulation und Optimierung, sowie der Aufbau und eine experimentelle Verifikation.

• Studien-/ Masterarbeit 
• Konstruktion 
• FEM-Simulation
• Aufbau und Verifikation

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Marcel Mittag

Untersuchung der Positioniergenauigkeit von neuartigen planaren Ultraschallmotoren mit Resonatoren aus Piezo-Halbkugeln

Am IKFF entsteht derzeit ein neuartiger planarer Ultraschallmotor, der auf Basis von drei Piezo-Halbkugeln sowohl translatorische (XY) als auch rotatorische Bewegungen (φ) durchführen kann. Ein erster funktionsfähiger Bewegungsdemonstrator wurde bereits aufgebaut und eine passende Positions-Sensorik aus drei Lasertriangulations-Sensoren implementiert. Ziel der ausgeschriebenen Arbeit ist es nun, die wiederholbare Positioniergenauigkeit des Antriebsystems zu bestimmen. Anwendungsmöglichkeiten können aufgrund der extrem reduzierten magnetischen Felder im Vergleich zu herkömmlichen elektromagnetischen Antrieben in Zukunft im Bereich von medizintechnischen Anwendungen liegen.

• Studien-/Masterarbeit
• Experimentell/Angewandt
• Matlab/Simulink
• Messtechnik
• Regelung
• Konstruktion

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Frank Schiele

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

Spritzgießsimulation mit Moldflow
Die zu simulierende Geometrie steht stellvertretend für gestiegene Anforderungen der Medizinbranche an die Bauteilqualität. Es soll daher den Worst-Case mit Bindenähten, Aspekt-Verhältnissen, glatten Oberflächen und Transparenzen wiedergeben.
In dieser Studienarbeit soll daher aufgezeigt werden, dass es möglich ist in Moldflow einen induktiv-variothermen Prozess abbilden zu können, als auch mit einer gezielt induktiven Temperierung die isotherme Prozessführung zu unterstützen um so das Füllverhalten positiv zu beeinflnussen.

• Studienarbeit
• Moldflow
• Medizin- und Kunststofftechnik
• Simulation
• Induktiv-variotherm

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Thomas Litwin

Messung von Wirbelstromverlusten infolge induktiver Temperierung im Kunststoffspritzguss
Am IKFF wurde ein Verfahren zu Messung der Wirbelstromverluste entwickelt um Simulationsergebnisse im Bereich der induktiven Temperierung verifizieren zu können.
In einer weiteren Arbeit soll daher das Messverfahren (Differenzkalorimetrie) um verschiedene Frequenzspektren erweitert werden. Ziel der Arbeit ist es, werkstoffspezifische Verlust-Kennlinien zu ermitteln um die Simulationsergebnisse zu verifizieren als auch eine Vorabschätzung zu ermöglichen.

• Studien- / Masterarbeit
• Experimentell
• FEM
• ANSYS Maxwell
• LabVIEW
• MATLAB

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Thomas Litwin

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

Prüfsensoraufbau für eine Brennstoffzellenkomponente
Im Forschungsprojekt UltraPress wurde ein neuartiges induktives Heißpressverfahren für die Fertigung von graphithaltigen Bipolarplatten für PEM-Brennstoffzellen entwickelt. Dies geschah in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Brennstoffzellentechnik u.a. und wurde durch das BMBF gefördert. In einem beim BMWi für das Frühjahr 2021 angestrebten Anschlussprojekt soll dieses Verfahren in einer automatischen Fertigungszelle umgesetzt werden. Hierzu soll ein Anlagenteil eine zerstörungsfreie Prüfung der Bipolarplatten ermöglichen. In dieser Studienarbeit sollen somit zunächst gängige zerstörungsfreie Prüfverfahren recherchiert und eines im kleinen Maßstab aufgebaut werden. Ziel der Studienarbeit ist dabei der Funktionsnachweis der aufgebauten Sensoreinheit am Beispiel von eingebrachten Fehlstellen an Aluminium- sowie Bipolarplatten.

• Studienarbeit
• Experimentell
• Brennstoffzelle
• Bipolarplatte
• Labview

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Thomas Litwin

Bildquelle: Zentrum für Brennstoffzellentechnik

Recherche zur:
Zerstörungsfreien Werkstoffprüfung für Bipolarplatten in Brennstoffzellen
Im Forschungsprojekt UltraPress wurde ein neuartiges induktives Heißpressverfahren für die Fertigung von graphithaltigen Bipolarplatten für PEM-Brennstoffzellen entwickelt. Dies geschah in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Brennstoffzellentechnik u.a. und wurde durch das BMBF gefördert. In einem beim BMWi für das Frühjahr 2021 angestrebten Anschlussprojekt soll dieses Verfahren in einer automatischen Fertigungszelle umgesetzt werden. Hierzu soll ein Anlagenteil eine zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) der Bipolarplatten ermöglichen.
In dieser Studienarbeit sind somit gängige zerstörungsfreie Prüfverfahren zu recherchieren und in einer technischen Gegenüberstellung miteinander zu Vergleichen. Als Ziel dient hierbei eine mögliche Adaption der ZfP an die technischen Gegebenheiten einer graphithaltigen Bipolarplatte.

• Studienarbeit
• Recherche
• Brennstoffzelle
• Bipolarplatte

ausführliche Aufgabenstellung
Ansprechpartner: M. Sc. Thomas Litwin

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

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

Entwicklung und Aufbau eines Linearantriebs mit Fächerkühlung
Betreuer: M. Sc. Simon Strohmeyr

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

Modellbildung des dynamischen Verhaltens eines elektromagnetischen Hubaktors in MATLAB SIMULINK
Betreuer: M. Sc. Manuel Mauch

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

Analyse und Konstruktion eines Messsystems zur Ermittlung der beim Entformen durch Adhäsion bedingten Zugkräfte beim Kunststoffspritzguss
Betreuer: Dipl. - Ing. Maximilian Schönherr

Erstinbetriebnahme eines induktiv temperierten Kunststoffspritzgusswerkzeugs zur Herstellung von Zugstabproben
Betreuer: M. Sc. Thomas Litwin