Konzepte für neuartige Gehörschutzsysteme. - Ilmenau. - 88 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Eines der wichtigsten Sinnesorgane des Menschen ist das Ohr. Es kann akustische Signale zwischen 16 Hz und 16 kHz wahrnehmen. Für die Kommunikation im Alltag spielt die Funktionstüchtigkeit des Ohres eine entscheidende Rolle. Sowohl im privaten als auch im beruflichen Bereich wird das Ohr durch Lärm belastet. Dadurch kann es irreversible Schäden davontragen, die meistens zu einer Lärmschwerhörigkeit führen. Um die Belastung des Ohres zu verringern, können viele Maßnahmen durchgeführt werden. All diese Maßnahmen sind gesetzlich vorgeschrieben. Sie existieren in Form von Richtlinien, Normen sowie Empfehlungen, welche innerhalb dieser Arbeit recherchiert und zusammengefasst wurden. Um die Wirkung des Lärms auf das Ohr zu verringern, können Gehörschutzsysteme getragen werden. Von ihnen existieren bereits verschiedene Arten, die sich stark unterscheiden. Diesbezüglich wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Patentrecherche durchgeführt. Auf Basis der bisher bekannten Systeme wurde ein Anforderungskatalog für neuartige Gehörschutzsysteme erstellt. In Bezug auf den zusammengestellten Anforderungskatalog wurden vier Konzepte erarbeitet. Die neuartigen Gehörschutzsysteme sollen die Nachteile der einfachen Gehörschutzstöpsel und der individuell angefertigten Otoplastiken im Bereich der Schalldämmung über den gesamten Frequenzbereich, des Preises und des Herstellungsaufwands bzw. der Herstellungskosten ausschließen und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis ermöglichen. Die entwickelten vier Konzepte setzen sich grundsätzlich aus zwei Kompo-nenten mit zwei unterschiedlichen Materialien zusammen. Diese wurden gegenübergestellt und anhand des Anforderungskatalogs bewertet. Die Bewertung zeigte, dass sich das erste Konzept am besten eignet. Es hat eine Zylinderform und setzt sich aus zwei Teilen zusammen: einem inneren Teil aus hartem und einem äußeren Teil aus weichem Werkstoff. Der innere Teil enthält eine durchgehende Bohrung, in der sich einen Filter befindet. Dieser soll für eine passende Schalldämmung und Belüftung des Gehörgangs sorgen. Aufgrund der Form sowie des Maßes der Komponenten eignet sich diese Variante für alle Gehörgangsgeometrien, sowohl für enge als auch für breite Gehörgänge. Da das Konzept eine einfache Zylinderform hat, sind der Herstellungsaufwand bzw. die Herstellungskosten niedrig.
Die Eignung der Kinect® Version 2 als Werkzeug für anthropometrische Analysen. - Ilmenau. - 47 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Die Arbeit baut auf einem Rechercheteil sowie einer im Anschluss daran durchgeführten Messreihe auf. Sie soll eine Aussage darüber treffen, ob mit der Microsoft® Kinect® Version 2 anthropometrische Daten bestimmt werden können. Bei der Literaturrecherche liegt der Fokus auf der Ausarbeitung der Längenmessinstrumente und deren auf Normen gestützter methodischer Anwendung bei der anthropometrischen Vermessung sowie den technischen Eigenschaften der Microsoft® Kinect® Version 2. Auf dieser Basis wird die Messreihe geplant und ein Konzept für den Aufbau und die Durchführung erstellt. Es werden 15 Probanden klassisch anthropometrisch gemessen sowie mittels der Microsoft® Kinect® Version 2. Die gewonnenen Daten werden mit Excel®, einem selbstgeschriebenen Code in Matlab® sowie dem Statistikprogramm SPSS® zusammengefasst, ausgewertet und diskutiert.
Entwicklung und Validierung eines Mehrkörper-Fußmodells zur Funktionsanalyse (juveniler) Fußdeformitäten. - Ilmenau. - 75 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Es ist äußerst schwierig, Bewegungsstörungen im Gangbild ohne technische Hilfsmittel detailliert zu erkennen und zu lokalisieren. Daher kann zur klinischen Diagnose bewegungsbedingter Probleme oder auch zur Überprüfung bereits durchgeführter Behandlungen eine instrumentelle dreidimensionale Bewegungsanalyse eingesetzt werden. Hierzu werden an markanten anatomischen Punkten reflektierende Marker befestigt. Mit Hilfe eines Hochleistungskamerasystems ist es möglich, Bewegungen im Raum präzise zu erfassen und anschließend genau und objektiv zu analysieren. In dieser Arbeit wird ein neues kinematisches Fußmodell entwickelt, das die fußinternen Bewegungen hochaufgelöst darstellt. Hierzu wird die entsprechende Auswertesoftware programmiert. Zunächst werden bereits existierende Fußmodelle, die klinische Anwendung finden und auch für Kinder eingesetzt werden können, miteinander verglichen. Anschließend werden Anforderungen an das neue Modell gesetzt. In dieser Arbeit werden Unterschenkel und Fuß, unterteilt in insgesamt fünf Segmente, betrachtet. Dieses Modell soll sowohl für Erwachsene, als auch Kinder eingesetzt werden können. In der Softwareumgebung Matlab® wird eine entsprechende Auswertesoftware entwickelt, die unter anderem die Bewegungen der verschiedenen Fußsegmente zueinander (Gelenkwinkel) anhand der eingelesenen Trajektorien der Marker ausgibt. Abschließend werden einige praktische Versuche durchgeführt, um erste Eindrücke über die Funktionsweise des Modells zu erlangen.
Entwicklung einer objektivierten Methode zur Bewertung des Schaltkomforts automatisierter Kraftfahrzeuggetriebe. - Ilmenau. - 45 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, eine objektivierte Methode zu entwickeln, mit der der Schaltkomfort automatisierter Kraftfahrzeuggetriebe bewertet und miteinander verglichen werden kann. Dazu wurden Methoden zur Bewertung des Schaltkomforts von automatisierten Getrieben in der Literatur sowie in der praktischen Anwendung bei der Daimler AG untersucht. Darauf basierend wurde eine eigene Methode zur objektiven Schaltkomfortsbewertung entwickelt, die insbesondere auf einen effektiven Einsatz im Unternehmen zugeschnitten ist und damit schnelle Erkenntnisse auf die Qualität des Schaltkomforts ermöglicht. Dabei wurden die wichtigsten Einflussparameter auf den Schaltkomfort identifiziert und bei Probandenfahrten für verschiedene Schaltvorgänge gemessen. Parallel dazu wurde die subjektive Beurteilung des Schaltkomforts der Probanden festgehalten und mit den Messdaten in Relation gebracht. Aus der subjektiven Beurteilung und den Messdaten wurde anschließend ein objektiviertes Bewertungssystem für den Schaltkomfort entwickelt, welches einen Vergleich verschiedener automatisierter Getriebe ermöglicht. Zuletzt wurde die Methode evaluiert und in Bezug auf die Anforderungen kritisch hinterfragt.
Aufbau eines Prüfstands zur Messung interkristalliner Korrosion in hochlegierten Edelstählen für chirurgische Instrumente und Implantate, in Abhängigkeit des Wärmeeintrags. - Ilmenau. - 115 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Die interkristalline Korrosion ist eine elektrochemische Korrosionsart, die unter anderem bei passivierbaren, metallischen Werkstoffen auftreten kann. In hochlegierten CrNi(Mo)-Stählen werden dabei chromverarmte und nichtpassivierte Gefügebestandteile abgebaut. Durch den verminderten Gefügezusammenhalt kann es zum Kornzerfall und unter mechanischer Belastung des Werkstücks zur Rissbildung kommen. Bei aus Edelstahl gefertigten chirurgischen Instrumenten und Implantaten kann ein solches Materialversagen durch Belastungsspitzen zu schwerwiegenden Folgen für die Patienten führen. Für die Untersuchung der Einflüsse wärmeeintragender Prozessen auf die Korrosionsbeständigkeit bei der Herstellung von Feingussteilen, wird ein Teststand aufgebaut. Dieser beruht auf dem Prinzip des Strauß-Tests. Dabei werden die Probekörper einer siedenden Elektrolytlösung, die aus Schwefelsäure und Kupfer(II)-sulfat besteht, ausgesetzt. Anschließend werden die Probekörper gebogen und die Oberfläche auf Risse untersucht. Die Fehlerbilder werden mit Hilfe einer Farbeindringprüfung und Segmentierungsverfahren einer Korrosionsbeständigkeitsklasse zugeordnet.
Development of a graphical user interface in Matlab to monitor control parameters in a flapping wing test bench system. - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Der Flug von Vögeln und Insekten lässt sich nur dann beschrieben, wenn verschiedene Parameter wie schweben, gleiten, steigen, Auftrieb oder Anstellwinkel verstanden werden. Um diese Charakteristiken zu analysieren werden Prüfstände mit verschiedenen Komponenten genutzt, um die korrekte Arbeitsweise von Modellen zu verifizieren. Diese Tests finden in einer Umgebung statt, in der bestimmte Parameter des Systems mithilfe von Software und Hardware geprüft werden. Die Software kann Zustände im Prüfstand im Rahmen der Limitierungen des Systems und dessen Parameter verändern. Die vorliegende Arbeit präsentiert die Entwicklung eines Graphischen User Interfaces (GUI) in MATLAB, um die Charakteristiken des Auftriebs eines Flattermechanismus, welcher auf einer drehbaren Stange befestigt ist, im Prüfstand zu testen und analysieren. Die Parameter des Sollwerts und der PID-Konstanten können dabei in Echtzeit verändert und in einem Grafikfenster angezeigt werden. Das System schwebt dann um den angegebenen Sollwert.
Konstruktive Optimierung eines Wheg-Roboters hinsichtlich Robustheit, Bauraumnutzung und Geometrie der Außenhaut. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der konstruktiven Entwicklung einer Außenhaut für einen Wheg-Roboter des Fachgebietes Biomechatronik der Technischen Universität Ilmenau (Wheg = Wheel + Leg). Dieser dient zum Erforschen kontaminierten Festlandes. Dabei sollen menschenunzugängliche Gebiete mit Hilfe des Roboters betreten werden und Minen sowie Umweltgifte identifiziert werden. Auf diese Weise wird die Gefahr für den Menschen reduziert. Aufgrund mangelhafter Zuverlässigkeit des aktuellen Roboters wird die Außenhaut von Grund auf überarbeitet und vorhandene Fehler beseitigt. Die folgende Dokumentation greift die Probleme des Roboters auf und zeigt nach intensiver Analyse und Recherche Anforderungen an die neue Konstruktion auf. Darauf aufbauend werden verschiedene Lösungskonzepte vorgestellt und unter verschiedenen Bewertungskriterien miteinander verglichen. Abschließend wird die Konstruktion in eigener Fertigung umgesetzt. Dabei wurde vor allem auf Leichtbau, Übersichtlichkeit und Wartungsfreundlichkeit geachtet. Die Motivation ist es die Bodenreaktionskräfte des Wheg Antriebes zu reduzieren und die Effizienz des Roboters zu erhöhen. Durch Nutzung additiver Fertigungsverfahren kann eine schnelle Fertigung der Außenhaut erfolgen.
Entwurf und Realisierung einer fluidischen Versorgungsstrecke für die parallelisierte Zellkultivierung. - Ilmenau. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer auf Open-Source basierenden, automatisierten Versorgungsstrecke für die kontinuierliche und parallelisierte Zellkultivierung. Sie stellt einen Teil des im Fachgebiet Biomechatronik durchgeführten Projektes zur Entwicklung eines automatisierten Zellkultivierungs- und Zellanalysesystems (kurz: SACCA) dar. Die Vorgehensweise beim Entwurf und der Entwicklung dieser Versorgungsstrecke ist an die VDI Richtlinie VDI 2206 angelehnt und beginnt mit der Analyse der wichtigsten Anforderungen, die sowohl die zu kultivierenden Zellen als auch die Bedienung des Systems betreffen. Der aktuelle Stand im Bereich der Versorgungsstrecken wird durch ihren Aufbau und ihre Versorgungsstrategien erläutert. Basierend auf den gewonnenen Informationen wird eine Funktionsstruktur entwickelt, die die wichtigsten zu lösenden Teilfunktionen beinhaltet. Zur Findung einer geeigneten Lösung der Teilfunktionen werden verschiedene Verfahren zur Kulturmedienspeicherung, -förderung und Durchflussmessung beschrieben und miteinander verglichen. Das Ergebnis dieses Entwicklungsprozesses ist eine Versorgungsstrecke, die das Prinzip der pneumatisch-druckgesteuerten Durchflusserzeugung nutzt und einen Tropfenzähler als Durchflussmesser verwendet. Es folgt die Umsetzung dieses Systems durch die Auswahl geeigneter Bauteile und Baugruppen. Verschiedene Versuchsreihen zeigen, dass sich das entworfene System gut und zuverlässig als Versorgungsstrecke für die kontinuierliche und parallelisierte Zellkultivierung eignet. Allerdings sind noch weitere Verbesserungen vorzunehmen. Ein Ausblick liefert erste Hinweise für weiterführende Arbeiten und zeigt Möglichkeiten zur Optimierung des Systems auf.
Feinpositionierung von biologischen Zugproben im Mikro-CT einschließlich der Justierung des Kraftangriffwinkels. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
In der Fördertechnik stellen Seile aus Stahldraht einen wichtigen Bauteil dar. Diese besitzen eine große Masse sowie eine schlechte Handhabbarkeit. Zugseile aus synthetischen Materialien hingegen sind deutlich leichter und stellen aufgrund ihrer geringeren Biegesteifigkeit eine gute Alternative dar. Damit diese in der Praxis Anwendung finden können, muss zunächst eine geeignete Lösung für die Koppelstelle zwischen Seil und starrem Körper, genannt "Endverbindung", gefunden werden. Knochen-Sehne-Verbindungen von Säugetieren werden aufgrund der Analogie der erfolgreichen Kopplung fester und flexibler Materialien als mögliches Vorbild betrachtet. Zum Zwecke der Untersuchung der Struktur dieser Verknüpfungen werden Achillessehnenansatzzonen der Hausmaus unter Zugbelastung mittels Röntgen Computertomografie untersucht. In der vorliegenden Bachelorarbeit wird ein Beitrag zur Untersuchung der natürlichen Verbindung geleistet. Eine bestehende Messvorrichtung wurde überarbeitet. Diese realisiert die Fixierung sowie Positionierung einer Probe im Röntgenstrahlengang. Ebenfalls kann der Kraftangriffswinkel zum Zwecke der Untersuchung variiert werden. Alle Bewegungen sind mithilfe elektrischer Aktoren fernsteuerbar. Zur Realisierung dieser wurden verschiedene Antriebsprinzipe näher betrachtet. Auf die Erstellung eines Anforderungskataloges folgte eine Konzeptionierung verschiedener Ansätze zur Erfüllung der geforderten Bestandteile. Die Resultate wurden anschließend miteinander verglichen und bewertet. Die ausgewählten Konzepte wurden anschließend detailliert ausgearbeitet. Eine Fertigung des neuen Systems folgte. Mithilfe der überarbeiteten Messvorrichtung können nun sowohl die Position des Präparates als auch der Zugkraftangriffswinkel feinfühlig variiert werden. Die Probenhalterung ist so ausgelegt, dass die Mikro-CT an einer Mäuseachillessehnenansatzzone stattfinden kann. Die Messvorrichtung sollte die technische Basis für weiterführende oder ähnliche Untersuchungen bilden. Die Anpassung des Aufbaus an verschiedene Probentypen würde die Grundlage für einen vielseitigen Einsatz darstellen. Ein Ausschluss des Menschen aus dem Regelkreis des Gesamtsystems würde reproduzierbare und somit, einfacher vergleichbare, wissenschaftliche Messergebnisse liefern.
Eine Methode zur Identifikation von Abweichungen der Zeitverläufe von Bodenreaktionskräften bei Patienten mit Orthesen vom Normal. - Ilmenau. - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Das Gehen und somit der Vortrieb des Körperschwerpunktes provozieren charakteristische Kurven der Bodenreaktionskräfte, welche in der Ganganalyse durch Kraftmessplatten ermittelt werden. Anhand verschiedener Parameter aus Analysen im Zeitbereich lassen sich Unterschiede zwischen physiologischen und pathologischen Gangbildern darstellen und klinisch beurteilen. Für die Beurteilung der Wirkung von Orthesen auf das Gangbild fehlen derartige standardisierte Bezüge zu Normdaten. In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde ein Auswerteverfahren mit Hilfe von MATLAB implementiert, welches die Bodenreaktionskräfte mit Hilfe aussagekräftige Parameter untersucht und die Ergebnisse im Vergleich zur Norm in einem klinischen Report zusammenfasst.