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Erstellt: Wed, 10 Aug 2022 23:04:07 +0200 in 0.0622 sec


Entwurf einer nachgelagerten Anlage zur qualitativen Prozessoptimierung von Kunststoff-Spritzgießprozessen mit Vielfach-Kavitäten. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

In dieser Arbeit wird eine nachgelagerte Anlage zur qualitativen Prozessoptimierung von Kunststoff-Spritzgießprozessen mit Vielfach-Kavitäten entworfen. Kunststoffspritzgussanlagen mit Vielfachkavitäten werden häufig vollautomatisiert mit nachgelagerter Peripherie betrieben. Im Sinne der Automatisierung, Autonomie und anschließenden qualitätssichernden Maßnahmen ist es im Interesse eines Herstellers, zu jedem Zeitpunkt des gesamten Fertigungsprozesses eines Produktes, Rückschlüsse auf einzelne Teilprozesse ziehen zu können. Dies erfordert eine gewisse Ordnung und Sortierung der einzelnen Bauteile über mehrere aneinanderreihende Prozessschritte. Um dies zu erreichen, werden sogenannte Separierer eingesetzt, welche Formteile sorten- und nestrein in Beutel verpacken. Waren diese in der Vergangenheit oft manuell betätigt, soll eine Weiterentwicklung in Bezug auf Autonomie und Automatisierung erfolgen. Zu Beginn der vorliegenden Arbeit werden eine bestehende, manuelle Vorrichtung zum Separieren und eine vorangegangene Machbarkeitsuntersuchung kritisch analysiert. Der Stand der Technik wird erfasst. Unter Verwendung des an der Technischen Universität gelehrten konstruktiven Entwicklungsprozesses und entsprechendem methodischen Vorgehen wird eine vollautomatisierte Separieranlage konzipieren. Das Produktionsergebnis einer Spritzgussmaschine wird anhand der Abwurfposition separiert. Für schnelles Wechseln der Speicherbereiche sorgt ein getakteter Rundtisch. Ein kartesisches Handling mit Greifer entleert einzelne Speichersegmente in eine Schlauchbeutelmaschine, welche Formteile verpackt für nachgelagerte Anwendungen ausgibt. Speichervolumina, Autonomie und Automatisierung werden erweitert. Ergebnis dieser Arbeit ist ein konkretisiertes Technisches Prinzip, welches mit der CAD-Software Inventor 2020 erstellt wurde.



Gosch, Konstantin;
Programmierung, Kalibrierung und Messmittelfähigkeitsuntersuchung eines Prüfsystems zur Widerstandsmessung von Automotive-Luftgütesensoren auf einem Keramiksubstrat. - Ilmenau. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Gegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist die Inbetriebnahme eines Prüfsystems zur Widerstandsmessungfür die Firma paragon electronic GmbH. Die Inbetriebnahme umfasst das Messprogramm sowie anschließende Kalibrierung und Messmittelfähigkeitsuntersuchung der Anlage. Zunächst wird das Vorgehen bei der Programmierung, Kalibrierung und Messmittelfähigkeitsuntersuchung erklärt und mit der nötigen Theorie erläutert. Anschließend werden die Unterschiede zwischen den verschiedenen Methoden zur Messmittelanalyse verglichen. Zum Schluss werden die gewonnenen Daten aus der Inbetriebnahme beurteilt und weitere Schritte besprochen.



Oehmke, Marco;
Untersuchung zur Optimierung der Simulationszeit für Unterbodenbatterie- und Karosseriestrukturen von Elektrosportwagen. - Ilmenau. - 94 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs rückt in den vergangenen Jahren die batterieelektrischen Fahrzeuge in den Fokus der Entwicklung. Um die Reichweite und die fahrdynamischen Eigenschaften der Fahrzeuge zu verbessern, ist die hohe Fahrzeugmasse aufgrund der Traktionsbatterie und deren Schutzstruktur eine relevante Stellgröße. Aufgrund des noch hohen Optimierungspotentials erfordern die Unterbodenbatteriestrukturen eine schnelle Entwicklung hinsichtlich leichterer Fahrzeuge. Hinsichtlich einer schnelleren Optimierung von Leichtbaukonzepten wird in der vorliegenden Arbeit die Simulationszeit für Unterbodenbatteriestrukturen von Elektrosportwagen für einen Unterbodenlastfall optimiert. Das Ziel dieser Optimierung ist die Rechenzeit der jeweiligen Unterbodenbatteriestrukturen im Lastfall zu senken, um Rechenkapazität zu sparen und Ergebnisse schneller zu generieren und auswerten zu können. Die Deformation der Ausgangsmodelle und die Analyse des Kraftflussverlaufs bilden die Basis für eine iterative Modellreduzierung. Eine definierte Abweichung von den Intrusionswerten der jeweiligen Ausgangsmodelle wird als Randbedingung im Modellreduzierungsprozess verwendet. Aufgrund der Abhängigkeit der Rechenzeit und der Knotenanzahl des Systems, welches die Dimension der Steifigkeitsmatrix bestimmt, liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Minimierung der Knotenanzahl. Die Vorgehensweise ist im ersten Schritt der Modellreduzierung das Simulationsmodell von strukturirrelevanten Bauteilen unter Einhaltung der Reduzierungskriterien zu minimieren. Nach Überprüfung der Intrusion und den Reduzierungskriterien wird im Anschluss dieser Prozess iterativ durchgeführt, bis alle für den Lastfall struktur- und steifigkeitsirrelevanten Bauteile aus dem Modell entfernt sind. Der zweite Schritt der Modellreduzierung ist eine neue Vernetzung des reduzierten Modells, womit die Knotenanzahl bei gleicher Abbildungsgenauigkeit weiter reduziert wird. Der Diskretisierungsprozess wird unter den Reduktionskriterien ebenfalls iterativ durchgeführt. Der in dieser Arbeit dargestellte Ansatz zur Optimierung der Simulationszeit dient zur Verbesserung der Laufzeit eines Prozesses, der parametrische Modelle aufbaut, simuliert und auswertet. Eine Modellreduzierung hat hinsichtlich des Designraums, in dem mehrere hundert Varianten betrachtet werden, großen Einfluss auf die benötigte Rechenkapazität.



Weyh, Lars;
Simulation, Optimierung und Auslegung von Teilsystemen eines Wasserstoff-Komponentenprüfstands. - Ilmenau. - 109 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Die Sonplas GmbH in Straubing ist ein Unternehmen für Sondermaschinenbau, Planung und Service und arbeitet seit einigen Jahren an innovativen Projekten im Bereich der Elektromobilität und Wasserstofftechnik. Dazu wird der Ansatz der intensiven Marktrecherche, des Einbringens langjähriger Erfahrung aus der Entwicklung diverser Prüfstände für die Automobil-, Zulieferer- und Luftfahrtindustrie sowie des Erarbeitens neuer und kreativer Lösungen verfolgt. Diese Bachelorarbeit entstand im Rahmen eines Projekts zum Bau und Inbetriebnehmen eines Wasserstoff-Komponentenprüfstands, der den Kunden im späteren Betrieb verlässliche Tests und Aussagen zur Funktionsfähigkeit ihrer Produkte liefern soll. Mit dem aufgebauten Prototypen wird angestrebt, die Entwicklung und finale Konzeption eines marktreifen Produkts voranzutreiben. In dieser Arbeit wurde ein Simulationsmodell für den Fluidplan des aktuellen Prüfstands in Simscape (MATLAB-, Simulink-Umgebung) erstellt. Für die Modellierung der dabei auftretenden physikalischen Eigenschaften wurden in einigen Vorbetrachtungen Vergleiche mit der Theorie gezogen und etwaige Abweichungen diskutiert. Mit der Auswertung der Simulationsergebnisse des Prüfkreismodells liefert diese Arbeit Aussagen zu den für die Inbetriebnahme wichtigen Betriebsgrenzen. Für die Validierung der Simulation mit realen, an der Anlage aufgenommenen Messwerten und der damit verbundenen Anpassung des Modells wurde ein allgemeines Vorgehen beschrieben. Abschließend wurden im Zuge einer geplanten Wasserstoff-Rezirkulation ein physikalisches und empirisches Modell für den dafür benötigten Hubkolbenverdichter nach Herstellerdaten in der beschriebenen Software-Umgebung implementiert.



Bücker, Silvie;
Bestimmung der dynamischen Festigkeit und der tribologischen Eigenschaften verschiedener Kunststoff-Stahl-Verbindungen. - Ilmenau. - 95 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Mit dieser Arbeit sollen weitere Grundlagen für die Entwicklung eines neuen Lagerkonzeptes zur Lagerung großer Rotoren in Windkraftanlagen gelegt werden. Bestehende Konzepte zur Nutzung hydrodynamischer Gleitlager sehen typischerweise die Verwendung einer segmentierten Bauweise vor. Jedes Segment, auch als Kippsegment oder Gleitlager-Pad bezeichnet, besteht aus einem Stahlstützkörper, der mit einer hochbelastbaren Gleitschicht aus dem Kunststoff PEEK versehen ist. In der Arbeit werden zwei wesentliche Aspekte näher betrachtet. Zunächst ist die Langzeitbeständigkeit der Verbindung von Stahl und Kunststoff von größtem Interesse. Im Rahmen von Vorarbeiten wurde eine neuartige formschlüssige Verbindung entwickelt, patentiert und erste Validierungsschritte begonnen. Darauf aufbauend ist es Ziel der Arbeit, weitere und umfangreichere mechanisch-dynamische Prüfungen durchzuführen und die grundlegende Eignung für die Anwendung nachzuweisen oder zu widerlegen. Als Prüfmethoden kommen hier verschiedene Haftfestigkeits-Tests mit und ohne Vorbeanspruchung zum Einsatz. Der zweite wichtige Aspekt betrifft die Auswahl des PEEK-Compounds. Es existieren eine Reihe marktverfügbarer Typen, die sich in der Zusammensetzung stark unterscheiden. Daher werden im Rahmen der Arbeit erste Untersuchungen zum tribologischen Verhalten drei verschiedener Materialien durchgeführt und die Unterschiede unter Ölschmierung bewertet. Dabei wird ein Stift-Scheibe-Tribometer unter geringer Gleitgeschwindigkeit eingesetzt.



Parikh, Pankhil;
Entwicklung eines Gehäuses für einen medizinischen Roboter unter Beachtung der notwendigen Kühlung sowie Serienfertigung. - Ilmenau. - 70 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

Sowohl für industrielle Anwendungen als auch im häuslichen Umfeld werden mobile Roboter bereits eingesetzt. Auch im Medizinbereich kommen sie immer häufig zum Einsatz. Die vorliegende Arbeit befasst sich um eine Konstruktion des Gehäuses für einen mobilen Assistenzroboter, der im Medizinbereich eingesetzt wird. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Konstruktion des Gehäuses unter Beachtung des Wärmemanagements im Roboter und der Auswahl eines Fertigungsverfahrens für das Gehäuse, mit dem Ziel der Serienfertigung. Zu Beginn werden die Ausgangslage, der aktuelle Stand der Forschung und Technik dargestellt. Dabei wird der Einsatz des Roboters in der Rehabilitation und die Komponenten des Roboters erläutert. Die relevanten Begriffe und Grundlagen werden anschließend erklärt. Folglich wird eine Reihe von Designprinzipen vorgestellt und verglichen. Auf Basis des ausgewählten Prinzips erfolgt die Auslegung und Optimierung der Bauteile. Es folgt die Konzipierung und Auslegung des benötigten Belüftungssystems. Seine Umsetzung wird anhand der Versuche nachgewiesen. Abschließend wird über das geeignete Fertigungsverfahren für die Serienfertigung des Gehäuses diskutiert.



Räder, Christoph;
Neukonzeption und Konstruktion einer Set-Drop-Prüfvorrichtung für Displaygläser. - Ilmenau. - 84 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die SCHOTT Technical Glass Solutions GmbH fertigt an ihrem Standort Jena Coververglasungen für Smartphones. Das Streben Produkte aller höchster Qualität anzubieten, führt zu einer stetigen Weiterentwicklung der chemischen Zusammensetzung und der Nachbearbeitungsverfahren der Gläser. Im Ergebnis werden die Coververglasungen immer widerstandsfähiger gegen Stürze. Der Fortschritt in der Haltbarkeit der Gläser führt gleichzeitig zu steigenden Anforderungen an deren Prüfung. Die bisher am Standort verwendete Set-Drop(Falltest)-Prüfvorrichtung stößt an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit, sodass der Bedarf nach einem neuen Teststand entsteht. Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die Konzeption und Konstruktion einer neuen Prüfvorrichtung für Displaygläser. Ausgehend von den bisher im betreuenden Unternehmen durchgeführten Prüfungen wurden Anforderungen an den Prüfprozess und an den Prüfaufbau erarbeitet. Während der systematischen Entwicklung werden zunächst die relevanten Funktionen definiert, für welche anschließend Lösungsprinzipe erarbeitet wurden. Auf dieser Grundlage wurden systematisch drei neue Konzepte, die den definierten Anforderungen genügen, erstellt. Um eine Entscheidung für ein Vorzugskonzept herbeizuführen, wurden Bewertungskriterien auf Grundlage der Anforderungen erarbeitet. Zur Unterstützung der Entscheidungsfindung wurden Messungen mit Hilfe eines eigens angefertigten Demonstrators durchgeführt. Nach der Bewertung der konzeptionellen Lösungen wurde ein Pendelschlagwerk mechanisch ausgelegt und konstruktiv umgesetzt. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse erfolgte die Fertigung und Inbetriebnahme der neuen Prüfvorrichtung. Abschließend wurden erste Versuche mit dem erstellten Prototyp durchgeführt und es erfolgte eine Bewertung auf Grundlage der zu Beginn definierten Anforderungen.



Entwicklung eines Konzeptes für stufenlose Getriebe in elektrifizierten Kraftfahrzeugen. - Ilmenau. - 122 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption eines stufenlosen Getriebes für elektrifizierte Kraftfahrzeuge. Im Speziellen besteht die Schwerpunktsetzung darin, die Nachteile bisheriger Umsetzungen stufenloser Getriebe in Hinblick auf das übertragbare Drehmoment auszugleichen. Zudem soll das zu erarbeitende Konzept zu einer Effizienzsteigerung in elektrifizierten Antriebssträngen führen und somit dazu beitragen insbesondere Komponenten mit hohem Ressourcenbedarf wie Motor und Batterie effektiver dimensionieren zu können. Eine Analyse verbreiteter Getriebearten im Allgemeinen und im Speziellen von repräsentativen Realisierungsvarianten stufenloser Getriebe unterstützt bei der Ableitung von zu erfüllenden Anforderungen an die zu erzielende Neukonzeption. Darüber hinaus trägt eine Patentrecherche dazu bei, etwaige differente Lösungsansätze zu generieren. Auf Basis der zu Grunde liegenden Analyse werden unter Berücksichtigung der abgeleiteten Anforderungen und weiterer notwendiger Randbedingungen Lösungselemente zur Erfüllung der Zielstellung erarbeitet. Anschließend erfolgt die Kombination der Einzelelemente zu funktionserfüllenden Konzepten, welche im Rahmen einer Gegenüberstellung anhand von objektiven Bewertungskriterien verglichen werden. Das potenziell effektivste Konzept wird durch Einbeziehung realer Motorparameter überschlägig berechnet und durch eine konstruktive Grobgestaltung visualisiert. Ziel der Arbeit ist somit die konzeptionelle Umsetzung eines stufenlosen Getriebes zur Anwendung in elektrifizierten Kraftfahrzeugantriebssträngen mit hoher Drehmomentkapzität.



Kranz, Florian;
Konstruktion einer Roboterplattform für mobile Assistenzroboter. - Ilmenau. - 185 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Mobile Roboter werden bereits in vielen industriellen Bereichen eingesetzt. Auch im häuslichen Umfeld finden sie zunehmend Anwendung. Hier ergeben sich jedoch gänzlich andere Anforderungen bezüglich der Gesamtabmessungen, Masse und Manövrierbarkeit, was die Entwicklung neuartiger Roboterplattformen nötig macht. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem methodischen Entwurf und der Konstruktion eines mobilen Assistenzroboters für den häuslichen Einsatz. Der Fokus der Arbeit liegt dabei auf der Untersuchung, Auswahl und Dimensionierung des Fahrgestells, der Radführung und des Rahmens zur Aufnahme der Hardwarekomponenten, mit dem Ziel der Gewichts- und Kostenminimierung. Einleitend werden im Stand der Forschung und Technik die Einsatzgebiete und Antriebskonzepte mobiler Roboter vorgestellt. Es folgt die Aufarbeitung der Anforderungen im häuslichen Umfeld. Für die einzelnen Systemkomponenten wird eine Reihe von Prinzipen erarbeitet, verglichen und ausgewählt. Insbesondere dreirädrige und sechsrädrige Antriebskonzepte werden anhand von Auslegungsrechnungen hinsichtlich ihrer Gesamtabmessungen, Kippstabilität und Manövrierbarkeit gegenübergestellt. Auf Basis der ausgewählten Prinzipe erfolgt der Gestaltentwurf des Roboters. Funktionsentscheidende Baugruppen werden mithilfe von Dimensionierungsrechnungen unter Anwendung einer Topologieoptimierung in ihrem Gewicht reduziert. Die erarbeiteten Baugruppen werden den gestellten Anforderungen gerecht und bilden eine ausgereifte Grundlage für eine Reihe verschiedener Roboterplattformen.



Jiang, Yingzhuo;
Entwurf von Pressmechanismen für Kernschießmaschinen. - Ilmenau. - 96 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

In dieser Arbeit wird ein Pressmechanismus unter Nutzung eines servomotorisch angetriebenen Doppelkniehebelsystems entwickelt, der für Triethylamin-Kaltkammer-Kernschießmaschinen zum Einsatz kommen soll. Grundlage der Entwicklung waren umfangreiche Kinematik- und Kraftanalysen an Einfach- und Doppelkniehebelsystemen zur Ermittlung von Aufbauformen mit niedrigen Anforderungen an Servomotoren und Spindeln, wobei Doppelkniehebelsysteme sich als besonders geeignet erwiesen haben. Aufbauend auf diesen theoretischen Untersuchungen wurde eine Berechnungsvorschrift zur Auslegung von Doppelkniehebelsystemen unter Nutzung der Software Mathematica entwickelt, die die kinematischen Parameter unter Beachtung von Bauraum- und Pressanforderungen ermittelt. Die kinematischen Parameter werden dabei so bestimmt, dass sich immer ähnliche Kinematik- und Krafteigenschaften des Doppelkniehebelsystems während der Fahrbewegung ergeben, d.h., dass eine hohe Ausgangsgeschwindigkeit beim Beginn des Einschießens gesichert ist, die im Laufe des Schießvorgangs bis zur Formschließung abnimmt, wobei die Antriebsgeschwindigkeit während des Bewegungsvorgangs konstant bleibt und die max. Antriebskraft weniger als das Doppelte der Schwerkraft der beweglichen Aufspannplatte ist. Die Berechnungsvorschrift enthält auch einen iterativen Algorithmus zur Abschätzung der Gelenkkräfte und -momente in Abhängigkeit von der Presskraft, um die Grundlage für ein 3D-Modell zu schaffen. Mit dem 3D-Modell, das das Doppelkniehebelsystem, den Servomotor mit Spindel und Führungen usw. berücksichtigt, können anschließend weitere Untersuchungen zur Beanspruchung und den Verformungen mit der Presskraft durchgeführt werden, und die Spannungsverteilung für jeden Hebel ähnelt der Spannungsverteilung unter Gelenklast, die mit iterativen Verfahren berechnet wurde. Den Abschluss der Arbeit bilden Vorgaben zur Kalkulation der Herstellkosten des Pressmechanismus.