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Course of studies
TSE-Signatur Verifier
(2022)
Diese wissenschaftliche Publikation befasst sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise der alternativen
Antriebstechnologie Wasserstoffverbrennungsmotor. Es wird das
Potential dieses Motors hinsichtlich der Klimaziele als Antrieb für PKW und schwere Nutzfahrzeuge untersucht. Dazu wird dieser bezüglich des Wirkungsgrads und der CO2-Bilanz mit den herkömmlichen Antrieben Otto- und Dieselmotor sowie den
weiteren alternativen Antrieben Batterie und Brennstoffzelle
verglichen.
Injury to the anterior and posterior cruciate ligaments is not an uncommon occurrence. A rapid movement can already cause such an injury. Reconstruction of the anterior and posterior cruciate ligaments (ACL/PCL) in the knee joint is a complex orthopedic challenge. In this context, the development of a graft preparation system is gaining importance. Such a system will help surgeons prepare grafts accurately and efficiently to optimize reconstruction processes. This can increase the accuracy of graft placement, reduce surgical times, and decrease recovery time and postoperative risk for patients.
This paper focuses on the development of a graft preparation system for ACL/PCL reconstruction in collaboration with Getsch+Hiller Medizintechnik. The challenges and requirements in developing such a system were analyzed to ensure functionality and effectiveness. Existing approaches and technologies were examined to identify potential improvements and innovations. Development included extensive research on ACL/PCL reconstruction using grafts, including various surgical techniques. A detailed analysis of the graft preparation process was performed to identify critical issues. The design of the graft preparation system is based on research data and is performed using CAD. The needs of the target group, customer requirements and findings from research were considered.
Entwurf und Implementierung einer kamerabasierten Anwendung für ein Mühlespiel für den Panda-Roboter
(2023)
Diese Arbeit behandelt mehrere Konzepte zur Leistungsbewertung von eingebetteten und Echtzeitsystemen. Das Ermitteln von oberen Zeitschranken, insbesondere der schlechtesten Ausführungszeit, lässt sich durch Verwendung von Zeitanalysen realisieren, wobei zwischen statischen und messbasierten Zeitanalysemethoden unterschieden wird. Für die Gesamtbewertung des Systems ist Benchmarking eine geeignete Methode, um wichtige Zeitparameter zu messen und diese ggf. in den Vergleich mit anderen Systemen zu setzen. Der Einsatz von Simulationen zur eistungsbewertung erweist sich als besonders sinnvoll, wenn die Kosten eines Fehlers unakzeptabel hoch sind oder die Validierung mit der Realkomponente unpraktikabel ist und somit Qualitätsmaßnahmen durch fr¨uhzeitige Validierung
benötigt werden.
Optogenetics and optogenetic systems cover a wide range of applications in the research of neurological pathways. In this overview, relevant aspects regarding the development of optogenetic systems should be shown. These are the optogenetic systems – opsins and optical switches – as well as optoprobes, materials, application areas and limitations of these applications. Additionally, a short outlook should be given. No detailed analysis for specific optogenetic systems or their partial aspects were carried out.
Die additive Fertigung von Bauteilen aus Kunststoff bietet einige Vorteile gegenüber der klassischen Fertigung durch Spritzguss. Da das Herstellungsverfahren jedoch einen großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften eines Bauteiles hat, wird in dieser Untersuchung das anisotrope Verhalten von Polyamid, das durch FDM verarbeitet wird, analysiert und dem Spritzguss gegenübergestellt. Des Weiteren wird auf der Grundlage der Ermittlung von Materialkennwerten im Zugversuch ein FEM-Modell aufgebaut. Dadurch wird eine Möglichkeit zur Vorhersage der Verformungen von anisotropen, additiv gefertigten Bauteilen geschaffen.
Trends im Compilerbau
(2022)
Konzeptentwicklung einer autonomen Be- und Entlade-Lösung für Ladungsträger von Standardanlagen
(2023)
Die Firma EGS Automation hat unteranderem mehrere Standardanlagen zur Be- und Entladung von Werkzeugmaschinen mit verschiedenen Ladungsträgern im Portfolio. Diese Standardmodelle automatisieren ganze Fertigungen von Produktionsanlagen und können dank ihres Aufbaus die einzelnen Prozesse entkoppeln. Bisher werden die Anlagen manuell von einer Person mittels Transportmittel be-und entladen. Für diese Anlagen ist zukünftig ein autonomes Be- und Entladen vorgesehen, um auch mehrere dieser Anlagen untereinander bzw. miteinander zu vernetzen und zu automatisieren
Das Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes war es, eine kostengünstige, aber effektive und flexible Automatisierungsmaßnahme für Fräsbauteile einzurichten. Dadurch sollte der Mitarbeiter entlastet und für anderweitige Tätigkeiten eingesetzt werden, um durch diesen Aspekt zeitgleich Kosten einzusparen. Zudem musste die Lösung für zukünftige Optimierungen und Veränderungen an der Maschine ausgelegt sein. Durchgeführt wurde das Forschungsprojekt an einer 3-Achs CNC-Fräsmaschine (Chiron Mill 2000). Die Automatisierung bezieht sich auf die Entnahme von unterschiedlich langen Werkstücken (76 bis 400 mm), deren Abtransport aus dem Maschinenumfeld sowie das Nachschieben des Rohmaterials. Um eine zielgerechte Lösung zu finden, wurden Methoden wie der morphologische Kasten herangezogen. Es entstand eine einfach handhabbare und kosteneffiziente Lösung mit einem Transportband, einem pneumatisch beaufschlagten Spindelgreifer und einem profilgenauen, konstruiertem auf den Greifer montierbaren Fingerpaar. Mit dem Forschungsprojekt wurde eine deutliche Steigerung der Eingriffszeit durch einen Mitarbeiter ermöglicht, wobei aber die Prozesszeit für einen Zyklus angestiegen ist. Zudem konnten die Kosten für die Produktion der Bauteile deutlich gesenkt werden. Durch die Automatisierungslösung konnte der Werker von monotonen Arbeitsgängen befreit und für stärker wertschöpfende Tätigkeiten gewonnen werden.
For thin zinc sheets for construction purposes different welding techniques like tungsten inert gas (TIG), plasma arc (PAW) or micro-friction stir (μFSW) welding can be used. However, low ultimate tensile strength (UTS) often leads
to cracking in the weld even at low loads. The characteristics of laser welding make it particularly suitable for joining thin sheets and low-melting materials. Nevertheless, little is known about the weldability of thin zinc sheets by laser welding and the effects of the basic process parameters of laser power and travel speed on the welding process and the UTS of the weld. In this study,
thin zinc sheets were welded at different laser powers and travel speeds. Tensile testing of the welded joint showed, that the UTS and elongation at break increase with the energy input per unit length, but the welding process became gradually unstable and the susceptibility for welding defects increased. This leaves only a few laser powers and travel speeds that produce good welds with respect to UTS and elongation at break. Under these conditions laser welding is an alternative processing technique to
TIG, PAW and μFSW, but needs further investigation to
improve its stability. To implement laser welding in highly
automated production processes further research is required on laser welding of rolled zinc alloys.
Dieses Forschungsprojekt, welches auf einer vorausgegangenen Bachelor-Thesis basiert, beschäftigt sich mit der Erstellung eines Planspiels. Mithilfe des Planspiels soll den Studierenden der Vorgang einer Wertstromaufnahme und Wertstromanalyse nähergebracht und das Vorgehen anhand einer nachgebauten Produktionshalle der fiktiven Firma „Tools AG“ vermittelt werden. Die Aufgaben des Planspiels entsprechen dem realen Vorgehen einer Wertstromarbeit. Es werden im Rahmen dieser Arbeit die Figuren der Produktions-Prozesse, die Aufgabenstellung des Planspiels wie auch die zu lösenden Probleme des Wertstroms vorgestellt.
Um bei Winkelmessungen zu geringen Kosten nicht in der Anzahl der Umdrehung beschränkt zu sein, wird eine Neuentwicklung eines Low-Budget Drehgebers in diesem Projekt verfolgt. Die Anforderungen sind hierbei Herstellkosten im einstelligen Bereich, eine Auflösung von ca. 0,1° und der Drehgeber soll auf Arduino-Basis betrieben werden. Ziel dieser Arbeit ist es mit Hilfe von Simulationen die Grenzen des Systems festzulegen, mit diesen Erkenntnissen einen Prototyp zu erstellen und diesen anschließend mit einem Messgerät zu validieren.
The paper shows the influence of low-pressure plasma on polyethylene terephthalate (PET) to achieve improved layer adhesion between PET and ALD multilayers. The literature describes a relationship between functional groups that are incorporated into the polymer surface and better layer adhesion. In this work, the relative number of functional groups after treatment on the surface of PET was measured by the surface energy.
The PET film Hostaphan® RNK was exposed to oxygen and argon plasma with varying treatment times. Subsequently, the surface energy was determined via the contact angle measurement.
The investigations have shown that with increasing treatment time in the oxygen plasma, an increasing surface energy is associated, which is due to the increased incorporation of functional groups, such as hydroxy groups. Furthermore, the results have confirmed the thesis that if the plasma treatment is too long, oxidation takes place on the polymer surface and thus the surface energy decreases. Another aspect that has emerged in the results of the study is the subordinate role of the power of the plasma.
Since the study has not proven the connection between a good layer adhesion, of ALD multilayers on PET, and a high surface energy, this work should serve as an indication for the investigation of this thesis.
Recommender Systems
(2021)
Empfehlungssysteme sind aus dem modernen Web nicht wegzudenken. Für Unternehmen können mit relevanten Empfehlungen enorme Summen an Geschäftswert generiert werden. Für Benutzer wird dabei ein personalisiertes Erlebnis auf der Plattform geboten. In dieser Arbeit werden zunächst die Herausforderungen an Empfehlungssysteme sowie die unterschiedlichen Arten von Algorithmen umrissen. In einem Proof-of-Concept (PoC)werden zwei verfügbare Lösungen – Amazon Personalize und
LibRec – untersucht und bewertet. Grundlage des PoC ist ein offline Wikipedia-Modell, welches eine ausgewählte Untermenge von Artikeln aus unterschiedlichen Kategorien in einem zusammenhängenden Graphen abbildet. Zur Generierung von Daten für das Empfehlungssystem wird der Graph von simulierten Benutzern zufällig durchlaufen. Jeder Nutzer bekommt dabei pro Sitzung eine Lieblingskategorie. Artikel aus dieser Kategorie werden sehr gut bewertet, im Graph weit entfernte Artikel bekommen in dieser Sitzung schlechtere Bewertungen. Das Empfehlungssystem soll die Zugehörigkeit der Artikel zu den Kategorien reproduzieren, ohne explizite Kenntnis der Kategorien zu haben. Als Bewertungskriterium werden für jeden Artikel die besten fünf Empfehlungen des jeweiligen Empfehlungssystems betrachtet. Als Metrik dient dabei der Prozentsatz, wie viele der Empfehlungen zur selben Kategorie gehören, wie der Artikel, für den die Empfehlungen gegeben werden. Amazon Personalize erreicht mit diesem Test eine Präzision von über 95%, LibRec erreicht dabei bis zu 73%.
Die Anforderungen an eingebettete Systeme steigen. Immer mehr Anwendungen mit steigender Komplexität sollen darauf ausgeführt werden, ohne dass der Energiebedarf zu stark zunimmt. Nur durch bessere Hardware lässt sich diese Herausforderung allerdings nicht bewältigen. In dieser Arbeit werden verschiedene Ansätze zur Optimierung eingebetteter Systeme betrachtet. Es werden Optimierungen der Software und der Einsatz rekonfigurierbarer Systeme vorgestellt. Außerdem werden Techniken zur Optimierung des Speichersystems erläutert. Dieses hat einen besonders hohen Anteil am Energieverbrauch eines eingebetteten Systems
CSAF in DefectDojo
(2022)
Smart Glasses sind Brillen mit einem integrierten Computer, welche dem Träger visuell Informationen in das Sichtfeld einfügen und mithilfe von Eyetracking, Gesten- und Sprachsteuerung bedient werden können. Smart Glasses werden bereits heutzutage in vielen verschiedenen Branchen wie Beispielsweise in der Logistik, Bauwirtschaft und Flugzeugwartung eingesetzt, um verschiedene Problemstellungen der Arbeiter zu vereinfachen beziehungsweise diese komplett zu lösen. In der Bauwirtschaft werden diese Beispielsweise benutzt, um Leitungen hinter Wänden und unter den Böden zu visualisieren, um diese beim Bohren nicht zu treffen. Aufgrund der variablen Einsatzmöglichkeiten gewinnen diese auch im medizinischen Kontext immer mehr an Bedeutung. Dieses Paper zeigt auf, wie aktuelle und zukünftige Smart Glasses Technologien in Zukunft im Chirurgischen Kontext eingesetzt werden können, um den Operationsprozess optimieren zu können.
Das stoffliche Recycling von Handwerkzeugen stellt eine Herausforderung dar. Hierzu ist eine Trennung der Werkstoffverbunde in ihre Einzelkomponenten erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit werden unterschiedliche mechanische, thermische und chemische Verfahren zusammengefasst, mit welchen dieses Ziel erreicht werden kann. Um den Produktionsprozess der Handwerkzeuge noch ressourcenschonender zu gestalten und die Verwendung von rohölbasierten Kunststoffen zu reduzieren, werden im zweiten Teil der Arbeit Biokunststoffalternativen identifiziert und hinsichtlich ihrer Eignung für die Produktion von Handwerkzeugen untersucht.
Akka Cluster
(2021)
Akka Cluster ist ein Framework, das die Entwicklung verteilter Systeme ermöglicht. In dieser Arbeit wird der Funktionsumfang von Akka Cluster untersucht, ein Teilbereich des Frameworks Akka. Gegenstand der Analyse ist ein einfacher, mit Akka aufgesetzter Cluster, um anschließend Funktionen wie Singletons, Sharding, verteilte Daten und Mechanismen zur Fehlertoleranz zu untersuchen. Dabei wird auch versucht, unter die Abstraktionsschicht zu schauen, die Akka Cluster bietet. Dies gibt unter anderem ein klareres Bild, wie umfangreich die Entwicklung verteilter Systeme ist. Durch Monitoring soll anschließend ein Überblick über einen Cluster gegeben werden, welcher über eine REST-Schnittstelle auch anderweitig verwaltet werden kann.
Das Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes ist
es, ein neues Konzept für ein Messinstrument zu erstellen, um die benötigte Länge von Implantatstäben für die Wirbelsäulenchirurgie ermitteln zu können. Die Implantatstäbe werden genutzt, um Pedikelschrauben in einem Pedikelschraubensystem miteinander zu verbinden. Durch das Konzept soll ermöglicht werden, dass der operierende Arzt die benötigte Implantatlänge bestimmen kann, ohne das vorgesehene Implantat auspacken und erproben zu müssen. Die bisherige single-use-Lösung eines silikonummantelten Aluminium-Probestabes mit entsprechen den Längenmarkierungen soll von dem neu ausgearbeiteten Konzept abgelöst werden. Dafür werden verschiedene Lösungskonzepte erarbeitet und methodisch das geeignetste Konzept gewählt. Für künftige Operationen soll ein Stab aus der Formgedächtnislegierung Nitinol verwendet werden. Der „Probestab“ wird in verschiedenen Längen angeboten (120 mm, 300 mm, 500 mm) und bietet den Vorteil der Mehrfachverwendung. Nachdem der Arzt den Probestab gebogen und als Längenmessinstrument verwendet hat, kann dieser in die Aufbereitung gegeben werden, wo er durch die entstehende Hitze wieder die Ursprungsform erlangt und zum erneuten Einsatz bereit ist.
Das Ziel der vorliegenden Forschungsarbeit ist die Konstruktion einer Vorrichtung zur Aufnahme unterschiedlicher Drehmomentmessflansche. Diese soll es dem Mitarbeiter erleichtern, die Messflansche ohne Behinderung von laufenden Versuchen zu kalibrieren. Somit wird die Verfügbarkeit der Motoren gesteigert. Zur Umsetzung wurden vier Konzepte entwickelt und bewertet. Das Konzept mit der höchsten Punktzahl wurde weiter ausgearbeitet. Das Projekt wurde erfolgreich mit Bauteil- und Baugruppenzeichnungen abgeschlossen.
Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Werkstückträger für eine teilautomatisierte Montagelinie einer Spindelbaugruppe entwickelt werden. Hauptaugenmerke bei der Entwicklung liegen auf optimiertem Handling für die Montagearbeiter*innen und sinnvolle Gestaltung der Schnittstellen zur Montagelinie. Durch praktische Versuche und iterative Entwicklungsschritte mittels Testaufbauten aus additiven Fertigungsverfahren kann ein anforderungsgerechter Werkstückträger ausgearbeitet werden.
In this work, the comparability of the cooling effect of two Peltier elements from different manufacturers is investigated for cooling the reagent module of a chemiluminescence analyzer. The temperature inside the reagent module is measured and evaluated at several positions. In this study, two different types of verification tests are performed under extreme climatic conditions. On the one hand, in a specific functional “cold start test”, the temperature in the reagent module is measured and evaluated to determine whether the measured temperatures are within the specified temperature range after the specified time. In addition, the performance of the Peltier elements is also evaluated. On the other hand, as an unspecific regression stress test, a “smoke test” is performed that is mainly designed to allow identifying unpredictable events. While processing a long and
complex work list, any deviant system behavior can be detected. Again, the temperature inside the reagent module should not exceed the specified temperature range.
Vernetzte Systeme in Fahrzeugen dienen vor allem
der Erhöhung der Sicherheit, Effizienz und dem Komfort im Straßenverkehr sowie der Reduzierung der Umweltbelastung. Ein Beispiel hierfür bietet das sogenannte eCall-System, welches seit März 2018 in allen Neuwägen verpflichtend verbaut werden muss. Dabei setzt das System nach einem Verkehrsunfall einen automatisierten Notruf ab, bei welchem Daten zum Standort, zur Uhrzeit, zur Fahrtrichtung sowie zur Fahrzeugbeschreibung übermittelt werden. Anhand der dadurch resultierenden Erhöhung der Reaktionszeit der Einsatzkräfte um 40 Prozent bis 50 Prozent, können sowohl Menschenleben gerettet als auch eine schnellere Behandlung an Verletzten durchgeführt werden. Trotz der schnelleren Reaktionszeiten ist die Anzahl an verletzten und getöteten Personen im Straßenverkehr annäherungsweise konstant geblieben. Daher stellt sich zunehmend die Frage, ob bestimmte Arten von Verkehrsunfällen, wie z.B. Unfälle
aufgrund von Alkoholeinfluss oder Sekundenschlaf, mit Unfallpräventionssystemen verhindert werden können. Hierzu stellt dieses Paper ein Konzept in Form eines UseCase- und Aktivitätsdiagrammes dar, bei welchem die Überwachung der Vitaldaten mit Hilfe von Biosensoren in das bereits existierende e-Call-System integriert wird. Dabei werden zu Beginn dieses Papers die theoretischen Grundlagen erläutert. Im Anschluss daran werden psychische und physische Faktoren im Straßenverkehr sowie die Messung dieser mit Hilfe von Vitaldaten aufgezeigt. Daraufhin wird das Prinzip des Gehörgangsensor erörtert,der als Grundlage zur Bearbeitung des Konzeptes dient. Nachfolgend wird das Konzept aufgezeigt und erläutert. Am Ende dieses Papers werden die wesentlichen Ergebnisse in prägnanter Form dargestellt und im Anschluss kritisch hinterfragt.
Die Firma TCS möchte einen Klebeprozess für die Tasten einer Klingenanlage automatisieren. Die Anlage hierzu soll, soweit möglich, selbst entwickelt und gefertigt werden. Besonders die Vorteile des 3D-Drucks und Entwicklertools wie Arduino sollen in dem Projekt genutzt werden und zu einer günstigen Lösung führen. Der erste Schritt in Richtung Automatisierung wird durch eine Zuführlösung ermöglicht, die in dieser Arbeit entwickelt, gefertigt und untersucht wird.
A major problem in the automotive sector is dealing with used hydraulic oil. Since this oil loses its purity over time, it must be changed. In most cases, the condition of the oil is not really checked, but is changed after a certain number of kilometers. It is possible that intact hydraulic oil is wasted in the process. Until now, there is no cost-effective method to check the purity on hydraulic oils, so there is nothing left but to remove all of the oil. The purpose of this work is to develop a measuring station for a MEMS-based oil quality sensor. With the help of the oil quality sensor, deviations of aged hydraulic oils shall be investigated. An infrared light source and a Fabri-Perot spectrum sensor will be used for more accurate detection of deviations in aged hydraulic oil. The goal is to clarify whether it is possible to use wavelength spectra to detect differences in aged hydraulic oil. To do this, a suitable Fabri-Perot spectrum sensor and a light source with the appropriate wavelength range were carefully selected. Furthermore, a measurement setup for static measurements was worked out. Subsequently, measurements were carried out with and without hydraulic oil and the measured data was compared with reference data. Finally, differences in the aged hydraulic oil could be determined by means of light wave measurements.
Parylene-C is a multifunctional polymer coating in the coating industry. In medical technology, it is approved for implants due to its biocompatibility. For example, it is used as a coating for electronic components and parts. The problem is that Parylene-C alone is too permeable to body water and the ions that are dissolved in it. Application as a coating material for long-term implants is therefore not possible. The infiltrating water not only corrodes the electronic components, but also reduces the adhesion between the Parylene-C and the coated surface. Therefore, layer systems of metal oxides and polymers are used for encapsulation. The aim of this work is to find out how different layer systems behave in relation to their water vapour transmission. Thicker systems should allow less water vapour to pass through than thinner ones. The task is to find this out using the test method for water vapour transmission barriers and to determine the water vapour transmission rate. It has been proven that in some cases the thicker layers performed worse than the thinner layer systems by a factor of ten. It has been shown that there is a relationship between the base substrate thickness, the thickness of the layer system and their flexibility.
Die derzeitige Kühlkreisregelung einer bestehenden Drehmaschinenbaureihe, welche ein kontinuierliches Erwärmen der Werkzeugspindel während der Bearbeitung nicht verhindern kann, wurde im Rahmen dieser Projektarbeit optimiert. Hierbei verkürzt die neue Kühlkreisregelung der Werkzeugspindel sowohl die Warmlaufphase und gewährleistet gleichzeitig eine gleichbleibende Temperatur der Komponenten bei der Bearbeitung der Werkstücke. Dies sorgt für eine konstante Spitzenhöhe der Spindel sowie des Reitstockes über mehrere Betriebsstunden hinweg. Auch die Kühlung des Hydrauliköls wurde optimiert, sodass dieses deutlich schneller als bisher auf Betriebstemperatur erwärmt und anschließend konstant gehalten werden kann.