HFU Master research projects
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.
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.
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.