Bachelor- und Studienarbeiten

Themenübersicht und Beschreibung, geordnet nach Forschungsrichtung

Themen

Qualifizierungsmethoden von metallischen Pulver für die Laser additive Fertigung

Mit der LPBF-Technologie (Laser Powder Bed Fusion) können Metallbauteile in kleinen Stückzahlen mit hoher Produktivität und Materialeffizienz hergestellt werden, die mit herkömmlichen Herstellungsverfahren nicht oder nur mit erheblichem Aufwand herstellbar sind. Als Ausgangsmaterial wird bei diesem Prozess metallisches Pulver verwendet. Die Qualität dieses Pulvers hat einen maßgeblichen Einfluss auf den Prozess.

Im Umfang dieser studentischen Arbeit sollen deshalb die Einflüsse der Pulverqualität auf die entstehenden Bauteile untersucht werden. Folgende Fragen sollen beantwortet werden:

  • Wie beeinflusst die Pulverqualität das Ergebnis?
  • Wie kann die Pulverqualität mit einfachen Mitteln reproduzierbar überprüft werden?

Um diese Fragen zu klären gliedert sich die Arbeit in folgende Arbeitsschritte:

  • Einarbeitung in die Thematik und Recherche zu den Einflussgrößen beim L-PBF Prozess
  • Literaturrecherche zu den Einflussgrößen des Pulvers auf den L-PBF Prozess
  • Katalogisierung der Möglichkeiten zur Pulvercharakterisierung
  • Erarbeitung eines Leitfadens zur praxisorientierten Pulvercharakterisierung
  • Durchführung der Pulvercharakterisierung
  • 3D Drucken und Untersuchung von Probekörpern mit konditioniertem Pulver

Beginn der Arbeit: ab sofort
Notwendige Vorkenntnisse: keine

Betreuer: M. Sc. Clemens Maucher

 

Entwicklung einer Methodik zur Identifikation von materialspezifischen Prozessparametern für den SLM Prozess

Die Anzahl und damit die Bedeutung additiv gefertigter Bauteile steigt ständig. Aufgrund der erreichbaren Bauteilkomplexität sind diese Verfahren oftmals der konventionellen Fertigung überlegen. In der laseradditiven Fertigung (SLM Prozess) wird ein pulverförmiger Grundwerkstoff durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen und das Bauteil schichtweise aufgebaut. Defizit dieser additiven Verfahren sind die Eigenschaften der Bauteile wie bspw. die Oberflächengüte und Dichte des Materials. Diese Eigenschaften können jedoch mit den Prozessparametern eingestellt werden. Momentan folgt die Entwicklung diese materialspezifischen Parameter keiner festgelegten Methodik.

Im Umfang dieser studentischen Arbeit soll deshalb eine Methodik erarbeitet werden, um für neue Materialien möglichst einfach und schnell ein Optimum der Prozessparameter zu finden. Ausgangspunkt sind dabei folgende grundlegende Anforderungen:

  • Simulationsgestütztes Vorgehen
  • Möglichst geringer Aufwand (Versuchsplanung)

Die Arbeit gliedert sich daher in folgende Arbeitsschritte:

  • Einarbeitung in die Thematik
  • Recherche zu den Einflussgrößen beim SLM Prozess
  • Entwicklung eines Flussdiagramms zur Durchführung der Prozessparameter Identifikation
  • Durchführung von Prozesssimulationen zur Parameteridentifikation
  • Versuchsplanung (DOE) und Herstellung von Probekörpern
  • Anwendung und Dokumentation der erarbeiteten Methodik

Beginn der Arbeit: ab sofort
Notwendige Vorkenntnisse: keine

Betreuer: M. Sc. Clemens Maucher

 

Schneidkantenpräparation von Sägewerkzeugen mittels Bürste

Die Schneidkantenpräparation ist im Bereich von Fräser, Bohrern und Drehwerkzeugen weit verbreitet und erhöht die Leistungsfähigkeit der Werkzeuge sowie die Standzeit. Bei Bandsägen hingegen ist es noch nicht soweit und die Bänder müssen meistens mit reduzierten Prozessparametern „eingefahren“ werden. Dies kostet Zeit und damit Geld. Deswegen soll in dieser Arbeit der Einfluss von Schneidkantenpräparation bei Sägewerkzeugen untersucht werden. Als ein geeignetes Verfahren hat sich dafür der Einsatz von Bürsten herausgestellt.

Dazu sollen verschiedene Verrundungen an Einzahnproben (ggf. auch von Mehrzahnproben) erzeugt und vermessen werden. Anschließend sollen sie hinsichtlich der auftretenden Schnittkräfte und Standzeiten untersucht werden.

Die Arbeit gliedert sich in folgende Arbeitspunkte:

  • Literaturrecherche zu Schneidkantenpräparation
  • Versuchsplanung
  • Konstruktion geeigneter Probenhalter und Präparation der Proben 
  • Erzeugen und vermessen der Schneidkanten
  • Durchführung der Versuche mit den präparierten Werkzeugen 
  • Auswertung der Ergebnisse
  • Erstellen der Dokumentation

Beginn der Arbeit: August/September
Gesuchte Studienrichtung: Maschinenbau o.ä.
Notwendige Vorkenntnisse: Grundkenntnisse im Umgang mit Werkzeugmaschinen von Vorteil 

Ansprechpartner: M. Sc. Tobias Tandler

 

Entwicklung/Untersuchung einer laserbasierten Methode zur Ermittlung von tangentialen und radialen Verlagerungen bei langschäftigen Werkzeugen

In der Zerspanungstechnik werden häufig langschäftige Werkzeuge (z.B. beim Bohren oder Fräsen) eingesetzt, um abgesetzte Bearbeitungsoperationen durchführen zu können. Aufgrund ihres großen Längen/Durchmesser-Verhältnisses und der wirkenden Zerspankräfte kommt es zur radialen und tangentialen Abdrängung des Werkzeugs, was wiederum einen negativen Einfluss auf die Bearbeitungsgenauigkeit hat. Um dem entgegensteuern zu können, müssen die Verlagerungen im Bearbeitungsprozess gemessen werden.

Ziel dieser Arbeit ist es, eine laserbasierte Methode zu entwickeln, mit der die erforderlichen Informationen ermittelt werden können. Dafür soll ein Messaufbau entworfen werden, mit dessen Hilfe an einem Werkzeug-Ersatzmodell die grundsätzliche Umsetzbarkeit eines entsprechenden Messverfahrens bewertet und eine Messmethode entwickelt werden können.

Die Arbeit gliedert sich in folgende Arbeitspunkte:

  • Literaturrecherche (Schwerpunkte: laserbasierte Messtechnik, statisches und dynamisches Werkzeugverhalten)
  • Einarbeitung in laserbasierte Messsysteme
  • Ausarbeitung und Aufbau eines Messaufbaus
  • Planung und Durchführung von experimentellen Versuchen
  • Hinterfragen der Ergebnisse im Kontext der Praxistauglichkeit (Störeinflüsse, Bauraum, Umgebungsbedingungen, etc.)
  • Dokumentation der erarbeiteten Ergebnisse

Weitere Details zu diesem Thema werden gerne in einem persönlichen Gespräch näher vorgestellt.

Beginn der Arbeit: ab sofort
Notwendige Vorkenntnisse: keine

Betreuer: M. Sc. Maximilian Schweigart

 

Torsionsschwingungsdämpfung beim Einlippentiefbohren mit additiv gefertigten funktionalen Spannhülsen

Einlippentiefbohren ist ein Verfahren zur Erzeugung von Bohrungen mit großem Längen-Durchmesser-Verhältnis bei gleichzeitig hoher Bohrungsgenauigkeit. Aufgrund ihrer Geometrie weisen Einlippenbohrer jedoch eine geringe dynamische Steifigkeit auf und sind deshalb anfällig für Schwingungen.

Die Spannhülse eines Einlippenbohrers stellt die Schnittstelle zwischen dem Schaft des Bohrers und der Spindel der Tiefbohrmaschine dar. Dieses üblicherweise spanabhebend (subtraktiv) gefertigte Standardbauteil dient der Übertragung von Vorschubkräften und Bohrmomenten.

Ziel dieser Arbeit ist es, die herkömmliche Spannhülse konstruktiv zu überdenken und sie mit zusätzlichen Funktionalitäten (insbesondere Dämpfung von Torsionsschwingungen) auszustatten. Hierbei sollen die Freiheiten der additiven Fertigung genutzt werden, um die gestalterischen Grenzen der subtraktiven Fertigung überwinden zu können.

Die Arbeit gliedert sich in folgende Arbeitspunkte:

  • Literaturrecherche und Einarbeitung in die Thematik
  • Simulationsgestützte Entwicklung und Bewertung verschiedener, auf additiver Fertigung basierender Dämpfungskonzepte für Spannhülsen
  • Additive Herstellung verschiedener Konzepte in Form von Testmustern
  • Planung und Durchführung von experimentellen Untersuchungen zur Validierung der simulationsgestützt gewonnenen Ergebnisse zum Dämpfungspotenzial anhand der Testmuster. Vergleich zu einer konventionellen, spanabhebend hergestellten Spannhülse.

Weitere Details zu diesem Thema werden gerne in einem persönlichen Gespräch näher vorgestellt.

Beginn der Arbeit: ab sofort
Notwendige Vorkenntnisse: keine

Betreuer: M. Sc. Maximilian Schweigart

Entwicklung einer steuerungstechnischen Umgebung für adaptives Absaugsystem

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Konzept einer steuerungstechnischen Umgebung für ein adaptives Absaugsystem entwickelt. Dies beinhaltet die Verbindung bzw. Kommunikation zwischen der Maschinensteuerung und einem Prototypen eines Absaugsystems am IfW.  

Den Beginn der Arbeit bildet eine Literaturrecherche zu den Grundlagen der Steuerungstechnik und zum Stand der Erkenntnisse der Absaugtechnik an holzbearbeitenden Werkzeugmaschinen. Den Hauptteil der Arbeit bildet die Ausarbeitung eines steuerungstechnischen Konzepts zur Einbindung eines adaptiven Absaugsystems in die Maschinensteuerung einer Werkzeugmaschine.

Die Arbeit ist in folgende Themenbereiche gegliedert:

  • Literaturrecherche zur Einbindung externer Steuerungsmodule
  • Entwicklung eines steuerungstechnischen Konzepts für eine adaptive Absaughaube
  • Bewertung der Konzeptstudien
  • Aufbau / Programmierung eines Versuchsaufbaus zur Untersuchung der Umsetzbarkeit
  • Dokumentation der Ergebnisse

Betreuer: M. Sc. Christian Menze und Dipl.-Ing. Matthias Schneider


Entwicklung eines adaptiven Absaugsystems

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Konzept eines adaptiven Absaugsystems entwickelt. Dies baut auf bereits am IfW bestehende Studien auf.  

Den Beginn der Arbeit bildet eine Literaturrecherche zu den Grundlagen der Zerspanungstechnik und zum Stand der Erkenntnisse der Absaugtechnik an holzbearbeitenden Werkzeugmaschinen. Den Hauptteil der Arbeit bildet die Ausarbeitung von mechanischen und elektrischen bzw. pneumatischen Teilkomponenten des Absaugsystems. Im Rahmen von Versuchsstudien sollen bspw. unterschiedliche Antriebskomponenten und Maschinenelemente auf deren Eignung für das Absaugsystem untersucht werden. Über die Untersuchung mechanischer Komponenten hinaus soll auch eine steuerungstechnische Betrachtung hinsichtlich einer Weiterentwicklung des derzeitigen Systems erfolgen.

Die Arbeit ist in folgende Themenbereiche gegliedert:

  • Literaturrecherche zum Stand der Technik der Späneerfassung
  • Entwicklung mechanischer Konzepte für eine adaptive Absaughaube
  • Bewertung der Konzeptstudien
  • Aufbau von Versuchsaufbauten zur Untersuchung mechanischer Teilkomponenten
  • Bewertung der Teilkomponenten
  • Dokumentation der Ergebnisse

Betreuer: M. Sc. Christian Menze und Dipl.-Ing. Matthias Schneider

 

Entwicklung einer App oder einer Homepage zur Wissensvermittlung

Digitales Lernen, E-Learning bzw. computerbasierte webbasierte Lernformen sind Trends, die bereits vor der Corona Pandemie, die traditionellen Methoden des Lernens bzw. der Lehre zunehmend ergänzen und erweitern sollen. Mit einer App oder auf einer Homepage sollen Studierende und andere Nutzer einen Überblick über das Thema „Mechatronik der Werkzeugmaschinen“ vermittelt bekommen. Die zu entwickelnde App oder Homepage soll das Interesse an weiteren Inhalten, neuen Methoden und Hilfsmittel wir AR (Augmented -) /VR (Virtual Reality) oder ML (Machine Learning) zur Vertiefungen des Wissens im Kontext zur Werkzeugmaschine und der Zerspanung wecken. Eine Smartphone App oder eine Homepage ist im Rahmen der studentischen Arbeit zu projektieren, zu entwickeln und zu testen.

Folgende spannende Teilaufgaben können im Rahmen von studentischen Arbeiten / Masterarbeiten bearbeitet werden:

  • Recherche bereits bekannter vergleichbarer Apps/Homepages
  • Voraussetzungen für eine Plattform-Entwicklung
  • Konzipierung und Strukturierung einer App/der Plattform/der Homepage
  • Möglichkeiten der Interaktion
  • Umsetzung eines Schwerpunkts und die Programmierung von App-Bausteinen bzw. Seiten für die Homepage
  • Validierung der App bzw. der entwickelten Homepage

Die Arbeit eignet sich sehr gut für das Homeoffice in der Pandemiezeit, da Sie keine Geräte oder Versuchsequipment benötigt. Ein Interesse an der Digitalisierung, der Programmierung und/oder grafischen Anwendungen sollte natürlich vorhanden sein.

Nähere Einzelheiten zu dem Thema werden gerne in einem persönlichen Gespräch oder einer Videokonferenz vorgestellt.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier

 

Topologieoptimierung mechanischer Strukturen

Im Rahmen einer studentischen Arbeit / Masterarbeit sollen die entscheidenden Komponenten einer in der Entwicklung befindenden mehrachsige Kraftmesseinrichtung am Institut mechanisch ausgelegt und optimiert werden. Mehrachsige Kraftmesseinrichtungen für Werkzeugmaschinen werden zur experimentellen Untersuchung der Zerspankraftkomponenten in unterschiedlichsten Versuchsanwendungen in der Industrie und an Forschungsinstituten eingesetzt. Ziele der studentischen Arbeit / Masterarbeit sind eine Reduktion des Gewichts bei Beibehaltung der Steifigkeit und der dynamischen Kennwerte wie der mechanischen Eigenfrequenzen und der dynamischen Nachgiebigkeit. Ferner muss die Herstellbarkeit und Montagefreundlichkeit der Komponenten berücksichtigt werden.

Interessen und Fähigkeiten:

  • Interesse an konstruktiven Aufgaben
  • FEM Berechnungen mit Optimierungstools wie der Topologieoptimierung
  • Software ANSYS und/oder Siemens NX (evtl. Solidworks als Basis).

Die Arbeit eignet sich sehr gut für das Homeoffice in der Pandemiezeit, sofern ein geeigneter PC/Laptop mit der o.g. Software zur Verfügung steht. Nähere Einzelheiten können wir gerne in einem persönlichen Gespräch diskutieren.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier / M. Sc. Max Richter

 

Augmented Reality für Werkzeugmaschinen

Augumented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) ermöglicht eine andere Art des Lernens: In ein Ereignis ganz tief eintauchen. Szenarien erleben statt bloß aufnehmen. Im Rahmen dieser Arbeit, sollen die Möglichkeiten der X-Reality für Werkzeugmaschinen erforscht und in einem noch auszuwählenden Scenario erprobt werden. Für die Durchführung und Erprobung stehen am IfW verschiedene AR-Brillen (Epson Moverio BT, Microsoft HoloLens 2) zur Verfügung.

Folgende Inhalte sollten erarbeitet werden:

  • Einsatzmöglichkeiten von AR /VR / MR für Lehr-, Montage-, Wartungs- oder Instandsetzungsaufgaben in Werkzeugmaschinen
  • Auswahl eines geeigneten Usecases für die Umsetzung
  • Entwicklung eines Storyboards für die Umsetzung
  • Ausarbeitung, Erprobung und Optimierung der AR Anwendung
  • Validierung der AR Anwendung mit weiteren Usern

Studienrichtung: Maschinenbaus (mabau), Mechatronik (mecha), Technolgiemanagement (tema), Technikpädagogik, Informationstechnik (sotech, Infotech u.a.)

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier

 

Entwicklung und Erprobung eines Heißdrahtschneiders für einen Industrieroboter

Im Rahmen eines Forschungsprojektes sollen unterschiedliche Bearbeitungstechnologien in einer Industrieroboterzelle für Werkstoffe wie Holz, Kunststoffe und Polystyrol untersucht werden. Eine dieser Technologien ist das Heißdrahtschneiden. Diese wird beispielsweise zum Formenbau in der Architektur verwendet.

Den Beginn der Arbeit bildet eine Literaturrecherche zum Stand der Technik des Heißdrahtschneidens. Weiterhin sollen Grundlagenversuche durchgeführt werden, um die Technologie besser zu verstehen. Im Fokus der Arbeit steht die Entwicklung, Auslegung und Konstruktion eines Heißdrahtschneiders. Hierzu gehören die mechanischen und elektrischen Komponenten sowie die Regelung der Drahttemperatur beispielsweise über einen Arduino Nano-Mikrocontroller. Abschließend soll der Heißdrahtschneider am Industrieroboter im Versuchsfeld des IfWs erprobt werden.

Betreuer: M. Sc. Christian Menze

 

Werkzeug 4.0 / Industrie 4.0

Für einen Industriepartner wurde ein „fühlendes“ Werkzeug entwickelt. Der Prototyp des Werkzeugs ist bereits aufgebaut. Mit dem Prototyp sind Experimente durchzuführen, um das Werkzeug zu testen, weiter zu entwickeln und „intelligent“ zu machen.

Aktuell sind zu diesem Projekt zwei spannende Themen zu vergeben:

  • Entwicklung einer autarken Energieversorgung durch Energy Harvesting bzw. die Übergabe von Energie und Informationen mit der am IfW entwickelten Werkzeug-Schnittstelle (HSK-I)
  • Entwicklung einer Auswerte- und Anzeige-App für mobile Endgeräte (iOS oder Android)Interessen und Fähigkeiten:
  • Wer an einem brandaktuellen Thema mitarbeiten und Teil der 4. Industriellen Revolution werden möchte, ist mit diesen Aufgabenstellungen am Puls der Zeit. Experimentierfreudige Student(inn)en können mit diesem Projekt spannende Arbeiten durchführen.

Weitere Themen gerne auf Anfrage oder in einem persönlichen Gespräch.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther MaierM. Sc. Kim Werkle

 

Entwicklung eines adaptierbaren Spannmittelbaukastens mit cyber-physischen Modulen

Die Werkstückspanntechnik ist eine Kernkomponente in Werkzeugmaschinen, da Werkstück-Spannsysteme im Kraftfluss der Bearbeitung liegen und maßgeblich an der Bearbeitungsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen beteiligt sind. Allerdings zählen sie nicht zu den eigentlichen Komponenten der Werkzeugmaschinen. Das führt oftmals zu einer separaten Auslegung und einer komplexen werkstückspezifischen Konstruktion der Spannvorrichtung. In dieser Arbeit werden Spannmittel für unterschiedliche Spannaufgaben systematisiert und bewertet. Die Möglichkeiten zur Integration der Sensorik in Spannmittel werden durch experimentelle Versuche und rechnerische Methoden untersucht. Ein adaptierbarer intelligenter Spannmittelbaukasten mit cyber-physischen Modulen für eine ausgewählte Spannsituation ist zu entwickeln, um bei geometrieähnlichen Werkstücken ihre Austauschbarkeit und Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.

Die Arbeit gliedert sich in folgende mögliche Teilaufgaben:

  • Literaturrecherche zur Spann- und Vorrichtungstechnik
  • Spannmittel und Spannsituationen systematisieren, eine geeignete Spannmethode auswählen
  • Untersuchung der Integration der Sensoren
  • in einem Prototyp sind Spannmittel experimentell zu vermessen und zu untersuchen
  • nummerische Simulationen

Nähere Details zu diesem Thema werden in einem persönlichen Gespräch vorgestellt.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier / M. Sc. Qi Feng

 

Parameterstudie über den Einfluss verschiedener Druckparameter im FDM 3D-Druck

Die Bauteilqualität der additiven Fertigung ist von unterschiedlichsten Faktoren abhängig. Um einen erfolgreichen Druck zu erhalten sind sowohl Bauteilausrichtung, Stützstrukturen, die Bauteilgeometrie aber auch der Druckprozess mit unzähligen Parametern zu beachten.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll ein Leitfaden für verschiedenste Druckanwendungen erstellt werden. Hierzu sind Parameterstudien mit unterschiedlichsten Bauteilen und Prozesseinstellungen durchzuführen.

Inhalte:

  • Entwicklung einer geeigneten Versuchsplanung
  • Untersuchung des Druckprozesses
  • Erstellung eines Leitfadens für den 3D-FDM-Druck

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Konstruktion und Aufbau einer Filament-Recycling und Mischanlage für Kunststofffilamente

Die additive Fertigung ist ein industrieller Megatrend der heutigen Zeit. Sie verändert nicht nur die klassischen Möglichkeiten der Fertigung, sondern auch die Art und Weise, wie Produkte entworfen werden. Daher führt dieses Verfahren aufgrund der großen gestalterischen Freiheit zu tiefgreifenden Veränderungen im Design zukünftiger Bauteile.

Diese gestalterische Freiheit führt auf der anderen Seite aber auch zu einer größeren Menge an Stützstrukturen, Prototypen oder Fehldrucken. Um diesen Abfall zu verringern ist es das Ziel dieser Arbeit, das Material wieder dem Herstellungsprozess in Form von recyceltem Filament zuzuführen.

Inhalte:

  • Konstruktion der Anlage bestehend aus Schredder, Mischer, Extruder, Kühlung und Wickelvorrichtung
  • Inbetriebnahme der Anlage
  • Bestimmung der Prozessparameter
  • Analyse des recycelten Filaments

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Entwicklung und Konstruktion eines 3D-Druckers für Hochleistungspolymere

Die additive Fertigung wird längst nicht mehr nur für die Herstellung von Prototypen oder Demonstratoren verwendet. Sie eignet sich unter anderem für die Produktion komplexer Geometrien individualisierter Produkte. In den letzten Jahren haben die Materialvielfalt und die verschiedenen Verfahrensprinzipien stark zugenommen, dabei werden auch immer häufiger Hochleistungspolymere eingesetzt, wie beispielsweise PEEK. Letztere stellen auf Grund ihres Materialverhaltens häufig noch eine Herausforderung für die additive Fertigung dar, sind jedoch zugleich eine wichtige Materialgruppen in der Medizintechnik und neuerdings auch im Maschinenbau. Um komplexe Geometrien additiv herstellen zu können soll deshalb die Hardware eines FDM-Druckers entwickelt und erprobt werden.

In der studentischen Arbeit sollen mögliche Lösungskonzepte für die Konstruktion erarbeitet und praktisch evaluiert werden. Hierzu zählt der Aufbau eines FDM-Druckers, die Ansteuerung und Entwicklung neuer Hot-Ends, sowie die Erprobung von Druckparametern und die Dokumentation des Systems.

Inhalte:

  • Konzipierung möglicher Lösungsansätze
  • Erstellung eines FDM 3D-Druckers
  • Praktische Evaluierung des gewählten Prozessaufbaus

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Experimentelle Untersuchung des BASF-Metallfilamentes "Ultrafuse 326LX" für den 3D-Druck

Die additive Fertigung, umgangssprachlich 3D-Druck, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Ob Medizintechnik, Maschinenbau oder für die private Nutzung, die Palette an verwendbaren Materialien wird stetig erweitert. Das Unternehmen BASF hat ein Sinterfähiges Metallfilament auf Basis eines PLA Grundstoffes entwickelt, welches im klassischen FDM-Verfahren verdruckt werden kann.

Im Rahmen der studentischen Arbeit soll dieses Material untersucht und entsprechende Druckparameter gefunden werden. Hierzu sind Probewerkstücke zu entwickeln welche vor und nach dem Sinterprozess untersucht werden sollen.

Inhalte:

  • Konzeption von Prüfwerkstücken
  • Bestimmung der Druckparameter (Parameterstudie)
  • Analyse der Bauteileigenschaften

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Modellierung des thermischen Verhaltens von Material-Hybrid Werkzeugen

Im Rahmen eines Forschungsprojektes soll das thermische Verhalten eines neu entwickelten Material-Hybrid-Werkzeuges untersucht werden. Verzug oder Eigenspannungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten, das Erreichen der Aufweichungstemperatur von Faserverbundwerkstoffen sind bei Material-Hybriden Bauteilen von besonderer Bedeutung.

Im Rahmen der studentischen Arbeit soll das transiente Temperaturverhalten des Werkzeuges analysiert und modelliert werden. Hierzu sind mittels Ansys Workbench entsprechende Modelle zu entwickeln und an einem prototypischen Aufbau zu validieren.

Inhalte:

  • Konzipierung möglicher Lösungsansätze
  • Modellierung und Simulation des thermischen Verhaltens
  • Praktische Validierung an einem Prototyp

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Zerspanungsprozessimulation für additiv hergestellte Leichtbauwerkzeuge

Die additive Fertigung wird immer häufiger dazu benutzt industriell eingesetzte Werkzeuge zu optimieren. Eine mögliche Optimierungsvariante ist die Reduktion der Ratterneigung lang auskragender Werkzeuge. Hierzu soll am Beispiel eines ausgesuchten Referenzwerkzeugs eine Zerspanungssimulation durchgeführt werden.

Bei Simulation von Zerspanprozessen werden zur Beschreibung des Materialverhaltens von metallischen Werkstoffen Materialmodelle benötigt, durch die ein realer Prozess möglichst genau simulativ abgebildet werden soll. Dazu werden eine Vielzahl von Materialmodellen verwendet, die zumeist auf empirischen oder analytischen Ansätzen basieren.

Im Rahmen der studentischen Arbeit soll der Zerspanprozess unter Variation verschiedener Parameter simuliert werden, um Rückschlüsse auf die resultierenden Kräfte und Schwingungen zu erhalten. Zusätzlich sollen verschiedene Materialkombinationen, hinsichtlich der kritischen Zustände, untersucht werden.

Inhalte:

  • Aufbau einer Zerspanungssimulation
  • Parameterstudie
  • Praktische Evaluierung des Modells anhand eines Prototypen

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Entwicklung eines Prüfstandes zur Erprobung von autarken Sensor- und Aktor-Konzepten

Für ein Forschungsprojekte im Bereich der sensorintegrierten Werkzeugspannung sollen mehrere Sensor- und Aktor-Konzepte zur Prozessüberwachung und -regelung entwickelt und untersucht werden. Dabei soll ein einstellbarer Systemdruck überwacht und bei Bedarf nachgeregelt werden. Dazu soll zunächst ein entsprechendes Sensorik-Konzept entwickelt, ausgelegt und anschließend getestet werden. Hierfür ist die dazu notwendige Datenerfassung bzw. Datenübertragung mittels Mikrocontroller zu erarbeiten und zu testen. Des Weiteren soll in der studentischen Arbeit ein erstes Aktor-Konzept zur Regelung des Systemdrucks konzipiert und anschließenden in Versuchen untersucht werden. Ausgangspunkt sind dabei folgende grundlegende Anforderungen:

  • Möglichst geringe Baugröße (Sensorik, Aktorik etc.)
  • Autarker Betrieb (Batteriebetrieb)
  • Datenübertragung (WiFi/Funk/Bluetooth)
  • Einfache Auswertung der generierten Sensordaten
  • Kostengünstige Sensorik- und Aktorik-Komponenten
  • Kontinuierliche Spannüberwachung und -regelung

Die Arbeit beginnt mit der Recherche und anschließenden Konzeptionierung des Systems sowie Auswahl der entsprechenden Komponenten. Im Anschluss sind verschiedene Sensoren und Aktoren im Systemverbund zu testen und mit Referenzmesssystemen zu vergleichen.

Beginn der Arbeit: ab sofort möglich
Gesuchte Studienrichtungen: mechatronik, mabau o. ä.
Notwendige Vorkenntnisse: Programmierkenntnisse von Vorteil
Zeitlicher Arbeitsumfang: Bearbeitungsfrist 5 - 6 Monate

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier / Jonas Duntschew, M. Sc.

 

Energy Harvesting – Innovative Energiegewinnung für Spannsysteme

Sensorische Systeme in Werkzeugmaschinen erfordern Energie zur Stromversorgung. Diese Energie kann über Leitungen von einem Netzteil im Schaltschrank oder von Akkumulatoren bzw. Batterien dezentral vor Ort geliefert werden. Dies ist aber nicht immer sinnvoll, da insbesondere die Nutzungsdauer beschränkt ist oder Energieübertragung in bewegten Maschinenelementen zu weiteren Schwierigkeiten führen kann.

In Werkzeugmaschinen hat man jedoch immer Antriebe mit Leistungsüberschuss. Auch Wärme entsteht im Zerspanprozess so viel, dass sie schnell abgeführt werden muss. So kann man beispielsweise über Dynamos oder andere Ansätze leicht Energie gewinnen bzw. „ernten“. In der Technik ist daher der Begriff Energy Harvesting entstanden, der diesen Vorgang trefflich beschreibt.

Anhand von allgemeinen Recherchen möglicher Energiequellen insbesondere in Werkzeugmaschinen mit Bestimmung der technischen Parameter Leistung, Spannung, Strom und Energiespeicher/-pufferung sind die Formen der Energiegewinnung zu ermitteln und zu beurteilen. Mit einem ausgewählten Beispiel (näheres im pers. Gespräch) ist dann eine praktische Anwendung zu entwickeln, zu konstruieren und umzusetzen.

Die Bearbeitung setzt sich aus folgenden Teilaufgaben zusammen:

  • Stand der Technik, incl. Recherche bereits umgesetzter Energy Harvester in Werkzeugmaschinen
  • Ermittlung von Ein- und Ausgangsparameter für den Anwendungsfall
  • Aufnahme und Beschreibung der weiteren Randbedingungen für die Entwicklung (Anforderungsliste)
  • Konzepte zur Lösungsfindung, Bewertung der Konzepte
  • Ausarbeitung und Umsetzung des ausgewählten Konzepts
  • Tests und Validierung der Entwicklung.

Die Arbeit ist sowohl für Mechatroniker als auch für Maschinenbauer und ähnliches mit dem Schwerpunkt Konstruktion geeignet. Nähere Einzelheiten gerne bei den Betreuern: Dipl.-Ing. Walther MaierM. Sc. Patrick Georgi

 

Entwicklung eines Modells zur Bestimmung des Späneflugs mittels der Durchdringungsrechnung

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Modell auf Basis der Durchdringungsrechnung erstellt, womit der Späneflug von Holzwerkstoffen vorhergesagt werden kann. Den Beginn der Arbeit bildet eine Literaturrecherche zu den Grundlagen der Zerspanungstechnik und zum Stand der Technik der Durchdringungsrechnung.

Anschließend wird in MATLAB ein Programm entwickelt mit dem eine Durchdringungsrechnung auf Basis eines Voxel- oder Dexelmodells durchgeführt werden kann. Das finale Programm soll fähig sein, den resultierenden Spänestrahl aus den Kontaktbedingungen von Werkzeug und Werkstück zu berechnen.

Betreuer: M. Sc. Christian Menze

 

Simulation des Kaltsägeprozesses von Titan

Im Rahmen dieser Arbeit wird der Kaltsägeprozess von Titan simulativ untersucht. Dies beinhaltet das Recherchieren von Prozessgrößen und das simulative Ermitteln von Kräften, Spanformen sowie von Temperaturen unter dem Einsatz von Kühlmittel.

Den Beginn der Arbeit bildet eine Literaturrecherche zu den Grundlagen der Zerspanungstechnik und zum Stand der Technik bezüglich der Simulation des Kaltsägeprozesses. Anschließend wird in der Simulationssoftware ABAQUS ein Modell eines Kaltsägeprozesses aufgebaut. Zum Einsatz kommt hierbei der Coupled-Eulerian-Lagrangian-Ansatz.

Ziel der Arbeit ist die gekoppelte simulative Abbildung der Teilmodelle der Spanbildung und der Strömungscharakteristik. Zum Abgleich der Simulation werden am Linearprüfstand des IfWs Versuche durchgeführt.

Betreuer: M. Sc. Christian Menze

 

Untersuchung des Kaltsägeprozesses von Titan

Im Rahmen dieser Arbeit wird der Kaltsägeprozess von Titan experimentell untersucht. Dies beinhaltet das Recherchieren von Prozessgrößen und das experimentelle Ermitteln von Kräften, Spanformen sowie von Temperaturen unter dem Einsatz von Kühlmittel.

Den Beginn der Arbeit bildet eine Literaturrecherche zu den Grundlagen der Zerspanungstechnik und zum Stand der Technik bezüglich dem Kaltsägeprozess. Anschließend werden an einem Prüfstand des IfWs die Sägeversuche geplant und durchgeführt. Dies beinhaltet die Messung von Kräften, der Temperaturen und einer Auswertung der Spanformen.

Zum Einsatz kommen unter anderem eine Hochgeschwindigkeitskamera, ein 2-Farben-Pyrometer und eine Thermografiekamera. Ein besonderes Augenmerk gilt zusätzlich der Analyse der Strömungscharakteristik im geschlossenen Spanraum und beim Austritt der Sägezähne aus dem Werkzeug. Dies wird mittels der Zugabe von Tracerpartikeln in die Kühlflüssigkeit ermöglicht.

Betreuer: M. Sc. Christian Menze

Programmierung einer Steuersoftware zur Scanning-Laservibrometrie

Die Laser-Scanning-Vibrometrie ist ein schnelles, bildgebendes Verfahren zur berührungslosen Messung von Schwingungen. Um ein am IfW vorhandenes Scanning-System flexibel bei verschiedenen Applikationen einsetzen zu können, soll für die Scanning-Einheit ein universelles Ansteuerprogramm entwickelt werden. Kenntnisse in der Programmiersprache C/C++/Visual C++ und in Matlab sind Vorraussetzung für das Vorhaben. 

Auch als Masterarbeit möglich. 

Betreuer: Dipl.-Ing. Steffen Braun

Entwicklung einer steuerungstechnischen Umgebung für adaptives Absaugsystem

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Konzept einer steuerungstechnischen Umgebung für ein adaptives Absaugsystem entwickelt. Dies beinhaltet die Verbindung bzw. Kommunikation zwischen der Maschinensteuerung und einem Prototypen eines Absaugsystems am IfW.  

Den Beginn der Arbeit bildet eine Literaturrecherche zu den Grundlagen der Steuerungstechnik und zum Stand der Erkenntnisse der Absaugtechnik an holzbearbeitenden Werkzeugmaschinen. Den Hauptteil der Arbeit bildet die Ausarbeitung eines steuerungstechnischen Konzepts zur Einbindung eines adaptiven Absaugsystems in die Maschinensteuerung einer Werkzeugmaschine.

Die Arbeit ist in folgende Themenbereiche gegliedert:

  • Literaturrecherche zur Einbindung externer Steuerungsmodule
  • Entwicklung eines steuerungstechnischen Konzepts für eine adaptive Absaughaube
  • Bewertung der Konzeptstudien
  • Aufbau / Programmierung eines Versuchsaufbaus zur Untersuchung der Umsetzbarkeit
  • Dokumentation der Ergebnisse

Betreuer: Dipl.-Ing. Matthias Schneider und M. Sc. Christian Menze


Entwicklung eines adaptiven Absaugsystems

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Konzept eines adaptiven Absaugsystems entwickelt. Dies baut auf bereits am IfW bestehende Studien auf.  

Den Beginn der Arbeit bildet eine Literaturrecherche zu den Grundlagen der Zerspanungstechnik und zum Stand der Erkenntnisse der Absaugtechnik an holzbearbeitenden Werkzeugmaschinen. Den Hauptteil der Arbeit bildet die Ausarbeitung von mechanischen und elektrischen bzw. pneumatischen Teilkomponenten des Absaugsystems. Im Rahmen von Versuchsstudien sollen bspw. unterschiedliche Antriebskomponenten und Maschinenelemente auf deren Eignung für das Absaugsystem untersucht werden. Über die Untersuchung mechanischer Komponenten hinaus soll auch eine steuerungstechnische Betrachtung hinsichtlich einer Weiterentwicklung des derzeitigen Systems erfolgen.

Die Arbeit ist in folgende Themenbereiche gegliedert:

  • Literaturrecherche zum Stand der Technik der Späneerfassung
  • Entwicklung mechanischer Konzepte für eine adaptive Absaughaube
  • Bewertung der Konzeptstudien
  • Aufbau von Versuchsaufbauten zur Untersuchung mechanischer Teilkomponenten
  • Bewertung der Teilkomponenten
  • Dokumentation der Ergebnisse

Betreuer: Dipl.-Ing. Matthias Schneider und M. Sc. Christian Menze

 

Untersuchung neuartiger Schneidwerkstoffe für die CFK-Bearbeitung

Die derzeit in der Luftfahrt- und Automobilbranche verwendeten kohlefaserstoffverstärkten Kunstoffen bestehen aus einem Verbund von Matrix und Kohlenstofffasern. Während die Fasern die Aufgabe haben die mechanischen Lasten am Verbund zu übernehmen sorgt die Matrix dafür, dass die Faser in der gewünschten geometrischen Anordnung bleibt. Ebenso unterschiedlich wie der Aufbau ist das Verhalten beim Zerspanen der beiden Werkstoffe, während auf einer Seite die Faser sehr abrasiv und zugfest sind, ist die Matrix im Vergleich dazu weich und besitzt einen deutlich niedrigen Schmelzpunkt.

Ziel der Studien-/Bachelorarbeit ist die grundlagenbasierte Untersuchung, Charakterisierung und messtechnische Erfassung und Bewertung des Verschleißverhaltens von neuartigen Schneidwerkstoffen beim Zerspanen von CFK mittels Kreissägen.

Auch als Masterarbeit möglich. 

Betreuer: Dipl.-Ing. Matthias Schneider (M. Sc. Martin Kimmelmann)

 

Untersuchung der dynamischen Eigenschaften von Spannsystemen

Neben der geometrischen Gestalt hängt das dynamische Werkzeugverhalten auch von den Kontaktverhältnissen an Fügestellen an Werkzeugen ab. Hierbei liegen, je nach verwendetem Spannsystem unterschiedliche Kontaktverhältnisse vor.

In Experimenten sollen das dynamische Schwingungsverhalten für verschiedene Spannfutter und Werkzeuge untersucht werden. Die hieraus gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend in ein Simulationsmodell integriert werden.

Betreuer: Dipl.-Ing. Matthias Schneider (M. Sc. Martin Kimmelmann)

  

Einfluss von Herstelltoleranzen auf den Unwuchtzustand von Werkzeugen

Durch Toleranzen in der Herstellung und den Einspannprozess treten Abweichungen der Schaftachse von der Rotationsachse am Werkzeug auf.

Mittels simulativer Parameterstudien sollen diese Abweichungen für verschiedene Werkzeuge abgebildet und deren Einfluss auf das Rotorverhalten der Werkzeuge untersucht werden.

Betreuer: Dipl.-Ing. Matthias Schneider (M. Sc. Martin Kimmelmann)

Charakterisierung des Schleifprozesses durch Implementierung von Messsystemen

In Kooperation mit einem Industriepartner soll der Nutenschleifprozess hinsichtlich des Einsatzes von Prozessüberwachungstechniken untersucht werden. Ziel ist es den Schleifprozess zu begleiten und messdatenabhängige Zustandsbeschreibungen auszuarbeiten. Dabei sind sowohl maschineninterne als auch externe Messdaten zu untersuchen.

Der Inhalt der studentischen Arbeit umfasst insgesamt die folgende Aufgabengebiete:

  • Allgemeine Analyse der Anforderungen an einen Schleifprozess (Wirkzusammenhänge/Randbedingungen)
  • Festlegen des Prüfszenarios / Auswahl der Messtechnik
  • Durchführung der Versuchsreihen
  • Datenauswertung / Test verschiedener Filtermöglichkeiten
  • Identifikation möglicher Prozesszustandsbeschreibungen
  • Aufbau einer datenbasierten Zustandsbeschreibung

Beginn der Arbeit:  ab sofort
Gesuchte Studienrichtungen:  mechatronik, mabau o. ä.
Notwendige Vorkenntnisse: Programmierkenntnisse von Vorteil
Zeitlicher Arbeitsumfang:  900 h / 6 Monate

Betreuer: M. Sc. Jonas Duntschew

 

Entwicklung eines optischen Sensors für die Hochdrucküberwachung in Werkstückspannsystemen

Für ein Forschungsprojekt im Bereich der sensorintegrierten Werkzeugspannung sollen mehrere Sensor- und Aktor-Konzepte zur Prozessüberwachung und -regelung entwickelt und untersucht werden. Dabei soll ein einstellbarer Systemdruck überwacht und bei Bedarf nachgeregelt werden. Hierfür soll ein innovatives Sensor-Konzept zur optischen Drucküberwachung betrachtet und in Versuchen untersucht werden.

Im ersten Schritt der Arbeit soll eine Patent- und Literaturrecherche zum aktuellen Stand der Forschung im Bereich der Drucküberwachung in Hydraulikflüssigkeiten durchgeführt werden. Anschließend soll ein entsprechendes Sensorik-Konzept konzipiert und ausgelegt werden. Hierfür sind die dazu notwendigen Bauteile zu bestimmen und zu beschaffen. Abschließend ist das Konzept zu testen und mit am IfW vorhandener Sensorik gegenüberzustellen. Hierfür sind folgenden Punkte zu beachten:

  • Möglichst geringe Baugröße
  • Robuste Datenerfassung
  • Reproduzierbarkeit der Ergebnisse
  • Einfache Auswertung der generierten Sensordaten
  • Kostengünstige Sensorik-Komponenten

Beginn der Arbeit: ab sofort
Gesuchte Studienrichtungen: mechatronik, mabau o. ä.
Notwendige Vorkenntnisse: Ansys WB, Siemens NX, LabView sowie allgemeine Programmierkenntnisse und ein Verständnis für den Aufbau von elektrischen Schaltungen von Vorteil

Betreuer: M. Sc. Patrick Georgi

 

Kalibrierung einer 6-DOF-Kraftmessplatte mittels Machine Learning Algorithmen

Heute sind eine Vielzahl von Kraftmessplatten (KMP) am Markt erhältlich. Diese können zur Bestimmung der Bearbeitungskräfte unterschiedlichster Prozesse eingesetzt werden. Das Kalibrieren, also das Auffinden des Zusammenhangs zwischen den oft redundanten gemessenen Signalen und den tatsächlich wirkenden Kräften und Momenten, kann dabei mit konventionellen Methoden äußerst aufwändig werden.

Im Rahmen der hier vorgestellten studentischen Arbeit soll die Kalibrierung einer KMP, die in jeweils drei Freiheitsgraden Kräfte und Momente messen kann, mittels eines Machine Learning Ansatzes umgesetzt werden. Das Sammeln der hierzu benötigten Trainingsdaten hat bereits begonnen.

Es handelt sich um eine Arbeit, die viel Freiraum für eigene Ideen bietet und neben theoretischen Betrachtungen auch die Erprobung der selbst entwickelten Programme an einem realen System ermöglicht.

Was Sie mitbringen sollten:

  • Erste Programmiererfahrung in einer beliebigen Programmiersprache, idealerweise in Python
  • Interesse an KI / Machine Learning / Deep Learning
  • Selbstständige Arbeitsweise

Bei Interesse am Thema, zögern Sie nicht uns zu kontaktieren. Wir beantworten Ihnen gerne alle eventuellen Fragen. Da fast alle Arbeitspakete von zuhause aus durchgeführt werden können, ist diese Arbeit sehr gut fürs Homeoffice geeignet.

Betreuer: M. Sc. Max Richter / Dipl.-Ing. Walther Maier

Entwicklung einer Methodik zur Identifikation von materialspezifischen Prozessparametern für den SLM Prozess

Die Anzahl und damit die Bedeutung additiv gefertigter Bauteile steigt ständig. Aufgrund der erreichbaren Bauteilkomplexität sind diese Verfahren oftmals der konventionellen Fertigung überlegen. In der laseradditiven Fertigung (SLM Prozess) wird ein pulverförmiger Grundwerkstoff durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen und das Bauteil schichtweise aufgebaut. Defizit dieser additiven Verfahren sind die Eigenschaften der Bauteile wie bspw. die Oberflächengüte und Dichte des Materials. Diese Eigenschaften können jedoch mit den Prozessparametern eingestellt werden. Momentan folgt die Entwicklung diese materialspezifischen Parameter keiner festgelegten Methodik.

Im Umfang dieser studentischen Arbeit soll deshalb eine Methodik erarbeitet werden, um für neue Materialien möglichst einfach und schnell ein Optimum der Prozessparameter zu finden. Ausgangspunkt sind dabei folgende grundlegende Anforderungen:

  • Simulationsgestütztes Vorgehen
  • Möglichst geringer Aufwand (Versuchsplanung)

Die Arbeit gliedert sich daher in folgende Arbeitsschritte:

  • Einarbeitung in die Thematik
  • Recherche zu den Einflussgrößen beim SLM Prozess
  • Entwicklung eines Flussdiagramms zur Durchführung der Prozessparameter Identifikation
  • Durchführung von Prozesssimulationen zur Parameteridentifikation
  • Versuchsplanung (DOE) und Herstellung von Probekörpern
  • Anwendung und Dokumentation der erarbeiteten Methodik

Beginn der Arbeit: ab sofort
Notwendige Vorkenntnisse: keine

Betreuer: M. Sc. Clemens Maucher

 

Ermittlung der geometrischen Abweichungen von additiv gefertigten Bauteilen vor und nach der spanenden Bearbeitung

Kombinierte Betrachtung der additiven Fertigung und des Zerspanungsprozesses

Die additive Fertigung bietet vielfältige Möglichkeiten für den Leichtbau, die Integration mechanischer oder elektronischer Funktionen und die Individualisierung von Komponenten der Fahrzeugtechnik. Mittels laserbasierter additiver Fertigungsverfahren wie Laserauftragsschweißen werden Metalle in Form von Pulver oder Draht verarbeitet, wobei Festigkeiten erzielt werden können, die mit konventionell hergestellten Bauteilen vergleichbar sind. Allerdings weisen additiv gefertigte Bauteile im Allgemeinen nicht die benötigte Formgenauigkeit und Oberflächengüte für Funktionsflächen auf und werden deshalb in den meisten Fällen spanend nachbearbeitet. Diese für die Realisierung der notwendigen funktionsbedingten Geometrie und Oberflächengenauigkeiten benötigte Nacharbeit steht aber in Wechselwirkung mit dem Ergebnis des additiven Prozesses, wodurch eine kombinierte Betrachtung beider Verfahren unabdingbar ist.

Die Arbeit gliedert sich in folgende Arbeitspunkte:

  • Literaturrecherche zu laserbasierten additiven Fertigungsverfahren
  • Planung und Durchführung von Versuchen: Laserauftragschweißen mit Draht und spanende Bearbeitung
  • Ermittlung der geometrischen Abweichungen von additiv gefertigten Bauteilen vor und nach der Bearbeitung
  • Entwicklung der Konzepte zum endkonturoptimierten Form- und Oberflächenfinish

Beginn der Arbeit: ab sofort

Ansprechpartner:
Dr.-Ing. Dina Becker (IfW)
M. Sc. Steffen Boley (IFSW), Tel. +49 711 685-66823

 

Parameterstudie über den Einfluss verschiedener Druckparameter im FDM 3D-Druck

Die Bauteilqualität der additiven Fertigung ist von unterschiedlichsten Faktoren abhängig. Um einen erfolgreichen Druck zu erhalten sind sowohl Bauteilausrichtung, Stützstrukturen, die Bauteilgeometrie aber auch der Druckprozess mit unzähligen Parametern zu beachten.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll ein Leitfaden für verschiedenste Druckanwendungen erstellt werden. Hierzu sind Parameterstudien mit unterschiedlichsten Bauteilen und Prozesseinstellungen durchzuführen.

Inhalte:

  • Entwicklung einer geeigneten Versuchsplanung
  • Untersuchung des Druckprozesses
  • Erstellung eines Leitfadens für den 3D-FDM-Druck

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Konstruktion und Aufbau einer Filament-Recycling und Mischanlage für Kunststofffilamente

Die additive Fertigung ist ein industrieller Megatrend der heutigen Zeit. Sie verändert nicht nur die klassischen Möglichkeiten der Fertigung, sondern auch die Art und Weise, wie Produkte entworfen werden. Daher führt dieses Verfahren aufgrund der großen gestalterischen Freiheit zu tiefgreifenden Veränderungen im Design zukünftiger Bauteile.

Diese gestalterische Freiheit führt auf der anderen Seite aber auch zu einer größeren Menge an Stützstrukturen, Prototypen oder Fehldrucken. Um diesen Abfall zu verringern ist es das Ziel dieser Arbeit, das Material wieder dem Herstellungsprozess in Form von recyceltem Filament zuzuführen.

Inhalte:

  • Konstruktion der Anlage bestehend aus Schredder, Mischer, Extruder, Kühlung und Wickelvorrichtung
  • Inbetriebnahme der Anlage
  • Bestimmung der Prozessparameter
  • Analyse des recycelten Filaments

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Entwicklung und Konstruktion eines 3D-Druckers für Hochleistungspolymere

Die additive Fertigung wird längst nicht mehr nur für die Herstellung von Prototypen oder Demonstratoren verwendet. Sie eignet sich unter anderem für die Produktion komplexer Geometrien individualisierter Produkte. In den letzten Jahren haben die Materialvielfalt und die verschiedenen Verfahrensprinzipien stark zugenommen, dabei werden auch immer häufiger Hochleistungspolymere eingesetzt, wie beispielsweise PEEK. Letztere stellen auf Grund ihres Materialverhaltens häufig noch eine Herausforderung für die additive Fertigung dar, sind jedoch zugleich eine wichtige Materialgruppen in der Medizintechnik und neuerdings auch im Maschinenbau. Um komplexe Geometrien additiv herstellen zu können soll deshalb die Hardware eines FDM-Druckers entwickelt und erprobt werden.

In der studentischen Arbeit sollen mögliche Lösungskonzepte für die Konstruktion erarbeitet und praktisch evaluiert werden. Hierzu zählt der Aufbau eines FDM-Druckers, die Ansteuerung und Entwicklung neuer Hot-Ends, sowie die Erprobung von Druckparametern und die Dokumentation des Systems.

Inhalte:

  • Konzipierung möglicher Lösungsansätze
  • Erstellung eines FDM 3D-Druckers
  • Praktische Evaluierung des gewählten Prozessaufbaus

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Experimentelle Untersuchung des BASF-Metallfilamentes "Ultrafuse 326LX" für den 3D-Druck

Die additive Fertigung, umgangssprachlich 3D-Druck, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Ob Medizintechnik, Maschinenbau oder für die private Nutzung, die Palette an verwendbaren Materialien wird stetig erweitert. Das Unternehmen BASF hat ein Sinterfähiges Metallfilament auf Basis eines PLA Grundstoffes entwickelt, welches im klassischen FDM-Verfahren verdruckt werden kann.

Im Rahmen der studentischen Arbeit soll dieses Material untersucht und entsprechende Druckparameter gefunden werden. Hierzu sind Probewerkstücke zu entwickeln welche vor und nach dem Sinterprozess untersucht werden sollen.

Inhalte:

  • Konzeption von Prüfwerkstücken
  • Bestimmung der Druckparameter (Parameterstudie)
  • Analyse der Bauteileigenschaften

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Zerspanungsprozessimulation für additiv hergestellte Leichtbauwerkzeuge

Die additive Fertigung wird immer häufiger dazu benutzt industriell eingesetzte Werkzeuge zu optimieren. Eine mögliche Optimierungsvariante ist die Reduktion der Ratterneigung lang auskragender Werkzeuge. Hierzu soll am Beispiel eines ausgesuchten Referenzwerkzeugs eine Zerspanungssimulation durchgeführt werden.

Bei Simulation von Zerspanprozessen werden zur Beschreibung des Materialverhaltens von metallischen Werkstoffen Materialmodelle benötigt, durch die ein realer Prozess möglichst genau simulativ abgebildet werden soll. Dazu werden eine Vielzahl von Materialmodellen verwendet, die zumeist auf empirischen oder analytischen Ansätzen basieren.

Im Rahmen der studentischen Arbeit soll der Zerspanprozess unter Variation verschiedener Parameter simuliert werden, um Rückschlüsse auf die resultierenden Kräfte und Schwingungen zu erhalten. Zusätzlich sollen verschiedene Materialkombinationen, hinsichtlich der kritischen Zustände, untersucht werden.

Inhalte:

  • Aufbau einer Zerspanungssimulation
  • Parameterstudie
  • Praktische Evaluierung des Modells anhand eines Prototypen

Betreuer: M. Sc. Kim Werkle

 

Hinweise und Richtlinien

Informieren Sie sich vor Beginn der Arbeit über die Regeln

Hinweise und Richtlinien

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