Masterarbeiten

Themenübersicht und Inhalte, geordnet nach Forschungsrichtung

Themen

Simulation der ultraschallunterstützten Bearbeitung hartspröder Werkstoffe

Die spanende Bearbeitung spröder Materialien mit geometrisch unbestimmter Schneide unterscheidet sich wesentlich von der Zerspanung zäher Werkstoffe. Insbesondere die Mechanismen der Spanentstehung sind komplexer und werden noch nicht vollständig verstanden. Aus diesem Grund sollen mit Hilfe der FEM Untersuchungen zur Spanbildung an einzelnen Schneidkörnern durchgeführt werden.

Die Arbeit gliedert sich in folgende Abschnitte:

  • Literaturrecherche zum Stand der Technik
  • Einarbeitung in die Simulationssoftware DEFORM
  • Erstellung eines Simulationsmodells
  • Durchführung und Auswertung der Simulation

Beginn der Arbeit: ab sofort

Auch als Studien-/Bachelorarbeit möglich.

Betreuer: Dipl.-Ing. Konstantin Drewle

 

Werkzeugauslegung für ultraschallunterstützte Fertigungsverfahren

Der Einsatz von hybriden Fertigungsverfahren in der Zerspanungstechnik bringt einige Vorteile mit sich. Zu den positiven Erscheinungen zählen unter anderem Reduktion der Prozesskräfte und Erhöhung der Bearbeitungsqualität. Gleichzeitig erfordert die hybriden Prozesse eine Anpassung der eingesetzten Werkzeuge an die gestellte Aufgabe. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in Untersuchung und Optimierung von unterschiedlichen Werkzeuggeometrien mittels FEM-Simulation (z. B. Ansys-Workbench). Dazu müssen folgende Punkte abgearbeitet werden:

  • Literaturrecherche
  • Einarbeitung in die Software
  • Aufbau eines Simulationsmodells
  • Numerische Untersuchungen
  • Auswertung

Auch als Studien-/Bachelorarbeit möglich.

Beginn: ab sofort

Betreuer: Dipl.-Ing. Konstantin Drewle

 

Untersuchung der prozessbedingten Eigenspannung von additiv hergestellten Bauteilen

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. Jedoch sind auch große prozessbedingte Herausforderungen damit verbunden. Durch den Prozess wird zeitlich und örtlich variabel Wärme in das entstehende Bauteil eingebracht, was durch die Wärmeausdehnung zu Eigenspannungen führt. Um diese Eigenspannung und die damit einhergehenden Verformungen der Bauteile besser vorhersagen zu können ist das Ziel dieser Arbeit, diesen Effekt an konstruierten Probekörpern zu untersuchen.

Die Arbeit gliedert sich daher in folgende Arbeitsschritte:

  • Recherche zu der Entstehung von Verzug und dessen Berechnung
  • Entwicklung und Herstellung von geeigneten Probenkörpern
  • Vermessung der Proben
  • Prozesssimulation und vergleich mit den Messungen
  • Einfluss der Entfernung von Schichten bzw. Supportstrukturen

Mit Modifikationen auch möglich als Studienarbeit.

Betreuer: M. Sc. Clemens Maucher

Formgedächtniselemente für der Einsatz in Werkzeugmaschinen

Formgedächtnislegierungen (FGL) sind metallische Werkstoffe (smart Materials), die nach einer plastischen Verformung und einer Aktivierung wieder in ihren Ursprungszustand zurückkehren können. In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie handelsübliche FGLs als Aktoren für Spann- und Halteaufgaben genutzt werden können. Hierzu sind vorhandene FGLs zu untersuchen und auf ihre Eignung zu prüfen. Physikalische Eigenschaften wie Kräfte, Dehnungen und Temperaturen der Phasenumwandlung sind anhand von Fallbeispielen zu ermitteln und hierzu grundlegende Versuche aufzubauen. Mit FGL ist eine Spannvorrichtung auszulegen, zu konstruieren, aufzubauen und zu testen.

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

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier

 

Entwicklung einer App zu schwingungstechnischen Untersuchungen in Zerspanprozessen

Smartphones haben heute diverse unterschiedliche Sensoren integriert mit denen es u.a. möglich ist Schwingungen in allen 3 Raumrichtungen als auch um die Rotationsachsen aufzunehmen. Im Rahmen von studentischen Arbeiten soll untersucht werden, ob und in welchem Umfang es möglich ist, Schwingungen von Zerspanprozessen mit einem Smartphone zu detektieren, um diese dann auf dem Smartphone darstellen und interpretieren zu können. Eine Smartphone App ist hierzu zu projektieren, zu entwickeln und zu testen. Für einen ausgewählten Zerspanprozess mit starkem Rattern ist eine Schwingungsaufnahme und –analyse durchzuführen. Das Rattern ist anschließend mit bereits bekannten Methoden zu reduzieren und der Zerspanprozess ist erneut aufzunehmen.

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

  • Recherche bereit bekannter Schwingungs-Apps und Voraussetzungen für eine App-Entwicklung
  • Analyse eingebauter Sensoren und Prozessoren aktueller Smartphones
  • Analyse und Bewertung externer Sensoren für Smartphones
  • Konzipierung und Strukturierung einer Schwingungsaufnahme-, -analyse- und Auswerte-App
  • Programmierung und Tests der App-Bausteine für IOS und/oder Android
  • Validierung der App mit einem professionellem Meßsystem
  • Analyse und Beurteilung möglicher Strategien zur Schwingungsreduktion für Zerspanprozesse
  • Entwicklung einer App zur Auslegung von Hilfsmassendämpfer und Tilgern zur Reduktion der Schwingungen

Für die vielfältigen Teilaufgaben sind je nach Interesse gerne mehrere studentische Arbeiten zu vergeben. Die Teilaufgaben können sowohl unabhängig voneinander als auch in einem Team mit unterschiedlichen Schwerpunkten vergeben werden.

Nähere Einzelheiten zu den Themen werden gerne in einem persönlichen Gespräch vorgestellt.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier

 

Auslegung einer funktionellen Temperatur-Klimakammer zur thermischen Untersuchung von Werkzeugmaschinen

Im Rahmen eines kooperativen Forschungsprojektes mit einer Forschungseinrichtung aus China/Shanghai sollen thermische Untersuchungen an Werkzeugmaschinen bei konstanten Randbedingungen durchgeführt werden. Hierzu müssen Umwelteinflüsse auf die Werkzeugmaschinen untersucht und kompensiert werden. Als erster Schritt des Projekts ist der Aufbau einer geeigneten Klimakammer vorgesehen, die als ein essentieller Bestandteil des Projektes notwendig ist. Analog eines Meßraums für 3D-Koordinatenmeßsysteme sind die Randbedingungen Temperatur, Feuchtigkeit und Luftdruck zu überwachen und zu regeln.

Beginn der Arbeit: ab sofort

Folgende Aufgaben können bearbeitet werden:

  • Recherche zum Thema Temperatursteuerung, Wärmeübertragung
  • Entwicklung von Ideen und Konzepten zur Kompensation und Regelung von Umweltrandbedingungen
  • Entwicklung, Konstruktion und Aufbau einer geeigneten Klimakammer inkl. möglicher Meß- und Steuerungseinheiten
  • Durchführung von nummerischen und experimentellen Untersuchungen
  • Je nach Interessen der Student(inn)en und Art der Arbeit (im Bachelor oder im Master) können Inhalte vertieft oder reduziert werden.

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

 

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

 

Messtechnische Untersuchung von Kraftmesseinrichtungen für Werkzeugmaschinen

Mehrachsige Kraftmesseinrichtungen für Werkzeugmaschinen werden zur experimentellen Untersuchung der Zerspankraftkomponenten und des Zerspanungsmoments in unterschiedlichsten Versuchsanwendungen an Forschungsinstituten eingesetzt. Im Rahmen verschiedener Aufgabenstellungen soll im ersten Schritt die Störanfälligkeit von vorhandenen Kraftmessplattformen am Institut untersucht sowie unterschiedliche Kraftmesssysteme überprüft und ggf. verglichen werden. In weiteren Arbeiten sind dann Lösungen zu erarbeiten, wie Störungen unterdrückt oder sogar kompensiert werden, um Kraftmessplattformen universeller einsetzen zu können und zu optimieren.

Interessen und Fähigkeiten:

  • Interesse an experimentellen Arbeiten (Versuchsaufbau, Versuchsplanung, Durchführung und Auswertung)
  • Mess- und Regelungsstrategien zur Unterdrückung oder Kompensation von Störungen
  • Simulationen: Dynamik, Thermik, Strömungen, Regelungen (ANSYS Workbench, MatLab ...).
  • Nähere Einzelheiten zu den Themen werden gerne in einem persönlichen Gespräch vorgestellt.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier / M. Sc. Marijana Palalić

 

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 Studienarbeit möglich.

Betreuer: Dipl.-Ing. Steffen Braun

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 Studienarbeit möglich. 

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

Aufbau eines Messaufbaus für die zerstörungsfreie Härteprüfung ferromagnetischer Werkstoffe

Um die Härteeigenschaften von Bauteilen in der Fertigung zu beurteilen, wird im Umfang des Forschungsbereiches Prozessüberwachung und –regelung ein neues Messsystem aufgebaut.

Im Umfang dieser Arbeit soll zunächst ein bereits konstruierter Messaufbau zusammengebaut, das Messsystem implementiert und in Betrieb genommen werden.  Anschließend sollen erste Messreihen und Auswertungen durchgeführt werden, sowie die Nutzenszenarien eines solchen Prüfstandes geprüft werden.

Auch als Studienarbeit möglich.

Betreuer: M. Sc. Jonas Duntschew

Hinweise und Richtlinien

Informieren Sie sich vor Beginn der Arbeit über die Regeln

Hinweise und Richtlinien

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