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Zur Volkswagen Sachsen GmbH gehört neben dem Fahrzeugwerk Zwickau, dem Motorenwerk Chemnitz und der Gläsernen Manufaktur Dresden auch der Sonderfahrzeugbau Sankt Egidien. Am Standort Sankt Egidien finden die Entwicklung und der Umbau von Sonderfahrzeugen der Volkswagen AG statt. Dazu zählen unter anderen Taxen, Kommandofahrzeuge der Feuerwehr, Fahrschul-, Polizei- und verdeckte Kriminalpolizeifahrzeuge.
Um die Entwicklung der verschiedensten Sonderfahrzeugumfänge zu gewährleisten, werden Erprobungsfahrzeuge aufgebaut. Ein Grundfahrzeug wird organisiert, teilweise zurück gebaut, elektrische Leitungen und elektronische Bauteile werden neu montiert. Nach dem Umbau findet eine ausgiebige Testung statt. Sinn und Zweck der Erprobung ist das Sicherstellen aller Funktionen und der Kompatibilität dieser Komponenten im Verbund mit dem Grundfahrzeug sowie das allumfängliche Testen neuerer Software. Elektronische Bussignale werden ausgewertet, Fehlerspeicher ausgelesen und dokumentiert. Nur bei einwandfreiem Betrieb werden Kundenfahrzeuge aufgebaut.
Ziel der Diplomarbeit ist es den Erprobungsprozess zu optimieren, indem ein „Konzept“ für eine kostengünstigere und „einfachere“ Testmöglichkeit für elektronische und elektrische Komponenten entsteht. Dafür soll die Bordnetzstruktur eines ID.3 Fahrzeuges in Form eines HIL aufgebaut werden. Dieser soll den Großteil der elektrischen Komponenten des Grundfahrzeuges, sowie eines verdeckten Polizeiwagens abbilden. Nach Inbetriebnahme des HIL müssen auftretende Ereignisspeichereinträge ausgelesen, analysiert und bestmöglich behoben werden. Zusätzlich soll eine Prüfmatrix erstellt werden, um das Erproben von Bauteilen und Softwareständen zu erleichtern. Es soll dem Anwender ermöglicht werden, strukturiert Bauteile am HIL zu testen und die Ergebnisse korrekt zu bewerten.
Zentraler Bestandteil der Diplomarbeit ist die Konzeptentwicklung zur Umrüstung eines Querverschiebewagens innerhalb eines Karosseriespeichers. Dabei soll das bisher verwendete Kommunikationssystem PROFIBUS durch den neueren Ethernet-Standard PROFINET ersetzt werden. Gleichermaßen ist es notwendig, eine neue Konzeption für die Datenübertragung zu ermitteln, da die verbaute Stromschiene nicht dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Unterstützung von Industrial Ethernet und eine sichere Kommunikation in Echtzeit sind notwendige Voraussetzungen, die es zu berücksichtigen gilt. Im Rahmen der Modernisierungsplanung werden die Vor- und Nachteile ausgewählter Möglichkeiten erörtert und anschließend ein Konzept inklusive Einbindung in die bestehende Anlage für das resultierende Ergebnis erstellt.
Zur Herstellung von Mikro- und Submikrostrukturen werden im lithografischen Prozess fotosensitive Polymerlacke verwendet. Im i-line-Bereich wird mit einer Belichtungswellenlänge von 365 nm gearbeitet, wofür typische Lacke auf der Basis von Novolak mit Dicken zwischen 1 und 6 µm zum Einsatz kommen. Ein wesentlicher Anspruch an diese Fotolacke ist deren sehr gute Haftung auf unterschiedlichen Substraten, wie beispielsweise thermische- oder CVD-Oxide auch während sich anschließender Prozesse, wie der Implantation. Bei Dicken von ca. 5-6 µm können diese Lacke Probleme im Haftungsverhalten zeigen, was zur Delamination von strukturierten Lackgebieten führen kann.
Gegenstand der Arbeit ist es, das mechanische Verhalten von klassischem Novolak-Lack mit einem chemisch verstärkten i-line-Lack bei Infineon in Dresden zu vergleichen. Dafür wurde zuerst eine Fotomaske mit unterschiedlichen Teststrukturen entworfen. Danach wurden die unterschiedlichen Geometrien dieser Testmaske in Kombination mit unterschiedlichen Untergründen mit Hilfe von Defektdichteuntersuchungen hinsichtlich ihrer Haftung bewertet. Dann am Ende wurden die mechanischen und viskoelastischen Materialeigenschaften der Polymere nach der Implantation untersucht.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein prognosebasiertes Dimensionierungsverfahren für Speichersysteme im Einsatzfall Lastspitzenkappung mit "Begrenzung der Jahreshöchstlast" entwickelt. Ausgehend von den theoretischen Überlegungen zum möglichen Ablauf der Dimensionierung, konnte das Verfahren erfolgreich in ein MS VBA Programm implementiert werden, welches dann die zur Speicherdimensionierung notwendigen Berechnungen vollständig automatisiert durchführt.
Dieses umfasst auch ein entwickeltes Näherungsverfahren zur Bestimmung des optimalen Speicherenergieinhaltes sowie die Erzeugung von verschiedenen Modifikationen eines vorliegenden Lastgangs. Dabei besteht noch Optimierungspotenzial hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit, da die Simulation von Jahreslastgängen mit einer hohen Anzahl an Lastgangvariationen mehrere Stunden bis Tage in Anspruch nehmen kann.
Für die Bewertung des Verfahrens und der erstellten Algorithmen erfolgte ein umfangreicher Test am Beispiel der Lastgangdaten einer realen Industrieanlage zur Fahrzeugproduktion. Dabei wurde ausschließlich die im Programm implementierte, häufig genutzte Variante der Lastspitzenkappung bei jährlicher Abrechnung betrachtet und die benötigten Simulationsparameter aus aktuellen Großprojekten, Stromtarifen und der Literatur recherchiert.
Die weiteren Möglichkeiten zur Reduzierung der Netzentgelte sind noch nicht im Programm enthalten, können jedoch aufgrund der im Rahmen der Arbeit geschaffenen Programmstruktur einfach eingebunden werden.
Das Thema der Diplomarbeit ist die Untersuchung auf Realisierbarkeit, inwiefern sich ein Elektrodenkessel zur alternativen Wärmeerzeugung neben den aktuellen Wärmeerzeugern Gasheizhaus und Blockheizkraftwerk in das bestehende Versorgungsnetz eines Fahrzeugwerkes integrieren lässt, um diese mit verminderter Last und damit mit geringerem Erdgaseinsatz betreiben zu können.
Der Klimawandel und damit einhergehend der CO2-Ausstoß ist in aller Munde und vor allem die Schwer- sowie Automobilindustrie haben auf diese Emissionen einen erheblichen Einfluss. Weiterhin ist seit Beginn des Jahres 2022 die Energieversorgung Europas immer volatiler geworden, sodass nach Alternativen zur konventionellen Erdgasverbrennung gesucht wurde und folglich ein Konzept erarbeitet werden soll, wie man den herkömmlichen Erdgaseinsatz substituieren oder zumindest minimieren kann, indem man die Wärmeversorgung eines Fahrzeugwerkes umstellt und auf eine geeignete Power-to-Heat Lösung als Alternative setzt.
Dazu sollen zuerst Grundlagen gelegt und ein Überblick über die vorhandene Elektroenergie- und Wärmeenergieinfrastruktur geschaffen werden. Im Anschluss erfolgt eine Prüfung des Umspannwerkes und der untergeordneten Schaltanlagen sowie eine Betrachtung der werkseigenen Wärmeenergieerzeugungsanlagen. Anhand dieser Vorbetrachtungen soll dann schließlich die Integration einer geeigneten Power-to-Heat-Lösung überprüft und ein Grobkonzept erstellt werden, welches in weiteren Planungsschritten detailliert wird, was jedoch nicht mehr Bestandteil dieser Arbeit darstellen soll.
Im Abschnitt Theoretische Grundlagen soll zu Beginn der aktuelle Stand der Photovoltaikindustrie dargestellt werden. Anschließend wird die deutsche Situation als mitteleuropäisches Land hervorgehoben, um das Potenzial der Technologie vor Ort einschätzen zu können. In den folgenden Schritten wird die grundlegende Technologie, die aktuelle Marktsituation und der Aufbau wichtiger weiterer Elemente wie z.B. des Wechselrichters herausgearbeitet.
Zum Schluss wird ein Ausblick auf zukünftige Speichersysteme abgegeben. Im dritten Kapitel wird die Berechnung der Netzspannung des Gesundheitszentrums Rudolph Virchow Klinikum Glauchau ohne PV-Anlage vorgestellt.
Anschließend wird die potenzielle Anlage auf dem Dach des Rudolph-Virchow-Klinikums Glauchau genauer erläutert. Zunächst wird eine Analyse des Standortes vorgenommen und anschließend ein Dreiviertelmodell mit Software der Firma AutoCAD und PV-Sol erstellt.
Weiterhin folgt ein Vergleich der PV- Anlagen mit und ohne Speicher. Der Modultyp, der in Summe die größte Leistung erbringen könnte, wird anschließend mit PV-Sol simuliert.
Die Ergebnisse dienen der Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Anlage. Im nächsten Kapitel soll die Netzspannung des Rudolph Virchow Klinikums Glauchau mit PV-Anlage ermittelt werden, um den daraus abgeleiteten Einfluss auf das Netz darstellen zu können. Im abschließenden Kapitel Zusammenfassung erfolgt eine Analyse der Ergebnisse und eine Bewertung des Nutzens und der Kosten einer möglichen Photovoltaikanlage für das Gesundheitszentrum - Rudolph Virchow Klinikum Glauchau
Zur Erfüllung zukünftiger Gesetzesvorgaben (Dekarbonisierung) und den MAN Unternehmenszielen (Nachhaltigkeit) werden Mobilitätslösungen mit rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugtechnologien benötigt. Daraus resultiert eine neue Architektur für die Auslegung und Umsetzung von Hochvoltkomponenten (HV-Komponenten) und deren Integration ins Fahrzeug. Normen für die Mobilität von morgen stehen aufgrund des neuen Aufgabenfeldes noch in den Anfängen und in der Erarbeitungsphase. Somit ist eine Standardisierung der Elektromobilität unerlässlich. Zur Erreichung der Zielvorgaben wurden von einem Dienstleister zehn MAN Dieselfahrzeuge zu Battery Electric Vehicles (BEVs) umgerüstet. Der Dienstleister erbrachte alle Entwicklungsaktivitäten selbstständig ohne Anforderungen zur Umsetzung von MAN Normen. Zwei Feldversuchsfahrzeuge CNL (26t) sollen nach einer Kundenerprobungszeit im Verteilerverkehr von drei Jahren einer spezifischen Untersuchung unterzogen werden, um Know-how mit der BEV-Technologie zu gewinnen. Fokus dieser Diplomarbeit sind die Hochvoltleitungen und deren Verlegung. Die gewonnenen Projekterfahrungen sollen unterstützend zum Reifeprozess der neuen Technologie und der Normung beitragen.
Teilaufgaben der Arbeit:
• Grundlagenrecherche/Normenrecherche und Messmethodiken zur Beurteilung (Befunddokumentation, Analyse der Auswirkungen von Biegeradien auf elektrische Leiter etc.)
• Erarbeitung einer Vorgehensweise zur Datenerhebung von Hochvoltkomponenten. Dazu zählen die Planung des Projektablaufs und der erforderlichen Arbeitsschritte zur Demontage der Leitungen. Die Einzelkomponenten sollen in einer Datenbank digital erfasst und für weitere Untersuchungen logistisch archiviert werden.
• Erstellung einer Befunddokumentation auf Gesamtfahrzeugebene mit Fokus auf Leitungsverlegung, Biegeradien und Austrittswinkeln sowie Verbindungen an HV-Komponenten.
• Im ausgebauten Zustand der obigen HV-Komponenten erfolgen detailliertere Untersuchungen. Es sollen optische und je nach Möglichkeit messtechnische Prüfverfahren angewandt werden. Darüber hinaus werden Zustandsanalysen durchgeführt und mögliche Fehlerquellen dokumentiert. Die detaillierten Ergebnisse fließen in die Gesamtbefunddokumentation ein.
Ziel der Diplomarbeit ist nach Stand der Technik die Herleitung einer Aufbaurichtlinie für die zukünftige HV-Leitungsverlegung in BEV-Fahrzeugen. Diese und das Ergebnis des Abgleichs der Norm mit dem Ist-Stand am Untersuchungsträger dienen dazu die Reifung und die Optimierung interner und externer Normen mit einem Maßnahmenkatalog zu unterstützen.
Im Rahmen der Diplomarbeit soll ein System entwickelt werden, welches Schweißnähte mit Hilfe eines Triangulationssensors prüft und bewertet.
Nach einer theoretischen Betrachtung des Laser-Triangulationsverfahrens werden die wichtigsten Eigenschaften von Schweißnähten beschrieben. Mit einer Marktrecherche wird ein Überblick über die aktuell verfügbaren Triangulationssensoren mit deren Eigenschaften erstellt. Parallel dazu wird eine Recherche zur möglichen Auswertesoftware vorgenommen.
Schwerpunkt der Arbeit ist der Aufbau eines Funktionsmusters zum Testen der Hardware- und Software-Schnittstellen. Die dafür notwendige Hardware ist auszuwählen und in einem E-Plan zusammenzufassen.
Es ist ein Prüfablauf von der Aufnahme bis zur Auswertung zu erstellen. Die Beschreibung der Software und der benötigten Schnittstellen ist übersichtlich vorzunehmen.
Zur Auswertung unterschiedlicher Merkmale sind verschiedene Algorithmen zu programmieren. In Kombination sollen diese eine objektive Beurteilung der Nahtbeschaffenheit ermöglichen.
Die Dokumentation des entstandenen Systems ist zu erstellen und die Funktion anhand von realen Schweißnähten nachzuweisen.
Im Auftrag eines Unternehmens soll die Grundausrüstung für ein standardisiertes, modulares und lieferzeitoptimiertes Fertigungssystem für Elektronikmontagen elektrotechnisch projektiert werden. Unter Einhaltung der geltenden Normen sind die benötigten elektrischen Betriebsmittel gemäß ihres Verwendungszwecks auszuwählen und die nötigen Stromlaufpläne zu erstellen.
Schwerpunkte:
- Entwicklung einer geeigneten Steuerungshierarchie
- Dimensionierung und Auswahl geeigneter Betriebsmittel
- Entwurf eines standardisierten Schaltschranklayouts
- Erstellen der benötigten Schaltungsunterlagen
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Elektroplanung einer Brandmeldeanlage in einem Sonderbau. Eine Brandmeldeanlage ist ein komplexes System der Gebäudetechnik, das der frühzeitigen Branderkennung dient und objektspezifisch geplant werden muss.
Um alle brandschutztechnischen Details des Gebäudes zu berücksichtigen, erfolgte die Planung unter Einsatz der BIM-Technologie. Es ist davon auszugehen, dass diese Anlagen in Zukunft immer öfter in Gebäuden eingesetzt werden.
Diese Diplomarbeit behandelt die Konzeptionierung eines Inselnetzes auf einer Segelyacht. Einer der ersten und wichtigsten Punkte dieser Arbeit war es die gegebenen Nutzervorgaben richtig zu interpretieren und konkrete Rahmenbedingungen zu schaffen. In weiterer Folge war es notwendig, die für das umzusetzende Projekt entsprechenden nationalen und internationalen Normen festzulegen. Die weitere Arbeit beschäftigt sich mit der technischen Bestandsaufnahme, der Entwicklung und der Umsetzung der gesetzten Rahmenbedingungen. Um eine Betriebssicherheit an Bord der Yacht gewährleisten zu können, aber auch einen hohen Komfort bieten zu können sind mehrere Versorgungsnetze erforderlich. Alle diese Versorgungsnetze benötigen unterschiedliche Mengen an elektrischer Energie. Diese gilt es genau zu ermitteln, um den benötigten Energiebedarf für die gewünschte Autarkie zur Verfügung zu stellen. Ist die erforderliche Energie ermittelt, so ist ein geeignetes Energiemanagementsystem zu konzeptionieren, welches aus einem Energiespeicher, einer Energiequelle und einem Überwachungssystem besteht. Nach der Erstellung eines Konzepts ist in weiterer Folge eine Ausführungsplanung zu erstellen, um das erstellte Konzept auch in die Realität umsetzten zu können. Als letzten Punkt beschäftigt sich die Arbeit noch mit der Inbetriebnahme und der Überprüfung der elektrischen Anlage, um einen hohen Sicherheitsstandard gewährleisten zu können.
Eine der Forderung war es die elektrische Funktionalität der Yacht für mindestens drei Tage am Meer autark zu gewährleisten. Die technisch einfachste Möglichkeit wäre einen Speicher zu dimensionieren, welche die elektrische Anlage für die geforderte Zeit sicher versorgt. Nach den örtlichen Gegebenheiten auf der Yacht konnte leider der ermittelte Speicher aufgrund von Platz- und Gewichtsproblemen nicht untergebracht werden. Aus diesem Grund musste nach Lösungen gesucht werden, um die Autarkie auch mit einem kleineren Speicher zu gewährleisten. Die Lösung stellte hierbei eine sonderangefertigte Photovoltaikanlage dar. Dadurch konnte der benötigte Energieinhalt der Speicheranlage reduziert werden. Es wurde jedoch noch ein Schritt weiter gegangen. Es wurde nämlich ermittelt, welche Anlagengröße des PV-Generators erforderlich wäre, um einen vollständigen autarken Betrieb der Yacht im Sommer am Mittelmeer gewährleisten zu können. Mit nur minimalen Einschränkung in Bezug auf den Komfort wurde die Anlage so konzeptioniert, um im Sommer bei mäßigen Wetterbedingungen vollständig autark Ankern zu können.
Das Ergebnis dieses Konzepts ist eine vollständig energieautarke Yacht, welche nicht mehr auf die Landstromversorgung von Marinas und Stadthäfen angewiesen ist. Durch diese Autarkie öffnen sich besonders neue Möglichkeiten. Der Kühlschrank kann permanent ohne Einschränkungen betrieben werden. Dies ist besonders für südliche Länder von größter Bedeutung. Aber vor allem steht auch die Navigation zur Verfügung. Mit der Yacht ist es möglich den Atlantik zu überqueren und viele Tage in der Karibik zu ankern, ohne dabei die Antriebsmaschinen starten zu müssen, um elektrische Energie zu produzieren. Das umgesetzte Energiekonzept ist besonders umweltfreundlich, ohne dass Einschränkungen in Bezug auf den gewünschten Komfort hingenommen werden müssen.
Das bei diesem Projekt ausgelegte und umgesetzte Energiekonzept kann auch auf vielen anderen Segelyachten gut angewendet werden. Es ist auch möglich größere Projekte zu realisieren. Bei der EXCESS 11 wurde zwar nur ein einphasiges Versorgungsnetz aufgebaut, aber bei dem im Projekt verwendeten Wechselrichter/Ladegerät können auch ohne weiteres größere Dreiphasen-Wechselspannungsnetze aufgebaut werden. Es müssen jeweils nur die wesentlichen Gesichtspunkte beachtet werden.
Der Inhalt der Diplomarbeit besteht aus Herleitungen für Prüfungsanforderungen einer Prüfanlage. Die Umsetzung erfolgt in Form einer HMI (Human-Machine-Interface) umzusetzen. Die Prüfanlage misst die Reibleistung von Radlagern unter realitätsnahen Bedingungen. Die Erstellung der HMI erfolgt mithilfe von LabVIEW.