Automobil- und Maschinenbau
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Ziel der Arbeit ist es eine Methodik zur Analyse der Wirtschaftlichkeit der Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen im öffentlichen Raum zu entwickeln und als Ergebnis den vorliegenden wirtschaftlichen Stand, hinsichtlich der Refinanzierungsdauer, zu ermitteln. Mittels dieses Werkzeuges und dessen vorgegebenen Rahmen als Ergebnis, soll der Anwender in der Lage sein durch die schrittweise Abarbeitung aller enthaltenen Einflussgrößen die Wirtschaftlichkeit unkompliziert ermitteln zu können. Die unkomplizierte Ermittlung der Wirtschaftlichkeit von Ladesäulen mittels des Werkzeuges ist hierbei eine tragende Problemstellung der Arbeit.
Ausschließlich eine für den Anwender einfache und verständliche Zusammenführung aller zu betrachtenden Einflussgrößen auf die Wirtschaftlichkeit ermöglicht es ihm, diese in einem überschaubaren Ressourcenaufwand zu erhalten. Ohne dieses Wirtschaftlichkeitswerkzeugs ist es dem Anwender nur bedingt möglich, aufgrund der gesetzlichen, rechtlichen, sowie politischen Ungleichheit, ständigen Veränderbarkeit und Vielfalt, eine Aussage über die Wirtschaftlichkeit seiner Infrastruktur zu erhalten.
Die Zielgröße ist bei Verrechnung aller Einflussfaktion die Refinanzierungsdauer der Ladestation. Diese soll dem Anwender zeigen nach welcher Betriebsdauer sich seine Infrastruktur unter gewählten Eingangsgrößen für ihn rentiert.
BIM (Building information modeling) is becoming a reliable method for the planning, design, implementation, and maintenance stages of construction projects due to its ability to improve the quality of project stages, reduce project time, and ensure costs. From 2000 onwards, the trend of using BIM method increased in the world. And in the last decade, many developed countries have introduced BIM as a reasonable and efficient method with the aim of optimizing project stages, and many employers have paid attention to training and persuading consulting and contracting companies.
In the meantime, the BIM method is constantly being updated. Many researchers are looking to modify existing sub-methods to help the project achieve all of the great BIM goals.
Although BIM has great goals such as those mentioned, in some cases, projects are not able to achieve all of them for various reasons.
This thesis has put its hypothesis on the existence of deficiencies in the content of the EIR (Employer's Information Requirements) document and its writing methods.
This document, which is a kind of project guide in BIM format, is compiled by the client and its task is to announce the needs of the client to the members involved in the project and to clarify the different stages of the project. In many construction projects, due to the complexity of the EIR, the employer's lack of attention to some information, or the failure to include the opinions and views of the project's stakeholders in the writing of this document, the EIR cannot fulfill its key role with its maximum potential performance in the project.
This thesis is written with the aim of finding a comprehensive solution to maximize the power of the BIM method in a project through correct and complete document writing.
Also, this thesis seeks to prove its claims by focusing on the ABS 38 project as a case study. In addition, a literature review on important and key issues in the field of BIM and EIR documents has been done. After that, a scoring system (Relative rating method) was used to find the best variant and compare it to prove the proposed hypothesis.
Die Technologie des digitalen Zwillings hat ihr Potenzial zur Verbesserung der Effizienz, Sicherheit und Nachhaltigkeit eine Vielfalt von industriellen und nicht-industriellen Anwendungen unter Beweis gestellt. Dabei wird ein virtuelles Abbild eines physischen Objekts, Prozesses oder Systems erstellt, das sein Verhalten, seine Leistung und seine Umgebung in Echtzeit in der digitalen Welt genau nachbildet. Diese Technologie kombiniert fortschrittliche Sensoren, Datenanalyse und Modellierungstechniken, um einen digitalen Zwilling zu schaffen, der die Leistung seines physischen Gegenstücks überwachen, vorhersagen und optimieren kann.
In dieser Arbeit wurden drei an einer Demonstrationsmaschinen vorgestellt. Diese Maschinen sind für die Bearbeitung, die Verteilung bzw. die Trennung zuständig und formen eine Produktionslinie. Die virtuellen Modelle von den drei Maschinen wurden aus CAD-Dateien mittels Onshape und MATLAB realisiert. Die virtuellen Modelle wurden dann verwendet, um mit MATLAB SPS-Code für Siemens S7 zu generieren. Der generierte Code wurde dann mittels TIA V16 und PLCSIM getestet, um sicherzustellen, dass das virtuelle Modell die physikalischen Maschine wirklich nachbilden kann.
Für viele ältere geheingeschränkte Menschen sind Treppenstufen im privaten Umfeld ein Hinderungsgrund am öffentlichen Leben teilnehmen zu können. Viele dieser wohnen in Mehrfamilienhäuser, in denen z. B. die Größe des Treppenhauses oder auch andere Randbedingungen es nicht möglich machen, Treppenlifte einzubauen. Im Logistikbereich spielen autarke Transportsysteme eine immer größere Rolle. Die Idee besteht darin, ein vergleichbar autarkes System für den Transport von Personen zu entwickeln, welches in der Lage ist, Treppenstufen mit einer kontinuierlichen Bewegung zu überwinden. Die i. d. R. älteren Personen sollen in die Lage versetzt werden, ohne fremde Hilfe die Treppen zu bewältigen.
Ziel dieser Arbeit ist es, ausgehend von einer Literatur- und Patentrecherche in einem ersten Schritt Anforderungen zusammenzutragen (z. B. typische Anordnung von Treppenstufen, erforderliche Beschleunigung, Geschwindigkeit, Traglast etc.). um anhand dieser Grundlage in einem zweiten Schritt mögliche Konzepte auszuarbeiten. Diese Konzepte sollen sowohl den mechanischen Aufbau als auch die Antriebsstruktur mit Energieversorgung (akkubetrieben) berücksichtigen.
Die Arbeit lässt sich in zwei große Themenkomplexe gliedern:
Simulation und Berechnung von Prüfstandkennwerten und
Eingabebasierte Steuerung des Gelenklagerprüfstands.
Beide Hauptthemen beinhalten die Ermittlung von Prüfstandparametern und sind eng miteinander verknüpft.
Die Simulationen der Kenngrößen Schwenkwinkel αs, Gleitgeschwindigkeit ω ⃗ und Gleitbeschleunigung α ⃗ erfolgen auf der Basis von Modellen. Neben einem realitätsnahen CAD-Modell kommen ein abstrahiertes Modell (Prüfstandmodell) sowie ein Balkenmodell zum Einsatz. Alle Modelle wurden in der Matlab-Simscape-Umgebung erstellt und unterscheiden sich ihn ihrem Abstraktionsgrad voneinander. Um die Modelle in Bezug auf ihre Realitätsnähe zu verifizieren, wurden die simulierten Ergebnisse der einzelnen Modellvarianten direkt miteinander verglichen. Die deckungsgleichen Verläufe der einzelnen Kenngrößen haben dabei die geometrische Korrektheit des jeweiligen Modells bestätigt. Ein zusätzlicher Vergleich wurde mit dem Vektorenmodell des Prüfstandantriebs angestellt. Hier waren die Simulationsergebnisse ebenfalls identisch. Die mit dem Prüfstandmodell simulierten Kenngrößen wurden abschließend mit den aufgezeichneten Messwerten eines realen Versuchs verglichen. Das Übereinstimmen beider Schwenkwinkel-Verläufe bestätigt die Realitätsnähe des Prüfstandmodells zusätzlich. Diese wertvollen Erkenntnisse zur Modellgestaltung erlauben die zukünftige Anwendung der Modelle für Simulationen und Berechnungen.
Die simulierten Kenngrößen sind zugleich auch Eingabeparameter für das LabVIEW-Programm zur Prüfstandsteuerung. Daraus werden weitere Prüfstandparameter, wie beispielsweise die Motordrehzahl nMot, berechnet. Der so ermittelte Vorgabewert für die Motordrehzahl wird direkt über eine, im Rahmen der Arbeit entwickelte, Schnittstelle an die Motorsteuerung übergeben. Das LabVIEW-Programm dient nicht nur der Motorsteuerung, auch die im Versuch ermittelten Messwerte werden hier gesammelt, aufbereitet und in Form einer Log-Datei ausgegeben. Der Datenaustausch zur Messwerterfassung geschieht ebenfalls über eigens dafür entwickelte Schnittstellen, welche in der Arbeit beschrieben sind. Somit sind die Dokumentation und Weiterverarbeitung der Versuchsergebnisse gegeben.
Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist es, einen geeigneten Prototyp zur Überprüfung der Radabdeckung an Fahrzeugen mit vom Serienstand abweichender Rad-Reifen-Kombination zu entwickeln.
Nach der Ermittlung aktueller Rechtsgrundlagen und des allgemeinen Prüfprozesses sowie der Durchführung einer Marktrecherche wurden verschiedene Konzepte entwickelt. Zu diesen wurde Variantenvergleich durchgeführt und die jeweiligen Vor- und Nachteile erörtert. Hierbei wurde festgestellt, dass die Projektion von Hilfslinien an das zu beurteilende Fahrzeug mittels Laser am besten für diesen Anwendungsfall geeignet ist.
Unter Berücksichtigung verschiedener Anforderungen, wie der Nutzbarkeit, Wirtschaftlichkeit und Realisierbarkeit, konnte ein Prototyp mit geeignetem Lasermodul mittels 3Damt-Druck entwickelt werden. Dessen Funktionsweise wurde während eines Testlaufs überprüft, um die praktische Anwendbarkeit zu bestätigen. Abschließend wurden mögliche systematische und persönliche Fehler diskutiert.
Der konstruierte und angefertigte Prototyp soll DEKRA in Zukunft als Prototyp im Prüfalltag dienen.
Entwicklung eines Konzeptes zur Entscheidungsunterstützung bei geplanter Anlagen-Ersatzinvestition
(2022)
Anlagen-Ersatzinvestitionen spielen in produzierenden Unternehmen immer wieder eine wichtige Rolle, denn das wirtschaftliche Agieren ist eine der Hauptaufgaben eines Betriebes. Dazu gehört auch, dass die Prozesse im höchstmöglichen Grade störungsfrei ablaufen. Aus diesem Grund ist die regelmäßige Überprüfung der sich in Betrieb befindlichen Anlagen von Vorteil um rechtzeitig reagieren zu können, sollten sich Alternativen anbieten, die aus finanzieller und technischer Sicht geeigneter sind. Das in der hier vorliegenden Arbeit dargestellte Konzept zur Entscheidungsunterstützung bei geplanter Anlagen-Ersatzinvestition dient dazu, einen Leitfaden anzubieten, anhand dessen ein Entscheidungsprozess durchgeführt werden kann.
Dabei ist es möglich, zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Anlage unter ganzheitlichen, d.h. sowohl monetären, als auch nicht monetären Gesichtspunkten, zu betrachten und zusätzlich mit einer Ersatzalternative zu vergleichen.
Die Umsetzung wird schrittweise erklärt und an einem Beispiel näher veranschaulicht. Darüber hinaus wurde im Zuge der Diplomarbeit ein Excel-Tool erarbeitet, welches als Vorlage für weitere Anwendungen genutzt werden kann.
Zusammen mit den erklärten Schritten der Analyse kann das Tool individuell angepasst oder erweitert werden.
Die vorgelegte Diplomarbeit befasst sich mit dem Einfluss geometrischer und technologischer Größen einer Welle-Nabe-Verbindung auf die Durchbiegung und die Spannungsverteilung von Wellen.
Dabei werden an FEM-Simulationsmodellen die individuellen Verformungen und Spannungen der Welle-Nabe-Verbindungen ermittelt und verschiedene Modellvarianten miteinander verglichen und ausgewertet. Dadurch können quantitative und qualitative Rückschlüsse auf beteiligte Einflussgrößen gezogen und deren technologische Bedeutung aufgezeigt werden.
Hintergrund dieser Diplomarbeit ist die zunehmende wirtschaftliche Notwendigkeit, die bestehenden Berechnungsverfahren zur Gestaltfestigkeit von Wellen zu optimieren. Dem geht die Zielsetzung voraus, die zukünftige Industrie aus ökonomischer und ökologischer Sicht zu optimieren und die Häufigkeit unvorhersehbarer Betriebsausfälle zu verringern.
Diese Arbeit handelt von der Weiterentwicklung der Förderung und Evaluierung der Handlungskompetenz von Schüler*innen des Berufsgrundbildungsjahrs mithilfe eines PDCA Regelkreises.
Es erfolgt zuerst eine SOLL-IST Analyse der Kompetenzentwicklung der Schüler*innen zu Beginn des Schuljahres unter Verwendung von dafür entwickelten Lernstandsanalysen. Die Ergebnisse bilden die Grundlage zur Etablierung von Fördermöglichkeiten.
Im nächsten Schritt wird die Kompetenzentwicklung erneut überprüft und Lösungsansätze für vorhandene Fehlerquellen entwickelt.
Im letzten Abschnitt dieser Arbeit werden die aus der Analyse gewonnenen Erkenntnisse zur Förderung der Kompetenzentwicklung in die Planung eines neuen PDCA Zyklus aufgenommen, welcher im kommenden Schuljahr umgesetzt wird.
In dieser Diplomarbeit ist zunächst ein Batteriepackmodell eines Elektrofahrzeugs mit Catia V5 zu erstellen. Analyse des Batteriepacks mit Hilfe der Finite-Elemente-Software Abaqus. Insgesamt gibt es zwei Arten von Analysen, die statische Festigkeitsanalyse und die Steifigkeitsanalyse. Die erhaltenen Verschiebungs- und Spannungsergebnisse werden analysiert, um festzustellen, welche Komponenten des ursprünglichen Packs konstruktionsbedingt fehlerhaft sind. Optimierung der Struktur von wichtigen Komponenten in Batteriepacks. und andere Lösungen vorschlagen, die die Sicherheit des Batteriepacks verbessern können.
Entwicklung einer neuen Schneide zur optimierten Strömungsführung im Forschungswindkanal LACIS-T
(2022)
Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Konstruktion einer neuen Schneide zur optimierten Strömungsführung an dem Forschungswindkanal LACIS-T.
Die Konstruktion wird in mehrere Abschnitte unterteilt. Zuerst wird die Problemstellung analysiert und aufgrund dieser eine Anforderungsliste mit den wichtigsten Parametern für die Konstruktion erstellt. Der zweite Abschnitt befasst sich mit der Ausarbeitung mehrerer zweckmäßiger Varianten und dem Vergleich dieser zueinander. Die Varianten werden hinsichtlich ihrer thermischen Eigenschaften, der Fertigung, den Kosten und der Recyclingfähigkeit untersucht. Die beste Variante wird als Endkonstruktion verfolgt und im weiteren Verlauf der Arbeit diskutiert. Der dritte Abschnitt dieser Arbeit befasst sich mit dem Vergleich der alten Schneide und der Neukonstruktion. In diesem wird das Geschwindigkeitsprofil der Strömung mit dreidimensionaler Hitzdraht-Anemometrie untersucht und wichtige Strömungsparameter werden folgend berechnet und dargestellt. Des Weiteren werden in diesem Abschnitt Tropfengrößenverteilungen gemessen, um die Einflüsse der neuen Schneide auf die Strömung zu untersuchen.
Abschließend erfolgt eine Zusammenfassung der gesammelten Ergebnisse und die weiterführende Betrachtung, welche Anstöße für weitere Verbesserungen liefert.
Die Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Vorheizungskonzepts für eine miniaturisierte Prozesskammer für das additive Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusion nach der Konstruktionsmethodik VDI 2221.
Die Herausforderung der Arbeit ist den vorgegebenen Bauraum einzuhalten sowie ein geeignetes Vorheizungskonzept mittels Bewertungsmethode, wie Nutzwerteanalyse, zu untersuchen. Neben dem vorgegebenen Bauraum wird die FEM-Berechnung zur Temperaturverteilung berücksichtigt, um zu prüfen, ob ein Kühlungssystem benötigt wird.
Die sich daraus ergebene Konzeptionierung wurde eine Widerstandheizung bis zu 500°C entwickelt mit einem additiv gefertigten Wasserkühlungssystem. Abschließend wird eine experimentelle Untersuchung durchgeführt. Diese bestätigt die Funktion des Vorheizungskonzepts sowie des Kühlungssystems.
In dieser Bachelorarbeit werden poröse Schallabsorber aus Abstandsgestricken der STS Textiles GmbH & Co. KG entwickelt, die frei im Raum platziert werden können. Der Fokus liegt auf Eckenabsorbern für die Bedämpfung tiefer Frequenzen, z. B. in Büroräumen. Das Absorptionsvermögen der Prototypen wurde durch Messungen in einer Alphakabine und in einem Hallraum überprüft. Grundentscheidungen für Verkleidungs- und Füllungsoptionen wurden mittels der Methode der statistischen Versuchsplanung getroffen. Es hat sich gezeigt, dass mit säulenförmigen Absorbern verschiedener Ausprägung in tiefen, mittleren und hohen Frequenzbändern sehr hohe Absorptionsgrade (αs=1) erreicht werden können. Das beste erreichte Ergebnis eines Prototyps liegt bei αw=0,85, was der Schallabsorberklasse B nach DIN EN ISO 11654 entspricht.
Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von Strategien zur Angleichung von Messergebnissen beim Einsatz unterschiedlicher Sensoren (taktil und optisch) an dem Multisensor-Koordinatenmessgerät Werth VideoCheck IP 400.
Dabei werden zu Beginn die theoretischen Grundlagen zur Koordinatenmesstechnik, Grundbegriffe, sowie der Aufbau und die Funktionsweise derartiger Geräte erläutert. Weiterhin wird auf den Messablauf sowie auf Antast- und Auswertestrategien eingegangen.
Anschließend werden Erkenntnisse aus drei vorhandenen Studienarbeiten der WHZ vorgestellt und analysiert. Anhand dieses Wissensstandes können mit Hilfe der Studienarbeiten und mit Grundlagen aus der Theorie typische Effekte, welche bei Messungen häufig vorkommen bzw. aufgefallen sind, festgehalten werden.
Nachfolgend werden aus den Aussagen der Effekte verschiedene Hypothesen aufgestellt, welche in zukünftigen Messreihen näher untersucht werden sollen. Dafür wird die komplette Planung für fünf ausgewählte Bauteile vorgenommen. Innerhalb dieser Planung wird für jedes Untersuchungsobjekt der exakte Messablauf, die Mess- und Antaststrategie sowie die Auswertung mittels Ausgleichsverfahren, Filterung und Dokumentation vorgestellt und festgelegt.
Abschließend werden einige der aufgestellten Hypothesen mit Erkenntnissen aus Praxisuntersuchungen wie Dissertationen und Fachartikeln verglichen sowie ein Ausblick für spätere Messungen und Untersuchungen dargelegt.