Automobil- und Maschinenbau
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Traffic calming is introduced to minimise the negative results of motor vehicle use, for example, low safety level or quality of life, high noise and pollution. It can be implemented through the introduction of road infrastructure reducing the velocity and the traffic volume. In this paper, we studied how traffic-calming influences the traffic assignment. For the research, a traffic-calming measure of speed cushions on the Stachiewicza street in Krakow was taken. A method of extracting trajectories from aerial footage was shown, and it was used to build a model. For a given example, through driving characteristics research and microscopic modelling, volume–delay BPR functions were estimated—for a street with and without traffic calming. Later, a toy network of two roads of the same length, connecting the same origin and destination, was simulated using an equilibrium traffic assignment method. Simulations were conducted both with the use of PTV Vissim and Visum software and through individual calculations. According to the results of this paper, there was a difference in traffic volume according to the equilibrium traffic assignment in the aforementioned toy network as a function of total network traffic volume.
Effect of acoustic excitation on fiber-reinforced polypropylene and the influence on melt viscosity
(2021)
The paper describes a novel technological approach to influencing the rheological properties of thermoplastic materials exposed to acoustic energy. The flow behavior of polypropylene with different mass percentages of glass fibers is investigated in a parallel plate rheometer under high-frequency longitudinal excitation. The influence of oscillation frequency on the melt viscosity is explained by means of shear thinning criteria. The dependence of the oscillation shape using sinusoidal excitation on shear thinning as a function of different fiber reinforcement percentages is also investigated. A phenomenological view describes the mutually influencing parameters with regard to different material compositions and different excitation frequencies over the time course of the rheometric measurement. Interacting relationships are analyzed and discussed and the potential of the actuator system to influence the plastic melt is worked out. Based on this, a technological approach follows which describes the transfer of an oscillating mold surface to plastics processing methods, which, especially in the case of energy-intensive injection molding technology, leads to the expectation of possible resource efficiency in energy and material.
Die vorliegende Bachelorarbeit ist im Rahmen eines Forschungsprojekts des Instituts für Textil- und Ledertechnik in Reichenbach entstanden. Sie beschäftigt sich mit dem Versticken von elektrisch leitfähigem Zwirn zu flächenförmigen Elektroden auf einem Gewebe. Dabei werden mindestens zwei Elektroden mit einem reversibel komprimierbaren Material, dem Dielektrikum thermisch verbunden. Dieser Verbund dient als Plattenkondensator zur Bestimmung kapazitiver Änderungen bei einer Druckbelastung. Thematisiert wird die Konstruktion der Elektroden und der Einfluss dieser auf die Höhe der Kapazität. Das Stauchverhalten des Dielektrikums ist ausschlaggebend für den Elektrodenabstand und somit auch für die Änderung der Kapazität je nach Belastung. Kleine Elektrodenflächen weisen niedrige Kapazitäten und geringe Kapazitätsänderungen auf. Große Elektroden ermöglichen eine hohe Auflösung der Kapazitätsbestimmung mittels eines kapazitiven Messverfahrens, schränken jedoch den Einsatzzweck stark ein. Um ebenso kleine Kapazitätsänderungen auswerten zu können, ist eine präzise Auswerteelektronik erforderlich. Kapazitive Messsysteme weisen zudem eine sehr hohe Empfindlichkeit gegenüber äußeren Störeinflüssen auf. Die Schirmung des Messsystems zur Verringerung dieser wird erforscht. Außerdem ist der Vorteil textiler Verarbeitung gegenüber herkömmlichen Technologien zur Herstellung elektrisch leitfähiger Flächen zu untersuchen.
Optimierung des Beschaffungsprozesses und des Lieferantenmanagements bei einem Produkthersteller
(2021)
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Optimierung des Beschaffungsprozesses und des Lieferantenmanagements in einem betriebsspezifischen Anwendungsfall. Um das Ziel der gesteigerten Hygiene in
der Montage zu erreichen, soll eine Verpackungslösung in Verbindung mit der Beschaffungsstrategie entwickelt werden. Hierfür wird nach der Erarbeitung der Grundlagen, eine Ist-Analyse der bestehenden Wareneingangs- und
Beschaffungsprozesse sowie der Lieferanten und Einkaufsartikel durchgeführt.
Die durch die erarbeiteten Grundlagen und in der Ist-Analyse gewonnenen Erkenntnisse dienen folgend der Entwicklung eines Leitfadens zur Optimierung der Beschaffung. Anhand des Leitfadens wird ein Konzept zur Optimierung des
Beschaffungsprozesses im betriebsspezifischen Anwendungsfall entwickelt, um die Durchführbarkeit des Leitfadens zu bestätigen. Im Anschluss wird der Ist- und der Soll-Zustand verglichen.
Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit war es eine Berechnungsmethodik zur Ermittlung von Investitionen für Produktionsanlagen einer Lackiererei zu entwickeln.
Zur Abgrenzung des Bereichs, welchen die Methodik abdeckt, wurden Grundlagen der Investitionsrechnung, der Fabrikplanung und dem Ablauf der Fahrzeuglackierung erörtert und definiert. Mittels Analyse der Fahrzeuglackierung bei der BMW AG, wurden Hauptkostentreiber beim Werksneubau identifiziert und mit anpassbaren Planungsparametern in Beziehung gesetzt. Die erstellte Datenbasis für Investitionssummen aus durchgeführten Projekten wurde mit den festgelegten Wechselwirkungen zwischen Parametern und Technologien zu der Berechnungsmethodik verknüpft. Mit Hilfe der Überführung in ein Excel-Werkzeug wurde die transparente Nutzbarkeit der Berechnungsmethodik sichergestellt. Durch eine Verifizierung des Berechnungswerkzeugs mit durchgeführten Planungsprojekten konnte die Genauigkeit der Berechnungen innerhalb des vorgegebenen Zielkorridors von ± 20% bestätigt werden.
In Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden neuartige Profilkonturen (M-Profil) für form- schlüssige Welle-Nabe-Verbindungen (WNV) entwickelt. Unter Anwendung der Finite-Ele- mente-Methode (FEM) konnten Spannungszustand, Schlupf, Verschleißschutz nach unter- schiedliche Mitnehmeranzahlen und Profilexzentrizität dargestellt werden. Ziel dieser Arbeit war es, an verschiedenen Profilgruppen Berechnungen unter reiner Torsion durchzuführen. Der Einfluss wurden von unterschieden Mitnehmeranzahlen und Profilexzentrizitäten an ei- nem M-Profil untersucht und die Ergebnisse wurden mit nach DIN 3689 Teil 1 genormten H-Profilen verglichen. Auf diese Weise konnte das dementsprechende gut angepasste Profil ausgewählt werden.
Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist es, das Prüfmittelmanagement von teilespezifischen Prüfvorrichtungen in der voestalpine Automotive Components Schmölln GmbH zu optimieren. Dabei erfolgte zuerst die Einarbeitung in die Grundlagen des Prüfmittelmanagements und den dazu etablierten Prozessen und Vorgaben in Unternehmen. Basierend darauf wurden Anforderungen zusammengestellt, welche einen optimalen Ablauf fertigungsbegleitender
Prüfungen ermöglichen sollen. Bei dem Abgleich der Vorgaben mit dem derzeitigen Vorgehen konnte einige Schwachstellen identifiziert werden. Mit diesen Erkenntnissen wurden Handlungsempfehlungen für das Unternehmen entwickelt.
Der Autor erhofft sich dadurch eine Verbesserung im Prozess des Prüfmittelmanagements teilespezifischer Prüfvorrichtungen im Unternehmen.
Im hochautomatisierten Fahrwerkeinbau der Volkswagen Sachsen GmbH kommt es sporadisch zu Fehlverschraubungen. Aktuell werden diese durch ein abteilungsübergreifendes Expertenteam überwacht, welches Fehlerursachen analysiert und Korrekturmaßnahmen ableitet.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept für die Neugestaltung dieses sozio-technischen Arbeitssystems entwickelt, welches eine Übertragung des Großteils der Arbeitsinhalte an Mitarbeiter der Montage vorsieht. Ziel ist es dabei, die Fachabteilungen zu entlasten, schneller auf Fehlerauftritte reagieren zu können und den Arbeitsaufwand zu senken.
Hierzu wird zunächst der Fahrwerkeinbau als Qualitätsregelkreis beschrieben und das bestehende Arbeitssystem mittels Kriterien aus der MTO-Analyse untersucht. Anschließend werden durch Befragung von Mitarbeitern verschiedener Werke der Volkswagen AG und Recherchen in interner und externer Literatur für die Neukonzeption verwendbare Kenn-zahlen, Methoden und Tools ermittelt.
Basierend hierauf wird das Konzept erarbeitet. Zentrale Bestandteile werden dabei bereits prototypisch umgesetzt und in einem Testlauf am Beispiel von Fehlverschraubungen an der Traktionsbatterie untersucht.
Darauffolgend wird das konzipierte Arbeitssystem hinsichtlich den Anforderungen aus den Zielen der Arbeit, der MTO-Analyse, dem QM-System des Unternehmens und den Vorgaben aus der Montage bewertet. Abschließend wird eine Handlungsempfehlung zur Umsetzung formuliert.
Das Anodisieren von Aluminium und seinen Legierungen findet in allen technischen Bereichen Anwendung. Mit dem Hartanodisierverfahren können noch dickere und härte-re Aluminiumoxidschichten als mit dem Normal-Anodisierverfahren erzeugt werden, die bessere mechanische Eigenschaften haben. Aber die Einfärbung dieser Oxidschichten ist nur in sehr begrenztem Maß möglich. Darüber hinaus wird beim Hartanodisieren viel Wärme erzeugt, deshalb ist eine intensive Kühlung erforderlich. Ziel dieser Arbeit ist, eine Verbesserung der Färbbarkeit und eine Kühlenergieeinsparung anzustreben.
In dieser Arbeit wurden mit Elektrolyten, die sich aus Oxalsäure und Dimethylsulfoxid (DMSO) zusammensetzten, bei 30±1°C Hartoxidschichten erzeugt. Die Oxalsäure-Konzentration wurde auf 30 g/l festgelegt. Die DMSO-Konzentration der verwendeten Elektrolyten waren jeweils 5, 10, 15…50 % v/v. Zuerst wurde in jedem Elektrolyten mit einer konstanten Stromdichte von 2 bzw. 3 A/dm2 eine Oxidschicht mit der Dicke 10 μm erzeugt. Alle sind wie gewünscht Hartoxidschichten. Ihre Färbbarkeiten wurden als mittel bis sehr gut bewertet. Dann wurden Pulsspannungen eingesetzt. Dadurch wurde die Härte nicht erhöht, die Färbbarkeit nicht verbessert, aber die Kühlenergie beträchtlich eingespart.
Untersuchungen zur Fertigung von Flachdachfensterrahmen aus gebogenem Aluminium-Strangpressprofil
(2021)
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Fertigung eines Fensterrahmens aus gebogenen Aluminium-Strangpressprofil.
Ziel der Arbeit ist es festzustellen, unter welchen Voraussetzungen eine Fertigung von runden Flachdachfensterrahmen aus Strangpressprofilen möglich ist.
Die Arbeit enthält Grundlagen zum Biegeumformen von Strangpressprofilen. Hierbei wird speziell auf das Biegen von Strangpressprofilen mittels einer Drei-Walzen- Profilbiegemaschine eingegangen. Der Aufbau des neuen Flachdachfensters, der Fertigungsprozess sowie der Vergleich der neuen Konstruktion mit dem Vorgängerprodukt ist Bestandteil dieser Arbeit. Es werden wichtige Einflüsse der verwendeten Halbzeuge, des Biegeprozesses und des Schweißprozesses auf Form- und Maßhaltigkeit des Fensterrahmens beschrieben. Weiterhin stellt diese Arbeit eine Möglichkeit zum Biegen des Haubenprofils für das Flachdachfenster FE Rund auf einer Drei-Walzen-Profilbiegemaschine vor und beschreibt den Einsatz von Kedereinlagen beim Biegen. Es werden aus Messungen am Rahmen des Vorgängerproduktes Toleranzen für das neue Flachdachfenster festgelegt. Mithilfe einer Toleranzanalyse wird die Funktions- und Montagefähigkeit der aktuellen Rahmenkonstruktion geprüft und ein Konzept vorgestellt, welches Hilfestellung für das Erreichen der Montagefähigkeit des Rahmens auch beim Auftreten der ungünstigsten Extremtoleranzwerte der Bauteile geben kann.
Die Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Unternehmen mit aufeinander abgestimmten Vorgänger- und Nachfolgeprozessen folgen ebendiesem Sprichwort. Durch gegenseitige Abhängigkeiten wirken sich Störungen innerhalb der Produktionsglieder auf die gesamte Produktionskette aus.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich damit, die Gesamtanlageneffektivität eines Montageschritts in einem Unternehmen mit hohem maschinellem Anteil so zu optimieren, dass die Teileversorgung der nachfolgenden Abteilung sichergestellt wird.
Die Vorgehensweise der Arbeit orientiert sich am bekannten PDCA-Zyklus. Im Schritt PLAN wird auf Basis der drei Produktionskennzahlen Verfügbarkeit, Leistung, Qualität, die in der Montage die Gesamtanlageneffektivität jeder Maschine beschreiben, eine Ist-Analyse durchgeführt. Mit Hilfe der Werkzeuge 5-Why, Pareto- und Ishikawa-Analyse wird diejenige Schwachstelle aufgedeckt, die im Schritt DO durch geeignete Maßnahmen verbessert wird. Mit dem Schritt CHECK erfolgt die Bewertung der Wirksamkeit der getroffenen Maßnahmen. Der Schritt ACT definiert diejenigen Maßnahmen, die dazu geführt haben, den Montageschritt bzgl. der Ziel-Gesamtanlageneffektivität zu optimieren und die Versorgung zu garantieren.
Für die industrielle Fertigung von Produkten wie Automobilen, Baumaschinen oder Haushaltsgeräten werden verschiedenste Fertigungsverfahren benötigt.
Auf Grund der Vielzahl an Einzelteilen, welche für ein fertiges Endprodukt verbunden werden müssen, gewinnen innovative Fügeverfahren heutzutage immer mehr an Bedeutung. Diese müssen aus Sicht der Unternehmen wirtschaftlich sein und gleichzeitig eine hohe Produktqualität gegenüber der Kunden aufweisen. Unter den stoffschlüssigen Fügeverbindungen gewinnt das Löten in den letzten Jahrzenten immer mehr an Zuspruch, weil es enorme Vorteile gegenüber der Schweißverfahren bietet.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Hochtemperaturlöten von korrosionsbeständigen Stählen, wobei Nickelbasislote verwendet werden. Dabei kommt nicht das weit verbreitete Ofenlöten zum Einsatz, sondern das Induktionslöten. Hierzu wird der Einfluss des Restsauerstoffgehalts des Prozessgases auf das Lötergebnis untersucht. Durch den Einsatz einer Schlierenoptik soll die Gasströmung an der Lötstelle sichtbar gemacht werden.
Zur Bewältigung dieser Aufgabenstellung erfolgt zunächst eine umfassend theoretische Grundlagenbetrachtung zum Fügeverfahren Löten und der Schlierenoptik. Anschließend wird die Vorbereitung und Durchführung der Versuche dokumentiert. Abschließend erfolgt eine Bewertung der Versuchsergebnisse und ein Ausblick zu einer weiteren Vorgehensweise wird gegeben.
Analyse technologischer und werkstoffspezifischer Parameter von gestickten Elektrodenstrukturen
(2021)
Die Verbraucher haben ein ungebremstes Verlangen nach intelligenten „Alltagshelfern“ in allen Lebensbereichen entwickelt. Das Spektrum reicht von smarten Lautsprechern über die Steuerung ihres Smart Home bis hin zur digitalen medizinischen Überwachung des eigenen Körpers. Dieser Trend reicht bis in den Textilbereich hinein.
Ziel dieser Arbeit ist es, diesen Trend voranzutreiben, indem wichtige Schritte zur Entwicklung und Optimierung textilbasierter Elektroden sticktechnologisch untersucht wer-den. Dazu wurden verschiedene Materialien miteinander kombiniert und unterschiedliche Facetten des Stickens beleuchtet, um deren Einfluss auf die textilen Elektroden zu ermitteln. Die technologischen Herstellungsaspekte werden in der vorliegenden Arbeit mit der Wirtschaftlichkeit sowie den messtechnischen Ergebnissen gegenübergestellt und ausgewertet.
Betreut wurde die Arbeit vom Textilforschungsinstitut Thüringen Vogtland e.V. und dem Institut für Textil und Ledertechnik Reichenbach der Westsächsischen Hochschule Zwickau.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Optimierung eines Luftfederventils durchgeführt.
Das Ziel der Arbeit ist die Reduzierung der Herstellungskosten des Ventils bei gleichzeitiger Performancesteigerung.
Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Erstellung eines 1D-Phy-sik-Berechnungsmodells mit der Software SimulationX, um auf Basis von virtuellen Varian-tenstudien an diesem Modell ein neues Ventil für neue Anforderungen anzupassen und dieses im Anschluss ebenfalls aufzubauen und zu erproben. Für die Erstellung des Mo-dells wird die ventilinterne Reibung vermessen. Der hierfür notwendige Messaufbau wird im Rahmen dieser Arbeit konstruiert. Des Weiteren werden die für die Erstellung des Mo-dells nötigen Kennlinien der Federkraft, Magnetkraft, Elastomere-Verformung und magne-tischer verketteter Fluss gemessen.
In dieser Diplomarbeit wird ein neuartiger, hochfester Stahlwerkstoff L-40 der Firma Formetrix an eine Concept Laser M2 SLM Anlage appliziert. Zunächst werden die Grundlagen des Verfahrens und der mit dieser Technologie verbundene Stand der Technik erklärt.
Vorherige Forschungen zum SLM Werkstoff 1.2709 und damit verbundenen Prozessparametern bilden die Grundlage für eine Parametervariation. Für die anstehenden Untersuchungen wird sich an die VDI-Richtlinie 3405 gehalten und die daraus resultierende, teilweise iterative Schrittfolge erklärt.
Unter der Beachtung der System- und Prozessgrenzen werden Dichtewürfel gefertigt und anschließend mit dem archimedischen Verfahren sowie einer Bildanalyse metallografischer Schliffe untersucht. Durch die Betrachtung von Porosität, Porenanzahl, Porendichte und vorliegender maximaler Porengröße wird festgestellt, dass das Energieniveau beim Fertigungsprozess durch das Beheizen der Baufläche angehoben werden muss. Mit der anschließenden Fertigung neuer Dichtewürfel, welche die gleichen Parametersätze aus der Parametervariation besitzen und darauffolgender Untersuchungen, können zehn
der besten Parametersätze bezüglich Porosität ausgewählt werden. Diese zehn Parametersätze werden zur Fertigung von Proben in drei verschiedenen Baurichtungen verwendet.
Mit den gefertigten Proben werden Zugversuche, Härtemessungen, Kerbschlagbiegeversuche sowie Biegeversuche durchgeführt und der Einfluss der Prozessparameter sowie der Baurichtung ausgewertet. Festgestellt werden kann, dass zur Reduzierung von Porosität die Volumenenergiedichte ein guter Vergleichswert ist.
Dieser Vergleichswert beinhaltet die beiden variierten Prozessparameter Laserleistung und Laserscangeschwindigkeit. Außerdem wird der positive Einfluss niedrigerer Scangeschwindigkeiten unter 1000mm/s gezeigt und anhand der Porositätsmessungen sowie den mechanischen Eigenschaften bewiesen. Es wird ebenfalls gezeigt, dass die mechanischen Eigenschaften je nach Bauraumorientierung variieren und somit bei Möglichkeit, gezielter Einfluss auf diese genommen werden kann. Zuletzt wird darauf eingegangen, dass das Optimierungspotenzial des L-40 Werkstoff im Zustand nach dem Fertigen mit dem SLM Verfahren weitestgehend ausgeschöpft wurde. Drei Parametersätze, welche besonders gute Eigenschaften produzieren, werden abschließend verglichen.
Die Montage von Elektronikbaugruppen stellt einen zukunftssicheren Markt im Sondermaschinenbau dar. Dieser ist allerdings von einem hohen Wettbewerbsdruck geprägt. Um weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben, soll demnach ein Standard-Baukasten entworfen werden.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Erarbeitung eines Variantenvergleichs auf Grundlage dieses Elektronikbaukastens. Dabei ist zu beachten, dass ein entsprechender Baukasten im Unternehmen noch nicht existiert, aber bereits erste Bestrebungen zur Entwicklung unternommen wurden. Basierend auf diesem Entwicklungsstand und einer Markt- beziehungsweise Patentrecherche soll am Beispiel eines bereits existierenden Angebotsprojektes für eine Montageanlage eine Nachprojektierung vorgenommen werden.
Dazu wurde zunächst das Lastenheft analysiert, um die kund:innenspezifischen Anforderungen an die neu zu entwickelnden Varianten herauszuarbeiten. In Kombination mit der Darstellung des Standes der Technik, der Analyse des Entwicklungsstadiums des Elektronikbaukastens und der Bewertung des bereits existierenden Angebotsprojektes wurde die Grundlage für das neue Konzept und den anschließenden Vergleich geschaffen.
Vergleichskriterien für die Varianten sind unter anderem die Material-, Engineering- und Montagekosten, aber auch die jeweilige Laufzeit zur Realisierung des Projektes wurde betrachtet.
Unter Verwendung der Nutzwertanalyse werden zum einen die ursprüngliche Variante und zum anderen die Variante unter Verwendung des Standard-Baukastens bewertet. Daraus werden die Vorteile für die Nutzung eines standardisierten Elektronikbaukastens erschlossen. Nicht zuletzt wird die Anwendbarkeit auf weitere Montagelinien diskutiert.
In der vorliegenden Arbeit wurden zur Optimierung des Kommissionierbereiches sowie zur Neugestaltung des Bereitstellprozesses bei einen Hersteller für Landmaschinen, verschiedene Optimierungspotentiale betrachtet.
Dabei wurden zuerst mithilfe einer Ist-Betrachtung verschiedene Ansatzpunkte im Kommissionierablauf aufgezeigt, die daraufhin analysiert und verbessert wurden.
Für die Neugestaltung des Bereitstellprozesses wurde geprüft, ob der Einsatz eines neuen Kommissionierwagens zum Verteilen der Kleinteilebehälter wirtschaftlich sinnvoll ist. Weiterhin wurden die Möglichkeiten der Leergutlagerung auf dem Kommissionierwagen geprüft.
Konzeptionierung und Konstruktion einer Befestigung von Wasserstoffdruckbehältern im Fahrzeug
(2021)
Der Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Befestigung für Wasserstoffdruckbehälter im Fahrzeug, in welche eine Sensorik zur Ermittlung der in den Druckbehältern gespeicherten Wasserstoffmasse integriert wird.
In den theoretischen Grundlagen wird der Technikstand der zu fassenden Druckbehälter, sowie von bestehenden Befestigungen dargestellt. Zudem werden etablierte und zukünftige Package-Varianten von Wasserstoffdruckbehältern in Fahrzeugen aufgezeigt. Auf der Basis der Analyse von Aufbau und Funktion der aktuell beim Auftraggeber geplanten Wasserstoffkraftstoffversorgungsanlage, werden alternative Ansätze zur Ermittlung der Wasserstoffmasse erarbeitet.
Für den geeignetsten dieser Ansätze werden Aufnehmer zur Messwerterfassung betrachtet, welche in die Befestigung integriert werden können. Zur Konkretisierung der gegebenen Entwicklungsaufgabe werden Anforderungen an die Befestigung und Sensorik gesammelt, sowie in einer Anforderungsliste zusammengefasst, welche die Grundlage zur Bildung unterschiedlicher Varianten von Befestigungen mit integrierter Sensorik darstellt. Diese Varianten werden einer technisch-wirtschaftlichen Bewertung unterzogen und die resultierende Vorzugsvariante weiter detailliert.
Im Ausarbeitungsprozess wird die Vorzugsvariante mithilfe von grundlegenden Berechnungen und FE-Analysen ausgelegt. Zudem werden Aufbau und Funktion der integrierten Sensorik anhand von Hard- und Software beschrieben.