Studienabschlussarbeiten

Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Betrachtungen beziehen sich auf die Entwicklung einer Peltier/Fluid Wärmetauscherapplikation in Bezug auf eine Anwendung im Medizinbereich. Zunächst erfolgt ein Überblick über die Grundlagen der verwendeten Peltierelemente sowie ein Vergleich von aktuell auf dem Markt befindlichen Wärmetauscherapplikationen mit dem vorhandenen Prototypen. Aufgezeigt werden mögliche Entwicklungsvarianten, deren Bewertungen sowie anschließenden Neukonstruktionen bzw. konstruktiv-technologischen Änderungen - im Wesentlichen hinsichtlich des Wärmetauschergehäuses, des Gestells und der Einhausung des Gerätes.

Ziel der Arbeit war es ein dieselelektrisches Antriebskonzept für den Großtraktor DTU T860 zu entwickeln und zu analysieren. Es wurden die Probleme des aktuellen mechanischen Antriebstrangs hauptsächlich hinsichtlich Standfestigkeit, Wirkungsgrad und Bauraum aufgezeigt, welche sich bei einer geplanten Leistungssteigerung weiter verschärfen werden. Lösungen dafür stellen der dieselhydraulische und des dieselelektrische Antrieb dar. Ein Vergleich zwischen beiden ließ Vorteile des dieselelektrischen Antriebs im Bereich Wartung, Flexibilität, Steuerung und Verschleiß erwarten. Überschlägige Rechnungen zeigten, dass für den vorgesehenen Einsatz auf dem Feld eine Bremsrekuperationsanlage keine Vorteile bietet. Für die Betriebsstrategie konnte gezeigt werden, dass die Benutzung der Linie verbrauchsoptimaler Leistung des Antriebssystems Verbrennungsmotor und Generator zu den besten Ergebnissen hinsichtlich Aufwand und Effizienz führt. Der Nutzen eines zusätzlichen Energiespeichers konnte durch exemplarische Analysen wiederlegt werden. Für die Anordnung der Elektromotoren wurden mehrere Prinzipien auf ihre Machbarkeit hin untersucht, die anschließend in Kombination mit anderen Komponenten wie Getrieben zu sechs sinnvollen Anordnungsvarianten führten. Diese wurden daraufhin in den Bereichen Wirkungsgrad, Gewicht, Bauraum und Kosten analysiert und bewertet. Letztlich stellte sich die Variante "permanent erregter Synchronmotor als Radnabenantrieb mit Planetenvorsatz" als die Günstigste heraus. Im Vergleich zum mechanischen Antriebsstrang konnte der Wirkungsgrad von 79% auf 83% erhöht werden. Eine Gewichtszunahme von etwa 2 t ist dabei zu erwarten. Ein geringerer Platzbedarf konnte erwartungsgemäß nicht nachgewiesen werden, bei dieser Variante aber auch keine Erhöhung gegenüber dem mechanischen Antrieb. Die flexiblere Anordnung der elektrischen Komponenten konnte jedoch als Vorteil aufgezeigt werden. Beim Übergang auf den dieselelektrischen Antrieb ist eine Verdopplung der Kosten für die Antriebskomponenten zu erwarten.

Ziel dieser Diplomarbeit war die Entwicklung neuartiger gruppentauglicher Interaktionsgeräte, die in einer virtuellen Umgebung die Ausbildung und das Training mit Steilfeuergeschützen ermöglichen. Es wurden bestehende Originalsysteme hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Nutzung untersucht und in Verbindung mit der Analyse bestehender Simulationssysteme die Anforderungen an die Interaktionsgeräte festgelegt. Schwerpunkte der Anforderungen waren dabei die modulare Gestaltung der Geräte, deren Skalierbarkeit hinsichtlich der verwendeten Funktionen und eine hohe Originaltreue in Geometrie und Masseverteilung. Weiterhin wurden besondere Anforderungen an die Entnahme der Trainingsgranaten sowie deren Sicherungsfunktion gestellt. Unter Anwendung des Konstruktiven Entwicklungsprozesses, kurz KEP, wurden die Interaktionsgeräte auf Prinzipebene variiert und danach durch gewählte Kriterien bewertet. Die optimale Variante wurde mittels eines 3D-CAD-Modells strukturell umgesetzt und ausgestaltet. Nach der Gestaltung erfolgte die Überprüfung der entwickelten Interaktionsgeräte auf ihre Tragfähigkeit. Dazu wurden mittels geeigneter Formalismen kritische Stellen der Konstruktion betrachtet. Die Ergebnisse dieser Analysen wurden mittels FEM-Analysen verifiziert. Als Resultat der Entwicklung liegt der mechatronische Entwurf der Geräte vor. Dabei besitzen alle Geräte die gleiche Funktionalität wie ihre originalen Pendants. Weiterhin wird die Trainingsgranate ohne menschliche Fremdeinwirkung über einen Mechanismus aus dem Geschütz befördert.

Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Sensorik für den Radhub eines semiaktiven Fahrwerkes in BMW-Motorrädern. Dazu wurden relevante Patente recherchiert und bewertet, da es noch keine vergleichbaren Konzepte im Bereich der Serienmotorräder und folglich in der Literatur gibt. Nach der Analyse der verschiedenen BMW-Motorrad-Radführungen sowie deren Funktionsprinzipe und darauf anwendbarer Messverfahren, wurden mehrere Sensorkonzepte erstellt. Aufgrund einer zuvor erstellten Anforderungsanalyse wurden diese nach funktionalen und technischen Kriterien bewertet. Zielführende Konzepte wurden mit real verfügbaren Sensoren detailliert untersucht. Dazu wurden sie in CATIA V5 modelliert und dargestellt und auf Integrationsfähigkeit bezüglich Bauraum und Funktion untersucht. Wirtschaftliche und technische Aspekte wurden zusätzlich geprüft. Ein Ausblick zeigt, welche Konzepte im Rahmen dieser Arbeit nicht weiter verfolgt werden konnten, aber Potential aufweisen.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Aufnahme für Werkzeuge zum Blechbiegen mit Gesenkbiegepressen und wurde bei der Firma Bystronic Maschinenbau GmbH in Gotha erstellt. Das Unternehmen entwickelt Abkantpressen und andere Werkzeugmaschinen. Bei den vorhandenen Werkzeugaufnahmen der Firma werden die Werkzeuge hydraulisch gespannt. Die Aufnahmen werden dabei vom Haupthydrauliksystem der Gesenkbiegepressen versorgt. Die neu zu entwickelnde Werkzeugaufnahme soll elektromechanisch angetrieben werden. Denn die Firma plant, ihr Produktangebot in nächster Zeit mit Elektropressen zu erweitern. Deshalb sollen auch die peripheren Teilfunktionen der Abkantpressen hydraulikunabhängig, möglichst elektromechanisch, erfüllt werden. Auf dem Markt ist generell ein Trend zu hydraulikfreien Werkzeugmaschinen erkennbar [1], [2]. Bisher allerdings können auch konkurrierende Pressen- und Werkzeughersteller noch keine elektromechanisch angetriebene Werkzeugaufnahme anbieten. Die Klemmsysteme bei Elektropressen anderer Hersteller sind mit eigenständigen Hydraulikkreisläufen ausgerüstet oder die Werkzeuge werden rein mechanisch gespannt. Mit der Entwicklung einer elektromechanisch angetriebenen Werkzeugaufnahme möchte die Firma Bystronic Maschinenbau gegenüber Konkurrenten einen technischen Vorsprung schaffen und einen großen Schritt auf dem Weg zu einer hydraulikfreien Abkantpresse gehen. Ein weiteres Ziel besteht darin, die Werkzeuge des Herstellers Wila B. V. mit dem neuen System aufnehmen zu können. Die niederländische Firma Wila ist rein auf Werkzeugklemmsysteme für Abkantpressen spezialisiert und besitzt einen enorm großen Marktanteil. Viele große Pressenhersteller rüsten ihre Maschinen mit Werkzeugklemmungen der Firma Wila aus. Auch einige Bystronic-Kunden lassen Abkantpressen direkt beim Kauf mit dem Werkzeugklemmsystem des Herstellers Wila ausrüsten, dies betrifft vor allem Maschinen für den nordamerikanischen Markt. Der wesentliche Nachteil für die Firma Bystronic besteht darin, dass diesen Kunden keine Bystroniceigenen Werkzeuge mehr verkauft werden können. Denn es gibt erhebliche technische Unterschiede zwischen den System der beiden Hersteller Bystronic und Wila. Deswegen ist es für Bystronic wirtschaftlich sehr reizvoll ein System zu entwickeln, dass sowohl den eigenen Werkzeugtyp, wie auch Wila-Werkzeuge sicher aufnehmen kann.