Studien- und Abschlussarbeiten

Thema

In der Arbeitsgruppe Piezo- und Ultraschalltechnik wird an Leistungsultraschallsystemen unterschiedlicher Anwendung geforscht. Für den Betrieb und die Untersuchungen der Ultraschallsysteme werden Sensoren, wie beispielsweise Stromzangen und Spannungstastköpfe, benötigt. Unkalibrierte Sensoren führen zu Unsicherheiten und ggf. Messfehlern, die sowohl dem Betrieb als auch der Analyse stören. Darüber hinaus werden je nach Untersuchung unterschiedliche Messsysteme verwendet, dessen Messkanäle unterschiedliche Eingangsimpedanzen aufweisen.

Im Rahmen einer studentischen Arbeit soll ein Vorgehen erarbeitet werden mit dem die Sensoren für die Messung beliebiger Leistungsultraschallsysteme innerhalb des interessierten Frequenzbereichs kalibriert werden können. Das Vorgehen soll derart konzipiert werden, dass die Kalibrierung vor Start einer jeden Messung durchgeführt werden kann.

Voraussetzung

• Studium im Bereich Mechatronik oder vergleichbar
• Analytische Denkweise
• Erfahrung mit Matlab Simulink wünschenswert
• Selbstständige und verantwortungsbewusste Arbeitsweise

Start ab sofort

Aufgabe:

• Konstruktion und Inbetriebnahme eines Testprüfstandes
• Ansteuerung vom Schrittmotor
• Durchführung von Experimente

Voraussetzungen:

• Ergebnisorientierte und selbständige Arbeitsweise
• Vorkenntnisse in der Messtechnik (Kraftaufnehmer, Abstandssensor etc.)
• Spaß an Konstruktionsaufgaben
• Interesse an Experimenten

Aufgabenstellung:

Zum Verständnis der Wirkungsweise von Winterreifen und deren simulationsbasierter Auslegung ist es erforderlich, auch das Materialverhalten von Schnee beschreiben zu können. Schnee ist dabei ein recht herausforderndes Material, u.a da es bei einer grundsätzlich granularen Struktur mit steigender Temperatur einen Phasenwechsel von fest zu flüssig erfährt.

Im Rahmen dieser Arbeit soll auf Basis eines fraktionalen Ansatzes ein visko-elasto-plastisches Materialverhalten des Schnees angenähert werden. Vorarbeiten für ein viskoelatisches, fraktionales Materialgesetz sind am IDS bereits erfolgt.  Eigene Versuchsergebnisse zum Schneeverhalten zur Validierung und Parametrierung liegen vor bzw. können jederzeit erzeugt werden. Die Arbeit soll vornehmlich in Matlab erfolgen.

Voraussetzung

• Erfahrung mit Matlab
• Gerne Kontinuumsmechanik 1 und 2
• Eigenständige Arbeitsweise

Start ab sofort

Aufgabenstellung:

Strukturen und Texturen werden oft eingesetzt, um die Griffigkeit von Objekten zu verbessern. Dies erfolgt jedoch in der Regel erfahrungsbasiert, d.h. es ist nicht bekannt, ob es Zusammenhänge zwischen den bekannten Oberflächenkennwerten und der Reibung auf diesen Oberflächen gibt.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen für ein Zahl von verschiedenen Oberflächentexturen mit einem optischen Messverfahren Oberflächenscans gemacht werden  und eine Reihe von Oberflächenkennwerten (unter Umständen auch richtungsabhängig) berechnet werden. Gleichzeitig sollen auf diesen Oberflächen Reibungsuntersuchungen mit verschiedenen Kontaktpartnern durchgeführt werden. Eine statistische Auswertung mit Methoden des Machine Learnings soll Zusammenhänge zwischen Oberflächenfeatures und der Haft- bzw Gleitreibung aufzeigen.

Voraussetzung

• Interesse an experimenteller Arbeit
• Interesse an Machine Learning
• Interesse an Matlab

Start ab Juni 2025

Aufgabenstellung:

Motorsportreifen haben auf den meisten Oberflächen deutlich größere Traktion als Reifen, die auf dem freien Nachrüstmarkt für Endkunde zu kaufen sind. Der Grund liegt in einer anderen chemischen Zusammen-setzung des Gummis. Für „normale“ Gummimischungen gibt es bereits Simulationsmodelle, die eine Reibwert-vorhersage zumindest bedingt ermöglichen.

Im Rahmen dieser Arbeit soll basierend auf einem am IDS existierenden Simulationsmodell zur Gummireibung eine Modellvorstellung entwickelt werden, wie sich der Reifengrip im Motorsport zwischen Reifenprofil und Straßenoberfläche aufbaut. Die Simulationen hierzu sollen in Matlab/Simulink erfolgen. Zu Beginn erfolgt eine Literaturrecherche zum Thema.

Voraussetzung:

• Matlab/Simulink-Erfahrung von großem Vorteil
• Keine Angst vor Literaturrecherche in deutscher und englischer Sprache
• Interesse an der Funktionsweise von Reifen

Starttermin ab sofort

Ansprechpartner:

Aufgabenstellung/Ziel

Ultraschallsysteme bieten aufgrund ihrer elektromechanischen Charakteristik interessante Möglichkeiten bzgl. ihres Einsatzes in Prozessen. In vorangegangenen Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass eine Beeinflussung der Schwingungsform (hier: eine Longitudinalschwingung) in einem Ultraschallsystem durch die Verwendung von sog. passiven Piezokeramiken möglich ist. Dazu wurde ein Modellsystem entwickelt und schwingungstechnisch analysiert, siehe Abbildung. Nachdem der Nachweis der Machbarkeit am Modellsystem erfolgreich war, besteht der nächste Schritt in der Übertragung dieser Technologie auf einen realen Prozess. Ein bereits bestehendes Ultraschallsystem muss dahingehend angepasst werden, sodass passive Piezokeramiken an bestimmten Stellen in das System eingebracht werden können.

Aufgaben:

•  Einarbeitung in die schwingungstechnische Systemauslegung mittels Matlab und Ansys Workbench
•  Entwurf von Komponenten für das bestehende Ultraschallsystem zur Einbringung von passiven Piezokeramiken
•  Vermessung der Schwingungsform des Ultraschallsystems mittels Laser-Doppler Vibrometrie

Anforderungen:

•  Verantwortungsvolle und selbstständige Arbeitsweise
•  Vorkenntnisse in Matlab oder in der Verwendung von Messgeräten wünschenswert
•  Der Umfang der Aufgaben wird an die jeweilige Art der Arbeit (Bachelor-, Studien-, Masterarbeit) angepasst

Starttermin ist ab sofort

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