Studien- und Abschlussarbeiten

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Arif Kazi


Von allen derzeit bekannten Aktor-Materialien haben Formgedächtnis-Legierungen (engl. Shape Memory Alloys, SMA) die höchste Energiedichte. Da diese Legierungen mit der Form­änderung auch ihren elektrischen Widerstand ändern, können Formgedächtnis-Elemente nicht nur als Aktoren, sondern gleichzeitig auch als Sensoren eingesetzt werden. Mit ihrer einfachen Bauform eigenen sich Formgedächtnis-Elemente hervorragend für die Miniatu­risierung.

Die Fa. Actuator Solutions in Gunzenhausen hat sich auf die Entwicklung innovativer Aktoren auf der Basis von Formgedächtnis-Legierungen spezialisiert. Das Unternehmen produziert mehrere Millionen Aktoren pro Jahr, vorwiegend für die Automobilindustrie. Aktuell wird eine Bildstabilisierung für Smartphone-Kameras entwickelt, für die das Unternehmen auch den Innovationspreis 2014 in der Kategorie Mittelstand erhalten hat (siehe http://www.wiwo.de/technologie/forschung/innovationspreis-sieger-kategorie-mittelstand-actuator-solutions-muskeln-aus-drahtseilen-/9716644.html).

Weitere innovative Ideen und Konzepte warten darauf, im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten in die Realität umgesetzt zu werden!

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Arif Kazi

Bearbeitungszeit ab 01.03.2019 bis 31.07.2019


Im Labor zur Vorlesung „Aktorik“ sollen die Studierenden in Zukunft die Betriebskennlinien von Gleichstrommotoren vermessen und die Motorparameter identifizieren. Die Gleichstrommotoren werden hierzu bei verschiedenen Spannungen und Lastmomenten betrieben, die Drehzahlen und Motorströme werden erfasst.

Im Rahmen von vorangehenden Studienarbeiten einen Prüfstand für elektrische Kleinmotoren realisiert. Er umfasst einen Wechseladapter für Motoren, eine Hysteresebremse, einen Halleffekt-Drehzahlsensor mit Anzeige und einen eigenentwickelten DMS-Drehmoment-Messflansch. Bei ersten Probemessungen konnte die prinzipielle Funktionstauglichkeit des Prüfstands nachgewiesen werden. Allerdings wurde auch deutlich, dass speziell die Drehmomentmessung noch nicht robust gegenüber Umgebungseinflüssen (z.B. Temperatur des Raums bzw. des Versuchsaufbaus) ist.

In der ausgeschriebenen mechatronischen Projektarbeit soll die Messfähigkeit des vorhandenen Prüfstands gezielt untersucht und verbessert werden. In diesem Zusammenhang sind folgende Arbeitsschritte erforderlich:

  • Kalibration des existierenden Drehmoment-Messflanschs und Durchführung von Probemessungen

    Systematische Analyse der Auswirkung von Störeinflüssen auf die Messdaten (speziell Temperatur)

    Systematische Definition und Bewertung von Abhilfemaßnahmen

    Auswahl und Umsetzung der Abhilfemaßnahme(n)

    Quantitative Beurteilung der erreichten Verbesserung im Rahmen von erneuten Probemessungen

Bei einer erfolgreichen Bearbeitung der Themenstellung besteht ggf. die Möglichkeit, die Arbeiten als Forschungsmaster-Thema im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekts "miniSMArt" weiterzuführen.
Hauptbetreuer: Prof. Dr. Arif Kazi


Shape memory alloys (SMA) are metallic Ni-Ti alloys that are easily deformed at low temperatures, but will recover a predetermined shape when heated. The shape memory effect is due to a crystallographic reversible phase transformation between a low-temperature martensitic and a high-temperature austenitic phase of the alloy. SMA wire actuators are attractive for a wide range of mechatronic applications because of their high energy density, light weight, noise-less operation and ease of miniaturization. SMA wires also change their electrical resistance with their shape, so they can act as actuators and sensors at the same time.

Promising new application fields for SMA actuators are underwater robotics and subsea devices. Conventional electromagnetic motors require encapsulation when used under water, which significantly increases both complexity and costs. For SMA actuators, working under water is even beneficial, as cooling rates are increased and the dynamic response is improved. Shape memory alloys from Ni-Ti are also highly corrosion resistant and will not degrade when operating in salt water. One potential drawback, however, is the energy consumption due to the heating power lost to the surrounding water.

The goal of this bachelor thesis is to identify possible trade-offs between the dynamic behavior and the required heating power of SMA actuators working under water. The heat transfer from the SMA wire to the surrounding water shall be tailored by coatings of appropriate material and thickness. The coating, however, needs to be compliant so that the contraction of the SMA is not impaired. The bachelor thesis will comprise the following steps:

  • Literature review of publications dealing with SMA actuators under water
  • Analysis of applicable coating materials and related manufacturing techniques
  • Development of an analytical model predicting the heat transfer of coated SMA wires working under water
  • Realization of an experimental setup for operation of an SMA wire under water.
  • Comparison of experimental results to model prediction

For more information, please contact

Prof. Dr.-Ing. Arif Kazi

Faculty of Optics and Mechatronics

Aalen University of Applied Sciences

Phone: +49-7361-576-3341

Email: Arif.Kazi@hs-aalen.de

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Karsten Wendland

bei Frutika SRL, Paraguay

Schlagworte: Digitalisierung Prozesse Agrar Lebensmittel


Digital Farming - Innovative Ansätze in der Lebensmittelproduktion (mit Auslandsaufenthalt)

Ausgeschrieben werden mehrere Themen im Bereich "Digital Farming" in Kooperation mit der Firma Frutika SRL in Paraguay (Südamerika).

Frutika ist ein deutschstämmiges Unternehmen mit schwäbischen Wurzeln in Paraguay. Das Familienunternehmen im Bereich Landwirtschaft und Agrarindustrie bewirtschaftet ca. 12.000 Ha Fläche und produziert u.a. Fruchtsäfte im Wert von 150 Mio. US$/Jahr. Die Unternehmensleitung ist deutschsprachig, die gewerblichen Mitarbeiter sind vorwiegend spanischsprachig. Das Unternehmen hat eine Vorreiterrolle in der paraguayischen Wirtschaft. Zurzeit besteht ein intensiver Austausch mit Frutika im Arbeitsbereich von Prof. Dr. Karsten Wendland (Technische Redaktion/Mechatronik).

Das Unternehmen bietet verschiedene Themen für Abschlussarbeiten (Bachelor, Master) an, die von Studierenden unterschiedlicher Studienangebote mit technischen, wirtschaftlichen und pädagogischen Schwerpunkten bearbeitet werden können.

Hierzu zählen u.a.:

  • Farming 4.0 - Digitalisierte Überwachung großflächiger Anbaugebiete
  • Verteiltes Kommunikationskonzept zur Unterstützung der digitalen Mitarbeiterkommunikation und der Betriebsabläufe in der Fläche
  • Prozessoptimierung / Logistik in einem Betrieb der Lebensmittelindustrie
  • Internationale Vertriebskonzepte für besondere Bio-Produkte
  • Unterstützung beim Aufbau eines Robotik- und eines Mechatronik-Labors im neu entstehenden Gymnasium für Kinder der Firmenmitarbeiter vor Ort
  • weitere Themen nach Absprache

Die Projekte sind typischerweise mit einem Aufenthalt vor Ort verbunden. Die Zentrale von Frutika liegt im Distrito Carlos A. López im Osten Paraguays im Dreiländereck Paraguay / Brasilien / Argentinien. In der Colonia Kressburgo leben knapp 5.000 Einwohner. Der nächste internationale Flughafen ist ca. 1,5h entfernt.

Voraussetzungen für die Bearbeitung dieser Themen sind:

  • überdurchschnittliche bisherige Studienleistungen
  • eigene erste Vorüberlegungen zu einem der oben aufgeführten Themen
  • Interesse an einem Auslandsaufenthalt in einem sich stark entwickelnden lateinamerikanischen Land
  • Spanischkenntnisse bzw. die Bereitschaft diese im Vorfeld aufzubauen (Level B1/B2, siehe hierzu auch das Kursangebot des Sprachenzentrums)
  • Bei Studierenden anderer Fakultäten: Erstbetreuer der Arbeit aus der eigenen Fakultät, Zweitbetreuung kann durch Prof. Dr. Karsten Wendland (Technische Redaktion/Mechatronik) erfolgen

Interessenten können sich zum direkt bei Prof. Wendland melden:

karsten.wendland@hs-aalen.de

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Karsten Wendland

bei Frutika SRL, Paraguay

Schlagworte: Digitalisierung Prozesse Agrar Lebensmittel


Digital Farming - Innovative Ansätze in der Lebensmittelproduktion (mit Auslandsaufenthalt)

Ausgeschrieben werden mehrere Themen im Bereich "Digital Farming" in Kooperation mit der Firma Frutika SRL in Paraguay (Südamerika).

Frutika ist ein deutschstämmiges Unternehmen mit schwäbischen Wurzeln in Paraguay. Das Familienunternehmen im Bereich Landwirtschaft und Agrarindustrie bewirtschaftet ca. 12.000 Ha Fläche und produziert u.a. Fruchtsäfte im Wert von 150 Mio. US$/Jahr. Die Unternehmensleitung ist deutschsprachig, die gewerblichen Mitarbeiter sind vorwiegend spanischsprachig. Das Unternehmen hat eine Vorreiterrolle in der paraguayischen Wirtschaft. Zurzeit besteht ein intensiver Austausch mit Frutika im Arbeitsbereich von Prof. Dr. Karsten Wendland (Technische Redaktion/Mechatronik).

Das Unternehmen bietet verschiedene Themen für Abschlussarbeiten (Bachelor, Master) an, die von Studierenden unterschiedlicher Studienangebote mit technischen, wirtschaftlichen und pädagogischen Schwerpunkten bearbeitet werden können.

Hierzu zählen u.a.:

  • Farming 4.0 - Digitalisierte Überwachung großflächiger Anbaugebiete
  • Verteiltes Kommunikationskonzept zur Unterstützung der digitalen Mitarbeiterkommunikation und der Betriebsabläufe in der Fläche
  • Prozessoptimierung / Logistik in einem Betrieb der Lebensmittelindustrie
  • Internationale Vertriebskonzepte für besondere Bio-Produkte
  • Unterstützung beim Aufbau eines Robotik- und eines Mechatronik-Labors im neu entstehenden Gymnasium für Kinder der Firmenmitarbeiter vor Ort
  • weitere Themen nach Absprache

Die Projekte sind typischerweise mit einem Aufenthalt vor Ort verbunden. Die Zentrale von Frutika liegt im Distrito Carlos A. López im Osten Paraguays im Dreiländereck Paraguay / Brasilien / Argentinien. In der Colonia Kressburgo leben knapp 5.000 Einwohner. Der nächste internationale Flughafen ist ca. 1,5h entfernt.

Voraussetzungen für die Bearbeitung dieser Themen sind:

  • überdurchschnittliche bisherige Studienleistungen
  • eigene erste Vorüberlegungen zu einem der oben aufgeführten Themen
  • Interesse an einem Auslandsaufenthalt in einem sich stark entwickelnden lateinamerikanischen Land
  • Spanischkenntnisse bzw. die Bereitschaft diese im Vorfeld aufzubauen (Level B1/B2, siehe hierzu auch das Kursangebot des Sprachenzentrums)
  • Bei Studierenden anderer Fakultäten: Erstbetreuer der Arbeit aus der eigenen Fakultät, Zweitbetreuung kann durch Prof. Dr. Karsten Wendland (Technische Redaktion/Mechatronik) erfolgen

Interessenten können sich zum direkt bei Prof. Wendland melden:

karsten.wendland@hs-aalen.de

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Karsten Wendland

Schlagworte: Brain-Compoter-Interfaces Komaforschung


Aufgaben:

  • Erstellung einer Marktübersicht
  • Eingrenzung von Fragestellungen
  • Vergleichende Konzeptanalyse
  • Auswertung
  • Entwicklung neuer Forschungsfragen

Die konkrete Ausrichtung der Arbeit hängt ab vom jeweiligen Studienfach und dessen Anforderungen und Schwerpunktsetzungen. 

Bachelorarbeit, Masterarbeit, Studienarbeit, Status: Offenes Thema
Studienangebote: Mechatronik Mechatronik / Systems Engineering
Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser

Schlagworte: LiIon Batterie SoC


Die Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Methodik für die Ermittlung des State of Charge für eine hochzuverlässige LiIon Batterie.

Eine Bestimmung des SoC ist typbedingt nicht über die Zellspannung zuverlässig realisierbar.

Hierfür soll ein neuer Ansatz entwickelt werden. Die Ermittlung soll modelbasiert auf Basis relevanter Parameter erfolgen.

Das Modell soll über Messreihen abgeglichen und verifiziert werden.

Bachelorarbeit, Masterarbeit, Studienarbeit, Status: Offenes Thema
Studienangebote: Mechatronik Mechatronik / Systems Engineering
Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser

Schlagworte: sofware fpga nios toolchain IEC 61508


Für sicherheitsrelevante mechatronische Systeme ist die Software von zentraler Bedeutung. Neben den primären Funktionen werden umfangreiche Diagnosen durch die integrierte Software autonom ausgeführt.

Im Rahmen des Projekts sollen Schlüsselfunktionen eines intelligenten Antriebssystems konzipiert, implementiert und verifiziert werden. Hierzu gehört die Entwicklung einer Toolchain für die Entwicklung und Integration der Module. 

Als Zielplattform kommt ein FPGA mit Softcore (NIOS) zur Anwendung.

Bachelorarbeit, Masterarbeit, Studienarbeit, Status: Offenes Thema
Studienangebote: Mechatronik Mechatronik / Systems Engineering
Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser

Schlagworte: Embedded Programmierung CANopen safety


Modern, state of the art mechatronic systems require multiple Interfaces for good connectivity in the intended environment.


The subject includes the following activities:

- Evaluation of different Modbus TCP/IP communication stacks

- Integration of the selected stack in the system controller

- Setup of the verification, including the test harness


Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser


Konzeptionierung und Durchführung von Zuverlässigkeitsuntersuchungen.

Entwicklung von Testaufbauten.

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