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Student Theses

Abdur-Rahman Ali

Investigating Environmental Impacts of Lithium-ion Battery Production through Mathematical LCA Models
Are you passionate about environmental sustainability and interested in the growing field of battery technology? We are currently seeking a dedicated and motivated student to conduct groundbreaking research on the factors contributing to the environmental impacts of lithium-ion battery production.

In the quest for a sustainable future, the motivation behind this research lies in promoting absolute sustainability. By understanding the environmental impacts of lithium-ion battery production, we can make informed decisions towards optimizing processes, reducing negative externalities, and fostering a circular economy. The outcomes of this study will help policymakers, industries, and researchers strive for absolute sustainability in battery technologies and beyond.

Thesis Objective:

The primary objective of this thesis is to gain a comprehensive understanding of the environmental implications associated with lithium-ion battery manufacturing. The study will focus on developing mathematical Life Cycle Assessment (LCA) models to assess the various stages involved in battery production and quantifying their environmental footprints.

Key Research Focus:

Understanding Factors Contributing to Environmental Impacts: The work delves deep into the various factors influencing the environmental impacts of lithium-ion battery production. This will involve investigating raw material extraction, manufacturing processes, energy consumption, and recycling. 

Development of Mathematical LCA Models: The thesis will emphasize creating sophisticated mathematical LCA models that enable a detailed evaluation of each life cycle stage. This will allow for a comprehensive assessment of the battery production process and its environmental ramifications.

Utilization of the Python Library lca_algebraic: To facilitate the modelling process, the student will be utilizing the Python library "lca_algebraic." This library offers a wide range of tools and functions to construct and analyse LCA models effectively.

For inquiries and application submissions, please contact,

Abdur-Rahman Ali 
a.thamjigar-ali@tu-braunschweig.de

The thesis can be written in English or German.

Type:
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Mechanical Engineering, Computer Science, Computational Sciences in Engineering, Environmental Engineering
Start of thesis: Immediately
Last change: 8/1/2023
Forecasting the Environmental Impacts of Battery Giga Factories and Achieving Absolute Sustainability Targets
Are you passionate about safeguarding our planet's future? Do you want to play a vital role in shaping sustainable technological advancements? This student thesis aims to explore the environmental impacts of battery giga factories and their potential for achieving absolute sustainability targets.

Project Overview

In this thesis, we will delve into the pressing need for a comprehensive understanding of the future environmental impacts of battery giga factories. 

Key Objectives 

Investigate SSP (Shared Socioeconomic Pathways) scenarios: The thesis aims to assess different SSP scenarios to determine if they can meet the targets set by absolute sustainability. Understanding the implications of different socio-economic pathways will be pivotal in crafting feasible strategies for a sustainable future.

PREMISE Python Package: The project will utilize the PREMISE Python package for modelling and forecasting the impacts of future battery production. 

Identify Mitigation Potential: Investigate the potential for absolute reduction in the impacts of future battery systems. 

By participating in this student thesis, you will:

  • Develop in-depth knowledge of renewable energy technologies and environmental sustainability.
  • Gain expertise in using the PREMISE Python package for simulation and forecasting.
  • Make a tangible impact on the future of battery production by identifying mitigation strategies.

If you are enthusiastic about environmental conservation, renewable energy, and sustainable development, this thesis offers an opportunity to contribute to the development of sustainable mobility solutions. 

For further details and to apply, contact:

Abdur-Rahman Ali
a.thamjigar-ali@tu-braunschweig.de

The thesis can be written in German or English. 

Type:
  • Bachelorarbeit
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Mechanical Engineering, Computer Science, Computational Sciences in Engineering, Environmental Engineering
Start of thesis:
Last change: 8/1/2023

Werner Berlin

Entwicklung und Implementierung einer Steuerung zum Betrieb einer großformatigen Extrusionseinheit im Hintergrund roboterbasierter, additiver Fertigung

Motivation

Im Rahmen der Steigerung der Variantenvielfalt u.a. im automobilen Kontext rückt die additive Fertigung in den Fokus. Durch den schichtweisen Auftrag von schmelzeflüssigem Kunststoff können generativ –ohne formgebende Geometrie– Bauteile erzeugt werden. Der Anspruch im Kontext einer Produktion hoher Stückzahlen liegt in der Austragsrate der Austragseinheit sowie dessen räumliche Flexibilität. Ein Lösungsansatz bietet dabei die Kombination aus robotergestützter Automatisierung und der Einsatz von Schneckenextrudern

Aufgabe

Ihre Aufgabe besteht in der Erweiterung der vorhandenen Steuerung (Siemens SPS) der Extrusionseinheit insbesondere in Hinblick auf die Möglichkeit der Kommunikation mit einem Sechs-Achs-Industrieroboter (KUKA). Im Speziellen sind dazu folgende Teilaufgaben vorgesehen:

  • Recherche zum Stand der Technik in Bezug auf Möglichkeiten des Datenaustausches zwischen Endeffektoren und Robotersystemen
  • Ableiten von abzubildenden Funktionen in Hinblick auf die automatisierte, additive Fertigung mittels Extrusionseinheit
  • Erweiterung der vorhandenen Steuerung um den Kommunikationsansatz mit dem Robotersystem
  • Durchführung von Versuchen zur automatisierten Ablage
  • Dokumentation und Präsentation Ihrer Ergebnisse

Die Aufgabenstellung kann je nach gewünschtem Schwerpunkt und Art der Abschlussarbeit hinsichtlich Inhalt und Umfang angepasst werden.


Was Sie mitbringen

Sie sind in einem technisch-naturwissenschaftlichen Studiengang immatrikuliert und verfügen idealerweise Kenntnisse im Bereich der Roboter- und/oder Steuerungsprogrammierung bzw. ein großes Interesse hinsichtlich der Aneignung dieser Fähigkeiten.


Was wir Ihnen bieten

Der ForschungsCampus Open Hybrid LabFactory ermöglicht in einem neuartigen Kooperationsmodell die Erforschung und Entwicklung neuer und innovativer Leichtbaukonzepte für die kommenden Fahrzeuggenerationen. An der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Industrie ist hier eine einmalige Infrastruktur entstanden, mit der Ideen zu Innovationen werden, die sich in nachhaltigen Fortschritten in der Mobilität niederschlagen. 


Kontakt

M.Sc. Werner Berlin

Mail: w.berlin@tu-braunschweig.de

Tel.: 0531 391 65016



Type:
  • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
  • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
  • Bachelorarbeit
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen
Start of thesis: ab sofort
Last change: 3/1/2023
Entwicklung eines Versuchsstandes zur Vermessung von Infrarotstrahlungsquellen mittels Applikation an einem Robotersystem

Motivation

Erwärmungsprozesse sind in einer Vielzahl von Produktionsprozessen notwendig. Insbesondere hinsichtlich der Vor- und Nachbereitung von Halbzeugen trägt der Energieeintrag durch Strahlung zu einer Aktivierung von Oberflächen oder einer Überführung der Halbzeuge in einen umformbaren Zustand bei. Eine dabei wesentlich genutzte Technologie ist der Einsatz von Infrarotstrahlung. Die ausgesandten elektromagnetischen Wellen werden von bestrahlten Oberflächen zum Teil absorbiert. Das breite Wellenlängenspektrum des infraroten Lichtes erlaubt dabei die Abstimmung auf eine Vielzahl von Anwendungsfällen. Wesentlich ist allerdings die exakte Kenntnis der Charakteristik der Strahlungsquelle.


Aufgabe

Ihre Aufgabe besteht in der Konzeptionierung und Entwicklung eines flexiblen Prüfstandes sowie der dazugehörigen Betriebs- und Auswertesoftware zur Aufnahme der Bestrahlstärkeverteilung um eine infrarotstrahlende Quelle. Im Speziellen sind dazu folgende Teilaufgaben vorgesehen:

  • Recherche zum Stand der Technik in Bezug auf Möglichkeiten der Vermessung von infrarotstrahlenden Quellen
  • Recherche zu konkreten, kommerziell erhältlichen Messeinheiten
  • Entwicklung eines Konzeptes zur Vermessung beliebig geformter Strahlungsquellen
  • Implementierung einer Messstrategie/ eines Messablaufes in den Steuerungsverbund aus Industrieroboter und Messeinheit bzw. in eine übergeordnete Steuerung
  • Durchführung von Experimenten
  • Dokumentation und Präsentation Ihrer Ergebnisse

Die Aufgabenstellung kann je nach gewünschtem Schwerpunkt und Art der Abschlussarbeit hinsichtlich Inhalt und Umfang angepasst werden.


Was Sie mitbringen

Sie sind in einem technisch-naturwissenschaftlichen Studiengang immatrikuliert und verfügen idealerweise Kenntnisse im Bereich der Roboter- und/oder Steuerungsprogrammierung bzw. ein großes Interesse hinsichtlich der Aneignung dieser Fähigkeiten.


Was wir Ihnen bieten

Der ForschungsCampus Open Hybrid LabFactory ermöglicht in einem neuartigen Kooperationsmodell die Erforschung und Entwicklung neuer und innovativer Leichtbaukonzepte für die kommenden Fahrzeuggenerationen. An der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Industrie ist hier eine einmalige Infrastruktur entstanden, mit der Ideen zu Innovationen werden, die sich in nachhaltigen Fortschritten in der Mobilität niederschlagen.


Kontakt

M.Sc. Werner Berlin

Mail: w.berlin@tu-braunschweig.de

Tel.: 0531 391 65016



Type:
  • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
  • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
  • Bachelorarbeit
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen
Start of thesis: ab sofort
Last change: 3/1/2023
Trendanalyse und Bestimmung des Entwicklungspotenzials verschiedener Biotechnologien mittels Literatur- und Patentrecherche

Motivation

Die Steigerung der Effizienz bei der Nutzung von Energie und Rohstoffen ist der wesentliche Ansatzpunkt zur Schaffung einer umweltschonenden Produktion. Insbesondere vor dem Hintergrund einer zunehmenden Verknappung von Ausgangsstoffen ist die Nutzung nachwachsender Rohstoffen bzw. die Überführung von Produkten in kreislaufwirtschaftliche Ansätze ein wesentlicher Mechanismus zur  Steigerung der Nachhaltigkeit des Gebrauches entsprechender Materialien. Ein wesentlicher Trend ist dabei der Einsatz von biobasierten bzw. biologisch abbaubaren Halbzeugen wie z.B. Holz oder Naturfasern.


Aufgabe

Ihre Aufgabe besteht in einer umfassenden Literatur- und Patentrecherche hinsichtlich industriell eingesetzter und in der Entwicklung befindlicher Produkte und Technologien, die einen nachhaltigen Einsatz insbesondere von cellulose- oder ligninbasierten Materialien fokussieren. Aus der Bewertung Ihrer Recherche leiten Sie eine Entwicklungsprognose für die betrachteten Materialien und Technologien ab. Im Speziellen sind dazu folgende Teilaufgaben vorgesehen:

  • Entwicklung einer Recherchemethode zum gezielten Auffinden relevanter Literatur und Patente
  • Clustern der Rechercheergebnisse in übergeordnete Themenfelder
  • Anwendung von Methoden zur Prognose von Entwicklungspotenzialen auf die Rechercheergebnisse
  • Erarbeiten einer möglichst automatisierten Vorgehensweise zur Trendanalyse
  • Formulierung von Trendprognosen
  • Dokumentation, Aufbereitung und Präsentation Ihrer Ergebnisse

Die Aufgabenstellung kann je nach gewünschtem Schwerpunkt und Art der Abschlussarbeit hinsichtlich Inhalt und Umfang 


Was Sie mitbringen

Sie sind in einem technisch-naturwissenschaftlichen Studiengang immatrikuliert und verfügen über eine hohe Affinität gegenüber dem Einsatz biobasierter Materialien,


Was wir Ihnen bieten

Der ForschungsCampus Open Hybrid LabFactory ermöglicht in einem neuartigen Kooperationsmodell die Erforschung und Entwicklung neuer und innovativer Leichtbaukonzepte für die kommenden Fahrzeuggenerationen. An der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Industrie ist hier eine einmalige Infrastruktur entstanden, mit der Ideen zu Innovationen werden, die sich in nachhaltigen Fortschritten in der Mobilität niederschlagen. 


Kontakt

M.Sc. Werner Berlin

Mail: w.berlin@tu-braunschweig.de

Tel.: 0531 391 65016


Type:
  • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
  • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
  • Bachelorarbeit
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen
Start of thesis: ab sofort
Last change: 3/1/2023

Steffen Blömeke

Bewertung der Circular Economy von Lithium-Ionen Batterien
Der Bedarf an Li-Ionen Batterien für Elektrofahrzeuge wächst stark und die Herstellung der Batterien ist ressourcenintensiv. Der Einsatz von recyceltem, sogenanntem Sekundärmaterial, bietet die Möglichkeit die Umweltauswirkungen in der Batterieproduktion zu reduzieren. Ziel der Arbeit ist es, das Potential von Recycling bzw. Sekundärmaterial zur Reduzierung der Umweltauswirkungen des Gesamtbatteriemarkts abzuschätzen. Hierbei soll eine systemische Sichtweise des Recyclings eingenommen werden.

Eine detailliertere inhaltliche Ausrichtung erfolgt nach individueller Absprache.

Type:
  • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
  • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
  • Bachelorarbeit
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Umweltingenieurwesen; Maschinenbau; Wiing Maschinenbau; Elektromobilität; Verfahrenstechnik; etc.
Start of thesis: sofort
Last change: 12/22/2022

Martin David

Weiterentwicklung einer flexible Düse für den Beton 3D-Druck

Beschreibung
Die additive Fertigung verspricht in Zukunft eine Schlüsseltechnologie nicht nur im Maschinenbau, sondern auch im Bauwesen zu werden. Für ein neu entwickeltes Verfahren im Beton 3D-Druck soll eine formflexible Düse entwickelt werden, um Bahnbreiten und Schichthöhen im Prozess einfacher anpassen zu können.

In vorangegangenen Arbeiten wurde ein vielversprechendes Konzept entwickelt, welches nun ausführlich untersucht und charakterisiert werden soll. Dazu gehört neben der Verbesserung auch die Etablierung und Charakterisierung von Regelungsstrategien.

Wenn du kreativ bist, gerne Dinge ausprobierst und auf der Suche nach einem spannenden Thema bist, melde ich bei mir.

Arbeitsfelder

  • Recherche des Stands der Forschung und der Technik
  • Identifikation von Verbesserungspotenzialen

  • Fertigung und Test von Funktionsdemonstratoren

  • Automatisierung der Düse mittels Mikrocontrollern, Sensorik und Aktorik

Es werden keine Vorkenntnisse benötigt! Grundkenntnisse im Bereich Konstruktion und Programmierung helfen jedoch bei der Bearbeitung der Aufgabenstellung.


Type:

Subjects:
Start of thesis: ab sofort
Last change: 7/17/2023
Glättung von Betonoberflächen mittels flexibler Endeffektoren
Die additive Fertigung verspricht in Zukunft eine Schlüsseltechnologie nicht nur im Maschinenbau, sondern auch im Bauwesen zu werden. Gemeinsam mit der TU München leitet die TU Braunschweig zurzeit den Sonderforschungsbereich „AMC – Additive Manufacturing in Construction“ (SFB/TRR 277), in welchem verschiedene 3D-Drucktechnologien in großem Maßstab für das Bauwesen untersucht werden. Dabei werden Materialien wie Beton, Stahl und Holz als Werkstoffe für verschiedene, teils auch neu entwickelte Verfahren untersucht.
Eins dieser Verfahren ist das „SC3DP Shotcrete 3D Printing“. Hierbei wird der Beton mithilfe von Druckluft beschleunigt und auf Oberflächen aufgespritzt. 

Neben der Erforschung des Prozesses an sich, werden auch Untersuchungen zur Integration von Verstärkungen und zur Oberflächenbearbeitung durchgeführt. Dabei ist vor allem die Nacharbeit der sichtbaren Flächen von Interesse, da der SC3DP- Prozess zwar hohe Volumina mit jedoch stark variierender Oberfläche erzeugt. Das genaue Vorgehen der Oberflächenbearbeitung hinsichtlich Endeffektoren, Bahnplanung und erzielbaren Oberflächenqualitäten wird aktuell untersucht.


Themenbereiche:

  • Erprobung und Validierung von Ansätzen zur Oberflächenglättung von Freiformflächen
  • Simulation von Glättungswerkzeugen mittels FEM oder Matlab
  • Entwicklung von Bahnplanungsalgorithmen zur Oberflächengestaltung
  • Entwicklung von Steuerungs- und Regelungsalgorithmen
Wenn du kreativ bist, gerne Dinge ausprobierst und auf der Suche nach einem spannenden Thema bist, melde ich bei mir.

Es werden keine Vorkenntnisse benötigt!


Type:
  • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
  • Bachelorarbeit
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Maschinebau
Start of thesis: Sofort
Last change: 6/21/2023
Experimentelle Untersuchungen zu verschiedenen Materialkompositionen beim Glätten
Die additive Fertigung verspricht in Zukunft eine Schlüsseltechnologie nicht nur im Maschinenbau, sondern auch im Bauwesen zu werden. Gemeinsam mit der TU München leitet die TU Braunschweig zurzeit den Sonderforschungsbereich „AMC – Additive Manufacturing in Construction“ (SFB/TRR 277), in welchem verschiedene 3D-Drucktechnologien in großem Maßstab für das Bauwesen untersucht werden. Dabei werden Materialien wie Beton, Stahl und Holz als Werkstoffe für verschiedene, teils auch neu entwickelte Verfahren untersucht.
Eins dieser Verfahren ist das „SC3DP Shotcrete 3D Printing“. Hierbei wird der Beton mithilfe von Druckluft beschleunigt und auf Oberflächen aufgespritzt.

Im Rahmen zu Untersuchungen beim Glätten von Freiformflächen wird ein Ersatzmaterial für Beton gesucht, da dieser nach durchgeführten Versuchen nicht wiederverwendet werden kann und aufwändig entsorgt wird. Außerdem werden hohe Anforderungen an die Lagerung und die Verarbeitung gestellt. 

Im Rahmen der Arbeit sollen Untersuchungen zu Ersatzmaterialen durchgeführt werden, welche vergleichbare Eigenschaften beim Glätten aufweisen, jedoch besser zu lagern und wiederverwendbar sind. Folgende Schwerpunkte sind zu bearbeiten:
  • Recherche zum Glätten von Betonoberflächen
  • Recherche zu möglichen Ersatzmaterialien mit vergleichbaren Glätteigenschaften wie Beton
  • Aufbau von Versuchsständen zur experimentellen Überprüfung der Materialien
  • Dokumentation und Auswertung der Experimente
Wenn du kreativ bist, gerne Dinge ausprobierst und auf der Suche nach einem spannenden Thema bist, melde ich bei mir.

Es werden keine Vorkenntnisse benötigt!


Type:
  • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
  • Bachelorarbeit
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Maschinebau
Start of thesis: Sofort
Last change: 7/17/2023
Entwicklung eines automatisierten Stampflehmprozesses

Ziel der „WIR!-Initiative - GOLEHM“ ist die Wiederbelebung des historischen Massivlehmbaus innerhalb des mitteldeutschen Trockengebietes und die Etablierung eines damit nachhaltigen Innovationsökosystems. Dieser ganzheitliche Ansatz beinhaltet die Nutzung lokal verfügbarer Rohstoffquellen, die Entwicklung von Sanierungsrichtlinien und -methoden, die Aus-und Weiterbildung von Handwerkern, die Entwicklung neuer Lehmbauteile und -stoffe sowie die Fortschreibung der Zertifizierung für alte und neue Baustoffe. Außerdem sollen nachhaltige Planungsmethoden im Städtebau und im ländlichen Bauwesen erforscht werden. Um diese Ziele zu erreichen, arbeiten verschiedene Institute aus dem Ingenieurwesen zusammen. 

Auf der Seite des Maschinenbaus arbeitet das IWF an robotergeführten Endeffektoren, welche eine anpassbare und skalierbare Prozesskette mit verschiedenen Materialkompositionen ermöglichen.


Im Rahmen der Arbeit sollen folgende Themenschwerpunkte bearbeitet werden:

  • Aufbau von Versuchsständen zur Charakterisierung von Prozesskräften beim Verdichten des Lehms
  • Entwicklung von Automatisierungsstrategien zur Zuführung, Applikation und  Verdichtung von Lehm in einem mobilen Prozess
  • Entwicklung einer reibungsarmen Gleitschalung für den Stampflehmprozess
  • Charakterisierung des automatisierten Prozesses anhand von Versuchsreihen
Neben Motivation zur selbstständigen kreativen Arbeit, helfen Grundkenntnisse bei der Konstruktion und handwerkliches Geschick.

Sollte dich das Thema ansprechen, melde dich gerne bei mir!

Kontakt:
Martin David 
m.david@tu-braunschweig.de
0531 3917678


Type:
  • Bachelorarbeit
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Maschinebau
Start of thesis: Sofort
Last change: 6/29/2023
Der Einfluss der Spachtelgeometrie auf die Verformbarkeit von flexiblen Endeffektoren zur Oberflächenglättung
Die additive Fertigung verspricht in Zukunft eine Schlüsseltechnologie nicht nur im Maschinenbau, sondern auch im Bauwesen zu werden. Gemeinsam mit der TU München leitet die TU Braunschweig zurzeit den Sonderforschungsbereich „AMC – Additive Manufacturing in Construction“ (SFB/TRR 277), in welchem verschiedene 3D-Drucktechnologien in großem Maßstab für das Bauwesen untersucht werden. Dabei werden Materialien wie Beton, Stahl und Holz als Werkstoffe für verschiedene, teils auch neu entwickelte Verfahren untersucht.
Eins dieser Verfahren ist das „SC3DP Shotcrete 3D Printing“. Hierbei wird der Beton mithilfe von Druckluft beschleunigt und auf Oberflächen aufgespritzt. 
In Rahmen des Projektes wurden für die Oberflächenbearbeitung verschiedene flexible und robotergeführte Endeffektoren entwickelt und getestet. Dabei hat sich gezeigt, dass vor allem die Geometrie der Bearbeitungsflächen einen großen Einfluss auf Verformbarkeit hat. Im Rahmen der Arbeit sollen unterschiedliche Geometrien zur Glättungswerkzeuge untersucht werden. Die Fertigung der zu untersuchendenen Geometrien soll mittels 3D-Druck erfolgen. 

Falls du Interesse an einem stark interdisziplinärem Themengebiet hast und gerne selbstständig und eigenverantwortlich arbeitest, melde dich bei mir.

Type:
  • Bachelorarbeit
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Maschinebau
Start of thesis: Sofort
Last change: 7/17/2023

Fynn Dierksen

Simulation von energieeffizienten Roboterbewegungen für die Handhabung von Organoblechen mit Hilfe von Machine Learning

Hintergrund und Motivation
Organobleche sind Materialien, die aus einem Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) bestehen. Diese Kombination übertrifft hierbei die Steifigkeit und Festigkeit von herkömmlichen Leichtbaumaterialien, was vor allem für den Mobilitätsbereich interessant ist. Damit die Organobleche werden über einen Pressvorgang in Form gebracht, welchem noch ein Erwärmungsprozess voran geht. Der Erwärmungs- und Pressprozess muss an unterschiedlichen Orten durchgeführt werden, sodass eine Handhabung des erwärmten Blechs vom Ofen zur Presse erforderlich ist. Während der Handhabung kann das Blech Temperatur verlieren und dies die Qualität des Pressprozesses beeinflussen. Um den Temperaturverlust zu verringern, wird eine thermoeffiziente Optimierung der Handhabung durchgeführt. Diese Optimierung kann wiederum nicht am Roboter selbst durchgeführt werden, da es zu kosten- und zeitintensiv ist, sodass auf eine Simulation zurückgegriffen wird.


Aufgabe
Die hier ausgeschriebene Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Simulationsumgebung in Ansys Workbench, die die Handhabung von Organoblechen durch einen Industrieroboter darstellt. Darauf aufbauend soll eine Schnittstelle zwischen Ansys und einer Python-Bibliothek des IWF geschaffen werden, die das KI-basierte Optimieren der Handhabung ermöglicht. Bei der Einarbeitung in die KI wird der Student unterstützt.

Abhängig vom persönlichen Interesse kann die Aufgabenstellung individuell angepasst werden.


Wen suchen wir?
Die Ausschreibung richtet sich an Studierende aller technisch- naturwissenschaftlichen Fachrichtungen. Für die Bearbeitung sind Erfahrungen im Bereich der Simulation mit vorzugswiese Ansys Workbench, sowie im Bereich des maschinellem Lernens von Vorteil, aber nicht zwingend notwendig.

Bei Interesse könnt Ihr euch gerne bei mir per E-Mail melden (f.dierksen@tu-braunschweig.de).


Type:
  • Studienarbeit(Master)
  • Masterarbeit

Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurswesen Maschinenbau
Start of thesis: Individuell vereinbar
Last change: 9/13/2023
Entwicklung von neuen Ansätzen zum Condition Monitoring von Maschinen

Hintergrund und Motivation
Das Verfahren des Condition Monitorings ist schon heute ein etabliertes Thema, um den Zustand von Maschinen und Bauteilen basierend auf Prozessdaten abzuschätzen. Dies ermöglicht Unternehmen die Wartungsintervalle noch präziser planen zu können, um das Potential aus den Bauteilen bestmöglich ausschöpfen zu können. Der Prozess des Condition Monitorings ist in drei Schritte unterteilt, beginnend mit der Zustandserfassung, anschließend der Zustandsvergleich und abschließend die Diagnose. Der Zustandsvergleich wird in der Regel mit einem Modell bzw. einem digitalen Zwilling vorgenommen.
Daraus wird der Zustand der Maschine und Bauteilen abgeleitet, um einen möglichen Ausfall vorherzusagen und um rechtzeitig Wartungen einplanen zu können. Dadurch ist es auch möglich die Lebensdauer von Bauteilen und Maschinen bestmöglich auszunutzen und auch die Nutzung aus ökologischer und ökonomischer Sicht zu maximieren. Das Potential für einen nachhaltigere Nutzung ist mit solchen Verfahren somit besonders vielversprechend.

Aufgabe
Ziel der Arbeit ist einerseits die Recherche zum Thema Condition Monitoring und daraus die Entwicklung von möglichen neuen Verfahren und Ansätzen zur Überwachung von Maschinenzuständen. Hierzu sollen die verschiedenen Quellen untersucht werden, die die Datenbasis für das Condition Monitoring darstellen.
Aufbauend auf der Recherche sollen mögliche Forschungslücken und neue Ansätze erarbeitet werden, die die Basis für die Neuentwicklung darstellt. Hierzu ist über etablierte Verfahren (bspw. morphologische Kästen) zu erarbeiten, wie neue Ansätze aussehen können, wie diese implementiert werden können und was der Mehrwert hierfür wäre.
Abhängig vom persönlichen Interesse kann die Aufgabenstellung individuell angepasst werden.

Wen suchen wir?
Die Ausschreibung richtet sich an Studierende aller technisch- naturwissenschaftlichen Fachrichtungen. Erste Kenntnisse in SPS-Technologien und Motorensteuerungen sind vorteilhaft, aber nicht erforderlich.
Die Arbeit kann, falls gewünscht, vollständig Remote betreut und geschrieben werdne.
Bei Interesse könnt Ihr euch gerne bei mir per E-Mail melden (f.dierksen@tu-braunschweig.de).


Typ:
  • Bachelorarbeit

  • Art der Arbeit: theoretisch
    Für Studierende der Fachrichtungen: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau
    Beginn: sofort / individuell verhandelbar

    Type:
    • Bachelorarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurswesen Maschinenbau
    Start of thesis:
    Last change: 9/13/2023
    Implementierung und Evaluierung von Verfahren zur Analyse von Antrieben

    Hintergrund und Motivation
    Das Verfahren des Condition Monitorings ist schon heute ein etabliertes Thema, um den Zustand von Maschinen und Bauteilen basierend auf Prozessdaten abzuschätzen. Dies ermöglicht Unternehmen die Wartungsintervalle noch präziser planen zu können, um das Potential aus den Bauteilen bestmöglich ausschöpfen zu können. Der Prozess des Condition Monitorings ist in drei Schritte unterteilt, beginnend mit der Zustandserfassung, anschließend der Zustandsvergleich und abschließend die Diagnose. Der Zustandsvergleich wird in der Regel mit einem Modell bzw. einem digitalen Zwilling vorgenommen.
    Daraus wird der Zustand der Maschine und Bauteilen abgeleitet, um einen möglichen Ausfall vorherzusagen und um rechtzeitig Wartungen einplanen zu können. Dadurch ist es auch möglich die Lebensdauer von Bauteilen und Maschinen bestmöglich auszunutzen und auch die Nutzung aus ökologischer und ökonomischer Sicht zu maximieren. Das Potential für einen nachhaltigere Nutzung ist mit solchen Verfahren somit besonders vielversprechend.

    Aufgabe
    Das Ziel der Arbeit ist die Implementierung von verschiedenen Verfahren zur Erfassung und Auswertung der Motorströme.
    Nach der erfolgreichen Implementierung in eine Picker-Zelle am IWF sollen die Verfahren hinsichtlich ihrer Aussagekraft zur Erfassung von Verschleiß und Korrosion untersucht werden und ob der Einsatz im Bereich des Condition Monitorings denkbar ist.

    Abhängig vom persönlichen Interesse kann die Aufgabenstellung individuell angepasst werden.

    Wen suchen wir?
    Die Ausschreibung richtet sich an Studierende aller technisch- naturwissenschaftlichen Fachrichtungen. Erste Kenntnisse in SPS-Technologien und Motorensteuerungen sind vorteilhaft, aber nicht erforderlich.
    Die Arbeit kann, falls gewünscht, vollständig Remote betreut und geschrieben werden.
    Bei Interesse könnt Ihr euch gerne bei mir per E-Mail melden (f.dierksen@tu-braunschweig.de).


    Type:
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wi.-Ing. Maschinenbau, Elektrotechnik
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/13/2023
    Erhöhung der Pickgeschwindigkeiten einer Deltakinematik
    Hintergrund und Motivation
    Am IWF wird zur Zeit eine Pickerzelle mit einer Deltakinematik in Betrieb genommen.
    Das System besitzt leistungsstarke Aktorik und bietet in der Theorie einen Durchsatz von ca. 300 Picks / Minute. Dieses Ziel kann aktuell aufgrund von Softwarelimitierungen und ineffizienter Programmierung noch nicht erreicht werden. Um das Potential der Anlage vollumfänglich für künftige Forschungsprojekte ausnutzen zu können, ist das Ziel der Arbeit die Pick-Zahl von aktuell ca. 100 / Minute auf näherungsweise 300 / Minute zu erhöhen.

    Aufgabe
    Im Rahmen einer studentischen Arbeit sind folgende Schritte zu bearbeiten:
    • Untersuchung des System und Identifizierung möglicher Gründe für die niedrige Pickzahl
    • Literaturrecherche und Bewertung von Verfahren zum Picken von Objekten
    • Implementierung von drei Pickverfahren in die Pickerzelle
    • Gegenüberstellung und Bewertung der verschiedenen Pickverfahren
    Die genauen Inhalte der Arbeit können vorab auf Deine Interessen abgestimmt werden.

    Wen suchen wir?
    Studierende des Studienganges (Wirtschaftsingenieur) Maschinenbau / Elektrotechnik oder vergleichbares.
    Vorerfahrung im Bereich der (Steuerungs-)Programmierung und/oder Robotik sind vorteilhaft, aber nicht erforderlich.

    Es besteht die Möglichkeit die Arbeit in Kooperation mit der Firma "Lenze SE" zu schreiben.

    Bei Interesse könnt Ihr euch gerne bei mir per E-Mail melden (f.dierksen@tu-braunschweig.de).

    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Elektrotechnik, Wirtschaftsingenieurswesen Maschinenbau/Elektrotechnik
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/21/2023

    Marcel Droß

    Chancen und Herausforderungen für nachhaltige Leichtbaustrukturen aus rezykliertem Polyethylenterephthalat
    Hintergrund und Motivation

    Jedes Jahr werden weltweit mehr als 300 Millionen Tonnen Kunststoff produziert. Davon gelangen mindestens 8 Millionen Tonnen Kunststoff (vorrangig Verpackungen wie Tüten, Beutel und Flaschen aus Polyethylenterephthalat, PET) als Abfall in die Ozeane. Zur gleichen Zeit forciert der Einsatz der fossilen Rohstoffe, infolge des anthropogenen Treibhauseffektes, die globalen Klimaänderungen. Eine kürzlich veröffentlichte Studie zeigt weiterhin, dass PET-Flaschen, die in der Europäischen Union auf den Markt kommen, trotz einer Recyclingquote von 50 % im Durchschnitt nur zu 17 % aus rezykliertem PET (RPET) bestehen. Der hochwertige Recyclingkreislauf wird somit unterbrochen, rezyklierte Materialien zu nicht kreislauffähigen Produkten mit kurzer Nutzungszeit verarbeitet und letztlich weiterer neuer Kunststoff produziert. Die Ursachen sind dabei strenge gesetzliche Anforderungen an das PET-Rezyklat durch die Leitfäden der europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) als auch hohe Qualitätsansprüche der produzierenden Unternehmen. 

    Um den Herausforderungen der globalen Kunststoffüberproduktion zu begegnen, ist eine nachhaltige Verwendung der fossilen Rohstoffe notwendig. Hierzu ist die weitere Verwendung der aus dem Recyclingkreislauf herausfallenden Kunststoffe in Bauteilen und Produkten mit hohem CO2-Einsparpotential notwendig

    Ganz allgemein bietet der Leichtbau durch die Gewichtseinsparung das Potential klimaschädliche CO2-Emissionen in Fahrzeugen zu reduzieren. Durch den Einsatz von rezyklierten Kunststoffen in Leichtbaustrukturen wird darüber hinaus die Produktion neuer Kunststoffe verringert. Durch die somit geschaffene Ressourceneffizienz sinkt dann die Nachfrage an fossilen Rohstoffen.

    Basierend auf dem werkstofflichen Leichtbau gewinnen Multi-Material-Systeme zunehmend an Bedeutung. Insbesondere Sandwich-Verbunde sind im Fokus der Industrie, da sie eine große Flexibilität einsetzbarer Materialien besitzen. Hinzukommend erzielen sie im Vergleich zu monolithischen Konstruktionen bei nahezu gleichem Gewicht eine erheblich höhere Festigkeit und Steifigkeit. Grundsätzlich basieren Sandwich-Verbunde auf zwei dünnen, biegesteifen Deckschichten und einem dicken, leichten Kern, der zwischen diesen verklebt ist. In Abhängigkeit der Stützwirkung des Kerns auf die Deckschichten, kann in eine homogene bzw. inhomogene Stützung unterschieden werden. Typische Kerne wie Schaum und Holz können erstgenanntem und Waben-, Wellen- und Textilkerne letzterem zugeordnet werden. Unabhängig vom eingesetzten Material bieten Wabenkerne bei gleichem Gewicht die höchsten relativen Festigkeiten und Steifigkeiten. Dabei sind Wabenkerne aktuell meist aus aramidfaserverstärktem Phenolharz, Aluminium, glasfaserverstärkten oder unverstärkten Thermoplasten oder Papier bzw. Pappe. 

    Die Gesamtleistung von Sandwich-Verbunden wird von den Eigenschaften der einzelnen Werkstoffpartner bestimmt. Da rezyklierte Kunststoffe meist nicht die Materialeigenschaften des Ausgangsmaterials erreichen, besteht die Notwendigkeit einer Leistungsverbesserung durch den Einsatz von Füllstoffen. Dabei werden insbesondere Verstärkungsfasern fokussiert. Es werden aber auch Glasbruch oder Glashohlkügelchen sowie verschiedene mineralische Additive verwendet. 
    Die Forschung am IWF zu diesen Themen zielt somit auf einen nachhaltigen Sandwich-Verbund mit Wabenkern aus rezyklierten Thermoplasten ab.  

    Aufgabenbereich

    Innerhalb des beschriebenen Forschungsfeldes stehen verschiedenste studentische Arbeiten zur Verfügung. Der Aufgabenbereich erstreckt sich dabei von theoretischen Ausarbeitungen des ökologischen und ökonomischen Potentials bis hin zur experimentellen Untersuchung von Materialeigenschaften unterschiedlich modifizierter Kunststoffe und Wabenkerne. Die Dauer der Arbeit richtet sich nach der jeweiligen studentischen Arbeit.

    Der gesamte Themenbereich wird durch den ForschungsCampus Open Hybrid LabFactory (https://open-hybrid-labfactory.de) mit Standort Wolfsburg, unterstützt.


    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects:
    Start of thesis:
    Last change: 8/30/2023

    Philipp Grimmel

    Master's Thesis in Singapore: Opportunity in urban industrial symbiosis

    Motivation:

    Within the research collaboration master theis can be co-supervised in our joint research fields:

    • Development of tools and methods supporting the development of industrial symbiosis and urban factories
    • Evaluation of Waste-to-Resources concepts e.g. avoidance, valorization and re-use of waste streams, cannibalization, recycling of post-consumer waste streams and new business models that promote industrial symbiosis systems.
    • Development and initial setup of demonstrator for the Manufacturing Control Tower in the field of energy efficiency and life cycle engineering
    • Modelling and Simulation for sustainable manufacturing
    • System of systems modelling to understand the interactions resulting from dynamic resource planning in a company network

    Funding:


    A research stay in Singapore can be funded by SINGAPORE INTERNATIONAL PRE-GRADUATE AWARD (SIPGA): https://www.a-star.edu.sg/Scholarships/for-undergraduate-studies/singapore-international-pre-graduate-award-sipga

    Eligibility:


    •Very good English Skills. (The research will be conducted and supervised in English)
    •Very good grades record.
    •Experience on modeling and simulating manufacturing systems, LCA and LCC knowledge and/or practical experience in our Lernfabrik will be appreciated.
    •Students with strong interest and commitment to studying sustainability in an interdisciplinary setting are particularly encouraged to apply.
    Financial assistance for a stay in Singapore is available. 


    Should you have any further questions, please do not hesitate to contact Philipp Grimmel.


    Type:
    • Masterarbeit

    Subjects: Physical Science and Engineering
    Start of thesis:
    Last change: 2/28/2023
    Master's Thesis in Singapore: Opportunity in Smart Remanufacturing Systems
    We are seeking a highly motivated graduate student to join our research team and conduct a master's thesis project in the area of Smart Remanufacturing Systems - Agile EV Battery System Disassembly using smart sensing that could handle variable product design and condition. This project will be conducted in collaboration with the Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) in Singapore.

    The project will focus on developing innovative approaches to smart sensing and disassembly of EV battery systems, with the aim of improving efficiency, reducing waste, and preserving resources. The successful candidate will work closely with our team of experts and SIMTech researchers to design, implement, and evaluate smart remanufacturing systems that can handle variable product design and condition.

    The ideal candidate should have a strong background in mechanical engineering, electrical engineering, or related fields. Experience in smart sensing, robotics, or automation would be an advantage. Strong analytical and problem-solving skills are essential, as well as the ability to work independently and as part of a team.

    This is an exciting opportunity for a motivated graduate student to contribute to the development of sustainable manufacturing practices and gain valuable knowledge and skills in a growing field with numerous career opportunities. The project will be conducted in Singapore, with the support and guidance of both our research team and SIMTech.

    If you are interested in this opportunity, please send your CV, academic transcript, and a cover letter outlining your motivation and suitability for the project to Philipp Grimmel.

    • Funding:

      A research stay in Singapore can be funded by SINGAPORE INTERNATIONAL PRE-GRADUATE AWARD (SIPGA): https://www.a-star.edu.sg/Scholarships/for-undergraduate-studies/singapore-international-pre-graduate-award-sipga

      Eligibility:
      •Very good English Skills. (The research will be conducted and supervised in English)
      •Very good grades record.
      •Experience on modeling and simulating manufacturing systems, LCA and LCC knowledge and/or practical experience in our Lernfabrik will be appreciated.
      •Students with strong interest and commitment to studying sustainability in an interdisciplinary setting are particularly encouraged to apply.
      Financial assistance for a stay in Singapore is available. 

      Should you have any further questions, please do not hesitate to contact Philipp Grimmel.



    Type:
    • Masterarbeit

    Subjects: Unter anderem Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Elektrotechnik
    Start of thesis: Ab November 2023
    Last change: 5/3/2023
    Master's Thesis in Singapore: Opportunity in Circular Process Technology
    We are seeking a highly motivated graduate student to join our research team and conduct a master's thesis project in the area of Circular Process Technology. This project will be conducted in Singapore and will focus on developing innovative approaches to circular processes in manufacturing, with the aim of reducing waste, improving efficiency, and preserving resources.

    The successful candidate will work closely with our team of experts to design, implement and evaluate circular process technologies that can be applied to various manufacturing processes. The project will involve the identification of potential circular opportunities in the manufacturing process, the development of strategies for implementing circular technologies, and the evaluation of the economic and environmental impact of these strategies.

    The ideal candidate should have a strong background in chemical engineering, materials science, or related fields. Experience in circular economy, sustainable manufacturing, or process optimization would be an advantage. Strong analytical and problem-solving skills are essential, as well as the ability to work independently and as part of a team.

    This is an exciting opportunity for a motivated graduate student to contribute to the development of sustainable manufacturing practices and gain valuable knowledge and skills in a growing field with numerous career opportunities. The project will be conducted in Singapore, with the support and guidance of our research team.

    If you are interested in this opportunity, please send your CV, academic transcript, and a cover letter outlining your motivation and suitability for the project to Philipp Grimmel.


    Funding:
    A research stay in Singapore can be funded by SINGAPORE INTERNATIONAL PRE-GRADUATE AWARD (SIPGA): https://www.a-star.edu.sg/Scholarships/for-undergraduate-studies/singapore-international-pre-graduate-award-sipga

    Eligibility:
    •Very good English Skills. (The research will be conducted and supervised in English)
    •Very good grades record.
    •Experience on modeling and simulating manufacturing systems, LCA and LCC knowledge and/or practical experience in our Lernfabrik will be appreciated.
    •Students with strong interest and commitment to studying sustainability in an interdisciplinary setting are particularly encouraged to apply.
    Financial assistance for a stay in Singapore is available. 

    Should you have any further questions, please do not hesitate to contact Philipp Grimmel


    Type:
    • Masterarbeit

    Subjects: Unter anderem Umweltingenieurwesen, Biotechnologie, Maschinenbau
    Start of thesis: Ab November 2023
    Last change: 5/3/2023

    Maschal Hakimiy

    Erkennen von Druckfehlern bei einer Direktextrusion mithilfe von Machine Learning

    Beschreibung:

    Im Bereich der additiven Fertigung stellt die Direktextrusion eine vielversprechende Alternative zu dem bereits etablierten Verfahren Fused Filament Fabrication dar. Bei der Direktextrusion wird mit Kunststoffgranulat gedruckt, welches nicht nur deutlich günstiger ist, sondern auch höhere Extrusionsraten ermöglicht. Bei diesem Verfahren gibt es insbesondere bei den Druckparametern noch Optimierungspotential, sodass es industriell bisher nicht weit etabliert ist. Aufgrund der thermischen Trägheit als auch der höheren Menge an Wärme im Material, kommt es bei diesem Verfahren vermehrt zu Druckfehlern.

    Im Rahmen dieser Arbeit sollen Fehler im Druckprozess erkannt werden. Mittels Bildverarbeitung sollen diese erfasst und datentechnisch weiterverarbeitet werden, damit der Druckprozess gegebenenfalls abgebrochen und etwaige Schäden an dem Extruder vermieden werden können.


    Anforderungen: 

    • Vorkenntnisse in Python sind von Vorteil
    • Interesse an Bildverarbeitung und 3D Druck 
    • Eigenständige Arbeitsweise


    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau oder ähnliches
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/26/2023
    Automatisierte Identifikation von Warping während eines 3D-Druck Prozesses

    Beschreibung:

    Im Bereich der additiven Fertigung stellt die Direktextrusion eine vielversprechende Alternative zu dem bereits etablierten Verfahren Fused Filament Fabrication dar. Bei der Direktextrusion wird mit Kunststoffgranulat gedruckt, welches nicht nur deutlich günstiger ist, sondern auch höhere Extrusionsraten ermöglicht. Bei diesem Verfahren gibt es insbesondere bei den Druckparametern noch Optimierungspotential, sodass es industriell bisher nicht weit etabliert ist. Während eines Druckprozesses kann es passieren, dass aufgrund einer schlechten Haftung auf dem Druckbett es zu einem Ablösen des Bauteils kommt und sich dadurch unter Umständen verschiebt.

    Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Methodik entwickelt werden, die Warping von beliebigen gedruckten Geometrien mit Bildverarbeitung während des Druckprozesses erfassen kann. Zusätzlich soll erkannt werden, ob sich das gedruckte Objekt bei Ablösung vom Druckbett durch den Extruder verschiebt.


    Anforderungen: 

    • Vorkenntnisse in Python sind von Vorteil
    • Interesse an Bildverarbeitung und 3D Druck 
    • Eigenständige Arbeitsweise



    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau oder ähnliches
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/26/2023
    Entwicklung eines Simulationsmodells einer Direktextrusion

    Beschreibung:

    Im Bereich der additiven Fertigung stellt die Direktextrusion eine vielversprechende Alternative zu dem bereits etablierten Verfahren Fused Filament Fabrication dar. Bei der Direktextrusion wird mit Kunststoffgranulat gedruckt, welches nicht nur deutlich günstiger ist, sondern auch höhere Extrusionsraten ermöglicht. Bei diesem Verfahren gibt es insbesondere bei den Druckparametern noch Optimierungspotential, sodass es industriell bisher nicht weit etabliert ist.

    Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Prüfstand mit einem Extruder aufgebaut werden, mit dem sowohl die Extrusionsparameter, als auch die Geometrie des Extrudats erfasst werden können. Mithilfe der gesammelten Daten soll im Anschluss ein Modell gebildet werden, welches anhand der geforderten Geometrie des Extrudats die notwendigen Extrusionsparameter vorhersagen kann.


    Anforderungen: 

    • Vorkenntnisse in Python sind von Vorteil
    • Interesse an Bildverarbeitung und 3D Druck 
    • Eigenständige Arbeitsweise



    Type:
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau oder ähnliches
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/26/2023

    Johanna Haupt

    Nachverfolgung von Batteriematerialien durch die Kreislaufwirtschaft und Integration in die LCA | Tracing of battery materials within circular economy and integration in LCA
    --- The thesis can also be written in English. ---

    Im Rahmen der angestrebten Verkehrswende nimmt die Bedeutung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) zum Einsatz in elektrischen-angetriebenen Fahrzeugen immer weiter zu. Viele der für die Produktion verwendeten Ressourcen sind wertvoll, besitzen limitierte Vorkommen oder stammen aus politisch-instabilen Ländern. Daher wird durch das Recycling von gebrauchten LIB das Schließen der Stoffkreisläufe angestrebt. Dabei ist sowohl in der Primärerzeugung als auch in der Kreislaufführung der Materialien eine Nachverfolgung der Materialien relevant. Die genaue Herkunft der Materialien und die örtlich verwendeten Abbauverfahren wirken sich maßgeblich auf deren Umweltwirkungen aus. Durch gesetzliche Quoten für Sekundärmaterialeinsatz in Batterien werden Primärmaterialien nun zunehmend mit Sekundärmaterialien gemischt. Am Ende ihres Lebenszyklus werden auch diese Batterien wieder recycelt und die Materialien erneut der Batterieproduktion zugeführt. Die Produktion von Primär- und Sekundärmaterial wird teilweise durch die gleichen Unternehmen durchgeführt, wodurch sich die Materialien in der Produktion vermischen. Für das Nachweisen von Sekundärmaterialquote und da viele Metalle nur eine gewisse Lebensdauer haben, ist auch eine Abschätzung notwendig, wie häufig Materialien recycelt wurden und wo sie ursprünglich herkommen. Diese Informationen sind in der Durchführung von Ökobilanzen zu berücksichtigen, um Lieferketten transparent und vergleichbar zu modellieren. Im Rahmen dieser Arbeit sollen bestehende Ansätze zur Nachverfolgbarkeit von Materialien untersucht (wie bspw. Analyse von Lithium Isotopen) und ggf. aufs Recycling übertragen werden sowie Ansätze zur Integration in Ökobilanzen erarbeitet werden. Es soll zudem gezeigt werden, wie die Methodik der Ökobilanz von den Daten der Nachverfolgung profitieren kann. Dazu sollen Ansätze zur (automatisierten) Kopplung mit Lebenszyklusdaten untersucht werden.

    Type:
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Umwelting., Wirtschaftsingenieurswesen, TOM oder verwandte Studiengänge.
    Start of thesis: ab sofort
    Last change: 8/9/2023
    Ökobilanzierung von Waschmaschinen | Life Cycle Assessment of washing machines
    --- The thesis can also be written in English. ---

    Die Umweltwirkung von Haushaltselektrogeräten wird nicht nur durch die Art und Weise der Nutzung bestimmt, sondern hängt zudem vom Herstellungsprozess sowie am Ende des Lebenszyklus von der Verwertung und dem Recycling des Geräts ab. Insbesondere Waschmaschinen tragen einen signifikanten Beitrag zu den Treibhausgasemissionen von privaten Haushalten bei. Daher soll im Rahmen dieser Arbeit in einem ersten Schritt eine Literaturrecherche durchgeführt werden, welche Ökobilanz-Studien im Kontext Waschmaschinen bereits existieren.  Anschließend soll basierend auf den ermittelten Daten zum Lebenszyklus der Waschmaschinen eine eigene Ökobilanz durchgeführt werden. Ziel ist es, die ökologischen Hotspots im Lebenszyklus von Waschmaschinen und kritische Parameter (wie z.B. Wasserverbrauch, Materialien bestimmter Komponenten etc.) zu identifizieren.

    Je nach Umfang der Arbeit (BA/StA/MA) kann ein modularer Aufbau und eine Parametrisierung der Sachbilanz sowie ggf. die Kopplung der Sachbilanz mit Modellen zu Herstellung, Waschvorgang o.a. erfolgen.


    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Umwelting., Wirtschaftsingenieurswesen, TOM oder verwandte Studiengänge.
    Start of thesis: ab sofort
    Last change: 8/11/2023

    André Hürkamp

    Virtueller Zwilling für Spritzgießprozesse
    Hintergrund und Motivation
    Ein virtueller Zwilling ist eine digitale Repräsentation eines physischen Produkts, Prozesses oder Systems. Im Bereich des Spritzgießens ermöglicht ein virtueller Zwilling die Simulation und Optimierung von Prozessen in einer virtuellen Umgebung, bevor der reale Prozess durchgeführt wird. Dies kann zur Reduzierung von Fehlern, Kosten und Zeit beitragen. 

    Die Simulationen ermöglichen dabei einen detaillierten Einblick in den Prozess und können Prozess-Produkt-Wechselwirkungen aufzeigen. Je nach Komplexität der Modelle können diese Simulationen jedoch mehrere Stunden oder sogar Tage dauern. Für eine umfassende Optimierung oder als zusätzliche Assistenz während des Betriebs bedarf es jedoch einer deutlichen Verkürzung der Rechenzeiten. Bei einer ausreichend großen Menge an Simulationsdaten eignen sich insbesondere Methoden des Machine Learning und künstlicher Intelligenz (KI), um über Regressionen Ersatzmodelle zu konstruieren, die in der Lage sind den Simulationsprozess im Sekunden- oder Millisekundenbereich abzubilden. Durch diese Modellreduktion können bspw. Applikationen auf Tablet o.ä. durch Benutzereingabe oder parallel zum Prozess Produkteigenschaften in nahezu Echtzeit abbilden. 

    Im Rahmen der studentischen Arbeit soll ein virtueller Zwilling für Spritzgießprozesse entwickelt werden. Ziel ist es, eine digitale Plattform zu schaffen, die es ermöglicht, Spritzgießprozesse virtuell zu simulieren, zu überwachen und zu optimieren. Innerhalb des Bereichs gibt es zahlreiche interessante Fragen die im Rahmen einer studentischen Arbeit beantwortet werden können. Der Aufgabenbereich umfasst dabei theoretische Ausarbeitungen im Bereich Simulation und Programmierung aber auch experimentelle Untersuchungen zu Prozessverhalten und Materialcharakterisierung thermoplastischer Kunststoffe sind möglich. Umfang und Dauer der Arbeit richten sich nach Art der jeweiligen studentischen Arbeit. Im Rahmen der Arbeit können einer oder mehrere der folgenden Schwerpunkte bearbeitet werden: 

    · Modellierung und Simulation: Entwicklung eines parametrisierten Simulationsmodells eines Spritzgießprozesses in Autodesk Moldflow oder OpenFoam. Welche relevanten Faktoren wie Materialverhalten, Prozessparameter, Formgeometrie und Kühlung müssen berücksichtigt werden?

    · Sensordatenintegration: z.B. Konstruktion eines sensorintegrierten Werkzeugs zur Erfassung von realen Prozessdaten in Echtzeit. Diese Daten könnten Temperatur, Druck, Durchflussraten und andere relevante Parameter umfassen.

    · Entwicklung von KI-Algorithmen: Entwicklung und Modellierung von KI-Algorithmen (z.B. Neuronale Netze), auf Basis von Simulationsdaten. Dies könnte die Vorhersage von Prozessabweichungen, die Optimierung von Prozessparametern oder die Identifizierung von Qualitätsdaten umfassen.

    · Benutzeroberfläche und Visualisierung: Entwicklung eine Benutzeroberfläche, die es Benutzern ermöglicht, den virtuellen Zwilling zu steuern, Parameter anzupassen und die Ergebnisse in Echtzeit zu visualisieren.

    · Validierung und Optimierung: Validierung des Simulationsmodells anhand von realen Spritzgießprozessen. Vergleichen Sie die virtuellen Ergebnisse mit den tatsächlichen Ergebnissen. Ist das Simulationsmodell ausreichend, bilden die KI-Algorithmen die Realität ausreichend ab.

    · Berücksichtigung von Rezyklatwerkstoffen: Integration von schwankenden Materialeigenschaften für die Analyse von recycelten Kunststoffen. Wie können Schwankungen berücksichtigt werden. Welche Auswirkungen haben die Eigenschaften auf die Produktqualität.  

    Zusätzliche Überlegungen:

    • Wie kann der virtuelle Zwilling zur Reduzierung von Ausschuss, Kosten und Zeit in der Fertigung beitragen?
    • Welche Möglichkeiten gibt es, den virtuellen Zwilling mit echten Fertigungsmaschinen und -anlagen zu verbinden, um eine nahtlose Prozesssteuerung zu ermöglichen?




    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: CSE, Maschinenbau oder vergleichbar
    Start of thesis: sofort
    Last change: 8/22/2023
    Praktikum/Studentische Arbeit in Kooperation mit Continental Automotive im Bereich Displayfertigung

    Die Continental Automotive, ein international führendes Unternehmen in der Automobilzulieferindustrie, bietet eine spannende Gelegenheit für ein Praktikum oder eine studentische Arbeit im Bereich Schraubprozesse. In Zusammenarbeit mit den Experten aus dem Fertigungsbereich von Continental bieten wir Ihnen die Möglichkeit, Einblicke in innovative Prozesse in der Displayfertigung zu gewinnen und aktiv an deren Weiterentwicklung mitzuwirken.


    Thema: Optimierung von Schraubprozessen für höhere Effizienz und Qualität


    Hintergrund: Als Partner im Projekt DIAZI, liefert der Geschäftsbereich Continental User Experience (UX) die Anwendungsfälle im Bereich der Displayfertigung. Conti UX entwickelt dabei neben den technischen Lösungen ebenso digitale Spitzentechnologien zur Prozessüberwachung, die auf künstlicher Intelligenz basieren. Die Produkte erfordern hochpräzise Schraubverbindungen, um Funktionalität und Sicherheit zu gewährleisten. Der Bereich automatisierte Schraubprozesse spielt daher eine entscheidende Rolle in der Displayfertigung und wodurch eine frühzeitige Erkennung und Behebung von Fehlern einen enormen Hebel zur Effizienzsteigerung darstellt.

     

    Im Rahmen des Praktikums bei Continental, soll im Technikum am Standort Babenhausen der Schraubprozess anhand seriennaher Anlagen und Produkte analysiert werden und Optimierungen hinsichtlich einer effizienten datenbasierten Qualitätskontrolle vorgenommen werden. Der Aufgabenbereich umfasst dabei sowohl experimentelle Untersuchungen an der Schraubstation zur Einflussanalyse von Prozessparametern als auch die Erfassungen und Strukturierung der gemessen Prozessdaten. Neben den experimentellen Untersuchungen, können im Rahmen des Praktikums auch numerische Analysen zur Beanspruchungsanalyse während des Schraubprozesses durchgeführt werden


    Aufgaben:

    • Literaturrecherche: Führen Sie eine umfassende Recherche zu den aktuellen Entwicklungen und Trends im Bereich automatisiertet Schraubprozesse und digitale Assistenzsysteme durch.
    • Datenerfassung und -analyse: Sammeln Sie Daten aus laufenden Schraubprozessen und analysieren Sie sie, um Schwachstellen und Optimierungspotenziale zu identifizieren.
    • Prozessoptimierung: Arbeiten Sie mit unseren Experten zusammen, um innovative Ansätze zur Effektivitätssteigerung von Schraubprozessen zu entwickeln.
    • Experimente und Versuche: Führen Sie praktische Versuche in Continental-eigenen Technikum durch, um ggf. zusätzliche Sensorik, Datenerfassung einzubringen und die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Optimierungen zu überprüfen und Ergebnisse zu validieren.
    • Dokumentation: Halten Sie Ihre Ergebnisse und Erkenntnisse in einem Bericht fest, der sowohl technische Details als auch praktische Umsetzbarkeit beinhaltet.
    • Optional: Simulation und Modellierung: Entwickeln Sie Modelle und Simulationen, um Schraubprozesse numerisch zu analysieren und deren Verhalten unter verschiedenen Bedingungen zu analysieren.

    Anforderungen:

    • Studium der Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau, Elektrotechnik oder eines ähnlichen Studiengangs.
    • Interesse an Fertigungstechnik und automatisierter Montage.
    • Gute analytische Fähigkeiten und Freude an der Lösung technischer Herausforderungen.
    • Grundkenntnisse in der Datenanalyse und Modellierung sind von Vorteil.
    • Teamfähigkeit, Kommunikationsstärke und eigenständige Arbeitsweise.

    Dauer: Das Praktikum hat eine Dauer von 3-6 Monate. Starttermin ist flexibel nach Absprache. Ein Verknüpfung mit einer studentischen Arbeit ist ausdrücklich erwünscht.


    Vorteile:

    • Einblick in die Welt der Automobilindustrie und die Möglichkeit zur Zusammenarbeit mit erfahrenen Fachleuten.
    • Praktische Erfahrung in der Optimierung von Fertigungsprozessen für zukünftige Fahrzeuge
    • Gelegenheit zur Anwendung von theoretischem Wissen in realen Projekten.
    • Möglichkeit zur Vernetzung und beruflichen Weiterentwicklung.

    Interessierte Studierende senden bitte Ihre aussagekräftige Bewerbung inklusive Lebenslauf an a.huerkamp@tu-braunschweig.de 


    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau oder vergleichbar
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/27/2023

    Jana Husmann

    Integration von Materialqualitätsaspekten in die Ökobilanzierung von zirkulären Materiallieferketten

    Im Rahmen der angestrebten Verkehrswende nimmt die Bedeutung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) zum Einsatz in elektrischen-angetriebenen Fahrzeugen immer weiter zu. Viele der für die Produktion verwendeten Ressourcen sind wertvoll, besitzen limitierte Vorkommen oder stammen aus politisch-instabilen Ländern. Daher wird durch das Recycling von gebrauchten LIB das Schließen der Stoffkreisläufe angestrebt. In zahlreichen Studien wurden in den letzten Jahren Ökobilanzen zu Recyclingprozessen von LIB angefertigt, mit den Zielen Hotspots in der Prozesskette zu identifizieren, Handlungsempfehlungen für die Prozessoptimierung abzuleiten und Prozesse miteinander zu vergleichen. Dabei wird in der Regel davon ausgegangen, dass die zurückgewonnen Materialen wieder Batteriequalität haben. Gleichzeitig ist bekannt, dass es bei Recyclingverfahren zu einem Downcycling kommt – die Materialien werden verunreinigt, haben eine niedrigere Qualität und müssen mit Primärmaterial supplementiert werden für den Einsatz in der Batterie. Diese Aspekte werden von Ökobilanzen zu Batterierecycling nicht widergespiegelt. Die Berücksichtigung von Materialqualitätsaspekten in der Ökobilanz ist jedoch essentiell, um eine sinnvolle Bewertung der Recyclingprozesse zu ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit sollen bestehende Ansätze untersucht werden, Materialqualitätsaspekte in die Ökobilanz zu integrieren und ein Vorgehen spezifisch für zirkuläre Materialketten in LIB entwickelt werden.


    Type:
    • Studienarbeit(Master)

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau, Umweltingenieurwesen
    Start of thesis: sofort
    Last change: 7/7/2023
    Nachverfolgung von Batteriematerialien durch die Kreislaufwirtschaft und Integration in die LCA

    Im Rahmen der angestrebten Verkehrswende nimmt die Bedeutung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) zum Einsatz in elektrischen-angetriebenen Fahrzeugen immer weiter zu. Viele der für die Produktion verwendeten Ressourcen sind wertvoll, besitzen limitierte Vorkommen oder stammen aus politisch-instabilen Ländern. Daher wird durch das Recycling von gebrauchten LIB das Schließen der Stoffkreisläufe angestrebt. Dabei ist sowohl in der Primärerzeugung als auch in der Kreislaufführung der Materialien eine Nachverfolgung der Materialien relevant. Die genaue Herkunft der Materialien und die örtlich verwendeten Abbauverfahren wirken sich maßgeblich auf deren Umweltwirkungen aus. Durch gesetzliche Quoten für Sekundärmaterialeinsatz in Batterien werden Primärmaterialien nun zunehmend mit Sekundärmaterialien gemischt. Am Ende ihres Lebenszyklus werden auch diese Batterien wieder recycelt und die Materialien erneut der Batterieproduktion zugeführt. Die Produktion von Primär- und Sekundärmaterial wird teilweise durch die gleichen Unternehmen durchgeführt, wodurch sich die Materialien in der Produktion vermischen. Für das Nachweisen von Sekundärmaterialquote und da viele Metalle nur eine gewisse Lebensdauer haben, ist auch eine Abschätzung notwendig, wie häufig Materialien recycelt wurden und wo sie ursprünglich herkommen. Diese Informationen sind in der Durchführung von Ökobilanzen zu berücksichtigen, um Lieferketten transparent und vergleichbar zu modellieren. Im Rahmen dieser Arbeit sollen bestehende Ansätze zur Nachverfolgbarkeit von Materialien untersucht (wie bspw. Analyse von Lithium Isotopen) und ggf. aufs Recycling übertragen werden sowie Ansätze zur Integration in Ökobilanzen erarbeitet werden. Es soll zudem gezeigt werden, wie die Methodik der Ökobilanz von den Daten der Nachverfolgung profitieren kann. Dazu sollen Ansätze zur (automatisierten) Kopplung mit Lebenszyklusdaten untersucht werden. 


    Die Arbeit kann auch in englischer Sprache geschrieben werden.


    Type:
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects:
    Start of thesis: sofort
    Last change: 8/9/2023

    Philipp Kabala

    Experimentelle Untersuchung der Biegesteifigkeit segmentierter Faser-Kunststoff-Verbunde
    Faser-Kunststoff-Verbunde bieten aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit und Steifigkeit ein großes Potenzial zur Gewichtseinsparung. Für die Großserienfertigung von schalenförmigen Strukturbauteilen eignen sich Laminate mit thermoplastischer Matrix, die im Thermoformverfahren umgeformt werden. Aufgrund der begrenzten Plastizität der Verstärkungsfasern sowie der geringen Drucksteifigkeit kann es bei komplexen dreidimensionalen Geometrien zu Faltenbildung und starken Rückfederungen bis hin zum Faserbruch kommen.

    Zur Verbesserung der Umformbarkeit ist der Einsatz von pseudoplastischen Laminaten ein vielversprechender Ansatz. Durch Segmentierung des Halbzeugs werden interlaminare Gleitebenen erzeugt, die ein "duktiles" Werkstoffverhalten erzielen und umforminduzierte Fehlerbildung vermeiden. Allerdings weisen pseudoplastische Laminate aufgrund der Segmentierung eine geringere Zugfestigkeit als konventionelle Laminate auf. Unklar ist jedoch, ob auch das Biegeverhalten beeinträchtigt wird.

    Im Rahmen dieser Arbeit soll das Biegeverhalten (Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit) von segmentierten und konventionellen Laminaten verglichen werden.

    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieur
    Start of thesis: sofort
    Last change: 7/17/2023
    Entwicklung einer Python-basierten Auslegungsroutine für pseudo-plastische Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeuge

    Die vorliegende Aufgabenstellung beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Auslegungsroutine für pseudo-plastische Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeuge mit thermoplastischer Matrix. Solche Halbzeuge werden im Thermoforming-Prozess zur Herstellung schalenförmiger Strukturbauteile eingesetzt. Allerdings können aufgrund der heterogenen mechanischen Eigenschaften während des Umformprozesses verschiedene Fehlerbilder auftreten. Eine vielversprechende Lösung, um das Umformvermögen zu verbessern, ist der Einsatz von pseudo-plastischen Laminaten. Hierbei werden die Verstärkungsfasern in bestimmten Bereichen des Halbzeugs segmentiert, um interlaminare Gleitebenen zu erzeugen. Dies ermöglicht ein "duktiles" Werkstoffverhalten während des Umformprozesses und trägt zur Reduzierung von umforminduzierten Eigenspannungen sowie der Vermeidung von Fehlerbildern bei. Es ist jedoch wichtig, die Segmentierung nur in den dafür notwendigen Bereichen durchzuführen, da eine Trennung der Verstärkungsfasern zu lokalen Schwächungen des Materials und folglich des Bauteils führen kann.

     

    Zielsetzung:

    Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, eine automatisierte Routine in Python zu entwickeln, die anhand von Eingangsgrößen aus numerischen Umformsimulationen eine effiziente Segmentierungsstrategie für die pseudo-plastischen Faser-Kunststoff-Verbund-Halbzeuge ableitet. Diese Auslegungsroutine soll in der Lage sein, die geeigneten Bereiche für die Segmentierung des Halbzeugs zu identifizieren

    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieur
    Start of thesis: sofort
    Last change: 8/4/2023

    Nicolaj Kaden

    AKTUELL – Elektrolytbefüllung von konventionellen Lithium-Ionen-Batterie mittels neuartiger Charakterisierungsmethoden

    Elektrische Energiespeicher durchdringen den Markt.  Um sich im kompetitiven Wettbewerb im Mobilitätssektor durchsetzen zu können, sind innovative Prozesse zur Steigerung der Energiedichten und bei gleichzeitig sinkenden Herstellungskosten nötig. Ein entscheidender Kostentreiber in der Batteriezellassemblierung ist der Prozessschritt der Elektrolytbefüllung. An der Schnittstelle zwischen der Zellmontage und der Formierung muss hier prozessbedingt eine Lagerzeit in Kauf genommen werden, in der die porösen Aktivmaterialien innerhalb der Zelle vollständig mit dem Elektrolyten benetzt werden. Eine Reduktion der Benetzungszeit bei gleichbleibender Zellperformance (z.B. gemessen an Alterung, Kapazität) bietet ein hohes Potential für Durchsatzerhöhung und Kostensenkung in der Batteriezellproduktion und wird im ProZell-Projekt  untersucht.

    Momentan gibt es in diesem Projekt ein offenes Thema für eine Masterarbeit, die idealerweise bis zum 01.September begonnen wird:

    Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Prozess- und Produktparameter auf die Batteriebenetzung mittels Computertomografie und elektrochemischer Impedanzspektroskopie

    Hierbei sind folgende Tätigkeiten durchzuführen:

    ·         Finalisierung eines Messprüfstandes zur in-operando Messung der Batteriebenetzung (Hardware- und Softwareaufbau)

    ·         Durchführung von Vorversuchen mit Kontrastmitteln zur Visualisierung des Elektrolytflusses im Computertomografen

    ·         Systematische Durchführung einer Variation von Befüllprozessparametern und Zellverbundprodukten, um die Einflüsse dieser Parameter zu identifizieren.

    ·         Auswertung der Visuellen CT- sowie der elektrochemischen Daten

    Das bringen Sie mit:

    ·         Spaß am wissenschaftlichen Arbeiten und Experimentieren

    ·         Sehr gute Englisch- und/oder Deutschkenntnisse (min. C1, falls keine der beiden Sprachen Ihre Muttersprache ist, bitte einen Nachweis mitschicken)

    ·         Wünschenswert, aber nicht notwendig (je nach Forschungsschwerpunkt):

    Ø Erfahrungen im Themenfeld der Batteriezellproduktion

    Ø Erfahrung in der Konstruktion und SPS Programmierung

    Das bieten wir Ihnen:

    ·         enge Betreuung

    ·         praktische Erfahrungen in einem innovativen Projekt zu sammeln

    ·         Verknüpfung von theoretischer und praktischer Arbeit

    ·         Steile Lernkurve in einem Zukunftsforschungsfeld


    Type:
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Elektrotechnik, Elektromobilität
    Start of thesis: 15.08.2023
    Last change: 7/29/2023

    Adrian Langer

    Materialflusssimulation: Analyse von Produktions- und Logistiksystemen am Beispiel konkreter Anwendungsfälle

    Die Produktion und Logistik stehen vor stetig steigenden und sich ändernden Herausforderungen. Komplexere Produkte, komplexere Prozesse und nicht zuletzt steigende Qualitätsanforderungen erschweren die Zusammenarbeit der einzelnen Akteure in Produkts- und Logistikketten. Zudem zeigt der Trend eine Bewegung Richtung individualisierter Produkte – die dadurch bedingten kleineren Losgrößen verkomplizieren die Produktionsprozesse und erfordern eine genaue Kenntnis vorhandener Ressourcen und Materialflüsse.

    Eine manuelle Erfassung der Materialflüsse ist jedoch mit hohem Zeitaufwand verbunden, weshalb Unternehmen zunehmend auf Tools aus dem Bereich der Materialflusssimulation zurückgreifen. Vor diesem Hintergrund bietet die Ingenics AG (international agierende Unternehmensberatung) in Kooperation mit dem Institut für Werkzeugmaschinen- und Fertigungstechnik eine studentische Arbeit mit folgenden möglichen Themengebieten an:


    • Analyse von Produktions- und Logistiksystemen anhand konkreter Anwendungsfällen der Industrie
    • Abstraktion und Modellierung des zu untersuchenden Systems
    • Erstellung und Validierung von Simulationsmodellen
    • Durchführung von Simulationsstudien und Ableitung von Optimierungsmaßnahmen

    Für die Bearbeitung werden Grundlagenkenntnisse in der Fabrik- und Logistikplanung sowie Erfahrung in Plant Simulation empfohlen, sind jedoch nicht Voraussetzung. Die Arbeit eignet sich als Bachelor-, Studien- oder Masterarbeit. Bei Wunsch kann eine finanzierte Einstellung zur Einarbeitung beim Industriepartner Ingenics erfolgen, um ein konkretes Forschungsvorhaben zu definieren.


    Bei Interesse oder Fragen wende Dich bitte an: adrian.langer@tu-braunschweig.de

     

     


    Type:
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsing., Wirtschaftsinformatik, Umwelting., usw.
    Start of thesis: sofort
    Last change: 2/3/2023

    Niels Martin

    xCell - Prozesse, Potentiale und Herausforderungen in der individualisierten, pharmazeutischen Produktion

    Ein aktueller, deutlich zu erkennender Trend ist die steigende Nachfrage nach kundenindividuellen Produkten und Dienstleistungen. Um die Nachfrage kostengünstig bedienen zu können, bedarf es angepasster Produktionssysteme. Derartige Produktionssysteme müssen eine hohe Wandlungsfähigkeit aufweisen. Das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) und das Institut für Füge- und Schweißtechnik (ifs) der TU Braunschweig entwickeln und erforschen aktuell eine flexible, modulare Produktionszelle für die individualisierte, pharmazeutische Produktion – die sogenannte xCell. Diese besteht aus einem doppelarmigen Robotersystem sowie unterschiedlichsten Prozessmodulen. Auf dieser Anlage sollen in Zukunft neben konventionellen Materialien auch Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen als pharmazeutische Verpackung prozessiert werden.

    Hierdurch entstehen eine Vielzahl an Forschungsfragen. Im Folgenden sind die Kernthemen aufgelistet, die folgende Konzeptionen, Herausforderungen und Potentiale beinhalten:

    • Vereinzelungsprozesse mittels laserbasiertem Schneiden
    • Unterschiedliche Materialkombinationen beim Versiegeln von Blisterverpackungen
    • Fügegeometrien beim Versiegeln von Blisterverpackungen
    • Laserfügen beim Versiegeln von Blisterverpackungen
    • Biologisch abbaubare RFID-Chips in Feststoffarzneimitteln
    • Materialkombinationen für Arzneimittelverpackungen
    • Biobasierte Klebstoffe für Verpackungen (Blister)

    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurswesen, Elektrotechnik, TOM, Pharmaingeneurwesen
    Start of thesis: sofort
    Last change: 4/5/2023
    Entwicklung eines Klassifizierungsrahmens für Resilienz- und Nachhaltigkeitsmaßnahmen in Wertschöpfungsnetzwerken

    Eine Vielzahl globaler Wandlungstreiber wirken sich auf Wertschöpfungsnetzwerke in allen Branchen aus. Diese unterliegen somit einem ständigen Wandel. Beispielhaft hierfür sind ökologische Wandlungstreiber, wie der Klimawandel, oder auch geopolitische Wandlungstreiber, wie beispielsweise Zugangsbeschränkungen zu Handels- und Warenumschlagsplätzen.

    Für kleine und mittelständische Unternehmen sind Herausforderungen in dieser Entwicklung u. a. die Einschätzung positiver wie negativer Folgen durch die Einführung spezifischer Maßnahmen, da diese nur schwer abzuschätzen und teilweise auch mit einem hohen Investment verbunden sind. Daher ist eine geeignete Auswahl von Maßnahmen unbedingt notwendig. Vor diesem Hintergrund soll im Rahmen einer studentischen Arbeit eine Klassifizierung von Resilienz- und Nachhaltigkeitsmaßnahmen durchgeführt und in einem Maßnahmenkatalog überführt werden. Im Folgenden sind die Kernthemen der Arbeit aufgelistet:

    • Erarbeitung der theoretischen Grundlagen zu den Themen: Wertschöpfungsnetzwerke, Resilienz und Nachhaltigkeit
    • Aufarbeitung des Stands der Forschung hinsichtlich der Klassifizierung von Maßnahmen in Wertschöpfungsnetzwerken
    • Spezifikation der Anforderungen an die Klassifikation der Maßnahmen
    • Anwendung der entwickelten Klassifizierung und erarbeiten eines Maßnahmenkatalogs

    Eine detaillierte Besprechung der Aufgaben und eine Abgrenzung erfolgt gerne in einem persönlichen Gespräch.


    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Technologie-orientiertes Management, Wirtschaftsingenieurwesen
    Start of thesis: 01.11.2023
    Last change: 9/22/2023
    Identifizierung und Klassifikation von regulatorischen Einflüssen auf Wertschöpfungsnetzwerke der Elektronikbranche

    Globale Wandlungstreiber wirken sich permanent auf existierende Wertschöpfungsnetzwerke aus, sodass diese einem ständigen Wandel unterliegen. Beispielhaft hierfür sind ökologische Wandlungstreiber, wie der Klimawandel, oder auch geopolitische Wandlungstreiber, wie beispielsweise Zugangsbeschränkungen zu Handels- und Warenumschlagsplätzen. Allerdings spielen auch regulatorische Einflüsse eine große Rolle für den Wandel von und in Wertschöpfungsnetzwerken.

    Die Auswirkungen regulatorischer Einflüsse sind teilweise nicht einschätzbar und besonders für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) entsteht die Herausforderung die wesentlichen regulatorischen Auswirkungen auf ihr Unternehmen zu identifizieren und abzuschätzen. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen einer studentischen Arbeit die wesentlichen regulatorischen Einflüsse mit Auswirkungen auf KMU-basierten Wertschöpfungsnetzwerke der Elektronikbranche identifiziert, erfasst und die Auswirkungen transparent gemacht werden. Im Folgenden sind die Kernthemen der Arbeit aufgelistet:

    • Erarbeitung der theoretischen Grundlagen zu den Themen: Wertschöpfungsnetzwerke der Elektronikbranche, regulatorische Einflüsse
    • Aufarbeitung des Stands der Forschung hinsichtlich der Klassifizierung von regulatorischen Einflüssen auf Wertschöpfungsnetzwerke
    • Spezifikation der Anforderungen an die Klassifikation der regulatorischen Einflüsse
    • Anwendung der entwickelten Klassifizierung und Identifikation der regulatorischen Einflüsse

    Eine detaillierte Besprechung der Aufgaben und eine Abgrenzung erfolgt gerne in einem persönlichen Gespräch.


    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Wirtschaftsingenieurwesen, Technologie-orientiertes Management, Umweltingenieurwesen
    Start of thesis: 01.11.2023
    Last change: 9/22/2023
    Analyse der Resilienz- und Nachhaltigkeit von Wertschöpfungsnetzwerken mittels Visualisierung

    Globale Wandlungstreiber wirken sich auf Wertschöpfungsnetzwerke aus, sodass diese einem ständigen Wandel unterliegen. Beispielhaft hierfür sind ökologische Wandlungstreiber, wie der Klimawandel, oder auch geopolitische Wandlungstreiber, wie beispielsweise Zugangsbeschränkungen zu Handels- und Warenumschlagsplätzen. Darüber hinaus existieren noch weitere Treiber und damit auch weitere Betrachtungsebenen. Eine Visualisierung von der unterschiedlichen Betrachtungsebenen erlaubt zum Einen eine bessere Bewertbarkeit der aktuellen Situation und darüber hinaus auch noch die Analyse der Wertschöpfungsnetzwerke beim Einsatz von Resilienz- oder Nachhaltigkeitsmaßnahmen.


    Diese Bewertbarkeit ist besonders für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) wichtig. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen einer studentischen Arbeit eine geeignete Methode entwickelt werden, um die essentiellsten Betrachtungsebenen und wesentlichsten Parameter der Wertschöpfungsnetzwerke zu visualisieren. Im Folgenden sind die Kernthemen der Arbeit aufgelistet:

    • Erarbeitung der theoretischen Grundlagen zu den Themen: Wertschöpfungsnetzwerke in der Elektronikbranche, Resilienz, Nachhaltigkeit und Visualisierung
    • Aufarbeitung des Stands der Forschung hinsichtlich der Visualisierung von Wertschöpfungsnetzwerken und ähnlichen Strukturen
    • Spezifikation der Anforderungen an die Visualisierung von Wertschöpfungsnetzwerken
    • Entwicklung einer Methode zur Visualisierung von Wertschöpfungsnetzwerken
    • Anwendung der entwickelten Methode an mehreren Fallbeispielen

    Eine detaillierte Besprechung der Aufgaben und eine Abgrenzung erfolgt gerne in einem persönlichen Gespräch.


    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Wirtschaftsingenieurwesen, Technologie-orientiertes Management, Umweltingenieurwesen
    Start of thesis: 01.11.2023
    Last change: 9/22/2023

    Kolja Meyer

    Analyse und Übersetzung von Unternehmens-Klassifikations-Schemata im Kontext urbaner Produktion
    Die urbane Produktion bietet Möglichkeiten den Problemen zu begegnen, die durch globale Wertschöpfungs- und Logistikketten entstehen. Ein großer Vorteil der urbanen Produktion besteht darin, dass Transportwege vermieden und lokal verfügbare Ressourcen genutzt werden können. Hierfür können, gefördert durch die räumliche Nähe der urbanen Lage, symbiotische Produktions-Netzwerke aufgebaut werden. In diesen Netzwerken können unter anderem auf materieller Ebene Austauschbeziehungen zwischen einzelnen Unternehmungen und Standorten dieser kreiert werden. Zur Untersuchung des Symbiose‑Potentials einzelner urbaner Regionen ist es notwendig, die lokale Unternehmensstruktur zu analysieren. Eine fein detaillierte, mikroskopische Untersuchung der expliziten Art und Menge der materiellen Ströme ist für die Modellbildung ungeeignet. Diese Analyse kann durch Clusterung der Materialströme ermöglicht werden. Als Grundlage hierfür kann eine Klassifizierung der Unternehmen nach Branchen o.ä. herangezogen werden, da diese den Materialbedarf und die Abfallströme bzw. den Materialoutput insgesamt indizieren. Die Bezeichnung der Branche kann dabei anhand verschiedener Systematiken erfolgen. Eine dieser Systematiken ist die „Klassifikation der Wirtschaftszweige“ aus dem Jahr 2008 (WZ-2008) des Statistischen Bundesamts, welche sich an europäischen Vorgaben orientiert. Im internationalen Kontext werden hiervon abweichende Klassifikationen verwendet. Um eine Vergleichbarkeit verschiedener Untersuchungen in unterschiedlichen Gebieten zu ermöglichen müssen diese Kategorien vereinheitlicht oder in eine als Standard gewählt Kategorisierung übertragen werden.

    Ziele:
    • Darstellung der Möglichkeit und des Vorteils einer Untersuchung der Struktur der Akteure anhand von Wirtschaftszweigen im gegeben Fall
    • Klassifikations-Systematiken für Unternehmungen und deren Zusammenhang darstellen und analysieren
    • Betrachtung dieser Systematiken im Kontext der urbanen Produktion
    • Entwurf eines Überführungsschemas zwischen einzelnen Klassifikationen, insbesondere der WZ-2008 Kategorien und internationalen Standards

    Type:
    • Bachelorarbeit

    Subjects: Wirtschaftsingenieurwesen, TOM, o.Ä.
    Start of thesis: ab sofort
    Last change: 8/2/2023
    Charakterisierung von Produktionssystemen im Kontext der urbanen Produktion

    Die urbane Produktion bietet Möglichkeiten den Problemen zu begegnen, die durch eine wachsende städtische Bevölkerung entstehen. Ein großer Vorteil der urbanen Produktion besteht darin, dass Transportwege vermieden und lokal verfügbare Ressourcen genutzt werden können. Dabei ergeben sich aus dem urbanen Umfeld besondere Herausforderungen für den Entwurf von Produktionsketten. Der städtische Raum ist begrenzt und Emissionen müssen vermieden werden. Die besonderen Anforderungen an die Produktionskette beeinflusst die Auswahl der zu verwendenden Produktionssysteme.

    Im Zuge dieser Arbeit soll ein kurzer Überblick über Definitionen des urbanen Raums und von Produktionssystemen gegeben werden, um darauf aufbauend die Besonderheiten der Produktion im urbanen Raum herauszustellen. Die daraus abgeleiteten Anforderungen an Produktionssysteme sollen genutzt werden eine Klassifizierungsmethodik zur Bewertung von Produktionssystemen aufzustellen. Die Schnittstelle der Systeme mit dem Umfeld muss hierbei beachtet werden. Bei dem Entwurf geeigneter Dimensionen einer möglichen Klassifizierung ist die Vergleichbarkeit quantifizierbarer Aspekte von System und Umfeld zu beachten. Zur Bewertung der Eignung von Produktionssystemen für die urbane Produktion sollen KPIs entworfen werden. Grenzwerte für Bewertungen der Systeme in einzelnen Kategorien und der Produktionsspezifischen KPIs sollen in Abhängigkeit von Einflussgrößen des urbanen Umfeldes herausgearbeitet werden. Eine Anwendung dieser Klassifizierungsmethodik an Hand von gängigen Produktionsverfahren soll die Arbeit abrunden.


    Ziele:

    • Klassifizierungsmethodik zur Einordnung der Eignung von Produktionssystemen für die urbane Produktion
    • Herausarbeiten von KPIs zur Quantifizierung und zur Generierung einer Vergleichbarkeit der Eignung von Produktionssystemen zum Einsatz in der urbanen Produktion
    • Herausarbeiten von Grenzwerten für die gefundenen Dimensionen und KPIs


    Type:
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, o.Ä.
    Start of thesis: ab sofort
    Last change: 8/2/2023
    Digitales urbanes Ressourcenkataster zum Ermöglichen urban-symbiotischer Stoffkreisläufe

    Urbane Produktion bietet Möglichkeiten den Herausforderungen zu begegnen, die durch globale Wertschöpfungs- und Logistikketten entstehen. Ein großer Vorteil der urbanen Produktion besteht darin, dass Transportwege vermieden und lokal verfügbare Ressourcen genutzt werden können. Hierfür können, gefördert durch die räumliche Nähe der urbanen Lage, symbiotische Produktions-Netzwerke aufgebaut werden. In diesen Netzwerken können unter anderem auf materieller Ebene Austauschbeziehungen zwischen einzelnen Unternehmungen und Standorten dieser kreiert werden. Zur Untersuchung des Symbiose Potentials einzelner urbaner Regionen ist es notwendig, die lokale Unternehmensstruktur zu analysieren.

    Die Braunschweiger Stadtregion verfügt über vielfältige Produktionsunternehmen unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Unternehmensziele. Über eine Analyse der geographischen Standorte sowie weiterer Metadaten wie der hergestellten Produktkategorie können Rückschlüsse über die Verteilung der produzierenden Unternehmen und deren Potential für Austauschbeziehungen materieller (z.B. Abfall des einen Unternehmens als Produktionsinput für ein weiteres Unternehmen) und immaterieller (z.B. Abwärme) Güter gezogen werden.

    Zur weiteren Forschung bezüglich des Symbiosepotentials des Braunschweiger Unternehmensumfeld biete ich daher eine Masterarbeit mit folgender Zielsetzung und Raum für eigene Ideen an.


    Ziele:

    • Recherche urbaner Produktionsstandorte und Zusammenführung mit existierender Datenbank
    • Recherche zu verfügbaren Komplementärdaten
    • Entwicklung eines Tools zur Darstellung der städtischen Produktionsstandorte und deren Unternehmensklassifikation nach WZ-2008
    • Analyse vorhandener Cluster und Zusammenführung mit komplementären Daten (z.B. Lärmemissionen)
    • Konzeptionierung potentieller Austauschbeziehungen


    Type:
    • Masterarbeit

    Subjects: Wirtschaftsingenieurwesen, TOM, o.Ä.
    Start of thesis: ab sofort
    Last change: 8/2/2023
    Initiativbewerbung
    Als Leiter der Junior Research Group Urban Flows and Production habe ich von der Fakultät 4 das Recht zur Erstprüfung für studentische Arbeiten verliehen bekommen und kann Ihnen eine flexible Betreuung Ihrer Ideen für eine wissenschaftliche Arbeit im Feld "Urbane Produktion" anbieten.
    Wenden Sie sich gerne mit Ihren eigenen Ideen an mich!

    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, o.Ä.
    Start of thesis:
    Last change: 8/2/2023
    Trash-Tracking - Kartierung und Kategorisierung städtischer Abfälle

    Achtlos in die Umgebung geworfene Abfälle stellen eine große Herausforderung für die städtische Umwelt dar. Diese Abfälle liegen in heterogener räumlicher Verteilung verschiedenartiger Zusammensetzung vor, was einerseits ein Gegensteuern durch örtliche Behörden erschwert und andererseits das Potential zur Nutzung der Abfälle als Ressource im Sinne einer Circular Economy minimiert. In Braunschweig trifft sich die Initiative "Trash Tracker" zu Clean-ups, um Areale von Abfällen zu befreien. Dabei werden teilweise bereits Daten über Fundort und Art der Abfälle erhoben, diese wurden allerdings noch nicht analysiert.

     

    Im Zuge dieser Masterarbeit sollen die Methoden zur Erfassung und Kartierung von Abfällen entwickelt werden. Als Grundlage hierfür dienen die bisher durch die Trash Tracker erfassten Daten. Eine Standardisierung der Daten basierend auf wissenschaftlichen Gesichtspunkten kann für eine Vergleichbarkeit zu Projekten in anderen Städten ermöglichen. Die erfassten Abfälle werden unter Einsatz von GIS (geographisches Informationssystem)-Software kartiert und bestehende Hotspots ermittelt. Es besteht weiterhin optional die Möglichkeit zur Entwicklung einer Plattform, um Initiativen wie Trash Tracker die Möglichkeit zur On-Site-Datenerfassung zu ermöglichen.


    Ziele:


    • Entwicklung einer Datenbankstruktur zur strukturierten Erfassung der Abfälle
    • Entwickeln einer Darstellungsform zur Kartierung
    • Analyse der Verteilung im Stadtgebiet
    • Optional: Erstellen einer Plattform zur Erfassung


    Type:
    • Masterarbeit

    Subjects: Wirtschaftsingenieurwesen, TOM, o.Ä.
    Start of thesis: ab sofort
    Last change: 8/4/2023

    Jan Middelhoff

    Numerische Untersuchung von Einflussparametern eines Spannrahmens auf das Umformergebnis thermoplastischer Faser-Kunststoff-Verbunde
    Im Zuge der verschärften Umweltschutzrichtlinien und der steigenden Anforderungen nach Fahrzeugsicherheit und -komfort spielen Faser-Kunststoff-Verbunde (kurz: FKV) eine zunehmende Rolle in der Automobilindustrie. FKVs weisen eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit, wodurch das Fahrzeuggewicht und damit der Kraftstoffverbrauch gesenkt bzw. die Reichweite gesteigert werden kann. Zugleich können die hohen Sicherheitsanforderungen gewährleistet werden. Insbesondere FKVs mit thermoplastischer Matrix (kurz: TFKV) zeichnen sich durch kurze Zykluszeiten aus und sind deshalb für die automobile Großserie besonders geeignet. Zur Herstellung schalenförmiger Bauteile aus TFKV werden üblicherweise Halbzeuge wie Organobleche oder Laminate verwendet und in einem Thermoformingprozess umgeformt. Anders als bei Stahlblechen findet während des Umformprozesses von TFKV kein plastisches Fließen statt, was auf die fehlende Plastizität der Verstärkungsfasern zurückzuführen ist. Stattdessen basiert der Umformprozess auf Drapiervorgänge. Insbesondere bei komplexgeometrischen Bauteilen kann dies zu Faltenbildungen oder Faserbrüchen führen, die die strukturellen Bauteileigenschaften mindern. Durch die Verwendung von Spannrahmen können Faltenbildungen reduziert oder komplett eliminiert werden, indem das Halbzeug während des Umformprozesses vorgespannt wird.
    Im Rahmen dieser Arbeit soll der Einfluss der Spannkraft, der Klemmenanzahl und -position auf den Faltenwurf und die Faserspannungen bzw. -dehnungen während des Umformprozesses an unterschiedlichen Umformgeometrien untersucht werden. Hierzu soll ein numerisches Modell zur Simulation eines Thermoformingprozesses aufgebaut werden.
    Anhand der Simulationsergebnisse soll abschließend eine Handlungsempfehlung zur Auslegung eines Spannrahmens abgeleitet werden.
    Die Aufgabenstellung kann je nach Art der Abschlussarbeit hinsichtlich Inhalt und Umfang angepasst werden.

    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau
    Start of thesis: sofort
    Last change: 6/12/2023

    Do Minh Nguyen

    Entwicklung eines softwarebasierten Materialversagensmodells für polymere Festkörperbatteriekomponenten während der Stapelbildung

    Elektrische Energiespeicher bilden eine Schlüsseltechnologie für die Erreichung gesteckter Klimaziele im Mobilitätssektor. Vor dem Hintergrund stetig steigender Anforderungen hinsichtlich der Energiedichte stellt die Lithium-Feststoffbatterie mit leitfähigen Feststoffelektrolyten gegenüber konventionellen Lithium-Ionen-Batterien eine vielversprechende Lösung dar. Dennoch stellen die Materialeigenschaften dieser Festelektrolyte, wie bspw. eine besondere mechanischer Empfindlichkeit und einer starken chemischen Reaktivität mit der Umwelt, große Herausforderung in der industrienahen Produktion von Festkörperbatterien dar. Dies wird unter anderem in der Stapelbildung mittels Greifens sichtbar, bei dem die einzelnen Zellkomponenten sequentiell und positionsgenau in ein Stapelgebilde über eine Vielzahl von Handhabungsoperationen überführt werden. Derzeitig geringe Materialverfügbarkeit der polymeren Festkörperkomponenten schränkt eine vollumfängliche experimentelle Untersuchung der Stapelfähigkeit jener Komponenten ein. Bisherige  Forschungsaktivitäten im Bereich der modellbasierten Materialuntersuchung beschränken sich auf die detailgetreue Abbildung des Materials auf verschiedenen Ebenen, wobei die Berücksichtigung prozessseitiger Belastung des Materials hierbei nicht stattfindet.

    Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll ein softwarebasiertes Materialversagensmodell für polymere Festkörperbatterien entwickelt werden, welches im Rahmen verschiedener Stapelbildungsverfahren validiert werden soll. Teil dieser Arbeit könnten die folgenden Arbeitsschritte sein: 

    • Literaturrecherche zu theoretischen Grundlagen von Feststoffbatterien, Stapelbildungsmethoden sowie Grundlagen in der computergestützten Material- und Versagensmodellierung
    • Aufbereitung des Standes der Technik hinsichtlich bestehender Materialmodelle von polymeren Festkörperbatterien
    • Herleitung bzw. Auswahl eines geeigneten Modellierungsansatzes für bestehende polymere Festkörpermaterialsysteme
    • Analyse von Materialbelastungs- und -versagensfällen in etablierten Stapelprozessen
    • Implementierung des Materialversagensmodells in eine handelsübliche Software
    • Validierung des Modells anhand von etablierten Stapelbildungsprozessen 

    Bei Interesse zu diesem Thema oder Ideen für ein verwandtes Thema bitte ich um eine Nachricht per E-Mail oder Telefon.

    Mail: do-minh.nguyen(at)tu-braunschweig.de

    Tel.: +49 531/391-7672


    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Materialwissenschaften
    Start of thesis:
    Last change: 8/23/2023
    Systematische Literatur- und Patentanalyse zur Stapelbindung in der Zellproduktion

    Elektrische Energiespeicher bilden eine Schlüsseltechnologie für die Erreichung gesteckter Klimaziele im Mobilitätssektor. Vor dem Hintergrund stetig steigender Anforderungen hinsichtlich der Energiedichte stellt die Lithium-Feststoffbatterie mit leitfähigen Feststoffelektrolyten gegenüber konventionellen Lithium-Ionen-Batterien eine vielversprechende Lösung dar. Dennoch stellen die Materialeigenschaften dieser Festelektrolyte, wie bspw. eine besondere mechanischer Empfindlichkeit und einer starken chemischen Reaktivität mit der Umwelt, große Herausforderung in der industrienahen Produktion von Festkörperbatterien dar. Dies wird unter anderem in der Stapelbildung mittels Greifens sichtbar, bei dem die einzelnen Zellkomponenten sequentiell und positionsgenau in ein Stapelgebilde über eine Vielzahl von Handhabungsoperationen überführt werden. Forschungsaktivitäten zum Handhaben von Zellkomponenten in der Stapelbildung beschränken sich stark auf den Bereich der konventionellen Lithium-Ionen-Batterieproduktion, wobei einzelne Publikationen erste Erkenntnisse im Bereich der Festkörperbatteriestapelung zeigen. Verschiedene Stapelbildungskonzepte werden zusätzlich über Patentschriften etlicher Unternehmen thematisiert. Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll eine systematische Literatur- und Patentanalyse für die Aufbereitung des aktuellen Standes der Technik zur Stapelbildung in der Batterieproduktion durchgeführt werden. Aus diesem soll eine mögliche Trendanalyse für das Stapeln von Festkörperbatterien erfolgen.

    Mögliche Aufgaben können hierbei folgende sein: 

    • Literaturrecherche zu theoretischen Grundlagen von Feststoffbatterien, der Festkörperbatterieproduktion, Stapelbildungsmethoden sowie Greif- bzw. Handhabungskonzepten in der Batterieproduktion
    • Systematischen Literaturanalyse zum Themenfeld der Forschung zur Stapelbildung in der Batterieproduktion
    • Systematische Patentscreening zu Stapelbildungskonzepten auf internationaler Ebene 
    • Auswertung von Trends und Forschungslücken
    • Kritische Würdigung und Ausblick zu den Untersuchungen

    Bei Interesse zu diesem Thema oder Ideen für ein verwandtes Thema bitte ich um eine Nachricht per E-Mail oder Telefon.

    Mail: do-minh.nguyen(at)tu-braunschweig.de

    Tel.: +49 531/391-7672


    Type:
    • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)

    Subjects:
    Start of thesis:
    Last change: 8/23/2023

    Tim Ossowski

    Untersuchung der Verbundfestigkeit in hinterspritzten Strukturkomponenten für Automobilanwendungen
    a

    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Werkstoffwissenschaften, Produktionstechnik
    Start of thesis: sofort
    Last change: 12/21/2022

    Maximilian Rolinck

    Agenten-basierte Simulation von Wartungsszenarien zukünftiger Flugzeugkonfigurationen unter Berücksichtigung der Umweltwirkungen
    Die Luftfahrtbranche steht stark im Fokus der öffentlichen Debatte über den anthropogenen Klimawandel. In Industrie und Wissenschaft wird daher verstärkt an nachhaltigeren Flugzeugkonfigurationen, u.A. so genannter More Electric Aircraft (MEA) und Full Electric Aircraft (FEA) geforscht. Der Wechsel hin zu neuen Technologien und Energieträgern steigert die Komplexität des Systems Flugzeug und des Flugzeug-Lebenszyklus. Die Wartung, Reparatur und Instandhaltung (MRO) steht dabei vor der besonderen Herausforderung die heterogenen Lebenszyklen zukünftiger Flugzeug-Subsysteme abschätzen und somit Wartungsintervalle planen zu können. Darüber hinaus stellt sich die Frage, wie die Wartung dieser Systeme möglichst nachhaltig gestaltet werden kann. Für alternative Energieträger zukünftiger Flugzeugkonfigurationen, wie z.B. Batterien oder Wasserstoff, ist eine erhöhte Umweltwirkung in Bezug auf Rohstoffgewinnung und Produktion zu erwarten. Gegenstand der Arbeit ist es aus ökologischer Sicht kritische Pfade in der Wartung zukünftiger Flugzeugkonfigurationen zu identifizieren. Die Literaturrecherche umfasst neben zukünftiger Flugzeugsysteme die damit einhergehenden Verschleißmechanismen der Subsysteme, beispielsweise Batterie und Brennstoffzelle, sowie modernes Flugzeugflottenmanagement und Flugzeugwartung. Es sollen mögliche Wartungsszenarien definiert und die Operation einer Flugzeugflotte durch agenten-basierte Simulation analysiert werden. Hiernach sollen die vorab definierten Wartungsszenarien insbesondere nach ökologischen Aspekten bewertet werden.

    Type:

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen
    Start of thesis: sofort
    Last change: 3/5/2022
    Datentransparenz und Rückverfolgung von Produkten in globalen Lieferketten durch Blockchain
    Im Kontext der fortschreitenden Digitalisierung in der Industrie wird Blockchain vermehrt als Schlüsseltechnologie für das Teilen verifizierter Daten über Organisationsgrenzen hinweg diskutiert. Seine Eigenschaften, insbesondere die verteilte Architektur und Unveränderlichkeit der Datensätze, ermöglichen die Vernetzung von Stakeholdern über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts und den vertrauenswürdigen Austausch von Daten. Vereinzelt finden Blockchain-basierte Datenplattformen bereits Anwendung in Handel und Logistik. Allerdings zeigt sich nach wie vor eine große Lücke zwischen Theorie und Praxis von Blockchain-Anwendungen in der Industrie. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Blockchain-Netzwerk in der Lernfabrik des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) aufgebaut werden. Die kleinskalierten Produktionsprozesse liefern Datensätze, die Rückschlüsse auf die Qualität und den Umwelteinfluss eines Produkts zulassen und deshalb in einer Blockchain gespeichert und dort von Smart Contracts verarbeitet werden sollen. Diese Daten sollen über eine Benutzeroberfläche für Kunden und andere Stakeholder zur Nachverfolgung eines Produkts bereitgestellt werden. Perspektivisch soll eine Programmierschnittstelle weitergehende Produktanalysen (z.B. LCA) ermöglichen. Außerdem ist die Einbindung eines weiteren Produktionsstandorts (Lernfabrik bei unserem indischen Kooperationspartner) in das Blockchain-Netzwerk im Kontext dieser Arbeit denkbar. Diese Arbeit wird zusammen mit dem Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund angeboten.

    Type:

    Subjects: Informatik, WiInfo, Maschinenbau, WiIng MB, UmweltIng
    Start of thesis: sofort
    Last change: 3/5/2022

    Marija Rosic

    KI-basierte optische Bewertung des Verschmutzungsgrads auf metallischen Oberflächen
    In diversen Fertigungsprozessen werden die Teile vor der Produktion gereinigt. In manchen Prozessketten, wie zum Beispiel in der Galvanikindustrie, werden Reinigungsstraßen eingesetzt, die aus mehreren Vorbehandlungsbädern (Heißentfettung, Ultraschallentfettung, Wasserkaskaden) bestehen. Um Chemikalien und Wasserressourcen zu sparen, können Deep Learning Modelle eingesetzt werden, die den Verschmutzungsgrad bewerten, so dass mithilfe dieser Bewertung Reinigungsprozesse intelligenter gesteuert werden können. 

    Type:
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, CSE, Informatik
    Start of thesis:
    Last change: 9/14/2023

    Sina Rudolf

    Urbane Produktion - Konzepte zur Standortplanung und Standortsicherung (auch in Koop. SIMTech in Singapur)

    Urbane Räume sind durch lokale Konzentration hoch-dynamischen Prozessen unterworfen, die durch globale Megatrends (u.a. Technologie- und Klimawandel) weiter entfacht werden. Beispielsweise werden durch urbane Produktionsstätten Innovationen, Arbeitsplätze und Wohlstand geschaffen, aber auch Ressourcen- und Energieströme verursacht, und dauerhaft Bautätigkeiten ausgelöst. Die beteiligten Akteure des urbanen Raums werden vor neue Herausforderungen, Konflikte und die Notwendigkeit zur Kooperation gestellt – ökonomisch, ökologisch sowie sozial. Gleichzeitig müssen Städte als Verursacher von Emissionen und Treiber von Flächenverbrauch auch im Kontext globaler ökologischer Grenzen betrachtet werden. Es gilt die bereits hochentwickelte, ressourceneffiziente Anpassung der einzelnen Stadtbausteine synergetisch zu verbinden und zusätzliche Potentiale für ein zukunftsfähiges Fabrik-Stadt-System umzusetzen. Hierzu werden Maßnahmen benötigt, die zu einer positiven Integration der Fabrik in ihren urbanen Raum führen. Es gibt bereits eine Vielzahl an Maßnahmen zur Öffnung der Werksgrenzen zur urbanen Nachbarschaft.
    Fokus der möglichen Arbeiten liegen entweder auf der Standortsicherung bestehender, von der Stadt umschlossenen (urbanen) Fabriken, sowie der Standortplanung (neuer) geplanter urbaner Fabriken.

    Die Aufgabenstellung kann folgende Aspekte umfassen (Auswahl):

    • Untersuchung verschiedener Stadtteile und Eignung von Produkten für die urbane Fabrik
    • Akzeptanzanalyse urbaner Fabriken und ihren Maßnahmen in der Nachbarschaft
    • (urbane) Fabrikplanung
    • Geschäftsmodelle für urbane Fabriken
    • Kreislaufwirtschaft (Circular Economy) in urbanen Fabriken
    • Industrielle Symbiose von urbanen Fabriken
    Die ausgeschriebenen Schwerpunkte können auch im Rahmen einer Masterarbeit in Kooperation mit dem Forschungspartner SIMTech in Singapur geschrieben werden. Bei Fragen (auch zur Finanzierung) bitte auf Philipp Grimmel oder mich zugehen.


    Art der Arbeit: v.a. theoretisch; experimentell

    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschafts- und Umweltingenieurwesen, ToM
    Start of thesis: sofort
    Last change: 1/25/2023

    Timon Scharmann

    Systematische Literaturanalyse zur Assemblierung von sulfidischen Lithium-Feststoffbatterien
    Diese Arbeit ist auch für Studierende ohne Vorkenntnisse in der Batteriefertigung geeignet!


    Elektrische Energiespeicher durchdringen eine kontinuierlich wachsende Zahl von Marktbereichen und versuchen sich mit steigenden Energiedichten und sinkenden Herstellungskosten im Mobilitätssektor zu etablieren. Insbesondere die Lithium-Feststoffbatterie als Weiterentwicklung der konventionellen Lithium-Ionen-Batterie, in der Flüssigelektrolyte durch ionisch leitfähige Feststoffe substituiert werden, stellt eine aussichtsreiche neue Batteriegeneration dar. Nach wie vor hat sich unter den verschiedenen Feststoffelektrolytklassen kein Material herauskristallisiert, welches den übrigen in allen Eigenschaften und damit für alle Anwendungsfälle überlegen ist. Auf dem Weg zur Industrialisierung der Feststoffbatterie müssen im Bereich der Produktionstechnik aufgrund unterschiedlicher Materialien einige Hürden überwunden werden. 

    Vor diesem Hintergrund könnten folgende Aufgaben Teil einer studentischen Arbeit sein:

    - Aufarbeitung der theoretischen Grundlagen zur Assemblierung von Festkörperbatterien mit dem Schwerpunkt sulfidbasierter Systeme
    - Auswahl und Anpassung einer Methodik zur Durchführung einer systematischen Literaturanalyse zu dem Thema "Assemblierung von Lithium-Festkörperbatterien auf Sulfidbasis" sowie Entwicklung und iterative Anpassung eines geeigneten Search-Terms
    - Durchführung eines Paper Screenings entsprechend der gewählten Methodik, Sichtung der Literatur und Ableitung des PRISMA Statements
    - Analyse der ausgewählten Literatur mit entsprechender Codierung in MAXQDA
    - Auswertung der aus der Literatur gewonnen Erkenntnisse 
    - Kritische Würdigung und Ausblick


    Wenn dich das Thema interessiert oder du Ideen für ein verwandtes Thema hast, melde dich gerne per E-Mail bei mir oder ruf mich an.
    Mail: t.scharmann@tu-braunschweig.de
    Tel.: 0531 - 391 8578

    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Elektrotechnik, Wirtschaftsingenieurwesen, TOM
    Start of thesis: sofort
    Last change: 8/30/2023
    Entwicklung einer Methodik zur Konditionierung von Prozessatmosphären in der Zellassemblierung von Lithium-Feststoffbatterien
    Diese Arbeit ist auch für Studierende ohne Vorkenntnisse in der Batteriefertigung geeignet!


    Elektrische Energiespeicher durchdringen eine kontinuierlich wachsende Zahl von Marktbereichen und versuchen sich mit steigenden Energiedichten und sinkenden Herstellungskosten im Mobilitätssektor zu etablieren. Insbesondere die Lithium-Feststoffbatterie als Weiterentwicklung der konventionellen Lithium-Ionen-Batterie, in der Flüssigelektrolyte durch ionisch leitfähige Feststoffe substituiert werden, stellt eine aussichtsreiche neue Batteriegeneration dar. Nach wie vor hat sich unter den verschiedenen Feststoffelektrolytklassen kein Material herauskristallisiert, welches den übrigen in allen Eigenschaften und damit für alle Anwendungsfälle überlegen ist. Auf dem Weg zur Industrialisierung der Feststoffbatterie müssen im Bereich der Produktionstechnik aufgrund unterschiedlicher Materialien einige Hürden überwunden werden. Eine davon stellt die wirtschaftliche Konditionierung der Prozessatmosphäre in der Zellassemblierung von Festkörperbatterien dar.

    Vor diesem Hintergrund könnten folgende Aufgaben Teil einer studentischen Arbeit sein:

    - Erarbeitung der theoretischen Grundlagen von Feststoffbatterien, Trockenräume, Mini-Environments und möglicher Methodiken
    - Aufbereitung des Stands der Forschung in Bezug auf Trockenräume und Mini-Environments mit dem Schwerpunkt Festkörperbatterie und verwandte Bereiche
    - Anforderungen an eine Methodik zur Auslegung von Prozessatmosphären in der Zellassemblierung aufstellen
    - Entwicklung einer geeigneten Methodik zur Auslegung von Prozessatmosphären in der Zellassemblierung
    - Validierung der aufgestellten Methodik 
    - Aufbereitung und Auswertung der Ergebnisse
    - Kritische Würdigung und Ausblick


    Wenn dich das Thema interessiert oder du Ideen für ein verwandtes Thema hast, melde dich gerne per E-Mail bei mir oder ruf mich an.
    Mail: t.scharmann@tu-braunschweig.de
    Tel.: 0531 - 391 8578

    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Elektrotechnik, Wirtschaftsingenieurwesen, TOM
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/11/2023

    Jonas Schwieger

    Entwicklung von Umformwerkzeugen zur Fertigung neuartiger Batteriegehäuse für zukünftige Hochenergiebatterien

    Motivation und Aufgabe:

    Sekundäre Lithium-Ionen-Batteriesysteme stellen aufgrund einer hohen Energie- und Leistungsdichte die derzeit vielversprechendste Lösung für mobile elektrifizierte Anwendungen, wie z.B. im Automobilbau, dar. Der kleinste funktionsfähige Bestandteil solcher Batterien ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt. Der grundlegende Aufbau solcher Zellen ist seit über 30-Jahren beständig. Dennoch lassen sich deutliche Optimierungspotentiale der Sicherheit, Energiedichte und Schnellladefähigkeit ausmachen. Dabei stehen insbesondere neue Elektrodenmaterialien (z.B. Silizium- und Zinn-Komposite und Lithium-Metall) im Fokus der Forschung. Durch eine zyklische Ein- und Auslagerung von Lithium-Ionen in die Elektroden beim Laden- und Entladen kommt es aber insbesondere bei diesen neuen Materialien zu starken Volumenänderungen des Zellstapels. Als Folge der Volumenänderung können sich unter anderem Beschädigungen des Zellgehäuses mit daraus folgenden Leckagen einstellen. Durch diese kann Umgebungsluft in die Zelle eintreten und mit den Zellkomponenten reagieren, was zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer führt.


    Zur Lösung dieser Problematik wird am IWF eine nachgiebige Gestaltung von konventionellen Gehäusen untersucht. Fokus liegt dabei auf Pouchgehäusen, die üblicherweise in einem Tiefziehprozess aus dünnen (ca. 150 µm dicken) Mehrschichtfolien umgeformt werden und die durch die geringe Materialstärke ein geringes Gewicht und eine gute Wärmeableitung bieten. Um die konzipierten nachgiebigen Strukturen in die Pouchgehäuse einzubetten, werden neuartige Umformwerkzeuge und -strategien benötigt. Ausgehende von den theoretischen Grundlagen sollen diesen in studentischen Arbeiten konzipiert, praktisch aufgebaut und durch Umformversuche validiert werden. Die genaue Aufgabenstellung kann dabei je nach Art der Arbeit und Interesse des jeweiligen Studierenden angepasst werden.


    Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

    Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
    Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Kenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.


    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/12/2023
    Numerische Untersuchung von Umformstrategien zur Fertigung von Batteriegehäusen für zukünftige Hochenergiebatterien

    Motivation und Aufgabe:

    Sekundäre Lithium-Ionen-Batteriesysteme stellen aufgrund einer hohen Energie- und Leistungsdichte die derzeit vielversprechendste Lösung für mobile elektrifizierte Anwendungen, wie z.B. im Automobilbau, dar. Der kleinste funktionsfähige Bestandteil solcher Batterien ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt. Der grundlegende Aufbau solcher Zellen ist seit über 30-Jahren beständig. Dennoch lassen sich deutliche Optimierungspotentiale der Sicherheit, Energiedichte und Schnellladefähigkeit ausmachen. Dabei stehen insbesondere neue Elektrodenmaterialien (z.B. Silizium- und Zinn-Komposite und Lithium-Metall) im Fokus der Forschung. Durch eine zyklische Ein- und Auslagerung von Lithium-Ionen in die Elektroden beim Laden- und Entladen kommt es aber insbesondere bei diesen neuen Materialien zu starken Volumenänderungen des Zellstapels. Als Folge der Volumenänderung können sich unter anderem Beschädigungen des Zellgehäuses mit daraus folgenden Leckagen einstellen. Durch diese kann Umgebungsluft in die Zelle eintreten und mit den Zellkomponenten reagieren, was zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer führt.


    Zur Lösung dieser Problematik wird am IWF eine nachgiebige Gestaltung von konventionellen Gehäusen untersucht. Fokus liegt dabei auf Pouchgehäusen, die üblicherweise in einem Tiefziehprozess aus dünnen (ca. 150 µm dicken) Mehrschichtfolien umgeformt werden und die durch die geringe Materialstärke ein geringes Gewicht und eine gute Wärmeableitung bieten. Um die konzipierten nachgiebigen Strukturen in die Pouchgehäuse einzubetten, werden neuartige Umformwerkezeuge benötigt. Hierfür sollen im Rahmen von FEM-Simulationen geeignete Umformstrategien identifiziert und Umformgrenzen ermittelt werden.


    Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

    Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
    Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Kenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.


    Type:
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/12/2023
    Identifikation und Entwicklung hochdurchsatzgerechter Siegelstrategien zum Verschluss zukünftiger Hochenergiebatteriezellen

    Motivation und Aufgabe:

    Sekundäre Lithium-Ionen-Batteriesysteme stellen aufgrund einer hohen Energie- und Leistungsdichte die derzeit vielversprechendste Lösung für mobile elektrifizierte Anwendungen, wie z.B. im Automobilbau, dar. Der kleinste funktionsfähige Bestandteil solcher Batterien ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt. Der grundlegende Aufbau solcher Zellen ist seit über 30-Jahren beständig. Dennoch lassen sich deutliche Optimierungspotentiale der Sicherheit, Energiedichte und Schnellladefähigkeit ausmachen. Dabei stehen insbesondere neue Elektrodenmaterialien (z.B. Silizium- und Zinn-Komposite und Lithium-Metall) im Fokus der Forschung. Durch eine zyklische Ein- und Auslagerung von Lithium-Ionen in die Elektroden beim Laden- und Entladen kommt es aber insbesondere bei diesen neuen Materialien zu starken Volumenänderungen des Zellstapels. Als Folge der Volumenänderung können sich unter anderem Beschädigungen des Zellgehäuses mit daraus folgenden Leckagen einstellen. Durch diese kann Umgebungsluft in die Zelle eintreten und mit den Zellkomponenten reagieren, was zu einer deutlichen Verkürzung der Lebensdauer führt.


    Zur Lösung dieser Problematik wird am IWF eine nachgiebige Gestaltung von konventionellen Pouch-Gehäusen untersucht. Dieser Gehäusetyp wird üblicherweise in einem Tiefziehprozess aus dünnen (ca. 150 µm dicken) Mehrschichtfolien umgeformt und in einem Siegelprozess durch Aufschmelzen und Verpressen innenliegender Polymerschichten verschlossen. Der automatisierte Verschluss dieser Gehäuse stellt insbesondere mit Blick auf die Dichtheit sowohl für konventionelle als auch für die konzipierten neuartigen Gehäuse eine enorme Herausforderung dar. Daher sollen im Rahmen von studentischen Arbeiten Strategien für die hochdurchsatzgerechte Siegelung identifiziert und praktisch umgesetzt werden. Die Arbeit kann sich aus Themen in den Bereichen der Konzeption, der Durchführung von Vorversuchen (Aufbau von Versuchsständen) und der Konstruktion sowie der automatischen Ansteuerung/ Einbindung (SPS Programmierung) von Werkzeugen im Gesamtprozess zusammensetzen. 


    Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

    Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
    Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Kenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/12/2023
    Untersuchung der mechanischen Belastbarkeit von Zwischen- und Endprodukten in der Batteriezellproduktion zur Reduktion von Ausschuss und Kosten

    Motivation und Aufgabe:

    Elektrische Energiespeicher durchdringen eine kontinuierlich wachsende Zahl von Marktbereichen und versuchen sich mit steigenden Energiedichten und sinkenden Herstellungskosten im Mobilitätssektor zu etablieren. Wesentlicher Bestandteil von Lithium-Ionen-Batteriespeichern ist die Zelle. In dieser sind folienförmige Elektroden aus zwei unterschiedlichen Materialien abwechselnd mit einem dazwischenliegenden Separator übereinandergestapelt und über einen flüssigen Elektrolyt chemisch miteinander verbunden. Durch unterschiedliche Bindungspotentiale der Elektrodenmaterialien können so Ladungen gespeichert und gezielt abgerufen werden. Zum Erzielen niedriger Herstellungskosten liegt ein besonderer Fokus auf einer hochdurchsatzgetrimmten und ressourceneffizienten Prozessgestaltung. Insbesondere die Elektroden, aber auch die übrigen Zellbestandteile, weisen allerdings hohe mechanische Empfindlichkeiten auf, die eine hochdurchsatzgetrimmte Handhabung der Materialien im Fertigungsprozess erschwert. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen von studentischen Arbeiten Fertigungsprozesse in Hinblick auf auftretende Belastungen der Zellmaterialien und –Zwischenprodukte untersucht und Belastungsgrenzen durch geeignete Versuche ermittelt werden. Ziel ist es dabei, Material angepasste Prozessfenster zu bestimmen und Gestaltungsrichtlinien für die Auslegung zukünftiger Hochdurchsatzprozesse abzuleiten.  


    Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

    Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.
    Die genaue Aufgabenstellung kann individuell auf die Art der jeweiligen Arbeit sowie die Interessenslagen des jeweiligen Studierenden abgestimmt werden. Sollte die Thematik Ihr interesse geweckt haben, kontaktieren Sie mich gerne per Mail oder auch telefonisch. Bei Kontaktierung per Mail ist zur Einordnung Ihrer Kenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.


    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: (WiIng) Maschinenbau, Mechatronik, KFZ-Technik und artverwandte
    Start of thesis:
    Last change: 9/12/2023

    Arne Wagner

    Automatisierung und Validierung eines Prüfstands für die Analyse von graphitischen Bipolarplatten

    Hintergrund und Motivation
    Die Brennstoffzelle bietet einen wichtigen technologischen Baustein um eine CO2-neutrale Energieversorgung zu ermöglichen. Aus diesem Grund werden am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der Technischen Universität Braunschweig, Prozesse und Fertigungsverfahren im Themenbereich der Brennstoffzelle untersucht. In diesem Zusammenhang wird insbesondere ein Pressverfahren zur Herstellung von Bipolarplatten (BPP) aus einem Graphit-Polymer-Compound (GPC) untersucht.

    Aufgaben
    Aufgabe der hier ausgeschriebenen Arbeit ist die Weiterentwicklung eines Prüfstandes zur automatisierten Untersuchung der BPP und geeigneter Probekörper hinsichtlich ihrer elektrischen sowie der geometrischen Eigenschaften. Dabei soll an verschiedenen Positionen die Plattendicke sowie die elektrische Leitfähigkeit gemessen werden. Zusätzlich sollen die geometrischen Abmessungen in X- und Y-Richtung ermittelt werden. Die Messdaten sollen aufbereitet und in geeigneter Weise abgespeichert werden. Zu diesem Zweck soll ein bestehendes System erweitert, optimiert und insbesondere automatisiert werden.

    Abhängig vom persönlichen Interesse kann die Aufgabenstellung individuell angepasst werden.


    Wen suchen wir?
    Die Ausschreibung richtet sich an Studierende aller technisch- naturwissenschaftlichen Fachrichtungen.
    Für die Bearbeitung sind Erfahrungen im Bereich der Steuerungsprogrammierung und Messtechnik wünschenswert.


    Dauer 3 – 6 Monate

    Bei Interesse bitte mit Notenauszug/Studiengang per Email melden.
    Email: ar.wagner@tu-braunschweig.de



    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, E-Mobilität, Elektrotechnik,
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/4/2023

    Felix Wanielik

    Analyse von Ansätzen zur temporären Kohlenstoffbindung in der Umweltbilanzierung

    Die Materialsubstitution mit biobasierten Materialien hat das Potenzial die Umweltwirkung von Produkten zu reduzieren und diese von begrenzten Rohstoffen unabhängig zu machen. Diese geringeren Umweltwirkungen entstehen u.a. durch die geringe embodied energy. Außerdem nehmen biobasierte Materialien während ihres Wachstums CO2 aus der Atmosphäre auf und binden den Kohlenstoff während der Nutzungsphase. Um die geringeren Umweltwirkungen durch eine Materialsubstitution nicht-nachwachsender Materialien mit biobasierten Materialien zu ermitteln ist die gängigste Methode die Ökobilanzierung (engl. Life Cycle Assessment – LCA). Hierbei stellt die temporäre Kohlenstoffbindung eine Herausforderung dar, da dieses am Ende des Lebenszyklus freigesetzt wird. Gleichzeitig kann bereits eine temporäre Kohlenstoffbindung positive Effekte auf die Umwelt haben. Aktuell wird die temporäre Kohlenstoffbindung meist entweder ignoriert, da dies am Ende des Lebenszyklus wieder freigesetzt wird (Ansatz CO2-Neutralität), oder es wird als separater Indikator mit modelliert. In beiden Ansätzen wird jedoch das Potenzial der temporären Kohlenstoffbindung ignoriert. Hierfür gibt es mehrere Ansätze, die sowohl statisch als auch dynamisch das Potenzial der temporären Kohlenstoffbindung abbilden sollen. Insbesondere dynamische Ansätze sind mit einem hohen Aufwand verbunden. Dementsprechend ist es wichtig herauszufinden für welche Anwendung welcher Ansatz am geeignetsten ist, wobei insbesondere die Nutzungsdauer des Produkts eine große Rolle spielt.

    Ziel dieser Arbeit ist es dementsprechend gängige Methoden zu recherchieren, Verständnis für die Umsetzung dieser aufzubauen und anschließend zu analysieren, wann welche Methodik die geeignetste ist. Bei den dynamischen Methoden sollen insbesondere die Ansätze „GWP bio“ und die „dynamische LCA“ analysiert und umgesetzt werden. Falls weitere Methoden im Rahmen der strukturierten Recherche als geeignet erachtet werden, müssen diese ebenfalls analysiert werden. Außerdem sollen mindestens zwei statische Ansätze zum Vergleich analysiert werden. Zur Analyse sollen mehrere Anwendungsfälle exemplarisch durchgerechnet werden, um die Vor- und Nachteile der jeweiligen Methodik zu verstehen. Die Anwendungsfälle werden gemeinsam mit dem Betreuer definiert. Anschließend sollen Empfehlungen ausgesprochen werden, wann welcher Ansatz am geeignetsten ist, insbesondere hinsichtlich der Nutzungsdauer des Produkts, sowie der Komplexität und des Aufwands der Ansätze. 


    Die studentische Arbeit kann auf deutscher oder englischer Sprache verfasst werden.

    Bei Interesse würde ich mich über eine Mail mit deinem Lebenslauf und deinem aktuellen Notenspiegel an f.wanielik@tu-braunschweig.de freuen, in der du auch kurz beschreibst was dich an dem Thema interessiert. 


    Type:
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Umweltingenieurwesen, Technologie-orientiertes Management u.a.
    Start of thesis: sofort
    Last change: 7/24/2023
    Entwicklung einer anwendungsbasierten Methodik für zur Materialsubstitution mit biobasierten Materialien

    Die Materialsubstitution mit biobasierten Materialien hat das Potenzial die Umweltwirkung von Produkten zu reduzieren und diese von begrenzten Rohstoffen unabhängig zu machen. Hierbei haben unterschiedliche Anwendungsbereiche des gleichen Materials unterschiedliche Potenziale die Umweltwirkungen zu reduzieren. Obwohl biobasierte Materialien nachwachsende Rohstoffe sind, ist deren Angebot begrenzt. Dementsprechend ist es wichtig herauszufinden, welches Material in welcher Anwendung die Umweltwirkungen dieser am stärksten reduzieren kann. Hierfür müssen zunächst die Wirkzusammenhänge bei der Materialsubstitution in unterschiedlichen Anwendungen verstanden werden. Idealerweise lassen sich die Wirkzusammenhänge der Materialsubstitution dann in eine allgemeingültige Substitutionsmethodik überführen, mit welcher später ermittelt werden kann, mit wie viel biobasiertem Material und welchen evtl. notwendigen Zusatzstoffen das ursprüngliche, nicht biobasierte Material substituiert werden kann. Materialien aus der Pflanzensprossachse wie Holz oder Pflanzenfasern werden bereits in großem Umfang angebaut und eingesetzt und führen seltener zur Konkurrenz mit Nahrungsmitteln, weshalb deren Substitutionspotenzial von großem Interesse ist.

    Im Rahmen dieser Arbeit soll dementsprechend eine anwendungsbasierte Methodik entwickelt werden, mit der die Wirkzusammenhänge der Substitution mit Materialien aus der Pflanzensprossachse (z.B. Holz, Pflanzenfasern, Lignin, Cellulose) ermittelt werden können. Hierfür müssen zunächst potenzielle Anwendungen gesammelt werden und anschließend ein bestimmter Anwendungsbereich ausgewählt werden, für den die Materialsubstitutionsmethodik entwickelt werden soll. Diese Methodik soll allgemeingültig für die jeweilige Anwendung und die Substitution mit Materialien aus der Pflanzensprossachse sein. Anschließend muss die Methodik zur Validierung an einem oder mehreren Beispielen angewandt werden um abschließend Einschränkungen und potenzielle Weiterentwicklungen dieser zu diskutieren. Durch die Erarbeitung und die Methodik sollen u.a. die folgenden Fragen beantwortet werden können:

    • Was sind die wichtigsten Eigenschaften bei der Materialsubstitution für die jeweilige Anwendung / den Anwendungsbereich?
    • Welche Masse an biobasiertem Material wird für die Materialsubstitution benötigt? In welcher Qualität?
    • Werden Zusatzstoffe für die Substitution benötigt? Wenn ja, welche? In welchem Umfang? Wovon hängt das ab?

    Im Rahmen der Methodik sollen sowohl bereits existierende Materialsubstitutionen (z.B. Holz ersetzt Stahl und Beton im Bausektor) als auch derzeit in Entwicklung befindliche Materialsubstitutionen betrachtet werden.


    Die studentische Arbeit kann auf deutscher oder englischer Sprache verfasst werden.

    Bei Interesse würde ich mich über eine Mail mit deinem Lebenslauf und deinem aktuellen Notenspiegel an f.wanielik@tu-braunschweig.de freuen, in der du auch kurz beschreibst was dich an dem Thema interessiert. 


    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Umweltingenieurwesen u.a.
    Start of thesis:
    Last change: 7/24/2023
    Analyse des Substitutionspotenzials mit pflanzenstammbasierten Materialien in unterschiedlichen Sektoren

    Die Materialsubstitution mit biobasierten Materialien hat das Potenzial die Umweltwirkung von Produkten zu reduzieren und diese von begrenzten Rohstoffen unabhängig zu machen. Hierbei haben unterschiedliche Anwendungsbereiche des gleichen Materials unterschiedliche Potenziale die Umweltwirkungen zu reduzieren. Obwohl biobasierte Materialien nachwachsende Rohstoffe sind, ist deren Angebot begrenzt. Dementsprechend ist es wichtig herauszufinden, welches Material in welcher Anwendung die Umweltwirkungen dieser am stärksten reduzieren kann. Hierfür muss zunächst festgestellt werden, welche Materialien mit welchen biobasierten Materialien in welchen Anwendungen ersetzt werden können. Anschließend muss ermittelt werden, welches Substiutionspotenzial die jeweiligen Materialien in den jeweiligen Anwendungen haben, um so einen Gesamtüberblick über die Substitution mit biobasierten Materialien jetzt und in Zukunft zu schaffen. Materialien aus der Pflanzensprossachse wie Holz oder Pflanzenfasern werden bereits in großem Umfang angebaut und eingesetzt und führen seltener zur Konkurrenz mit Nahrungsmitteln, weshalb deren Substitutionspotenzial von großem Interesse ist.

    Dementsprechend soll im Rahmen dieser Studienarbeit zunächst eine strukturierte Literaturanalyse umgesetzt werden, um das Potenzial der Materialsubstitution mit Materialien aus der Pflanzensprossachse (z.B. Holz, Pflanzenfasern, Lignin, Cellulose) in unterschiedlichen Anwendungen zu ermitteln. Anschließend werden basierend auf wissenschaftlichen Veröffentlichungen und Marktanalysen die Materialsubstitutionsanwendungen der einzelnen Materialien anhand relevanter Faktoren wie Technologiereifegrad, aktuelles und zukünftiges Marktpotenzial, geordnet und deren Gesamtpotenzial als Substitutionsmaterial eingeschätzt. Außerdem soll mithilfe von Angebot und Nachfrage ermittelt werden, bei welchen Materialien potenziell Konkurrenz um das Material aufgrund eines mangelnden Angebotes entstehen könnte. Mit den Ergebnissen der Potenzialanalyse sollen u.a. folgende Fragen beantwortet werden können: 

    • Welche Materialien werden aktuell und in Zukunft eingesetzt um nicht nachwachsende Materialien zu ersetzen?
    • Welche Sektoren und Anwendungen werden dabei jeweils angesprochen?
    • Wie hoch ist der Technologiereifegrad der Anwendung?
    • Wie hoch ist die existierende oder potenzielle Nachfrage durch die Materialsubstitution?
    • Wie gut decken sich zukünftig Angebot und Nachfrage für die jeweiligen Materialien?

    Im Rahmen der Analyse sollen sowohl bereits existierende Materialsubstitutionen (z.B. Holz ersetzt Stahl und Beton im Bausektor) als auch derzeit in Entwicklung befindliche Materialsubstitutionen betrachtet werden, um eine vollständige Analyse des Substitutionspotenzials umzusetzen. 


    Die studentische Arbeit kann auf deutscher oder englischer Sprache verfasst werden.

    Bei Interesse würde ich mich über eine Mail mit deinem Lebenslauf und deinem aktuellen Notenspiegel an f.wanielik@tu-braunschweig.de freuen, in der du auch kurz beschreibst was dich an dem Thema interessiert. 


    Type:
    • Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Umweltingenieurwesen, Technologie-orientiertes Management u.a.
    Start of thesis:
    Last change: 7/24/2023

    Benjamin Winter

    Experimentelle Untersuchung und Konzeptionierung eines Auf- und Ausschmelzprozesses eines Wachssystems

    Hintergrund und Motivation

    Die Herstellung von duroplastischen Komponenten ist nur bedingt automatisierbar und macht diese für die Großserie in der Industrie kostenintensiv. Duromere weisen jedoch hervorragende mechanische und thermische Eigenschaften auf, weshalb diese in verschiedensten Bereichen eingesetzt werden können. Durch einen innovativen Herstellungsprozess soll ein Weg zur Automatisierbarkeit solcher Komponenten aufgezeigt werden, bei welchem verschiedene Prozessschritte untersucht werden müssen.

    Für den Prozess werden Wachskerne zur Herstellung von Hohlkörpern hergestellt. Das Wachs wird sowohl zur Herstellung des Kerns als auch nach dem Aushärten des Duromers aufgeschmolzen. Für einen Serienprozess muss das Wachs schnellstmöglich und ohne Qualitätsminderungen verflüssigt werden.

     

    Aufgabe

    Das Ziel dieser ausgeschriebenen Arbeit ist die experimentelle Untersuchung und Konzeptionierung eines Prozesses zum Auf- und Ausschmelzen des Wachses, welches währenddessen jedoch keine Qualitätsminderungen wie Alterung aufweisen darf.


    Wen suchen Wir

    Die Aufgaben richten sich an Studentinnen und Studenten aus den Bereichen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau oder vergleichbare technische Studiengänge.

     

    Dauer 3 – 6 Monate

     

    Kontakt

    benjamin.winter@tu-braunschweig.de


    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau o.ä.
    Start of thesis: sofort
    Last change: 8/31/2023
    Experimentelle Untersuchung und Konzeptionierung eines automatisierten Drapierprozesses von faserverstärkten Halbzeugen

    Hintergrund und Motivation

    Die Herstellung von duroplastischen Komponenten ist nur bedingt automatisierbar und macht diese für die Großserie in der Industrie kostenintensiv. Duromere weisen jedoch hervorragende mechanische und thermische Eigenschaften auf, weshalb diese in verschiedensten Bereichen eingesetzt werden können. Durch einen innovativen Herstellungsprozess soll ein Weg zur Automatisierbarkeit solcher Komponenten aufgezeigt werden, bei welchem verschiedene Prozessschritte untersucht werden müssen.

    Für den Prozess werden faserverstärkte Halbzeuge um einen beschichteten Kern händisch drapiert, um diese in einem nachgelagerten Prozess zu verarbeiten. Diesen Prozessschritt gilt es mit intelligenten Handhabungsvorgängen und Vorrichtungen zu (teil-)automatisieren.

     

    Aufgabe

    Das Ziel dieser ausgeschriebenen Arbeit ist die experimentelle Untersuchung und Konzeptionierung eines Prozesses zum (Teil-)Automatisieren des Drapiervorganges von faserverstärkten Kunststoffen um einen beschichteten Kern.


    Wen suchen Wir

    Die Aufgaben richten sich an Studentinnen und Studenten aus den Bereichen Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau oder vergleichbare technische Studiengänge.

     

    Dauer 3 – 6 Monate

     

    Kontakt

    benjamin.winter@tu-braunschweig.de


    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau o.ä.
    Start of thesis:
    Last change: 8/31/2023

    Shubiao Wu

    Konzeption und Untersuchung des innovativen Demontageprozesses von Lithium-Ionen-Batterien

    Der sich rasant entwickelnde Markt der Elektromobilität bringt ein zunehmendes Wachstum von ausgedienten Lithium-Ionen-Batterien (LIB) mit sich. Derzeit werden die gebrauchten Batteriepacks aus Elektroautos in der Regel nur bis auf Modul- bzw. Zellebene demontiert, in den Shredder geworfen und zerkleinert, und anschließend werden die unterschiedlichen Komponenten getrennt und chemisch wiedergewonnen. Ein solcher Prozess führt dazu, dass das geschredderte Material aus verschiedenen Arten von Rohstoffen besteht, z.B. Al, Cu, Kunststoffe, schwarze Masse, usw. Dieses Gemisch von Materialien erfordert dann erhebliche Kosten und Energie, um das wertvolle Material zurückzugewinnen. Daher wäre es sowohl aus ökologischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht vorteilhafter, die Demontagetiefe von LIB zu erweitern, anstatt das Batteriepaket nur bis zur Modul- oder Zellebene zu zerlegen.


    Diese Arbeit umfasst u.a. die folgenden Teilaufgaben:

    1. Recherche zum Stand der Technik auf dem Forschungsfeld des Recyclings von LIBs
    2. Kreative Entwicklung von theoretischen Konzepten für die Demontage von Batteriezellen
    3. Systematische und methodische Durchführung der Bewertungsverfahren für die Konzeptionen
    4. Versuchsvorrichtungen und Werkzeugen konstruieren bzw. aufbauen
    5. Verschiedene Experimente zur Konzeptvalidierung planen und ausführen
    6. Ggf. Laborarbeit wie z.B. Anfertigung von Versuchsfotografien, Untersuchung von Materialeigenschaften, etc.

    Bei Interesse Können Sie mich gerne kontaktieren.
    Shubiao Wu


    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Elektromobilität, etc.
    Start of thesis: Sofort
    Last change: 8/29/2023

    Chao Zhang

    Verschiedene Arbeiten in den Themengebieten "Modellierung und Simulation", "Materialflussanalyse", und "Ökobilanzierung" in der Batterieproduktion

    Für die nächsten Jahre ist mit einem starken Marktwachstum für Batteriezellen zu rechnen, da diese eine Schlüsselrolle in der Transformation des Automobil- und Energiesektors spielen. Der Herstellungsprozess jedoch ist charakterisiert durch starke Schwankungen in Prozess- sowie Produktqualität. Dies resultiert in erhöhten Ausschussraten mit bis zu 40 % und finalen Batteriezellen mit unterschiedlichen Performance-Eigenschaften, weswegen adäquate Qualitätsmanagementstrategien immer wichtiger werden. Besonders durch den hohen Anteil der Materialkosten an den Gesamtkosten einer Batteriezelle werden hohe Ausschussraten direkt monetär sichtbar. Darüber hinaus können Qualitätseigenschaften einer Batteriezelle immer erst am Ende der Prozesskette analysiert werden. Dementsprechend wird bei minderwertigen Zellen viel Material und damit verbunden auch Energie verschwendet.

     Vor diesem Hintergrund werden im Rahmen des Projektes "NEWBIE" folgende Forschungsthemen angeboten:

    1. Untersuchung der Kombinationsmöglichkeiten von Simulationsmodellen mit Methoden der Ökobilanzierung

    Im Rahmen dieser Arbeit soll eine Recherche zum Thema Kombinationsmöglichkeiten von Simulationsmodellen und Ökobilanzierung vor dem Hintergrund der Batteriezellfertigung durchgeführt und ein Konzept für eben jene Kombination entwickelt werden. Die Ökobilanzierung soll dabei aus Perspektive eines Cradle-to-Grave-Ansatzes berücksichtigt werden. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen, welche durch das Konzept gewonnen werden können, sollen geeignete Handlungsoptionen zur Entscheidungsunterstützung aufgezeigt werden, um abschließend das Konzept zu analysieren und zu diskutieren.

    2. Gegenüberstellung verschiedener Prozessrouten innerhalb der Batteriezellproduktion anhand einer Materialflussanalyse

    Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Konzept zur Materialflussanalyse in der Batteriezellproduktion entwickelt werden. Dieses soll, basierend auf Daten vergangener Produktionschargen, verschiedene Prozessrouten (z.B. verschiedene Aktivmaterialien) hinsichtlich produktionsrelevanter Informationen, wie u.a. die Produktionsausschüsse, produktionsbezogene Energieverbräuche sowie Verbräuche der gesamten technischen Gebäudeausstattung (TGA) gegenüberstellen. Diese Parameter haben einen erheblichen Einfluss auf die entstehenden Umweltauswirkungen. Zur Minimierung dieser Auswirkungen bedarf es geeigneter Analysen als Basis zur Entscheidungsunterstützung. Dafür bietet sich die Ökobilanzierung (engl. Life Cycle Assessment – kurz: LCA) an.

    3. Gegenüberstellung verschiedener Prozessrouten innerhalb der Batteriezellproduktion anhand von Methoden der Modellierung/Simulation

    Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Modell entwickelt und prototypisch implementiert werden, welches/r basierend auf der Prozesskette der Batteriezellfertigung und dazugehöriger Maschinen-parameter verschiedene Prozessrouten (z.B. verschiedene Aktivmaterialien) hinsichtlich Ausschuss und Energieverbrauch gegenüberstellen kann. Dafür sollen durch das Modell verschiedene Szenarien simuliert und ausgewertet werden. Aufbauend auf den Erkenntnissen, welche durch das Modell gewonnen werden können, sollen dann Handlungsoptionen zur Entscheidungsunterstützung aufgezeigt werden. Abschließend ist das Modell zu analysieren und in Hinblick auf Materialverbrauch bzw. Ausschuss und Energieverbrauch zu diskutieren.

    Bei Interesse an den Themen würde ich mich über eine Mail an chao.zhang@tu-braunschweig.de freuen.


    Type:
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Elektromobilität, etc.
    Start of thesis: sofort
    Last change: 9/24/2023
    Verschiedene Arbeiten im Themengebiet "KI-basierte Planung und -steuerung der resilienten und nachhaltigen Batterieproduktion"
    Der ökonomische und ökologische Mehrwert für produzierende Unternehmen wird davon abhängen, wie sie mit potenziellen dynamischen Ereignissen umgehen und eine multikriterielle Echtzeitplanung für bestehende dynamische Ereignisse durchführen. Darüber hinaus stellen individuelle Kundenaufträge eine große Herausforderung für die ganzheitliche Planung und Steuerung von Produktionsparadigmen in der Fabrik dar. Daher werden reaktive und proaktive Planungsstrategien benötigt, um die Agilität und Robustheit eines Produktionssystems zu erhöhen. Traditionelle Planungsregeln und (meta-)heuristische Algorithmen lösen Produktionsplanungsprobleme durch die Erstellung von Zeitplänen (Scheduling). Die bestehenden Methoden funktionieren jedoch nicht gut in einer veränderlichen Fabrikumgebung, wenn eine große Anzahl stochastischer Störungen von Aufträgen und Ressourcen auftreten, z. B. unerwartete Maschinenausfälle und dringende Kundenaufträge. In der Zeit hat das Potenzial von künstlichen Intelligenz (KI) zur Lösung des dynamischen Planungsproblems die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen.

    Vor diesem Hintergrund werden im Rahmen des Projekts "NEWBIE" die folgenden Forschungsthemen angeboten:

  • Forschung zum Stand der Technik in der "KI-basierten Produktionsplanung und -steuerung"
  • Entwicklung eines Multi-Agenten-Ansatzes zur Lösung des dynamischen Scheduling-Problems unter Verwendung von Deep Reinforcement Learning Algorithmen wie DQN, PPO, A3C, etc.
  • Entwicklung einer Diskrete-Event-Simulation zur Modellierung der Produktionsplanung mit der Software AnyLogic am Beispiel der Batterieproduktion in der Battery LabFactory Braunschweig (BLB)
  • Untersuchung der Integrationsmöglichkeit von Simulations- und Schedulingsmodell
  • Ökonomische und ökologische Bewertung der Vorteile einer KI-basierten dynamischen Produktionsplanung in der Batterieproduktion
  • …

  • Erfahrungen mit Programmiersprachen wie Python und Java sind vorteilhaft aber nicht zwingend. Sollten Sie Interesse an den Themen haben, würde ich mich über Ihre Mail an chao.zhang@tu-braunschweig.de freuen.

    Type:
    • Bachelorarbeit
    • Studienarbeit(Master)
    • Masterarbeit

    Subjects: Informatik, Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Elektromobilität, etc.
    Start of thesis: Sofort
    Last change: 9/24/2023
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