Studentische Arbeiten

Im Forschungsvorhaben "KeFuBa – Integration von keramischen Funktionsschichten in Batteriesystemgehäusen zur Steigerung der Brandbeständigkeit" sollen Materialverbunde für brandbeständigere Batteriegehäuse für die Elektromobilität entwickelt werden. Dazu werden Organobleche auf PP- und PA6-Basis mit Keramikmatrixverbundwerkstoffen (CMC) kombiniert.

In Ihrer studentischen Arbeit entwickeln und konstruieren Sie ein Presswerkzeug, mit dem unterschiedliche Materialkombinationen und Lagenaufbauten zu plattenförmigen Verbunden verpresst werden können. Im Mittelpunkt stehen die mechanische und thermische Auslegung des Werkzeugs einschließlich eines geeigneten Heiz- und Temperierungskonzepts. Mithilfe thermischer und mechanischer Simulationen optimieren Sie die Konstruktion, um eine möglichst homogene Temperaturverteilung auf der Werkzeugoberfläche sowie eine gleichmäßige Druckverteilung beim Schließen und Verpressen zu erreichen. Anschließend stellen Sie verschiedene Verbundplatten her und gewinnen daraus Zug- und Biegeproben für die mechanische Charakterisierung.

Die Arbeit verbindet CAD-Konstruktion, Simulation und praktische Laborarbeit. Kenntnisse in Konstruktion, Technischer Mechanik und Wärmeübertragung sowie Interesse an Faserverbundwerkstoffen sind hilfreich. Die Bearbeitung erfolgt in Präsenz an der Open Hybrid LabFactory in Wolfsburg.

Ansprechpartner: 

Dr.-Ing. Werner Berlin; Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF),
Tel.: 0531 3965016

E-Mail: w.berlin@tu-braunschweig.de

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Photovoltaik spielt eine zentrale Rolle für die Energiewende. Mit dem zunehmenden Ausbau der installierten PV-Leistung wächst jedoch langfristig auch die Zahl der Module, die das Ende ihrer ersten Nutzungsphase erreichen. Um wertvolle Produkte und Materialien möglichst lange im Kreislauf zu halten, gewinnen neben dem Recycling auch Strategien wie Wiederverwendung und Reparatur zunehmend an Bedeutung.

Ob und wie diese Strategien umgesetzt werden können, wird wesentlich durch die Gestaltung der PV-Module bestimmt. Eingesetzte Materialien, Materialverbunde, Verbindungstechniken, Zugänglichkeit einzelner Komponenten oder die konstruktive Auslegung eines Moduls können beispielsweise beeinflussen, ob Komponenten repariert oder demontiert und Materialien hochwertig zurückgewonnen werden können. Gleichzeitig ergeben sich aus dem Produktdesign konkrete Anforderungen an nachgelagerte Prozesse wie Prüfung, Handhabung, Reparatur, Demontage, Sortierung und Recycling.

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll daher der Aufbau heutiger PV-Module aus einer lebenszyklus- und zirkularitätsorientierten Perspektive untersucht werden. Ausgehend von der Analyse relevanter Materialien, Komponenten und konstruktiver Produktmerkmale sollen deren Auswirkungen auf unterschiedliche zirkuläre Strategien – insbesondere Reuse, Repair, Demontage und Recycling – systematisch analysiert werden. Dabei können neben technischen und prozessualen Anforderungen auch Auswirkungen auf die Gestaltung menschlicher Tätigkeiten, beispielsweise hinsichtlich Handhabung, Qualifikationsbedarf oder zusätzlicher Arbeitsschritte, berücksichtigt werden.

Auf dieser Grundlage sollen Anforderungen an zirkuläre Prozesse abgeleitet und anschließend die Perspektive umgekehrt werden: Welche Anforderungen ergeben sich aus Reuse, Repair, Demontage und Recycling an die Gestaltung zukünftiger PV-Module? Ziel ist es, Gestaltungsanforderungen und Handlungsempfehlungen für eine kreislaufgerechte Produktgestaltung von PV-Modulen abzuleiten und damit einen Beitrag zum Design for Circularity in der Photovoltaik zu leisten.

Die genaue Aufgabenstellung und methodische Ausgestaltung werden unter Berücksichtigung der individuellen Kompetenzen und Interessen festgelegt. Neben einer systematischen Literatur- und Produktanalyse sind beispielsweise die Untersuchung ausgewählter PV-Moduldesigns, Experteninterviews oder die Entwicklung eines Kriterien- bzw. Bewertungsrahmens möglich.

Bei Interesse und Fragen meldet euch gerne bei
zahra.ghazanfarpour@tu-braunschweig.de

• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)

Mit der zunehmenden Zahl ausgedienter PV-Module gewinnen zirkuläre Strategien wie Wiederverwendung, Reparatur und hochwertiges Recycling an Bedeutung. Damit Module einem geeigneten Kreislaufweg zugeordnet werden können, benötigen die beteiligten Akteure entlang der Rücklaufkette jedoch unterschiedliche Informationen – beispielsweise zu Modultyp und Materialzusammensetzung, Nutzungshistorie, technischem Zustand oder bereits durchgeführten Prüfungen und Reparaturen.

Diese Informationen entstehen bei unterschiedlichen Akteuren und stehen entlang der Rücklaufkette häufig nicht durchgängig zur Verfügung. Ein funktionierender digitaler Informationsaustausch zwischen Betreibern, Rückbauunternehmen, Sammelstellen, Logistik, Refurbishern und Recyclern kann daher eine wichtige Voraussetzung für effiziente zirkuläre Wertschöpfungsprozesse darstellen.

Im Rahmen dieser Masterarbeit sollen die relevanten Akteure, Entscheidungen und Informationsflüsse entlang der PV-Rücklaufkette analysiert und bestehende Informationsbedarfe und -lücken identifiziert werden. Darauf aufbauend sollen Anforderungen an einen akteursübergreifenden digitalen Informationsaustausch abgeleitet und geeignete technologische Ansätze – beispielsweise Digital Product Passports, digitale Plattformen oder Blockchain-basierte Lösungen – untersucht und bewertet werden. Ziel ist die Entwicklung eines geeigneten Informations- bzw. Austauschkonzepts für eine zirkuläre PV-Wertschöpfung.

Die genaue Aufgabenstellung und methodische Ausgestaltung werden unter Berücksichtigung der individuellen Kompetenzen und Interessen festgelegt.

Bei Interesse und Fragen meldet euch gerne bei
zahra.ghazanfarpour@tu-braunschweig.de

• Studienarbeit(Master)

Motivation:

Granulatbasierte Vakuumgreifer passen sich flexibel an unterschiedliche Objektgeometrien an und eignen sich dadurch für die Handhabung einer großen Variantenvielfalt. Bei deformierbaren Objekten stellt neben der Geometrie insbesondere die Nachgiebigkeit des Objekts eine Herausforderung dar. Abhängig von den mechanischen Eigenschaften des Objekts können unterschiedliche Greifparameter erforderlich sein, um einen sicheren Greifprozess zu ermöglichen und gleichzeitig eine übermäßige Verformung des Objekts zu vermeiden.

Für einen zukünftig adaptiven Greifprozess ist daher zunächst zu untersuchen, welchen Einfluss die Nachgiebigkeit eines Objekts auf den Greifprozess hat und ob sich daraus geeignete Greifparameter ableiten lassen.

Ziel der Arbeit ist es, die Nachgiebigkeit unterschiedlicher deformierbarer Objekte zu charakterisieren und deren Einfluss auf den Greifprozess experimentell zu untersuchen. Anhand der gewonnenen Daten soll analysiert werden, ob Zusammenhänge zwischen Objektnachgiebigkeit, Greifparametern und erzielbarer Greifkraft erkennbar sind und daraus Empfehlungen für die Wahl geeigneter Greifparameter abgeleitet werden können.

Aufgabe: 

Für die Untersuchungen steht ein Spektrum deformierbarer Versuchsobjekte mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften zur Verfügung. Zunächst soll deren Nachgiebigkeit geeignet charakterisiert und anschließend ihr Verhalten in systematischen Greifversuchen untersucht werden.

Mögliche Aufgaben sind:

• Recherche und Auswahl geeigneter Methoden zur Charakterisierung der Objektnachgiebigkeit
• Experimentelle Charakterisierung der vorhandenen deformierbaren Versuchsobjekte
• Planung und Durchführung von Greifversuchen mit einem Industrieroboter und einem granulatbasierten Vakuumgreifer
• Untersuchung des Einflusses von Objektnachgiebigkeit, initialer Anpresskraft und Verdichterleistung auf die erzielbare Greifkraft
• Datenbasierte Analyse der Zusammenhänge und Untersuchung, ob sich daraus geeignete Greifparameter in Abhängigkeit von der Objektnachgiebigkeit ableiten lassen

Was du dabei lernst:

• Praktisches Arbeiten mit einem Industrieroboter, Kraftsensorik und einem granulatbasierten Vakuumgreifer
• Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften deformierbarer Objekte
• Planung und Durchführung wissenschaftlicher Versuchsreihen
• Erfassung, Verarbeitung und Analyse experimenteller Messdaten
• Datenbasierte Untersuchung von Zusammenhängen zwischen Objekt- und Prozessparametern
• Einblick in aktuelle Forschungsthemen der Robotik, flexiblen Handhabung und Soft Robotics

Der Umfang und Schwerpunkt der Arbeit kann individuell abgestimmt werden. Je nach Art der Arbeit kann der Fokus stärker auf der Charakterisierung der Objektnachgiebigkeit, der experimentellen Untersuchung des Greifprozesses oder der datenbasierten Auswertung der Zusammenhänge zwischen Objekteigenschaften und Greifparametern liegen.

Die Ausschreibung richtet sich an Studierende aller technisch-naturwissenschaftlichen Fachrichtungen.
Bei Interesse könnt Ihr Euch gerne per E-Mail bei mir melden: maschal.hakimiy@tu-braunschweig.de

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Motivation:

Granulatbasierte Vakuumgreifer passen sich flexibel an unterschiedliche Objektgeometrien an und ermöglichen dadurch die Handhabung einer großen Variantenvielfalt. Bei deformierbaren Objekten wird die erzielbare Greifkraft jedoch nicht nur durch die Greifer- und Prozessparameter, sondern zusätzlich durch die mechanischen Eigenschaften des zu greifenden Objekts beeinflusst.

Für einen zukünftig adaptiven Greifprozess ist daher von Interesse, diese Zusammenhänge datengetrieben zu beschreiben und die erzielbare Greifkraft für unterschiedliche Objekt- und Prozessparameter vorherzusagen. Dabei stellt sich insbesondere die Frage, welche Informationen über das Objekt benötigt werden und mit welchen Modellierungsverfahren auch bei einer begrenzten experimentellen Datengrundlage eine geeignete Vorhersage möglich ist.

Ziel der Arbeit ist es, experimentelle Daten zum Greifen deformierbarer Objekte zu analysieren und geeignete Modelle zur Greifkraftvorhersage zu entwickeln und zu vergleichen. Aufbauend darauf soll untersucht werden, ob aus den Modellergebnissen geeignete Bereiche für die initiale Anpresskraft und Verdichterleistung in Abhängigkeit von der Objektnachgiebigkeit abgeleitet werden können.

Aufgabe: 

Für die Untersuchungen werden experimentelle Daten aus Greifversuchen mit deformierbaren Objekten genutzt. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Aufbereitung, Analyse und Modellierung dieser Daten sowie der Bewertung unterschiedlicher Vorhersageansätze.

Mögliche Aufgaben sind:

• Aufbereitung und Analyse experimenteller Objekt- und Prozessdaten
• Identifikation geeigneter Kennwerte zur Beschreibung der Objektnachgiebigkeit und relevanter Einflussgrößen
• Entwicklung datengetriebener Modelle zur Vorhersage der erzielbaren Greifkraft
• Vergleich unterschiedlicher Modellierungsansätze, beispielsweise Regression, kennwertbasierter Verfahren und Methoden des Machine Learning
• Untersuchung, ob sich aus den Modellen geeignete Bereiche für initiale Anpresskraft und Verdichterleistung in Abhängigkeit von den Objekteigenschaften ableiten lassen

Was du dabei lernst:

• Verarbeitung und Analyse experimenteller Mess- und Prozessdaten
• Entwicklung und Validierung datengetriebener Modelle
• Praktische Anwendung und Bewertung von Machine-Learning-Verfahren
• Auswahl und Bewertung geeigneter Eingangsgrößen und Kennwerte
• Analyse von Zusammenhängen zwischen Objekt-, Prozessparametern und erzielbarer Greifkraft
• Einblick in aktuelle Forschungsthemen aus Robotik, flexibler Handhabung und datengetriebener Modellierung

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

Motivation:

Granulatbasierte Vakuumgreifer passen sich flexibel an unterschiedliche Objektgeometrien an und eignen sich dadurch für die Handhabung einer großen Variantenvielfalt. Bei deformierbaren Objekten stellt neben der Geometrie insbesondere die Nachgiebigkeit des Objekts eine Herausforderung dar. Abhängig von den mechanischen Eigenschaften des Objekts können unterschiedliche Greifparameter erforderlich sein, um einen sicheren Greifprozess zu ermöglichen und gleichzeitig eine übermäßige Verformung des Objekts zu vermeiden.

Für einen zukünftig adaptiven Greifprozess ist es daher von Interesse, relevante Objekteigenschaften möglichst frühzeitig und automatisiert zu erfassen. Während geometrische Eigenschaften bereits mit optischen Sensorsystemen bestimmt werden können, stellt die Erfassung der Nachgiebigkeit eines zunächst unbekannten Objekts eine zusätzliche Herausforderung dar. Hierfür ist zu untersuchen, ob sich geeignete kontaktlose Messverfahren und sensorisch erfassbare Merkmale zur Abschätzung der Objektnachgiebigkeit nutzen lassen.

Ziel der Arbeit ist es, unterschiedliche Ansätze zur kontaktlosen Erfassung bzw. Abschätzung der Nachgiebigkeit deformierbarer Objekte zu untersuchen und hinsichtlich ihrer Eignung für einen automatisierten Handhabungsprozess zu bewerten. Dabei soll analysiert werden, welche sensorisch erfassbaren Informationen zur Beschreibung der Objektverformbarkeit geeignet sind und inwieweit sich daraus ein geeigneter Kennwert für die Nachgiebigkeit ableiten lässt.

Aufgabe

Für die Untersuchungen steht ein Spektrum deformierbarer Versuchsobjekte mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften zur Verfügung. Im Rahmen der Arbeit sollen geeignete kontaktlose Messverfahren recherchiert, bewertet und ausgewählte Ansätze experimentell untersucht werden.

Mögliche Aufgaben sind:

• Recherche und Bewertung geeigneter kontaktloser Messverfahren zur Erfassung bzw. Abschätzung der Objektnachgiebigkeit
• Auswahl und experimentelle Untersuchung eines geeigneten Messansatzes
• Erfassung und Auswertung von Geometrie- und Verformungsinformationen mit geeigneter Sensorik
• Ableitung geeigneter Kennwerte zur Beschreibung der Objektnachgiebigkeit
• Vergleich der sensorisch ermittelten Kennwerte mit Referenzmessungen der mechanischen Objekteigenschaften

Was du dabei lernst

• Auswahl und Anwendung moderner Sensor- und Messverfahren
• Erfassung und Verarbeitung von Geometrie- und Verformungsdaten
• Entwicklung und Bewertung eigener Messmethoden
• Planung und Durchführung wissenschaftlicher Versuchsreihen
• Ableitung und Bewertung geeigneter Kennwerte aus experimentellen Daten
• Einblick in aktuelle Forschungsthemen aus Robotik, Messtechnik und flexibler Handhabung

Der Umfang und Schwerpunkt der Arbeit kann individuell abgestimmt werden. Je nach Art der Arbeit kann der Fokus stärker auf der Recherche und Bewertung unterschiedlicher Messprinzipien, der experimentellen Untersuchung eines ausgewählten Verfahrens oder der Auswertung und Ableitung geeigneter Kennwerte zur Beschreibung der Objektnachgiebigkeit liegen.

Die Ausschreibung richtet sich an Studierende aller technisch-naturwissenschaftlichen Fachrichtungen.
Bei Interesse könnt Ihr Euch gerne per E-Mail bei mir melden: maschal.hakimiy@tu-braunschweig.de

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

• Investigate NILM for industrial energy data
• Compare novel generative approaches with a conventional baseline (CNN-, LSTM-, ...)
• Evaluate reconstruction quality for downstream applications

• Benchmark comparison
• Open evaluation pipeline

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

• Research and implement different anomaly definitions for industrial energy data
• Compare the performance of the anomaly detection with different anomaly definitions

• Benchmark comparison
• Open evaluation pipeline

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

• Research and develop representations that separate operational dynamics from degradation dynamics for energy monitoring with focus on anomaly detection
• Compare the performance of the anomaly detection with the available separated dynamics with a baseline

• Benchmark comparison
• Open evaluation pipeline

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

• Research and develop different anomaly prediction routines (e.g. binary approaches: anomaly within 24h, 48h, 7d but also continuous approaches: anomaly scores, "time-to-anomaly", other approaches from survival analysis) 
• Research and develop approaches to provide a statistical level of certainty for the predictions (e.g. 95% certain)

• Benchmark comparison
• Open evaluation pipeline

• Masterarbeit

Motivation:
Die urbane Nahrungsmittelproduktion gewinnt angesichts wachsender Weltbevölkerung, zunehmender Flächenknappheit und Klimawandel stark an Bedeutung. Im Projekt CUBES Circle wird in Berlin eine Pilotanlage eines symbiotischen Produktionssystems einer kombinierten Pflanzen-, Fisch- und Insektenzucht entwickelt, das auf gekoppelten Stoffströmen zwischen den Produktionssystemen basiert. Die ökologische Bewertung eines solchen Systems stellt methodisch hohe Anforderungen: Die Technische Gebäudeausrüstung (TGA); von Pumpen und Klimatisierung über Beleuchtung bis hin zu spezifischen Anlagen für Aquaponik und Insektenzucht, hat einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Umweltwirkungen, wurde aber bislang im Kontext von CUBES Circle noch nicht systematisch per Life Cycle Assessment (LCA) untersucht. Bestehende Studien zu Vertikalfarmen und Aquaponiksystemen zeigen, dass gerade die Infrastruktur und technische Ausstattung erhebliche, oft unterschätzte Hotspots, aufweisen können. Eine fundierte LCA der TGA ist daher essenziell, um Optimierungspotenziale frühzeitig zu identifizieren und das System in Richtung echter ökologischer Nachhaltigkeit weiterzuentwickeln.

Im Rahmen dieser Studienarbeit soll ein (vergleichendes) Life Cycle Assessment der technischen Gebäudeausrüstung des Systems zur symbiotischen urbanen Nahrungsmittelproduktion (CUBES Circle) durchgeführt werden.

Aufgaben:

• Literaturrecherche zu relevanten Grundlagen und methodischen Ansätzen sowie des Stands der Technik im Bereich der Aquaponik- und Insektenzucht-TGA, sowie der Ermittlung relevanter Impact-Kategorien und typischer Hotspots innerhalb der TGA

• Aufbau eines Life Cycle Inventorys basierend auf den TGA-Daten der Pilot-Anlage in Berlin

• Entwicklung eines LCA Modells in Brightway2.5//Python zur Bewertung der ökologischen Auswirkungen und zur Ermittlung der Hotspots

• Studienarbeit(Master)

Motivation: 

Die urbane Nahrungsmittelproduktion gewinnt angesichts wachsender Weltbevölkerung, zunehmender Flächenknappheit und Klimawandel stark an Bedeutung. Im Projekt CUBES Circle wird in Berlin eine Pilotanlage eines symbiotischen Produktionssystems einer kombinierten Pflanzen-, Fisch- und Insektenzucht entwickelt, das auf gekoppelten Stoffströmen zwischen den Produktionssystemen basiert. Die ökologische Bewertung eines solchen Systems stellt methodisch hohe Anforderungen: Die Gebäudeinfrastruktur; von Tragstruktur und Hülle über die Modulkonstruktion bis hin zu Innenausbau (ohne technische Gebäudeausrüstung) und Bodenbelägen, hat einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Umweltwirkungen, wurde aber bislang im Kontext von CUBES Circle noch nicht systematisch per Life Cycle Assessment (LCA) untersucht. Eine fundierte LCA der Gebäudeinfrastruktur ist daher essenziell, um Optimierungspotenziale frühzeitig zu identifizieren und das System in Richtung echter ökologischer Nachhaltigkeit weiterzuentwickeln.

Im Rahmen dieser Studienarbeit soll ein (vergleichendes) Life Cycle Assessment der Gebäudeinfrastruktur des Systems zur symbiotischen urbanen Nahrungsmittelproduktion (CUBES Circle) durchgeführt werden.

Aufgaben:

• Literaturrecherche zu relevanten Grundlagen und methodischen Ansätzen sowie des Stands der Technik im Bereich der Gebäudeinfrastruktur urbaner Farmsysteme, sowie der Ermittlung relevanter Impact-Kategorien und typischer Hotspots in der Gebäudeinfrastruktur
• Aufbau eines Life Cycle Inventorys basierend auf den Infrastrukturdaten der Pilot-Anlage in Berlin
• Entwicklung eines LCA-Modells in Brightway 2.5/Python zur Bewertung der ökologischen Auswirkungen und zur Ermittlung der Hotspots

Hierbei sind Vorkenntnisse im Bereich Bauwesen oder Gebäudeinfrastruktur, LCA oder Python von Vorteil, aber nicht zwingend nötig.

Wenn ich dein Interesse geweckt habe, melde dich gerne per Mail bei mir mit ein paar Worten zu dir und deinem Notenspiegel!
Mail: L.Kloepper@tu-braunschweig.de

• Studienarbeit(Master)

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Motivation:

• Modern industrial production requires its systems to increase productivity, efficiency as well as to autonomously adapt to changing tasks and environments.
• The integration of Artificial Intelligence (AI) technologies into the workflows of digital information systems, e.g. for production planning and control (PPS), enables this through cognitive automation of routine tasks and cognitive assistance in high workload situations. 
• Especially generative AI provides promising capabilities as it supports agentic orchestration of multimodal workflows. 

Content of the work:

• Investigation of the mentioned technologies and approaches based on a demonstrator setup in the IWF Learning Factory consisting of a PPS software prototype and an installation of the agent orchestration framework LangChain. 
• Literature review, conceptualization, implementation and testing of an agentic workflow integrated into the demonstrator environment.

In case you are interested, please send an inquiry via email. Ideally attach your CV and transcript of records.

Lennart Kuhr

l.kuhr@tu-braunschweig.de

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

Motivation:

• Modern industrial production require its‘ systems to increase productivity, efficiency as well as autonomously adapt to changing tasks and environments
• Integrating agentic AI technologies into the cognitive perception-action loop of industrial systems enables such adaptability based on generative intelligence and learning capabilitites
• The application to versatile robots, such as humanoid robots, represents an especially promising approach

Content of the work:

• Investigation of the mentioned technologies and approaches based on a demonstrator in the IWF Learning Factory
• Conceptualization, implementation and testing the state of the art based on NVIDIA Isaaclab simulation and training environment, ROS2 middleware, Unitree G1 humanoid with two 5-finger hands as well as teleoperation equipment

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

Motivation:

• Modern industrial production requires its‘ systems to increase productivity, efficiency as well as autonomously adapt to changing tasks and environments
• Integrating generative AI technologies into the quality inspection processes could enable the detection of previously unseen defect schemes (zero-shot) and at the same time enhance explainability of inspection findings in natural language

Content of the work:

• Investigate the robust deployment of Vision-Language-Models (VLMs) in industrial quality inspection systems and validate the zero-shot capability as well as explainability
• Conceptualize, implementent and test state of the art approaches based on a demonstrator setup in the Learning Factory of IWF providing vision and compute hardware, software frameworks and use cases

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Motivation:

• Modern industrial production requires its‘ systems to increase productivity, efficiency as well as autonomously adapt to changing tasks and environments
• The integration of Artificial Intelligence (A) technologies into the workflows that are required to operate robotic systems enables such adaptability by reducing the workload for humans 
• Especially generative AI provides promising capabilities as it supports agentic orchestration of multimodal workflows 

Content of the work:

• Investigation of the mentioned technologies and approaches based on a demonstrator setup in the IWF Learning Factory consisting of a Franka Emika Panda manipulator arm and an existing software stack for robust assembly operation
• Literature review, conceptualization, implementation and testing of an agentic workflow integrated into the ROS2 middleware

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Hintergrund und Motivation

Die Benetzung poröser Elektroden mit Elektrolyt ist ein wichtiger Prozessschritt bei der Herstellung von Lithium-Ionen- und Natrium-Ionen-Batterien. Eine vollständige und gleichmäßige Benetzung der Elektroden ist entscheidend für die elektrochemische Leistungsfähigkeit und Qualität der Zellen. Gleichzeitig stellt die Benetzung einen zeitintensiven Prozess dar, der das Potenzial zur Verkürzung der gesamten Produktionszeit bietet.

Ein aktueller Trend in der Batterieentwicklung ist der Einsatz immer dickerer Elektrodenbeschichtungen, um die Energiedichte der Zellen zu erhöhen. Mit zunehmender Schichtdicke wird die Elektrolytbenetzung jedoch anspruchsvoller und benötigt häufig mehr Zeit. Daher sind neue Ansätze zur Beschleunigung der Benetzung sowie geeignete Methoden zur Untersuchung und Bewertung des Benetzungsverhaltens erforderlich.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit sollen verschiedene Methoden zur Untersuchung der Elektrolytbenetzung betrachtet, experimentell erprobt und weiterentwickelt werden. Ziel ist es, ein besseres Verständnis der Benetzungsprozesse zu gewinnen und Möglichkeiten zur reproduzierbaren und beschleunigten Befüllung von Batteriezellen zu identifizieren.

Mögliche Aufgaben

Je nach Umfang und Schwerpunkt der Arbeit können folgende Aufgaben bearbeitet werden:

• Experimentelle Zellherstellung: Herstellung und Befüllung von Lithium-Ionen- und/oder Natrium-Ionen-Batteriezellen unter definierten Bedingungen.

• Untersuchung der Elektrolytbenetzung: Analyse des Benetzungsverhaltens mithilfe elektrochemischer Messmethoden.

• Vergleich verschiedener Messmethoden: Bewertung der Aussagekraft, Reproduzierbarkeit und Eignung unterschiedlicher Methoden zur Charakterisierung der Benetzung.

• Aufbau eines Versuchsstands: Konzeption und Aufbau eines Versuchsstands zur reproduzierbaren Befüllung und Untersuchung von Batteriezellen.

• Weiterentwicklung von Messmethoden: Optimierung bestehender und Entwicklung neuer Ansätze zur Bewertung und Beschleunigung des Benetzungsprozesses.

• Elektrochemische Charakterisierung: Untersuchung der hergestellten Zellen, um Zusammenhänge zwischen Benetzungsverhalten und elektrochemischer Leistungsfähigkeit zu analysieren.

Das bringst du mit

• Studium beispielsweise der Fachrichtungen Maschinenbau, Elektrotechnik, Chemie, Materialwissenschaften, Verfahrenstechnik oder eines vergleichbaren Studiengangs

• Interesse an Batterietechnologien und elektrochemischen Fragestellungen

• Freude an experimenteller Arbeit und der Auswertung von Messdaten

• Eine strukturierte, selbstständige und sorgfältige Arbeitsweise

Erste Erfahrungen im Bereich der Batterietechnik, Elektrochemie oder Messtechnik sind von Vorteil, aber keine Voraussetzung.

Das erwartet dich

• Mitarbeit an einer aktuellen Fragestellung der Batterieforschung

• Eigenständige experimentelle Arbeit im Labor

• Einblicke in die Herstellung und Charakterisierung moderner Batteriezellen

• Die Möglichkeit, eigene Ideen zur Weiterentwicklung von Messmethoden und Versuchsaufbauten einzubringen

Interesse geweckt?

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

Diese Abschlussarbeit kann in Deutsch und in Englisch absolviert werden!

Elektrische Energiespeicher bilden eine Schlüsseltechnologie für die Erreichung gesteckter Klimaziele im Mobilitätssektor. Vor dem Hintergrund stetig steigender Anforderungen hinsichtlich der Energiedichte stellt die Lithium-Festkörperbatterie (Solid-State-Batterie, SSB) mit leitfähigen Festelektrolyten gegenüber konventionellen Lithium-Ionen-Batterien eine vielversprechende Lösung dar. Dennoch stellen die Materialeigenschaften dieser Festelektrolyte, wie bspw. eine besondere mechanische Empfindlichkeit und eine starke chemische Reaktivität mit der Umwelt, große Herausforderung in der industrienahen Produktion von SSBs dar. Dies wird unter anderem in der Stapelbildung sichtbar, bei dem die Festelektrolyte sequentiell und positionsgenau in ein Stapelgebilde zusammen mit weiteren Zellkomponenten über eine Vielzahl von Handhabungsoperationen überführt werden. Dieser Prozess muss hohe Qualitätsstandards, vor allem in der erzielbaren Ablagegenauigkeit, erfüllen. Diese wird zum Teil stark vom Ablöseverhalten des Festelektrolyts vom Greifer nach dem Abbau der Haltekraft bestimmt, welcher von dynamischen Prozessparametern sowie diversen Randbedingungen, wie der Greiferauswahl, abhängig sein kann.  Eine dedizierte Analyse dieses Ablöseverhaltens von Zellkomponenten ist wissenschaftlich bislang kaum untersucht worden.

Im Rahmen dieser studentischen Arbeit soll eine experimentelle Untersuchung  der Festelektrolythandhabung zur Analyse des Ablöseverhaltens unter verschiedenen Prozess- und Randbedingungen durchgeführt werden. Dabei sollen Implikationen für eine Mehrkörpersimulation identifiziert werden, die eine Modellierung und Analyse des Verhaltens ermöglichen. Im Rahmen der Arbeit sollen die folgenden Themen adressiert werden:

• Literaturrecherche zu theoretischen Grundlagen von Feststoffbatterien, deren Produktion mit Fokus auf Stapelbildungsmethoden sowie Handhabungstechnik und Greifern in der Batterieproduktion,
• Analyse des Standes der Forschung zum Ablöseverhalten bei verschiedenen Greiftechnologien, auch über Modellierungen und im Kontext der Batterieproduktion,
• Entwicklung eines Versuchsplans basierend auf den zu untersuchenden Prozessparametern und Anpassung des Versuchssetups für eine vollumfängliche Validierung des Handhabung von Festelektrolyten,
• Durchführung der experimentellen Validierung sowie Dokumentation und statistische Auswertung der Ergebnisse,
• Formulierung eines Zusammenhangs zur erzielbaren Ablagegenauigkeit im Bezug zum Ablöseverhaltens und der Greiferperformance, und
• 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.

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

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

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

In aktuellen Ausschreibungen im Bahnwesen rückt der ökologische Fußabdruck von Produkten als einflussreiche Kennzahl zunehmend in den Fokus. In diesem Zusammenhang ist die Durchführung verlässlicher Product Carbon Footprint (PCF) Berechnungen entlang der Lieferkette erforderlich, um die gesamten Umweltauswirkungen eines Produktes quantifizieren zu können. Insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sind diese Berechnungen häufig mit großen Herausforderungen verbunden, da die vorhandenen Infrastrukturen nicht auf die Sammlung der notwendigen Daten, sowie die darauffolgenden Berechnungen ausgelegt sind.

• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

• Bachelorarbeit
• Studienarbeit(Master)
• Masterarbeit

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 Vorkenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

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

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. Der Wettbewerb um kostengünstige Batterien mit hoher Qualität erfordert eine stetige Weiterentwicklung der Prozesse der Zellfertigung, welche mit einer Steigerung der Prozessgeschwindigkeit und einer Reduktion von Ausschüssen einhergeht. Große Potentiale lassen sich dabei in der Integration von Heißfügeprozessen zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Elektrode und Separator ausmachen, da so die Anzahl Handhabungsprozesse für den Stapelprozess der Zellen reduziert werden können. Bei zu starker Temperatureinwirkung sowie ungünstigen Prozessparametern kann es bei diesen Fügeprozessen aber zu Beschädigungen des Separators kommen. Daher sollen im Rahmen von studentischen Arbeiten Methoden und Verfahren zur Charakterisierung der Verbünde entwickelt und in praktische Versuchen unter Variation von Prozessparametern evaluiert 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 Vorkenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

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

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. Der Wettbewerb um kostengünstige Batterien mit hoher Qualität erfordert eine stetige Weiterentwicklung der Prozesse der Zellfertigung, welche mit einer Steigerung der Prozessgeschwindigkeit und einer Reduktion von Ausschüssen einhergeht. Große Potentiale lassen sich dabei in der Integration von Heißfügeprozessen zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Elektrode und Separator ausmachen, da so die Anzahl Handhabungsprozesse für den Stapelprozess der Zellen reduziert werden können. Um das Prozessverständnis zu steigern und Optimierungspotenziale der Heißfügeprozesse abzuleiten, muss ein Verständnis über die beim Heißfügen verwendeten Materialien und deren thermische und mechanische Kennwerte aufgebaut werden. Zur Vorbereitung dieser Arbeiten sollen im Rahmen von studentischen Arbeiten Versuchsstände zur Vermessung dieser Kennwerte aufgebaut/ erweitert werden und die Messergebnisse durch Vergleichsmessungen validiert werden.

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung sind keine besonderen Vorkenntnisse erforderlich.

Im Rahmen der Arbeit können Kompetenzen in den Bereichen Konstruktion, Automatisierungstechnik und in Labortätigkeiten aufgebaut und vertieft werden. Zudem eignet sich die Arbeit, um die Komponenten der Zellproduktion kennenzulernen.
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 Vorkenntnisse zudem die Bereitstellung eines Notenspiegels hilfreich.

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

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. Der Wettbewerb um kostengünstige Batterien mit hoher Qualität erfordert eine stetige Weiterentwicklung der Prozesse der Zellfertigung, welche mit einer Steigerung der Prozessgeschwindigkeit und einer Reduktion von Ausschüssen einhergeht. Große Potentiale lassen sich dabei in der Integration von Heißfügeprozessen zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Elektrode und Separator ausmachen, da so die Anzahl Handhabungsprozesse für den Stapelprozess der Zellen reduziert werden können. Um das Prozessverständnis zu steigern und Optimierungspotenziale der Heißfügeprozesse abzuleiten, erscheint eine Abbildung dieser Prozesse in numerischen Simulationen (FEM/ CFD) vielversprechend. Im Rahmen von studentischen Arbeiten sollen diese Simulationen daher durch die Durchführung von Materialcharakterisierungen und den Aufbau von Materialkarten der verwendeten Materialien vorbereitet werden. Anschließend sollen numerische Modelle unter Nutzung der Materialkarten entwickelt und durch Vergleich der Simulationsergebnisse mit praktischen Versuchen an den Heißfügeprozessen validiert werden.

Voraussetzungen und allgemeine Informationen:

Die hier dargestellte Aufgabenstellung stellt das allgemeine Ziel dar.

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• Projektarbeit (Master Wirtsch.-Ing.)
• Projektarbeit (Bachelor Maschinenbau)
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